一種隔離型數字式電動執行器控制器制造技術

一種隔離型數字式電動執行器控制器，其特征是，它包括單片機（U1）、閥位輸入信號轉換電路、驅動電路、閥位信號反饋電路和電流測量電路，所述閥位輸入信號轉換電路的輸入端接控制計算機輸出的電流信號，其輸出的電壓信號接單片機（U1）的輸入端口，所述驅動電路的輸入端接單片機（U1）的輸出端口，輸出端接電動執行器電機；所述閥位信號反饋電路的輸入端接電動執行器的閥位傳感器，輸出端接單片機（U1）的輸入端口，所述電流測量電路的輸入端與電動執行器的電機連接，輸出端接單片機（U1）的輸入端口。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種隔離型數字式電動執行器控制器，它包括單片機、閥位輸入信號轉換電路、驅動電路、閥位信號反饋電路和電流測量電路，所述閥位輸入信號轉換電路的輸入端接控制計算機輸出的電流信號，其輸出的電壓信號接單片機的輸入端口，所述驅動電路的輸入端接單片機的輸出端口，輸出端接電動執行器電機；所述閥位信號反饋電路的輸入端接電動執行器的閥位傳感器，輸出端接單片機的輸入端口，所述電流測量電路的輸入端與電動執行器的電機連接，輸出端接單片機的輸入端口。本技術實現了電動執行器的智能控制和不同功能的電路之間的電氣隔離，具有功能齊全、抗干擾能力強、控制精度高、工作可靠、體積小巧、成本低廉、安裝調試方便等優點。【專利說明】一種隔離型數字式電動執行器控制器
本技術涉及一種用于控制閥門電動執行器的電路，屬于控制
。
技術介紹
目前，閥門電動執行器已在電力、冶金、石油、化工等領域得到廣泛應用，這就對電動執行器的運行可靠性提出了更高的要求。國產的電動型儀表中執行單元由ZPE伺服放大器和DJK電動執行機構組成，其控制精度不高、功能不夠齊全，而且調試復雜、故障率高，不能滿足現代工業控制的要求。國外的某些電子式執行機構雖然功能比較齊全，但是仍然有些不足，如不同功能的電路之間沒有實現完全的電氣隔離，抗干擾能力較差；在電機過流保護方面利用電動執行機構上的行程開關和限位開關來判斷電機是否堵轉，不僅不能及時準確地判斷電機是否由于堵轉而過流，而且行程開關和限位開關的安裝調試非常麻煩。
技術實現思路
本技術的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種功能齊全、抗干擾能力強、控制精度高、工作可靠、安裝調試方便的隔離型數字式電動執行器控制器。本技術所述問題是以下述技術方案實現的:一種隔離型數字式電動執行器控制器，構成中包括單片機、閥位輸入信號轉換電路、驅動電路、閥位信 號反饋電路和電流測量電路，所述閥位輸入信號轉換電路的輸入端接控制計算機輸出的電流信號，其輸出的電壓信號接單片機的輸入端口，所述驅動電路的輸入端接單片機的輸出端口，輸出端接電動執行器電機；所述閥位信號反饋電路的輸入端接電動執行器的閥位傳感器，輸出端接單片機的輸入端口，所述電流測量電路的輸入端與電動執行器的電機連接，輸出端接單片機的輸入端口。上述隔離型數字式電動執行器控制器，所述閥位輸入信號轉換電路包括第一三極管、第一電阻、第一模擬光耦芯片和三個運算放大器，第一三極管的發射極經第一電阻接控制計算機的輸出端，集電極經第一模擬光耦芯片內部的發光二極管接地，第一運算放大器的兩個輸入端分別接第一模擬光耦芯片的第一光敏二極管的兩端，其輸出端接第一三極管的基極；第二運算放大器的兩個輸入端分別接第一模擬光耦芯片的第二光敏二極管的兩端，第三運算放大器接成電壓跟隨器，其輸入端接第二運算放大器的輸出端，輸出端接單片機的ADO端口。上述隔離型數字式電動執行器控制器，構成中還包括閥位輸出信號轉換電路，所述閥位輸出信號轉換電路包括第二模擬光耦芯片、第一二極管、兩個三極管、四個運算放大器和六個電阻，第二三極管的集電極接地，發射極依次經第二模擬光耦芯片內部的發光二極管和第二電阻接電源正極，第四運算放大器的兩個輸入端分別接第二模擬光耦芯片的第一光敏二極管的兩端，其輸出端接第二三極管的基極；第五運算放大器與第三電阻和第四電阻接成比例放大器，其輸入端接單片機的ADl端口，輸出端經第六運算放大器構成的電壓跟隨器接第二模擬光耦芯片的第一光敏二極管的正極，第七運算放大器的兩個輸入端分別接第二模擬光耦芯片的第二光敏二極管的兩端，其輸出端接第三三極管的基極，第三三極管、第五電阻、第六電阻依次串接在閥位電流信號的輸出回路中，第一二極管與第七電阻串聯連接后一端接第五電阻與第六電阻的串接點，一端接第三三極管的集電極。上述隔離型數字式電動執行器控制器，所述電流測量電路包括電流傳感器、第八運算放大器、場效應管、電容器和第二二極管，所述電流傳感器接在電動執行器電機的供電回路上，第八運算放大器接成電壓跟隨器，其輸入端接電流傳感器的輸出端，輸出端經第二二極管接單片機的AD3端口，所述電容器接于單片機的AD3端口與地線之間，所述場效應管并接在電容器上，其控制極接單片機的輸出端口。上述隔離型數字式電動執行器控制器，構成中還包括數字信號輸入輸出電路，所述數字信號輸入輸出電路包括數字編碼器、撥碼開關、按鍵和發光二極管，它們分別接單片機的不同I/O端口。上述隔離型數字式電動執行器控制器，構成中還包括通訊芯片，單片機通過通訊芯片與上位機交換信息。所述閥位傳感器采用塑料電位器。本技術以單片機為核心部件，實現了電動執行器的智能控制，而且不同功能的電路之間通過模擬光耦芯片進行電氣隔離，具有功能齊全、抗干擾能力強、控制精度高、工作可靠、體積小巧、成本低廉、安裝調試方便等優點。【專利附圖】【附圖說明】下面結合附圖對本技術作進一步說明。圖1是本技術的電原理框圖；圖2是閥位輸入信號轉換電路的電原理圖；圖3是閥位輸出信號轉換電路的電原理圖；圖4是電流測量電路的電原理圖。圖中各標號為:U1、單片機，U2、電流傳感器，G1、第一模擬光f禹芯片，G2、第二模擬光率禹芯片，Fl?F8、第一運算放大器?第八運算放大器，Tl?T3、第一三極管?第三三極管，Q、場效應管，D1、第一二極管，D2、第二二極管，C、電容器，Rl?R7、第一電阻?第七電阻，LED、發光二極管，ro1、第一光敏二極管，TO2、第二光敏二極管。【具體實施方式】參看圖1，來自計算機的控制信號Il為4_20ma電流信號，此信號代表目標閥位信號，如4ma代表“零位”(閥門開度為零)，20ma代表“滿位”，Il通過閥位輸入信號轉換電路轉換成0.8-4V的電壓信號VI，此閥位輸入信號轉換電路是用模擬光耦實現的，實現了電氣完全隔離。閥位的反饋信號V2由閥位信號反饋電路采集和提供，單片機Ul讀取Vl和V2信號，然后根據二者的大小計算并輸出電動執行器的控制信號，使執行器的電機正或轉反轉，實現閥門的開大和關小。此裝置同時提供一路閥位輸出信號12，也同樣為4-20ma的電流信號，這個電流的產生原理如下:單片機Ul根據閥位信號反饋電路反饋回來的電壓值的大小，利用單片機Ul的PWM功能和硬件電路(PWM調壓器)產生對應的0.8-4V電壓信號，然后通過閥位輸出信號轉換電路進行V/I變換，得到對應的4-20ma電流信號。其中，閥位輸出信號轉換電路包括HVM調壓電路和V/I轉換電路。V/I轉化電路也用到了模擬光耦，實現了電氣隔離。數字信號輸入輸出電路用于控制器調試時各個參數的調整以及狀態顯示。本技術為全數字控制器，輸入信號和輸出信號利用模擬光耦進行I/V以及V/I轉化，成本低，隔離效果好，而且能夠及時準確地判斷電機是否由于堵轉而過流。參看圖2，此電路為圖1中閥位輸入信號轉換電路的原理圖，第一模擬光耦Gl的內部有一個發光二極管LED和兩個光敏二級管ro1、H)2，當電流流過LED時，由于光耦的結構，PDl和PD2會接收到相等的光照，因此產生相等的電流，PDl上的壓降通過第一運算放大器Fl控制第一三極管Tl的基極電壓，通過控制基極電流實現對流過LED的電流的反饋補償，使得的PDl上和PD2上的電流穩定本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種隔離型數字式電動執行器控制器，其特征是，它包括單片機（U1）、閥位輸入信號轉換電路、驅動電路、閥位信號反饋電路和電流測量電路，所述閥位輸入信號轉換電路的輸入端接控制計算機輸出的電流信號，其輸出的電壓信號接單片機（U1）的輸入端口，所述驅動電路的輸入端接單片機（U1）的輸出端口，輸出端接電動執行器電機；所述閥位信號反饋電路的輸入端接電動執行器的閥位傳感器，輸出端接單片機（U1）的輸入端口，所述電流測量電路的輸入端與電動執行器的電機連接，輸出端接單片機（U1）的輸入端口。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬良玉，宋勝男，馬云龍，劉長良，劉衛亮，林永君，
申請(專利權)人：華北電力大學保定，
類型：實用新型
國別省市：