專利名稱：電子型電-氣閥門定位器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種全自動執(zhí)行儀表，尤指一種電子型電-氣閥門定位器。
目前，國內(nèi)引進技術制造或者直接進口的電-氣閥門定位器，都是采用機械力平衡原理，即力矩馬達、噴咀-擋板技術，如圖9所示。
其工作原理是當力矩馬達109輸入信號電流，銜鐵108繞支點110接圖示箭頭方向轉動，因為銜鐵108通過擋板位置調整件114與擋板107連接，銜鐵108上下移動，改變噴咀106氣體出口間隙，通過恒節(jié)流小孔105的放大器102、103的背壓室壓力也隨之變化。當擋板107向下移動，背壓減小，氣源104通過放大器102進入氣缸101右腔，此時氣缸左腔氣體通過放大器103排氣孔排出，活塞左移，凸輪111轉動，使反饋彈簧112張力增加，該張力與輸入信號產(chǎn)生的對銜鐵108的吸力達到平衡之前，活塞是向左移的，活塞的位移與輸入信號成正比。
輸入信號減小，擋板107在反饋彈簧112張力作用下靠攏噴咀，使背壓增加，氣源104通過放大器103進入氣缸101左腔，氣缸101右腔氣體通過放大器102排氣孔排出，活塞右移，反饋彈簧張力減小，當該張力與輸入信號產(chǎn)生的對銜鐵吸力達到平衡時，活塞右移停止。
調零彈簧113的作用是使定位器在無信號輸入、氣缸活塞在最右端時，放大器102、103處于平衡狀態(tài)，氣缸活塞靜止。
這種采用力平衡原理設計的電-氣閥門定位器，雖經(jīng)多次改進設計并應用，但是存在以下缺點1、因采用力平衡式原理，容易受到外界振動影響，當外界振動傳到力平衡機構，使定位器難以工作。
2、因采用力平衡結構，調整件多，并互相影響，故調整費力，在使用中維修量大。
3、噴咀，特別是恒節(jié)流小孔(其直徑d通常為0.3～0.4mm)，是一個潛在故障源，容易被塵灰、污物堵塞。這尤其對氣源凈化處理差的場合，更容易發(fā)生故障，以致使定位器無法工作。
4、噴咀，以及作為功率元件的滑閥、不銹鋼球始終處于跑氣狀態(tài)，消耗大量能源。
由于上述缺點，使氣動執(zhí)行機構的使用受到極大限制，特別在伺服系統(tǒng)中，由于對氣源凈化的要求很高，將被電動執(zhí)行機構所取代，這使得工業(yè)系統(tǒng)應用氣動控制技術的本質優(yōu)點不能發(fā)揮。
本實用新型的目的是提供一種電子型電-氣閥門定位器，它可避免外界影響，性能穩(wěn)定，不易發(fā)生故障且耗能低，以克服現(xiàn)有技術的缺點。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取如下技術方案一種電子型電-氣閥門定位器，其特征在于是由精密組合閥和電子控制裝置組成，其中精密組合閥包括兩個電磁閥M1、M2、四個單向閥1、2、3、4、中閥體18、左、右閥體15、16、五個復位彈簧5、6、7、8、17，兩個活塞9、10，三個推桿12、22、13及擋圈、密封圈、壓力表，所述的左、右閥體緊固在中閥體上，中心形成一個氣缸，使形狀完全相同的活塞9、10裝在其中，三個推桿12、22、13分別以左、中、右擺置，在兩個彈簧7、8作用下，所述的兩個活塞9、10相互貼緊并處于所述的氣缸中間位置，所述的兩個單向閥1、2分別裝入左閥體15左端大小孔間；另兩個單向閥3、4分別裝入右閥體16右端大小孔中，在三個彈簧5、6、17作用下，單向閥1緊貼單向閥2左端面，單向閥4緊貼單向閥3左端面，單向閥2右密封面緊貼推桿12左端，單向閥3左密封面緊貼推桿13右端，氣源104從所述的中閥體18進入分別與左、右閥體15、16的左、右氣室11、14相通，并與兩個電磁閥M1、M2的進氣孔連通，各結合部位用密封圈互相密封，兩個電磁閥M1、M2分別緊固在左、右閥體15、16上面，并使其進氣孔與氣源連通，其出氣孔分別與所述的中閥體18、左、右閥體15、16形成的氣缸活塞兩端連通，各部件組裝后的組合閥的中、左、右閥體18、15、16上分別裝上三塊壓力表，(以指示氣源及輸出空氣q壓力)；所述的電子控制裝置與精密組合閥M1、M2連接。
本實用新型工作原理結合


圖1、圖2說明如下電子控制裝置I/Q接收電源信號電路給定信號ia和位置傳感器發(fā)出的位置傳感信號if，經(jīng)I/V轉換電路和邏輯電路I、整形電路II、功放電路III控制精密組合閥IV，當給定信號ia大于位置傳感信號if，圖3所示的精密組合閥中電磁閥M1得電，壓縮空氣開啟單向閥201、203，這使壓縮空氣通過單向閥201進入氣缸205左腔，如圖2所示，推動活塞向右移動，而氣缸右腔氣體通過單向閥203排出，由于活塞移動，位置傳感器206電流增加，當電流增加到與給定電流信號ia相等，精密組合閥中電磁閥M1失電，單向閥201、203關閉，活塞停止移動，活塞移動量與給定信號ia成正比。同理，給定信號ia小于位置傳感信號if時精密組合閥中電磁閥M2得電，壓縮空氣開啟單向閥202、204，壓縮空氣通過單向閥204進入氣缸205右腔，活塞左移，氣缸左腔氣體通過單向閥202排出，位置傳感器206信號ia減小，當給定信號ia與位置傳感信號if相等，電磁閥M2失電，單向閥202、204關閉，活塞停止移動。
活塞移動速度可以通過精密組合閥節(jié)流元件20調節(jié)，如圖4所示。
本實用新型的優(yōu)點是顯而易見的1、本實用新型電子控制裝置純是兩種電流信號的比較，不是力的平衡，它應用固體集成電路替代了易于受振干擾的力平衡方式，消滅了力轉換過程及機構傳動所產(chǎn)生的問題，其耐振性好，精度高，工作穩(wěn)定可靠，同時提高了氣動執(zhí)行機構的響應速度和運動速度。
2、本實用新型沒有恒節(jié)流小孔，功效卓著地消滅了由于氣路不潔引起的氣動執(zhí)行機構工作故障。應該指出，管路氣體不潔和氣源要求凈化處理的費用昂貴，從整體上講困擾著氣動技術的發(fā)展。
3、精密組合閥制造精度極高，四個單向閥泄漏量為0，所以執(zhí)行機構靜態(tài)耗氣量等于0，有效地節(jié)約能源。
4、具有斷電、斷信號、保位功能，如果加上氣源壓力繼電器非常容易實現(xiàn)三斷保護。
5、容易調整，在現(xiàn)場使用中維修工作量降至最低。
6、適用于單作用、雙作用氣缸。
7、氣源壓力適應范圍寬，P＝0.3～0.8MPa。
本實用新型較佳實施例結合附圖詳細說明如下
圖1為本實用新型實施例方框結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例的結構示意圖。
圖3為本實用新型精密組合閥的結構示意圖。
圖4為圖3所示的A-A剖視圖。
圖5為圖3所示的C-C剖視圖。
圖6、圖7、圖8為本實用新型實施例電子控制裝置的電路原理圖。
圖9為現(xiàn)行的電-氣閥門定位器結構示意圖。
電子控制裝置I/Q包括七個運放器A1～A7、六個反相器F1～F6、兩個與門Y1、Y2、兩個三端穩(wěn)壓器片IC1、IC2、兩個光電耦合管IC3、IC4、兩個雙向可控硅S1、S2、三個三極管T1、T2、T3、二十四個二極管，四個發(fā)光二極管LED1～LED4、八個電位器RW1～RW8、一個變壓器B、六十六個電阻R1～R66、十七個電容C1～C17以及三塊線路板和一塊面板及切控開關K組成，其中運放器A1～A7、二極管D1～D14、電位器RW1～RW4及周邊元件組成I/V轉換電路及邏輯電路，其連接關系是A1的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D1、D2，其正相輸入端通過R4接到一個由兩個電阻R3、R5構成的上接正電源V+，下接地的固定電位上，此外，其輸入端經(jīng)RW1、R6接A1反相輸入端，運放器A2與兩個二極管D3、D4及周邊元件的連接結構與運放器A1的一路連接結構相同，所述的運放器A3的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D5、D6，其正相輸入端通過R15接切控開關K的K1-1端，其反相輸入端通過R17接到一個由兩個電阻R16、R18構成的上接正電源V+，下接地的固定電位上，A4與二極管D7、D8及周邊元件的連接結構與A3的一路連接結構相同，所述的運放器A5的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D9、D10，其正相輸入端經(jīng)R28接A2輸出端，其反相輸入端經(jīng)R27接A1輸出端，A5輸出端經(jīng)RW3、R29接A5反相輸入端，所述的運放器A6的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D11、D12，其反相輸入端經(jīng)R13接RW4的可調端，而RW4的一固定端經(jīng)R31接正電源V+，其反相輸入端經(jīng)R14接A5輸出端，所述的A7的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D13、D14，其正相輸入端經(jīng)R40接RW5的可調端，RW5一固定端經(jīng)R39接地，其另一固定端經(jīng)R38接V-，A7反向輸入端經(jīng)電阻R41接A5輸出端，六個反相器F1～F6、兩個二極管D15、D16、兩個電位器RW6、RW7及周邊元件組成整形電路，所述的I/V轉換電路及邏輯電路與整形電路的一路連接關系是其中的運放器A6的輸出端通過D15、RW6和接地電阻R37與反相器F1輸入端相接，F(xiàn)1輸出端經(jīng)反相器F3、電阻R63和一接地電阻R64與反相器F5連接，F(xiàn)5輸出端又接與門Y1的一個輸入端，而I/V轉換電路及邏輯電路中的A7輸出端與整形電路的另一路連接關系與所述的A6的一路連接結構完全相同，由兩個與門Y1、Y2、兩個三極管T1、T2及兩個光電藕合管IC3、IC4、兩個可控硅S1、S2及周邊元件組成的所述的功放電路，由于Y1、Y2的兩路輸出電路完全相同，這里只對Y1的一路輸出電路連接結構進行描述Y1的輸出端通過R45接到T1的基極，T1集電極通過R46與正電源V+相接，T3的發(fā)射極與光電藕合管IC3的輸入端連接，IC3的輸出端通過R49送到雙向可控硅S1，S1的輸出端接所述的精密組合閥中電磁閥M1，三極管T3、電位器RW8、可變電阻W1、R58～R60組成了信號發(fā)生器V，T3發(fā)射極經(jīng)RW8接W1可調端，T3集電極接切控開關K的K1-1端，變壓器B、橋式整流電路D12～D20、兩個三端穩(wěn)壓器IC1、IC2、兩個二極管D21、D22及周邊元件組成電源電路VI，變壓器B的次級線圈接橋式整流電路D17～D20的兩輸入端，B的兩輸出端分別經(jīng)三端穩(wěn)壓器IC1、IC2向整個電路提供直流電源，此外，B的次級線圈還與電阻R62、發(fā)光二極管LED4構成的電源指示電路連接，所述的兩個發(fā)光二極管LED1、LED2和兩個電阻R53、R54構成手動、自動顯示電路VII，其中LED1與R53串連后的一端接切控開關K的K1-2端，其串連后的另一端接地，LED2與R54串連后的一端接K另一端，其串連后的另一端接地，所述的三塊線路板由主控板、輸出板和插接板組成。
由變壓器B次級線圈輸出一組對稱的雙15V交流電源，經(jīng)橋式整流器D17～D20整流，再由一組電容C8-C11濾波后，分別由兩個三端穩(wěn)壓器IC1、IC2進行穩(wěn)壓，然后再經(jīng)另一組電容C12-C15濾波，之后分別通過一個二極管D21、D22的保護，即形成了一組正負12V直流電源V+、V-，以供整個控制電路工作之用。
在正12V+電源的輸入端，接有一個0～20mA電流信號發(fā)生電路，它由三極管T3、電阻R58～R60及電位器RW8、可變電阻W1組成，其中RW8為滿刻度調節(jié)，而W1用于改變給定信號ig，由位置傳感器發(fā)出的位置傳感信號if通過切控開關K的K1-1端，經(jīng)運放器A1，輸入I/V轉換電路及邏輯電路，切控開關K的另一端即K1-2端接有由發(fā)光二極管LED1、LED2、電阻R53、R54組成的手動、自動顯示電路，以作為手動和自動狀態(tài)的顯示，在運放器A1、A2的反相輸入端都分別接有一個作為顯示器的毫安表，以作為給定信號ia和反饋信號if的顯示。當切控開關K由K1-1端切換到K1-2端時，運放器A1接收調節(jié)器的輸出信號ia。
本實用新型電子控制裝置中設有三塊線路板主控板、輸出板和插接板以及一塊面板。在面板上裝有電源指示燈、斷信號指示燈及手動、自動狀態(tài)指示燈以及切換開關K，還裝有雙機構槽形電流表，以及手動調節(jié)多圈線繞電位器及旋鈕。與面板垂直的頂部安裝一塊主控板，主控板下面靠右側與之平行放置一塊輸出板，而插接板主要用于內(nèi)部各元器件及線路與外電路的連接，其安裝位置與面板平行，距面板相隔一塊主控板的長度，將變壓器B安裝在電流表下面的支架上。在輸出板上裝有光電藕合器IC3、IC4和雙向可控硅S1、S2，而其余電器元件均裝在主控板上。主控板、輸出板、插接板的外形尺寸分別為135×100mm2、35×100mm2、92×24mm2。
本實施例各電子元件的型號、參數(shù)明細如下R1100ΩR48 3KR210K R49、R50 3K×2R3100ΩR51、R52 1K×2R410K R53、R54 3K×2R53K R58、R59 5K×2R610K R60、R61、R62 3K×3R720K R63 4.7KR8100ΩR64 10KR910K R65 20KR10 100ΩR66 20KR11 10K C1～C7 0.1μR12 3K C8～C9 100μ/35VR13 10K C10～11 0.33μR14 20K C12-13 200μ/25R15 20K C14～15 0.1μR16 800ΩD1～D16 1N4148R17 20K D17～20 1N4002R18 9.1K T1、T2 9013R19 1M T3 9012R20 20K Rw1、Rw2 10K×2R21 20K Rw3 100KR22 300ΩRw4、Rw5 1K×2R23 20K Rw6、Rw7 5K×2R24 9.1KRw85KR25 1M W1 1K(+圈線繞)R26 20K IC17812R27、R2810K×2IC27918R29 51K IC3、IC4 MOC3081R30 20K
R31 7.5KR32 1K F1～F6MC14584BR33、R34 10K×2 Y1、Y2 CD4081BR35 1M LED1～LED4采用Φ3R36、R37 20K×2 發(fā)光二極管R38 7.5K S1、S2 T1005×2R39 1KF1～F6 4584R40、R41 10K×2 電流表 99C2AR42 20K 變壓器B 15W 雙15VR43、44 20K×2輸出R45 3KR46 3KR47 10K
權利要求1.一種電子型電-氣閥門定位器，其特征在于是由精密組合閥和電子控制裝置組成，其中精密組合閥包括兩個電磁閥M1、M2、四個單向閥1、2、3、4、中閥體18、左、右閥體15、16、五個復位彈簧5、6、7、8、17，兩個活塞9、10，三個推桿12、22、13及擋圈、密封圈、壓力表，所述的左、右閥體緊固在中閥體上，中心形成一個氣缸，使形狀完全相同的活塞9、10裝在其中，三個推桿12、22、13分別以左、中、右擺置，在兩個彈簧7、8作用下，所述的兩個活塞9、10相互貼緊并處于所述的氣缸中間位置，所述的兩個單向閥1、2分別裝入左閥體15左端大小孔間；另兩個單向閥3、4分別裝入右閥體16右端大小孔中，在三個彈簧5、6、17作用下，單向閥1緊貼單向閥2左端面，單向閥4緊貼單向閥3右端面，單向閥2右密封面緊貼推桿12左端，單向閥3左密封面緊貼推桿13右端，氣源從所述的中閥體18進入分別與左、右閥體15、16的左、右氣室11、14相通，并與兩個電磁閥M1、M2的進氣孔連通，各結合部位用密封圈互相密封，兩個電磁閥M1、M2分別緊固在左、右閥體15、16上面，并使其進氣孔與氣源連通，其出氣孔分別與所述的中閥體18、左、右閥體15、16形成的氣缸活塞兩端連通，各部件組裝后的組合閥的中、左、右閥體18、15、16上分別裝上三塊壓力表，所述的電子控制裝置與精密組合閥M1、M2連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子型電-氣閥門定位器，其特征在于所述的電子控制裝置包括七個運放器A1～A7、六個反相器F1～F6、兩個與門Y1、Y2、兩個三端穩(wěn)壓器片IC1、IC2、兩個光電耦合管IC3、IC4、兩個雙向可控硅S1、S2、三個三極管T1、T2、T3、二十一個二極管，四個發(fā)光二極管LED1～LED4、八個電位器RW1～RW8、一個變壓器B、六十六個電阻R1～R66、十七個電容C1～C17以及三塊線路板和一塊面板及切控開關K組成，其中運放器A1～A7、二極管D1～D14、電位器RW1～RW4及周邊元件組成I/V轉換電路及邏輯電路，其連接關系是A1的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D1、D2，其正相輸入端通過R4接到一個由兩個電阻R3、R5構成的上接正電源V+，下接地的固定電位上，此外，其輸入端經(jīng)RW1、R6接A1反相輸入端，運放器A2與兩個二極管D3、D4及周邊元件的連接結構與運放器A1的一路連接結構相同，所述的運放器A3的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D5、D6，其正相輸入端通過R15接切控開關K的K1-1端，其反相輸入端通過R17接到一個由兩個電阻R16、R18構成的上接正電源V+，下接地的固定電位上，A4與二極管D7、D8及周邊元件的連接結構與A3的一路連接結構相同，所述的運放器A5的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D9、D10，其正相輸入端經(jīng)R28接A2輸出端，其反相輸入端經(jīng)R27接A1輸出端，A5輸出端經(jīng)RW3、R29接A5反相輸入端，所述的運放器A6的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D11、D12，其反相輸入端經(jīng)R13接RW4的可調端，而RW4的一固定端經(jīng)R31接正電源V+，其反相輸入端經(jīng)R14接A5輸出端，所述的A7的正、反相輸入端接入一對倒向的二極管D13、D14，其正相輸入端經(jīng)R40接RW5的可調端，RW5一固定端經(jīng)R39接地，其另一固定端經(jīng)R38接V-，A7反向輸入端經(jīng)電阻R41接A5輸出端，六個反相器F1～F6、兩個二極管D15、D16、兩個電位器RW6、RW7及周邊元件組成整形電路，所述的I/V轉換電路及邏輯電路與整形電路的一路連接關系是其中的運放器A6的輸出端通過D15、RW6和接地電阻R37與反相器F1輸入端相接，F(xiàn)1輸出端經(jīng)反相器F3、電阻R63和一接地電阻R64與反相器F5連接，F(xiàn)5輸出端又接與門Y1的一個輸入端，而I/V轉換電路及邏輯電路中的A7輸出端與整形電路的另一路連接關系與所述的A6的一路連接結構完全相同，由兩個與門Y1、Y2、兩個三極管T1、T2及兩個光電藕合管IC3、IC4、兩個可控硅S1、S2及周邊元件組成的所述的功放電路，由于Y1、Y2的兩路輸出電路完全相同，這里只對Y1的一路輸出電路連接結構進行描述Y1的輸出端通過R45接到T1的基極，T1集電極通過R46與正電源V+相接，T3的發(fā)射極與光電藕合管IC3的輸入端連接，IC3的輸出端通過R49送到雙向可控硅S1，S1的輸出端接所述的精密組合閥中電磁閥M1，三極管T3、電位器RW8、可變電阻W1、R58～R60組成了信號發(fā)生器V，T3發(fā)射極經(jīng)RW8接W1可調端，T3集電極接切控開關K的K1-1端，變壓器B、橋式整流電路D12～D20、兩個三端穩(wěn)壓器IC1、IC2 、兩個二極管D21、D22及周邊元件組成電源電路VI，變壓器B的次級線圈接橋式整流電路D17～D20的兩輸入端，B的兩輸出端分別經(jīng)三端穩(wěn)壓器IC1、IC2向整個電路提供直流電源，此外，B的次級線圈還與電阻R62、發(fā)光二極管LED4構成的電源指示電路連接，所述的兩個發(fā)光二極管LED1、LED2和兩個電阻R53、R54構成手動、自動顯示電路VII，其中LED1與R53串連后的一端接切控開關K的K1-2端，其串連后的另一端接地，LED2與R54串連后的一端接K另一端，其串連后的另一端接地，所述的三塊線路板由主控板、輸出板和插接板組成。
專利摘要一種電子型電-氣閥門定位器，包括精密組合閥和電子控制裝置，電子控制裝置接受給定信號i
文檔編號F15C1/04GK2271630SQ9620924
公開日1997年12月31日 申請日期1996年5月10日 優(yōu)先權日1996年5月10日
發(fā)明者蔣伯雄 申請人:蔣伯雄