一種信號(hào)采集印刷線路板及一種分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種信號(hào)采集印刷線路板及采用該信號(hào)采集印刷線路板的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該信號(hào)采集印刷線路板包括電源電路、單片機(jī)、信號(hào)處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路；編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)相連；電源電路與單片機(jī)相連；信號(hào)采集印刷線路板的基板采用Tg點(diǎn)為170℃的FR?4材質(zhì)等級(jí)的PCB板材。本實(shí)用新型分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在105℃高溫環(huán)境中長(zhǎng)期使用，適用于高溫蒸汽管道及熱風(fēng)門的控制，穩(wěn)定可靠。
【專利說(shuō)明】
一種信號(hào)采集印刷線路板及一種分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)采集印刷線路板及采用該線路板的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)裝置，其能源取用方便、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，廣泛用于火電、石化、冶金、輕工建材及水處理等領(lǐng)域。寬廣的應(yīng)用領(lǐng)域也導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常需要面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的高溫環(huán)境、管道的強(qiáng)烈振動(dòng)等各種復(fù)雜工況， 特別是在高溫蒸汽管道及熱風(fēng)門的控制場(chǎng)合，溫度較高，一體式的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在這些惡劣環(huán)境使用時(shí)，普遍存在元器件老化和損壞的情況，維修和更換困難;有些分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于數(shù)據(jù)采集部分放置在控制柜單元或者耐高溫程度不足，再加上閥位采集系統(tǒng)的不能耐高溫，往往導(dǎo)致傳輸距離短、傳輸信號(hào)不穩(wěn)、控制精度降低等問(wèn)題。同時(shí)設(shè)于分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)的電器元件分散，安裝繁瑣，且不耐高溫。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種用于分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、且耐高溫的信號(hào)采集印刷線路板。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種信號(hào)采集印刷線路板，包括電源電路、 單片機(jī)、信號(hào)處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路;編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)相連；電源電路與單片機(jī)相連;信號(hào)采集印刷線路板的基板采用Tg點(diǎn)為 170 °C的FR-4材質(zhì)等級(jí)的PCB板材。[〇〇〇5]其中，電源電路、信號(hào)處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均采用汽車級(jí)元器件;單片機(jī)采用汽車級(jí)單片機(jī)。
[0006]優(yōu)選的單片機(jī)采用型號(hào)為 ATmega 168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Cl-15AZ、STM8AF6223IPCAU或freescale S32K144_0N77P〇
[0007]本實(shí)用新型還提供了采用上述信號(hào)采集印刷線路板的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括機(jī)械單元與控制柜單元;機(jī)械單元與控制柜單元相連;機(jī)械單元包括減速器箱體、電機(jī)、編碼器和上述信號(hào)采集印刷線路板;電機(jī)、編碼器和信號(hào)采集印刷線路板設(shè)于減速器箱體內(nèi)； 信號(hào)采集印刷線路板的編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過(guò)高溫?cái)?shù)據(jù)線分別與編碼器、電機(jī)、減速器箱體相連;編碼器與減速器箱體的輸出軸相連;機(jī)械單元通過(guò)信號(hào)采集印刷線路板的單片機(jī)與控制柜單元相連;單片機(jī)通過(guò)高溫電纜與控制柜單元相連。
[0008]其中，分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)還包括重載連接器;重載連接器設(shè)于減速器箱體外側(cè)； 信號(hào)采集印刷線路板與高溫電纜的連接處設(shè)于重載連接器內(nèi)。[〇〇〇9] 編碼器采用耐高溫編碼器;其中，編碼器的磁感應(yīng)芯片采用溫度使用范圍在_40°C?125°C的磁感應(yīng)芯片，優(yōu)選AS5045磁感應(yīng)芯片，編碼器的外殼采用ABS加玻纖材質(zhì)。
[0010]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):通過(guò)將機(jī)械單元的電路部分集合至信號(hào)采集印刷線路板上，方便安裝，且信號(hào)采集印刷線路板的基板及組成的各元器件均采用耐高溫材料，可以確保在105°C高溫環(huán)境中長(zhǎng)期使用，性能穩(wěn)定可靠。采用信號(hào)采集印刷線路板的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能利用信號(hào)采集印刷線路板有效采集機(jī)械單元的各種信息并進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，有效解決了分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)高溫下容易老化、傳輸型號(hào)不穩(wěn)、傳輸距短的問(wèn)題，保證了分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度。同時(shí)利用重載連接器保護(hù)高溫線纜連接處，能夠有效耐高溫，且拆裝方便，便于安裝和維護(hù)。本實(shí)用新型分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以在105°C高溫環(huán)境中長(zhǎng)期使用，適用于高溫蒸汽管道及熱風(fēng)門的控制，穩(wěn)定可靠?！靖綀D說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型信號(hào)采集印刷線路板的原理示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理示意圖；
[0013]圖3為圖2中機(jī)械單元的結(jié)構(gòu)示意圖。[0〇14]圖中，1-控制柜單兀，2-_溫電纜，3_機(jī)械單兀，2.1_減速器箱體，2.2_彳目號(hào)米集印刷線路板，2.3-電機(jī)，2.4-耐高溫編碼器，2.5-重載連接器，2.2.1-編碼器輸出信息接口電路，2.2.2-電機(jī)溫度采集接口電路，2.2.3-力矩信息接口電路，2.2.4-信號(hào)處理電路， 2.2.5-單片機(jī)，2.2.6-電源電路?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型信號(hào)采集印刷線路板2.2包括電源電路2.2.6、單片機(jī) 2.2.5、信號(hào)處理電路2.2.4、編碼器輸出信息接口電路2.2.1、電機(jī)溫度采集接口電路 2.2.2、力矩信息接口電路2.2.3;編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過(guò)信號(hào)處理電路與單片機(jī)相連；電源電路與單片機(jī)相連;單片機(jī)采用 ATmegal68-15AZ，為汽車級(jí)單片機(jī);信號(hào)采集印刷線路板的基板采用Tg點(diǎn)為170°C的FR-4材質(zhì)等級(jí)的PCB板材。其中電源電路、信號(hào)處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均采用汽車級(jí)元器件，耐高溫，適用于高溫環(huán)境場(chǎng)合。
[0017]如圖2所示，本實(shí)用新型分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括控制柜單元1、高溫電纜3和機(jī)械單元2?？刂乒駟卧?和機(jī)械單元2之間通過(guò)高溫電纜3相連。結(jié)合圖3,機(jī)械單元包括減速器箱體2.1、信號(hào)采集印刷線路板2.2、電機(jī)2.3、耐高溫編碼器2.4(該編碼器采用AS5045磁感應(yīng)芯片和ABS加玻纖材質(zhì)外殼)、重載連接器2.5。信號(hào)采集印刷線路板2.2、電機(jī)2.3、耐高溫編碼器2.4置于減速器箱體2.1內(nèi)，重載連接器2.5固定在減速器箱體2.1外側(cè)，信號(hào)采集印刷線路板2.2的輸出端(即由圖3所示的單片機(jī)2.2.5輸出的信號(hào)輸出端)，通過(guò)與重載連接器2.5相連的高溫電纜與控制柜單元1連接(即為圖3所示的RS-485通訊方式連接)。結(jié)合圖 1，耐高溫編碼器2.4采集減速器箱體2.1的輸出閥位，然后將閥位信息傳輸至信號(hào)采集印刷線路板2.2的編碼器輸出信息接口電路2.2.1;電機(jī)2.3將溫度信息輸出至信號(hào)采集印刷線路板2.2的電機(jī)溫度采集接口電路2.2.2;減速器箱體2.1將輸出力矩信息輸出至信號(hào)采集印刷線路板2.2的力矩信息接口電路2.2.3;單片機(jī)2.2.5通過(guò)信號(hào)處理電路2.2.4采集編碼器輸出信息接口電路2.2.1、電機(jī)溫度采集接口電路2.2.2、力矩信息接口電路2.2.3的信息，然后通過(guò)RS-485通訊輸出至控制柜單元1，控制柜單元1輸出電源至信號(hào)采集印刷線路板2.2的電源電路2.2.6，電源電路2.2.6將電源處理后向單片機(jī)2.2.5供電，從而保證整個(gè)信號(hào)采集印刷線路板2.2的正常工作。
[0018]本實(shí)用新型由于采用的信號(hào)采集印刷線路板具備耐高溫功能，而且采用了將信號(hào)采集印刷線路板置于耐高溫機(jī)械單元的方式，可以直接采集機(jī)械單元信息，使信號(hào)可以遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳輸，從而克服了一體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法耐高溫的問(wèn)題及分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)無(wú)法遠(yuǎn)距離控制和精度不高的問(wèn)題，當(dāng)分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在高溫環(huán)境中使用時(shí)，精度依舊滿足要求。另外本實(shí)用新型采用重載連接器連接，除了耐高溫功能外，還具有拆裝方便， 便于安裝和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種信號(hào)采集印刷線路板，其特征在于:所述信號(hào)采集印刷線路板包括電源電路、單 片機(jī)、信號(hào)處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電 路;所述編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過(guò)信號(hào)處 理電路與單片機(jī)相連;所述電源電路與單片機(jī)相連;所述信號(hào)采集印刷線路板的基板采用 Tg點(diǎn)為170 °C的FR-4材質(zhì)等級(jí)的PCB板材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)采集印刷線路板，其特征在于:所述電源電路、信號(hào)處理 電路、編碼器輸出信息接口電路、電機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均 采用汽車級(jí)元器件;所述單片機(jī)采用汽車級(jí)單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采集印刷線路板，其特征在于:所述單片機(jī)采用41'111叫&168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Q-15AZ、STM8AF6223IPCAUSfreescaleS32K144_ 0N77P。4.一種包含權(quán)利要求1至3任一所述信號(hào)采集印刷線路板的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括 機(jī)械單元與控制柜單元;所述機(jī)械單元與控制柜單元相連;其特征在于:所述機(jī)械單元包括 減速器箱體、電機(jī)、編碼器和所述信號(hào)采集印刷線路板;所述電機(jī)、編碼器和信號(hào)采集印刷 線路板設(shè)于所述減速器箱體內(nèi)；所述信號(hào)采集印刷線路板的編碼器輸出信息接口電路、電 機(jī)溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過(guò)高溫?cái)?shù)據(jù)線分別與編碼器、電機(jī)、減速器箱體 相連;所述編碼器與減速器箱體的輸出軸相連;所述機(jī)械單元通過(guò)所述信號(hào)采集印刷線路 板的單片機(jī)與控制柜單元相連;所述單片機(jī)通過(guò)高溫電纜與控制柜單元相連。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 還包括重載連接器;所述重載連接器設(shè)于所述減速器箱體外側(cè);所述信號(hào)采集印刷線路板 與高溫電纜的連接處設(shè)于所述重載連接器內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分體式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述編碼器采用耐高溫編 碼器;所述編碼器的磁感應(yīng)芯片采用溫度使用范圍在-40 °C~125°C的磁感應(yīng)芯片，外殼采用 ABS加玻纖材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205581598SQ201620397869
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】王成, 禹建勇, 王秋萍, 馮蘭蘭, 馮搏
【申請(qǐng)人】南京科遠(yuǎn)自動(dòng)化集團(tuán)股份有限公司