專利名稱：具有防雷功能的閥門定位器的制作方法
技術領域：
具有防雷功能的閥門定位器
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)過程自動化設備，尤其是涉及控制閥的保護。適用于代替自
控系統(tǒng)現(xiàn)場中傳統(tǒng)的閥門定位器，同時能有效的對設備防雷保護和過電壓保護。背景技術：
在自動控制系統(tǒng)中，閥門定位器是調節(jié)閥、氣動執(zhí)行器最重要的附件之一，幾乎所有的控制閥都使用了閥門定位器。 傳統(tǒng)的閥門定位器主要包括輸入，信號處理，輸出和電源四個部分，其原理框圖如圖l所示。 通過對閥位設定信號進行的模數(shù)轉換，得到數(shù)字設定值變量；閥位變化通過電位器轉化為電信號，進行模數(shù)轉換得到數(shù)字閥位值變量。兩個變量經(jīng)過計算處理，得到閥位控制信號，控制電氣轉換器，從而使閥位到達設定點。它是依靠數(shù)字平衡實現(xiàn)定位。[0005] 傳統(tǒng)的閥門定位器的缺陷是 對通過導線侵入的雷電流不具有防護作用，設備易遭受雷擊破壞；[0007] 對大電流和過電壓不具有消除或抑制功能，甚至造成器件損壞。

實用新型內容
為了彌補上述缺陷，本實用新型提供一種閥門定位器，在實現(xiàn)閥門定位的同時，將雷電流泄放掉，既保證了定位的效果，也達到了對相關電子設備防雷保護和過電壓保護的目的。 為達到上述目的，本實用新型采用如下的技術方案 采用在閥門定位電路的信號輸入端，增加前置有防雷放電電路，構成具有防雷功能的閥門定位器，實現(xiàn)防雷放電和閥門定位雙重功能。 所述閥門定位電路包括依次連接的輸入模塊、信號處理模塊、輸出模塊和給前述模塊供電的電源模塊。所述防雷放電電路包括防雷放電模塊和從模塊中接出的接地端子。所述防雷放電模塊為含有放電管、限流電阻和鉗位二極管的n形電路。防雷放電模塊對通過導線侵入的雷電流和浪涌沖擊進行快速泄流，并實現(xiàn)線_線間電壓或線_地間電壓的鉗位，在保護該定位器和后續(xù)設備的同時，也吸收了部分干擾信號。 所述輸入模塊包括采樣濾波電路和放大電路。所述放大電路包括閥位控制信號的
反向放大器和閥位變化信號的正向放大器。所述信號處理模塊包括模數(shù)轉換電路和計算處
理電路。所述輸出模塊為減壓閥、壓電閥和開關閥聯(lián)成的電氣轉換器。所述電源模塊包括
電壓基準源，電壓放大器和電荷泵。 使用本實用新型的技術方案優(yōu)點如下 防止電子設備被雷電流沖擊遭到的破壞； 防止過電壓對定位器的破壞； 消除現(xiàn)有技術中無法消除的大電流或過電壓對信號的干擾。[0017]

本實用新型的附圖說明如下 圖1為現(xiàn)有技術的閥門定位器原理方框圖。
圖2為本實用新型具有防雷功能的閥門定位器原理方框圖。 圖3為本實用新型具有防雷功能的閥門定位器實施例的電路原理方框圖。 圖4為防雷放電電路原理圖。 圖5為采樣濾波和放大電路原理圖。 圖6為采用集成了模數(shù)轉換器的單片機電路原理圖。 圖7為電氣轉換器的氣動原理圖。 圖8為電源電路原理圖。
具體實施方式
具有防雷功能的閥門定位器的電路原理方框圖如圖2所示，包括前置的防雷放電電路，及依次連接的輸入模塊、信號處理模塊、輸出模塊和給輸入模塊、信號處理模塊、輸出模塊供電的電源模塊。 具有防雷功能的閥門定位器，在已有閥門定位器技術的基礎上，增加防雷模塊和接地端子的方法。在防護設備免受雷電流和過電壓破壞的同時，也增強了閥門定位器抑制和消除干擾的能力。
以下結合附圖，對本實用新型的實施例，進行詳細說明。 圖3是本實用新型具有防雷功能的閥門定位器的一個應用實施例的原理方框圖。該定位器包括順序連接的防雷放電電路、采樣濾波電路、電位器、放大電路、模數(shù)轉換電路、計算處理電路和電氣轉換器，以及對整個電路供電的電源電路。 模數(shù)轉換電路對閥位設定信號和閥位變化信號進行模數(shù)轉換，得到數(shù)字變量送到計算處理電路進行比較和智能計算處理，輸出閥位控制信號給電氣轉換器，電氣轉換器是把控制信號轉換成對應的氣壓輸出，控制氣動執(zhí)行器的動作。 該定位器在實現(xiàn)閥門定位的同時，將雷電流泄放掉，既保證了閥門定位的效果，也達到對相關電子設備防雷保護和過電壓保護的目的，同時還能抑制或消除多種干擾。[0034] 防雷放電電路 由氣體放電管D8、限流電阻R17和齊納二極管DZ2組成，電路原理如圖4所示。4 20滅工業(yè)標準信號通過輸入端"111+/111-"輸入，當無雷電流和過電壓時，信號直接通過防雷放電電路，進入模數(shù)轉換電路；當受雷電流或過電壓沖擊時，放電管D8和齊納二極管DZ2快速導通，幾乎相當于短路，實現(xiàn)快速放電，并迅速恢復到正常狀態(tài)。[0036] 采樣濾波電路、電位器和放大電路 經(jīng)過防雷放電后的閥位設定信號(4 20mA標準電流信號)，通過采樣電阻R305和濾波電容C300，經(jīng)過運算放大器U301A的反向放大，送到模數(shù)轉換器；閥位變化信號通過電位器轉換為電信號，通過運算放大器U301B的正向放大，也送到模數(shù)轉換器中。電路原理如圖5所示。 模數(shù)轉換電路和計算處理電路 由集成了模數(shù)轉換器的單片機U651組成，電路原理如圖6所示。模數(shù)轉換器把兩路數(shù)字信號進行高精確度的模數(shù)轉換，得到數(shù)字量信號送給微處理器進行比較并處理，計算出閥位控制信號Y0和Yl，用于控制電氣轉換器的輸出，從而控制氣動執(zhí)行器。[0040] 電氣轉換器 主要包括一個減壓閥J，兩個壓電閥D1、D2，四個開關閥A、B、C、D。氣動原理如圖7所示。來自單片機的Y0和Yl信號加在壓電閥上，其電壓使壓電閥內的壓電材料發(fā)生形變。 當來自減壓閥J的壓縮空氣經(jīng)由壓電閥Dl加到開關閥A的膜片上，A閥導通時，
其輸出一路經(jīng)過單向閥后由E 口輸出到氣動執(zhí)行器，而另一路則直接加在開關閥D的膜片
上，使D閥也處于導通狀態(tài)，從F 口流出的氣體經(jīng)由D閥和消音器排出，此時，氣動執(zhí)行器推
動閥桿下行。同樣的，當B閥和C閥處于導通狀態(tài)時，氣動執(zhí)行器推動閥桿上行。 由于閥A和閥B主管進氣，而閥C和閥D主管排氣，所以，閥A和閥B稱為進氣閥，
閥C和閥D稱為排氣閥。任何時候，閥A和閥D與閥B和閥C不會同時導通。 電源電路 電源由4 20mA標準電流信號提供，電路原理如圖8所示，對定位器中的放大器、單片機等需要供電的器件進行供電。電流通過電壓基準源U4，產(chǎn)生2. 5V的基準電壓，再經(jīng)過運算放大器U2A的放大，產(chǎn)生一個6V的電壓，最后通過電荷泵U1輸出AVCC電源和VCC電源。 具有防雷功能的閥門定位器的主要技術指標 線性度士O. 5%F*S 放電響應時間lns 最大放電電流5KA 限制電壓〈40V 放電開始電壓〉30V 絕緣電阻100MQ/500VDC
權利要求具有防雷功能的閥門定位器，其特征是包括閥門定位電路；在所述閥門定位電路的信號輸入端，前置有防雷放電電路。
2. 根據(jù)權利要求1所述的閥門定位器，其特征是所述閥門定位電路包括依次連接的輸入模塊、信號處理模塊、輸出模塊和給前述模塊供電的電源模塊。
3. 根據(jù)權利要求1所述的閥門定位器，其特征是所述防雷放電電路包括防雷放電模塊和從模塊中接出的接地端子。
4. 根據(jù)權利要求3所述的閥門定位器，其特征是所述防雷放電模塊為含有放電管、限流電阻和鉗位二極管的n形電路。
5. 根據(jù)權利要求2所述的閥門定位器，其特征是所述輸入模塊包括采樣濾波電路和放大電路。
6. 根據(jù)權利要求5所述的閥門定位器，其特征是所述放大電路包括閥位控制信號的反向放大器和閥位變化信號的正向放大器。
7. 根據(jù)權利要求2所述的閥門定位器，其特征是所述信號處理模塊包括模數(shù)轉換電路和計算處理電路。
8. 根據(jù)權利要求7所述的閥門定位器，其特征是所述模數(shù)轉換電路和計算處理電路為集成了模數(shù)轉換器的單片機。
9. 根據(jù)權利要求2所述的閥門定位器，其特征是所述輸出模塊為減壓閥、壓電閥和開關閥聯(lián)成的電氣轉換器。
10. 根據(jù)權利要求2所述的閥門定位器，其特征是所述電源模塊包括電壓基準源，電壓放大器和電荷泵。
專利摘要一種閥門定位器，在閥門定位電路的基礎上，增加前置的防雷放電電路，實現(xiàn)防雷放電和閥門定位雙重功能。在防護設備免受雷電流和過電壓破壞的同時，也保證了定位的效果。防雷放電電路包括防雷放電模塊和從模塊中接出的接地端子。防雷放電模塊為放電管、限流電阻和鉗位二極管組成的π形電路。防雷放電模塊對通過導線侵入的雷電流和浪涌沖擊進行快速泄流，并實現(xiàn)線-線間電壓或線-地間電壓的鉗位，在保護該閥門定位器的同時，也吸收了部分干擾信號。
文檔編號F16K31/02GK201521699SQ20092030465
公開日2010年7月7日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權日2009年6月18日
發(fā)明者傅宇晨, 袁敏勛, 謝曉輝 申請人:深圳萬訊自控股份有限公司