一种新型式液压自动排气阀的光电检测传感器的制作方法

1.本发明属于检测领域，具体涉及一种新型式液压自动排气阀的光电检测传感器。


背景技术：

2.液压系统管路中存在的气体会随着油液不断流动积聚到液压系统油箱的顶部。气体形成空穴后一直存留在油箱中无法排出。液压系统工作时空穴会导致一系列负面影响，比如油温升高、液泵磨损增加、振动加剧、进而形成“气蚀”。这些都会给液压系统的正常工作产生极大的危害。此外，液压系统工作时不断混入空气又是一种不可避免的正常现象，这些气体只能通过安装在油箱顶部的排气阀来进行排气减压。
3.目前传统的油液排气阀大致分为二类：手动排气阀、机械式排气阀。手动排气阀结构简单，可靠性高。但不具有对排气压力的检测功能，排气效果没有保证。传统的机械式自动排气阀工作原理，采用阀芯与弹簧的结构，阀芯受弹簧作用被顶在密封圈上，气体从而不能通过小孔或间隙排出。当气体增加时，油箱内气压增大克服弹簧力将阀芯移动，气体能够自由通过小孔或间隙排向界外。这种排气方式依赖于液压油箱内的压力状况，一方面排气时难于控制油液的泄露量，另一方面对于排气的效果也难于掌握，进而给飞机液压系统带来较大的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：提供一种新型式液压自动排气阀的光电检测传感器，由光电检测传感器控制电磁阀工作进行排气，并将检测的气体报警信号通过接口电路输出，同时光电检测传感器能够相应外部使能信号的控制，与系统的交联关系更密切，控制可靠性更高。
5.本发明提供一种新型式液压自动排气阀的光电检测传感器，包括：光电检测电路板、环状检测组件、光源、光电接收器；环状检测组件包括环状检测结构、发射镜片、接收镜片；
6.环状检测组件安装于自动排气阀的液压腔内，光电检测电路板安装于自动排气阀的安装腔内；环状检测结构是环状检测组件的结构主体，其内部的环形检测腔为台阶孔结构，台阶孔的台阶面为斜面；台阶面上沿环状检测组件径向开设有两个通透安装孔，一个安装孔内安装有光源，通过发射镜片将光源和环形检测腔隔离，另一个安装孔内安装有光电接收器，通过接收镜片将光电接收器和环形检测腔隔离；
7.光电检测传感器检测工作时，光源出射的光线经过发射镜片直线射入接收镜片，光电接收器接收透射过来的光线强度；光电检测电路板与光源、光电接收器电连接。
8.发射镜片和接收镜片分别胶粘在两个呈直线对称位置的安装孔内，构成一条检测光路。
9.发射镜片与环形检测腔中油液平面呈45度夹角，接收镜片与环形检测腔中油液平面呈135度夹角。
10.光电检测传电路板包括：电源降压电路、光源驱动电路、光电转换电路、光电阈值
比较电路、排气触发判断电路、电磁阀驱动电路、排气使能电路；
11.电源降压电路用于压降以供整个光电检测电路板使用；
12.光源驱动电路用于向光源提供一个恒定的驱动电流；
13.光电接收器输出的光强信息依次经过光电转换电路、光电阈值比较电路、排气触发判断电路、电磁阀驱动电路，最终输出至电磁阀驱动端，并以排气告警提示方式对外输出高低电平，当环形检测腔中气体含量过高需要进行排气时，排气告警信号输出高，当环形检测腔中气体含量不高无需排气时，排气告警信号输出低。
14.在光电阈值比较电路和排气触发判断电路之间设置有防抖电路。
15.电磁阀驱动电路为外部的电磁阀线圈动作提供最大 32v、2a的驱动能力。
16.电磁阀驱动电路根据外部输入的排气使能信号来具体控制电磁阀的动作与否，排气使能信号与排气告警信号对排气控制形成“与”的逻辑控制关系；排气使能信号使能逻辑电平为低则电磁阀不动作，使能逻辑电平为高则允许电磁阀根据液位判断结果做出相应的导通，光电检测电路板同时根据对液位判断的结果进行排气告警状态的相应输出。
17.压降的范围是从 18v～ 32v的电压降压至 5.9
±
0.1v。
18.本发明提出了一种新型式自动排气阀的光电检测传感器，采用光电液位识别的原理，通过判别进入环状检测结构腔中的介质(空气和油液的含量比率)来给出排气告警信号，并为电磁阀排气提供驱动通路。不同于传统的机械式排气方式，光电检测传感器的排气告警输出与液压力无关。为了增强系统识别的可靠性，摒除气液分界面出现波动、气泡、镜片挂壁附着等现象对检测信号引起的干扰，光电检测传感器的电路中专门设置了防抖电路，以提高检测效果的稳定性，从而减少液压油箱中油液通过排气阀泄漏的可能性。
附图说明
19.图1为自动排气阀光电检测传感器组成图；
20.图2为自动排气阀光电检测传感器组成图；
21.图3为环状检测结构图；
22.图4为光电检测电路板框图。
具体实施方式
23.下面对本发明做进一步详细说明。
24.本发明提供一种新型式液压自动排气阀的光电检测传感器，见图1-2，包括：光电检测电路板1、环状检测组件、光源2、光电接收器3；环状检测组件包括环状检测结构4、发射镜片5、接收镜片6。
25.光电检测传感器安装于液压自动排气阀腔体内部，其最重要的环状检测组件和光电检测电路板分别安装于排气阀的液压腔和安装腔内部，即形环状检测结构固定安装在排气阀液压腔体内形成一个对液位高度感应的环状检测腔。环状检测组件作为液压腔的一部分，安装于自动排气阀的液压腔中部，环状检测结构(图3)是环状检测组件的结构主体，沿其自身径向开设有伸入环形检测腔的两个通透安装孔7，一个安装孔安装光源2和发射镜片5，另一个安装孔安装光电接收器3、接收镜片6。发射镜片与液压腔中的油液平面呈45度夹角，接收镜片与液压腔中的油液平面呈135度夹角。发射镜片和接收镜片分别胶粘在两个呈
直线对称位置的安装孔内，并与环形检测腔密封。环形检测腔的两个安装孔7对称在一条直线上使得光源发射出来的光线可以正直透射进入光电接收器。光电检测电路板安装固定于自动排气阀的安装腔内。光电检测传感器检测工作时，光源出射的光线经过发射镜片可以直线射入接收镜片，光电接收器接收透射过来的光线强度。光电检测电路板与光源、光电接收器电连接。光电检测电路板既向光源提供恒定的驱动电流，又通过判断光电接收器的光电流来感知环形检测腔中的气液含量变化。光电检测电路板做出判断后由电磁阀驱动电路实现排气开启、关闭的动作，同时光电检测电路板还负责判断外部接口输入的排气使能信号，排气使能逻辑电平为低则不允许电磁阀发生任何动作，排气使能逻辑电平为高则允许驱动电磁阀根据液位判断的结果做相应动作。光电检测电路板还要根据对液位判断的结果进行排气告警的输出，环形检测腔中气体含量高、液位过低需要进行排气时，排气告警信号输出高，环形检测腔中气体含量低、液位过高无需排气时，排气告警信号输出低。
26.光电检测电路板安装在排气阀安装腔内与光源、光电接收器电连接。光电检测电路板的调理电路用于识别环形检测腔中光线的强弱变化，光线强则环形检测腔中油液高度低，反之则高。环形检测腔中油液高度低时，光电检测电路板开启排气，反之则关闭排气。
27.光电检测电路板1安装在与形环状检测结构相独立的安装腔体内，其功能框图见图4，主要包括：电源降压电路11、光源驱动电路12、光电转换电路13、光电阈值比较电路14、防抖电路18、排气触发判断电路15、电磁阀驱动电路16、排气使能电路17。
28.电源降压电路将 18v～ 32v的电压降压为 5.9
±
0.1v电压，供整个光电检测电路板使用。
29.光源驱动电路用于向光源提供一个恒定的驱动电流。
30.光电接收器输出的光电流通过光电转换电路转化为光电压信号。
31.光电阈值比较电路的阈值是初步判断气液含量的对应值。
32.考虑环形检测腔内气液分界面会出现波动、气泡、油液镜片附着挂壁等现象而导致检测识别效果不稳定，因此在光电阈值比较电路和排气触发判断电路之间设计了防抖电路，排气触发判断电路是排除受流体状态影响后检测介质的对应值。
33.光电接收器输出的光强信息依次经过光电转换电路、光电阈值比较电路、防抖电路、排气触发判断电路、电磁阀驱动电路，最终输出至电磁阀驱动端，并以排气告警提示方式对外输出高低电平，当环形检测腔中气体含量过高、需要进行排气时，排气告警信号输出高，当环形检测腔中气体含量不高、无需排气时，排气告警信号输出低。
34.电磁阀驱动电路可以为外部电磁阀线圈动作提供最大 32v、2a的驱动能力。
35.电磁阀驱动电路根据外部输入的排气使能信号来具体控制电磁阀的动作与否，排气使能信号使能逻辑电平为低则电磁阀不动作，使能逻辑电平为高则允许电磁阀根据液位判断结果做出相应的导通，光电检测电路板同时根据对液位判断的结果进行排气告警状态的输出。
36.本发明工作原理是：安装在排气阀内部的光电检测传感器检测识别进入形环状检测结构4内油气液面高度。固定安装在环状检测结构4安装孔7内的光源3经过发射镜片5透射产生光线，当检测腔内介质为空气时，光通过接收镜片6透射被光电接收器3接收，传给光电检测传感模块电路板3；当检测腔内介质为油液时，光源2产生的光线经发射镜片5被油液遮挡，没有或仅有极少的光线被接收镜片6后的光电接收器3接收；光电流同时传给光电检
测电路板1，光电检测电路板1根据光电接收器3在不同介质下接收到的光强差异进行液位高度的识别，进而给出排气告警信号的对外输出，同时根据输入得到的排气使能信号，进行电磁阀驱动电路进行通断控制。
37.本发明的电气设计原理：光电检测电路板1主要包括电源降压电路、光源驱动电路、光电转换电路、光电阈值比较电路、防抖电路、排气触发判断电路、电磁阀驱动电路几部分功能。电源降压电路负责将 18～32v输入电压降压至 5.9
±
0.1v；光源驱动电路负责向光源组件提供一个恒定的驱动电流；光电转换电路主要是将光电接收器3的光电流转换为电压信号供后续电路进行滤波和阈值比较；光电阈值比较电路、防抖电路、排气触发判断电路通过对光电压阈值电平的判断共同实现对气液含量的识别检测，其检测的性能代表了本发明对气液状态的分辨能力。其中考虑到检测腔内气液分界面会出现波动、气泡、油液附着挂壁等现象，所以增加了延迟防抖的电路处理；防抖电路可以剔除气液信号中夹杂的瞬态尖峰和毛刺，通过判断信号在一定时间内的持续稳定性来确保气液检测的有效性；光电检测电路板1可以通过电磁阀驱动电路与排气电磁阀电连接，并为排气阀提供一定的输出功率以进行排气的打开、关闭的控制；电磁阀驱动电路还根据排气使能信号来确定当前是否可以进行排气的动作，排气使能信号与排气告警信号对排气形成“与”的逻辑控制策略。