[發明專利]電子膨脹閥的控制系統

有效

• 申請號: 200910142324.8
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101900464A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 劉遠輝
• 申請（專利權）人: 江森自控樓宇設備科技(無錫)有限公司;江森自控科技公司
• 主分類號: F25B49/00
• 分類號: F25B49/00;G05B19/04;F25B41/00;F16K31/04
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 楊勇;鄭建暉

技術領域

本發明涉及一種用于制冷設備中的電子膨脹閥的控制系統，更確切地說，涉及電子膨脹閥的電子控制系統中改進的驅動板電路。

背景技術

熱力膨脹閥很早就已經被廣泛地應用于制冷和空調行業，用于過熱度及制冷劑流量的控制。但是隨著對于高能效比、精確的溫度控制、寬的操作范圍，以及要求整合諸如遠程控制、故障診斷等新功能的要求，傳統的機械式熱力膨脹閥已不能滿足工業控制的需要，而以電子方式控制的電子膨脹閥的使用就成為必然趨勢。如今，電子膨脹閥已廣泛應用在制冷領域，其作用是調節流入蒸發器的制冷劑的流量，向蒸發器提供最合適的制冷劑，保證制冷系統的穩定運行。大多數電子膨脹閥可在10％--100％的范圍內進行精確調節，且調節范圍可根據不同產品的特性進行設定。而且，電子膨脹閥還可以滿足不同種工質的應用需求，其應用范圍及使用靈活性遠超過熱力膨脹閥。

圖1示出了現有技術中常用的電子膨脹閥的控制系統的結構框圖。

如圖1所示，電子膨脹閥109的控制系統101包括以下幾部分：傳感器102，用于感測并采集外部溫度和壓力并將其轉化為電信號輸入控制系統101中；人機界面HMI輸入設備103，用于人工手動輸入外部控制信號；控制主板104，其中包含第一微控制單元(MCU)105，用于對所采集的信號或輸入的外部控制信號進行轉化和處理，并進行輸出；以及驅動板106，其中包含第二微控制單元(MCU)107和用于驅動兩相步進電機的步進電機驅動模塊108，第二微控制單元107接收來自控制主板104的輸出信號并進行處理，然后輸出給步進電機驅動模塊108用于控制信號驅動步進電機的運動，從而進一步控制電子膨脹閥109的動作。在不使用外部控制信號的時候，電子膨脹閥的控制系統可根據其采集的溫度和壓力信號，對電子膨脹閥進行自動控制。此時，對于使用該控制系統的使用者來說，控制系統內部的控制原理是未知的。如果使用者希望電子膨脹閥按照自己所需的要求和方法進行工作，可以通過向控制系統的人機界面HMI輸入設備103輸入外部的控制信號，來進行所需的控制。在控制系統101中，控制主板104和驅動板106之間的接口方式主要有4～20mA輸入、0～5V輸入、或者是RS485的通訊方式。無論采用那種方式，控制信號都要經過多次轉換才能送到步進電機驅動模塊108上。在轉換的過程中會使控制信息丟失，從而影響控制精度。

例如，當需要將一個電子膨脹閥的開度值送到驅動板106時，控制主板104需要將這個開度值轉換為4～20mA的信號，然后再將這個信號輸出給驅動板106。驅動板106上的第二微控制單元107接收到這個信號后，再將這個信號轉換為相應的控制信號，然后去控制步進電機驅動模塊108，使電子膨脹閥109轉動到相應的位置。上述控制信號在傳輸過程中經過了兩次轉換，在轉換的過程中會使控制信息丟失，從而影響控制精度。

發明內容

為了能克服上述缺點，本發明提出一種新的電子膨脹閥的控制系統，利用該控制系統可以實現對電子膨脹閥的動作進行控制。

本發明的電子膨脹閥的控制系統，包含：傳感器，用于感測并采集外部參數并將其轉化為電信號輸入到所述控制系統中；人機界面輸入設備，用于人工手動將外部控制信號輸入到所述控制系統中；控制主板，該控制主板包含微控制單元和功率驅動模塊，微控制單元用于對通過傳感器采集的信號或通過人機界面輸入設備輸入的外部控制信號進行轉化和處理，并輸出一第一控制信號到功率驅動模塊中，功率驅動模塊輸出一第二控制信號；驅動板，該驅動板包含用于驅動步進電機的步進電機驅動模塊，該步進電機驅動模塊接收第二控制信號，并輸出一控制電子膨脹閥的動作的第三控制信號。

根據本發明的電子膨脹閥控制系統中的驅動板包含用于驅動步進電機的步進電機驅動模塊，而不包含MCU。圖1所示的現有技術方案中原先由驅動板中的MCU執行的功能現在改由控制主板上的MCU來執行。這樣由于省去了電子膨脹閥驅動板上的MCU及相關元器件，降低了驅動板的制造成本。

另外，控制主板與驅動板之間采用I/O接口而不使用傳統的4～20mA或0～5V等信號接口。并且，在控制主板上設置一功率驅動模塊，通過功率驅動模塊的輸出端口實現控制信號的輸出。由于功率驅動模塊具有高耐壓、大電流輸出等特性，因此這種接口方式比普通的I/O接口抗干擾能力更強，而且結構也比較簡單。更重要的是，通過I/O接口，可以實現對電子膨脹閥的單步控制，比傳統控制方案的精度大為提高。

另外，控制主板的控制信號輸出與驅動板的控制信號輸入電路通過光電耦合器進行隔離，阻斷了干擾信號的傳播途徑，提高了控制系統的抗干擾能力。