ERV自动温控阀及其全关点位置定位方法和控温方法与流程

erv自动温控阀及其全关点位置定位方法和控温方法
技术领域
1.本发明涉及自动控温阀体技术领域。更具体地说，本发明涉及一种erv自动温控阀及其全关点位置定位方法和控温方法。


背景技术：

2.erv自动温控阀是一种小型温控阀，采用阀体的开和关或阀体开度来调节温度，目前实现上述阀体的操作均需要依赖于“位置传感器”，直接或间接地定位阀体的开关位置，例如，用“光电偶合器件”作为传感器，来监视“电机转动的圈数”；用“行程开关”作为传感器，来定位或限制行程等等。其优点是软件控制较为简单，易于实现，缺点是增加了电子器件的成本，相对于自动温控阀这种外形较小的产品电路板排版难度增加，不利于产品小型化，因此，研究一种不需要借助“位置传感器”的阀体开关定位方法是自动温控阀小型化的关键所在。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种erv自动温控阀的全关点位置的定位方法，无需要位置传感器，即可精确试探判断出阀体全关点位置。
5.提供一种控温方法，只需要调节推杆从全关点位置向开阀方向收回的距离即可调节温度。
6.提供一种erv自动温控阀，用电少，无需要位置传感器，即可使阀体开度控制精准。
7.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种erv自动温控阀的全关点位置的定位方法，包括以下步骤：
8.控制电机驱动推杆向开阀方向收回预设距离ⅰ，然后再控制所述电机驱动所述推杆逐渐向关阀方向推出预设距离ⅱ，并监测关阀过程中加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值，当电压值大于或等于阈值时，则停止关阀，此时所述推杆所在位置，即为全关点位置，并保存。
9.优选的是，所述预设距离ⅰ为5.6mm，所述预设距离ⅱ为5.5mm，所述阈值为0.12v。
10.优选的是，重复权利要求1中的步骤n次，以第n次的全关点位置为最终的全关点位置，其中，n为大于或等于10的整数。
11.优选的是，设置终点阈值，若在关阀过程中，未监测到大于或等于阈值的电压值，则按照预设距离ⅱ，所述电机继续驱动所述推杆推出，直到监测的电压值大于或等于终点阈值时，则停止关阀，此时所述推杆所在的位置，即为全关点位置，并保存，其中，终点阈值大于或等于阈值。
12.提供一种基于上述定位方法的erv自动温控阀的控温方法，包括以下步骤：调节所述电机驱动所述推杆从全关点位置向开阀方向收回的距离，计算单位时间内的热水流入量，调节环境温度至预设的目标温度。
13.提供一种基于上述的控温方法的erv自动温控阀，包括：
14.阀体本体，其设置有推杆，所述推杆与一电机连接，所述电机驱动所述推杆收回和推出以控制所述阀体本体的开和关；
15.mcu，其与所述电机连接，所述mcu内存储有预设距离ⅰ、预设距离ⅱ、阈值，所述mcu控制所述电机驱动所述推杆向开阀方向收回预设距离ⅰ，然后再控制所述电机驱动所述推杆逐渐向关阀方向推出，所述mcu判断当监测的加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值大于或等阈值时，控制所述电机停止，并记录此时所述推杆所在位置，即为全关点位置，所述推杆向关阀方向推出的最大距离为预设距离ⅱ；
16.电压监测模块，其用于监测关阀过程中加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值。
17.优选的是，还包括：
18.温度传感器，其用于检测环境温度；
19.数据输入端，其用于输入控制目标；
20.所述mcu根据控制目标和环境温度计算单位时间内需要的热水流入量，并计算出阀体的开度，然后控制所述电机驱动所述推杆向开阀方向收回或向关阀方向推出，直至与计算的阀体开度匹配。
21.优选的是，所述数据输入端为按键和/或与所述mcu通过zigbee通讯连接的移动端。
22.优选的是，还包括显示屏，其用于显示人机交互信息。
23.优选的是，所述自动温控阀采用电池供电。
24.本发明至少包括以下有益效果：根据阈值即可判断出全关点位置，而无需要借助位置传感器，而在此后的控制前阀体开关的过程中，也不需要再重新定位全关点位置，只需要记录下当时的全关点位置即可，在电路设计上节约了位置传感器的使用，降低了成本，也有助于产品小型化，而且无需在出厂前调整标定位置传感器的机械位置，定位成功率高，除非电机或阀体本体出现故障。
25.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
26.图1为本发明的其中一种技术方案的所述erv自动温控阀的启动过程的流程图；
27.图2为本发明的其中一种技术方案的所述erv自动温控阀的“精确定位阀门全关位置任务”的流程图；
28.图3为本发明的其中一种技术方案的所述erv自动温控阀的“精确定位阀门全关位置任务”中定时器3中断处理的流程图；
29.图4为本发明的其中一种技术方案的所述erv自动温控阀的“精确定位阀门全关位置辅助任务(检测堵转电流)”的流程图。
具体实施方式
30.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文
字能够据以实施。
31.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.如图1～4所示，本发明提供一种erv自动温控阀的全关点位置的定位方法，包括以下步骤：
33.控制电机驱动推杆向开阀方向收回预设距离ⅰ，然后再控制所述电机驱动所述推杆逐渐向关阀方向推出预设距离ⅱ，并监测关阀过程中加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值，当电压值大于或等于阈值时，则停止关阀，此时所述推杆所在位置，即为全关点位置，并保存。
34.在上述技术方案中，将电机和阀体本体的推杆连接好后，通过反复多次检测推杆向关阀方向推出过程中，直到完全关闭时的加载于电机的相电流脉冲所对应的电压值，得到当前电机和阀体本体组合下的全关闭时的判断值，然后将该判断值作为阈值预先储存至控制电路中，初次安装或初始化后，可以通过控制电机驱动推杆向开阀方向收回，然后再控制电机驱动杆逐渐推出，根据阈值即可判断出全关点位置，而无需要借助位置传感器，而在此后的控制前阀体开关的过程中，也不需要再重新定位全关点位置，只需要记录下当时的全关点位置即可，记录全关点位置通常采用电机的转动圈数或者是步进数，这样对推杆的收回和推出的距离能够精准把握，从而为之后的通过阀体开度来控制温度打下数据基础。在电路设计上节约了位置传感器的使用，降低了成本，也有助于产品小型化，而且无需在出厂前调整标定位置传感器的机械位置，定位成功率高，除非电机或阀体本体出现故障。
35.在另一种技术方案中，所述预设距离ⅰ为5.6mm，所述预设距离ⅱ为5.5mm，所述阈值为0.12v。上述三个值是经过大量电机、阀体本体的测试后得到的较优的经验值，有助于更精准更快速的定位到全关点位置。阈值0.12v是通过大量测试后选取适合大多数本场景下的电机和阀体本本的最佳值，因此，阈值0.12v可以应用于本场景下的大多数型号的电机和阀体本体的组合。
36.在另一种技术方案中，重复权利要求1中的步骤n次，以第n次的全关点位置为最终的全关点位置，其中，n为大于或等于10的整数。避免单次或少数次数由于外界干扰而造成全关点位置锁定不准，可采用多次重复试探判断出该位置点，以提升全关点位置的精准可靠性。
37.在另一种技术方案中，设置终点阈值，若在关阀过程中，未监测到大于或等于阈值的电压值，则按照预设距离ⅱ，所述电机继续驱动所述推杆推出，直到监测的电压值大于或等于终点阈值时，则停止关阀，此时所述推杆所在的位置，即为全关点位置，并保存，其中，终点阈值大于或等于阈值。
38.在上述技术方案中，提供了另一种全关点位置的判断方法，为全关点位置的探出提供了双保险。因为如果没能根据阈值，成功地提前锁定全关点位置时，则将按预设距离ⅱ行程，电机继续驱动推杆推出，在这个过程里，电机将会出现因为推不动而出现“打滑”现象，而此时的位置即为阀体“全关点”位置，而该“打滑”现象的发生会伴随加载于电机的相
电流脉冲所对应的电压值突然增大很大，接近于短路现象，因此，可以很容易判断出该位置点，结合前面的阈值试探判断和此方案中的“短路”判断，为全关点位置的判断提供了双重保障。
39.提供一种erv自动温控阀的控温方法，包括以下步骤：调节所述电机驱动所述推杆从全关点位置向开阀方向收回的距离，计算单位时间内的热水流入量，调节环境温度至预设的目标温度。
40.在上述技术方案中，基于阀体全关点位置的锁点，阀体的开度可以被精准测算到，因此，通过调节所述电机驱动所述推杆从全关点位置向开阀方向收回的距离可以精准的调节温度，更重要的是，本技术的设计是基于采用电池供电的基础进行了，为了节约电，采用调节阀体开度的方法最为省电，因为这种“通过开度调节来控制温度”的控制算法，能最大程度地减少“通过驱动电机执行阀体(热水阀门)调节行为的累计时间和频次。有效控制电池能量的消耗。在干电池供电的“电子执行器”里，驱动电机执行阀体开、关、开度调节，是最耗电的。
41.提供一种erv自动温控阀，包括：
42.阀体本体，其设置有推杆，所述推杆与一电机连接，所述电机驱动所述推杆收回和推出以控制所述阀体本体的开和关；
43.mcu，其与所述电机连接，所述mcu内存储有预设距离ⅰ、预设距离ⅱ、阈值，所述mcu控制所述电机驱动所述推杆向开阀方向收回预设距离ⅰ，然后再控制所述电机驱动所述推杆逐渐向关阀方向推出，所述mcu判断当监测的加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值大于或等阈值时，控制所述电机停止，并记录此时所述推杆所在位置，即为全关点位置，所述推杆向关阀方向推出的最大距离为预设距离ⅱ；
44.电压监测模块，其用于监测关阀过程中加载于所述电机的相脉冲电流对应的电压值。
45.在上述技术方案中，通过将mcu可以将控制的软件程序预先写入，当使用时，只需要启动软件程序，即可按照预设的各程序由mcu控制进行。整个erv自动温控阀体积小，自动化程度高，全关点位置探测精准可靠，且耗电小。
46.在另一种技术方案中，还包括：
47.温度传感器，其用于检测环境温度；
48.数据输入端，其用于输入控制目标；
49.所述mcu根据控制目标和环境温度计算单位时间内需要的热水流入量，并计算出阀体的开度，然后控制所述电机驱动所述推杆向开阀方向收回或向关阀方向推出，直至与计算的阀体开度匹配。
50.在上述技术方案中，结合温度传感器和数据输入端，并且将erv自动温控阀连接到供暖终端后，即可以对温度进行调节，数据输入端可以供使用人员输入控制目标，方便快捷。
51.在另一种技术方案中，所述数据输入端为按键和/或与所述mcu通过zigbee通讯连接的移动端。采用按键和zigbee通讯可以提升用户体验，即能用移动端app控制，又能够直接按键控制。
52.在另一种技术方案中，还包括显示屏，其用于显示人机交互信息。有助于使用人员
知晓当前自动温控阀的运行状态。
53.在另一种技术方案中，所述自动温控阀采用电池供电。不受环境电线插孔的限制，可以自由安装，并且由于电路设计的省电性，据目前测试数据可知，2节干电池可用半年以上，也不存在需要频繁更换电池的缺陷。
54.erv自动温控阀是本技术自主研发的一款用在供暖系统末端的产品，同时，还是采用电池供电的自动温度控阀。实际上，erv自动温控阀是“电子温控器”和“电子执行器”组合的一体机(并且采用干电池供电)。既具有“电子温控器”的功能，又同时具有“电子执行器”的功能，还采用干电池供电，以及具有zigbee无线组网通讯功能，可用手机app远程控制。
55.现有技术中，电子温控器和电子执行器是2类不同的产品。通常是被分开来实现的。电子温控器：具有温度传感器、按键、led显示、mcu(微控制器)等部分。可以监测“环境温度”、可以让使用者通过按键操作和led显示，按自己的需要设置“目标温度”、“工作模式”等等；一般地，“电子温控器”的“输入”是“按键操作”和“zigbee通讯命令信息”以及通过“温度传感器”对“环境温度”进行监测所获得的数据。一般地，“电子温控器”的“输出”是继电器接通或断开，或是0～10v模拟输出信号；“电子温控器”的“输出”正是“电子执行器”的“输入”；
56.电子执行器：其是由直流电机或步进电机、供暖阀体连接头(机械组件)、mcu(微
57.控制器)等部件组成；可以执行“电子温控器”的控制意图，实施阀门的开关控制或开度调节；一般地，“电子执行器”的“输入”正是“电子温控器”给出的控制信号；
58.本技术的erv自动温控阀中，把“电子温控器”和“电子执行器”这2类产品组合成一体后，使用同一个mcu(微控制)，既要完成“电子温控器”功能，又要完成“电子执行器”的功能。
59.同时，本技术的erv自动温控阀是用干电池供电的设计产品，即设计2节干电池用半年以上的目标，必须要全面地考虑省电措施。因此，在“温度控制算法”上，选择“通过开度调节来控制温度”的控制算法思路。即：通过调节“热水阀”的“开度”，来控制“单位时间内的热水流入量(即，热能输入量)”，从而实现对室内环境(供暖)温度的自动调节控制目的。
60.采用这种“通过开度调节来控制温度”的控制算法，能最大程度地减少“通过驱动电机执行阀体(热水阀门)调节行为的累计时间和频次。有效控制电池能量的消耗。因为，在干电池供电的“电子执行器”里，驱动电机执行阀体开、关、开度调节，是最耗电的。但采用“温度控制算法”的最大缺点在于实现难度大。
61.要实现“通过开度调节来控制温度”的温度控制算法，(热水阀门)阀体的全关点的定位问题是首先必须解决。没有精确的阀体全关点定位，“开度调节控制算法”是无法实现的。
62.为了降低成本，适应产品小型化，电路在电路设计上，没有使用“位置传感器”，因此，在这样的情况，本技术研究了无位置传感器情况下阀体智能定位的软件控制实现。
63.在erv自动温控阀每次上电启动时(系统初始化后)，在软件控制下(预设程序，由mcu控制)，首先执行一次“阀体智能定位流程”以确定阀体“全关点”的位置。“阀体智能定位流程”具体为：
64.a.首先，软件控制将电机驱动推杆向开阀方向(即，向里)收回5.6mm左右(即，将推杆收回到最底部位置)；
65.上述向开阀方向(向里)收回一定长度推杆行程，是为了方便工程安装；也是考虑
到，对不同大小的阀体，阀体“全关点”的位置有所不同，因此，将推杆收回到最底部，是为了在下一个流程里，进行全程试探全关点位置，做准备；
66.b.经过上述a中的回收推杆5.6mm后，电机推杆已经到达(或接近)最底部位置。这时，软件控制并启动电机，将推杆缓步向关阀方向(即，向外)试探推出预期最大5.5mm左右的行程；
67.上述向关阀方向(向外)推出(预期5.5mm左右)的过程里，控制软件将同时不断监测加载于电机a相的电压数据，以便能根据阈值，提前判定全关点已经探测到的信号，减少能耗；
68.如果没能根据阈值，成功地提前锁定全关点位置时，则将按预定的5.5mm行程，继续驱动电机，执行“全程试探全关点位置”的流程；在这个过程里，当软件控制电机，驱动阀门推杆推压到阀体全关点位置后，电机将因为推不动而出现“打滑”现象，而此时的位置则为阀体“全关点”位置。
69.阀门“全关点”实现精确定位，是“阀门开度的线性控制”的前提条件。在erv自动温控阀上通过以上软件控制手段实现了无位置传感器情况下的阀体精确定位。
70.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。