姜娉婷 杨雨辰 杨镇尚

摘要：本项目拟研制一种新型的电磁单向阀，该单向阀具有简便实用、智能控制、可快速反应、对水产品无伤的特点。其主要的内容包括装置中单向阀门和长形电磁铁的结构配合设计、单向阀门的选择、单向阀片的设计、长距离作用电磁铁的研制、快速反应放大电路模块部件的选择和设计、智能控制模块的设计、防腐蚀设计等。

关键词：单向阀；无伤通过；步进式旋转电磁铁；远程控制

一、项目背景及研究意义

随着当前人力成本增加与劳动力的缺乏，工厂化养殖已经成为水产养殖业的发展趋势[1]。在循环水养殖系统中，最重要的是要使水循环系统能根据命令快速做出反应，控制水流的单向通断，而且不能伤害所养殖的对象。二位二通的电磁阀都是单向阀，然而，它们中的大部分反向来用可能有会出现关闭不严、阀杆式对方向不敏感等问题[2]。电磁阀实现单向通过的控制是通过其复杂的结构来实现的，当前已有相关产品往往存在结构复杂、价格不菲等各种缺陷。因此，市场上目前没有简便实用且反应快速的可以使水产品无伤通过的单向阀[3]。

二、项目内容

本项目拟解决的关键问题有：单向阀门和电磁铁的结构配合设计，这是单向无伤电磁阀的核心。其次是长距离电磁铁的选择与设计，一般电磁铁作用距离较短，无法直接吸引单向阀片从而控制阀门通断，这就需要选择出电磁铁，通过设计其特殊结构来实现其长距离作用。拟解决的关键性的困难问题如下：

1）阀门的灵敏反应与迅即通断控制。

2）满足通过物质的无损伤要求。

三、装置原理

（一）阀门的理论研究

执行器的核心是动力装置，即动力装置是阀门设计的前提[4]。通过对直动电磁阀、分步直动式电磁阀和先导式电磁阀工作原理及性能的对比与分析，选用了可编程控制任意角度的步进式旋转电磁铁。

（二）阀门控制模块

1.阀门工作原理

控制部件为长形电磁铁和步进式旋转电磁铁，选用了五相步进角每步进角为0.72度，力矩1 N.m，阀瓣在承受4000帕水压的情况下能正常工作的步进式旋转电磁铁。

具体工作步骤如下：1）步进电机进125步（即90度）后停止；2）电磁铁通电，紧吸住阀瓣；电磁铁断电；3）压力作用下，阀瓣开启；4）步进电机配合控制流量。在过程中通过按钮或遥控控制，即可实现可变步数控制控制不同的流量。

2.控制模块的分析与选择

对于远程遥控控制，由于阀门的工作环境的限制，我们可以通过无线App智能控制的制作，实现随时随地手机只能控制。我们对控制模块进行了改造引，进WiFi模块（WiFi模块又名串口WiFi模块，属于物联网传输层，功能是将串口或TTL 电平转为符合WiFi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线栈。传统的硬件设备嵌入WiFi模块可以直接利用WiFi联入互联网，是实现无线智能家居、M2M等物联网应用的重要组成部分）[5]。最终实现通过wifi模块与手机结合联网，在手机上实现对阀门的控制。

（三）模型的组装优化

最终我们把用PROE设计出来的阀体通过3D打印机制作出实物模型（如图1），与步进式旋转电磁铁组合安装，初步实现了远程智能阀体的开关控制。（如图2）

四、总结

本装置为一种新型的电磁单向阀，该单向阀具有简便实用、能长距离作用、可快速反应、对水产品无伤等特点。一般而言，具有阀瓣的蝶阀类型，相对于具有阀芯类型的电磁单向阀而言，其通道更为宽广和流畅，物料通过时较为顺畅而不易堵塞，本装置的目的在于解决当前已有技术的缺陷和不足之处，设计了一种由两组不同類型的电磁铁控制阀瓣运动的蝶阀，具有流道宽敞，开启、关闭迅速的特点。

参考文献：

[1]我国海蜇产业发展分析[J].中国渔业经济，2015（30）：108112.

[2]郑雄胜.渔业机械化概论[M].武汉：华中科技大学出版社，2015.

[3]张显良.中国现代渔业体系建设关键技术发展战略研究[M].海洋出版社，2011.

[4]陆培文.实用阀门设计手册[S].机械工业出版社，2012.

[5]远坂俊昭，彭军.测量电子电路设计[M].北京：科学出版社，2014.

作者简介：姜娉婷（1995），女，汉族，辽宁丹东人，大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院2014级海洋技术专业在读本科生；楊雨辰（1996），女，回族，天津人，大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院2014级海洋技术专业在读本科生；杨镇尚（1995），男，汉族，福建漳州人，大连理工大学盘锦校区海洋科学与技术学院2014级海洋技术专业在读本科生。