專利名稱：具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于:oik儀表控制技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)一種具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。
背景fi^電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)系列是一類終端控制儀表，廣泛應(yīng)用于大型化工、石油、冶金、電力
等行艦壓力、流量、鵬進(jìn)fiH周節(jié)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu);iXikil程控制中的重要設(shè)備，它接頓自調(diào) 節(jié)器的模擬信號(hào)(一般是4 20mA電流信號(hào))或上位機(jī)的數(shù)字信號(hào)，并將雜換為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng) 的角位移鵬線位移輸出，去驅(qū)動(dòng)閥門、擋板等動(dòng)作，以實(shí)m^各種過程參數(shù)的自動(dòng)控制。但隨著國(guó) 內(nèi)工業(yè)自動(dòng)feK平的日益提高，對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)駄性能的要求亦M越高，迫切需要新一代的 智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來代替目前f頓的產(chǎn)品，以提高自動(dòng)化禾號(hào)和妒效率。
發(fā)明內(nèi)容l本發(fā)明的目的在于提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的過載傲戶功能， Ji^一種具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明首先研究應(yīng)用微t鵬制技術(shù)，f頓高速高性能駄式微控制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度和快 速處理，設(shè)i憤載^^戶功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，禾傭LEM公司霍爾型電流傳^t測(cè)電機(jī) 電流，采用Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A及其外圍電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精 度和快速處理，實(shí)5鵬謝跌和期鵬制功能，更好i鵬高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能化、微幾^ZK平， 并能保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有S^子的實(shí)時(shí)性、可靠性，使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展 要求。
本發(fā)明提供的具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括-
電機(jī)電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)電機(jī)電流，并將檢測(cè)的電流信號(hào)處理后送入中央處理電路； 位置檢測(cè)電路用于檢測(cè)閥門所處開度位置，并將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行隔離、放大及濾波后送入中 央處理電路；
中央處理電路用于對(duì)電機(jī)電流檢測(cè)電路和tia檢測(cè)電路送入的采集數(shù)據(jù)謝話算處理，并
將處理結(jié)果的控制信號(hào)經(jīng)光電隔離單元輸送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)5，寸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制；
電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于接受中央處理電路輸送的控制信號(hào)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，頭'現(xiàn)閥門的 開啟駭閉；
通信接口電路與中央處理電路雙向連接，并通體口和通訊電纜與上位機(jī)相連，向上位機(jī) 上傳電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路狀劍言息，便于上位鵬亍鵬。 其中
所述的電機(jī)電流檢測(cè)電離括
1) 電流傳自，采用LEM公司電流傳ii^測(cè)電機(jī)電流，傳SWf出穀級(jí)交流電流。
2) 電流-電壓轉(zhuǎn)換與滄波電路，采用橋式整流電路和采樣電阻，將電流傳麟輸出的交流電 流信號(hào)轉(zhuǎn)換為Efeffi信號(hào)，經(jīng) 慮波4^^"波后^A^f[轉(zhuǎn)換,。
3) 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由Microchip公司的高性能數(shù)雜號(hào)控制器dsPIC6012A的12位內(nèi)置A/D 轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。
J^fi兌的隨檢測(cè)電鵬括
1) 體傳麟采用高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器檢測(cè)閥門所處開度隨。閥門開度
與反饋電位器的輸出電壓值有——對(duì)應(yīng)線性，。
2) 信號(hào)調(diào)理電路對(duì)由{體傳繊輸入的腿信號(hào)進(jìn)行隔離、放燭搶波M^駄A/D
轉(zhuǎn)換電路。
3) A/D轉(zhuǎn)換電路由Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A的12位A/D轉(zhuǎn) 換模塊構(gòu)成。
上aym兌的中央處理電路選用Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A作為控制 核心，對(duì)采集的繊進(jìn)，鬼算處理，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制等工作。
上述所說的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由過零型固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成，通過控制器 dsPIC6012A控制固態(tài)繼電器導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。
本發(fā)明所說的具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理為控制單，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)。fflil定時(shí)采集M頓信接口獲得閥位設(shè)定信息和當(dāng)前閥位信息，同 時(shí)ffiil位置檢測(cè)電路采集當(dāng)前閥位信息，并輸入到中央處理電路，中央處理電路利用給定信息和 當(dāng)前閥位信息，控制電機(jī)啟停fflii電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路動(dòng)作，從而改變閥門丌度，直到二者達(dá)到死區(qū)要 求，停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)。同時(shí)在電機(jī)啟動(dòng)過程中艦電機(jī)電流檢測(cè)電路檢測(cè)電機(jī)是否過載或堵轉(zhuǎn)，進(jìn) 行相應(yīng)做。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極鄉(xiāng)
1、 禾,高性能數(shù)字信號(hào)處理芯片實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，很対號(hào)上提高控制的速度和精
度；
2、 電機(jī)啟動(dòng)過程中M電機(jī)電流檢測(cè)電路檢測(cè)電機(jī)是否過載或堵轉(zhuǎn)，進(jìn)行相應(yīng)傲戶，提高執(zhí) 行機(jī)構(gòu)智能餘平；
3、 降低因普通單片機(jī)處S^限制而弓胞的控制滯后和精度缺陷，^S^控制裝置具有很好 的調(diào)節(jié)性能和可靠性；
4、 此發(fā)明硬件頓各簡(jiǎn)單、輸出觸mJt沖安全可靠、實(shí)時(shí)控制精度高,可較大提高裝置的穩(wěn)定性 和可靠性；5、齡電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)模謝七設(shè)計(jì)，本發(fā)明的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了智能化功能，具有 廣闊的市場(chǎng)自前景。

圖1是具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的《#結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是電機(jī)電流檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是^g檢測(cè)頓各結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是中央 處理電路結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是電機(jī)驅(qū)動(dòng) 結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)船式
實(shí)施例l:
一種具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(見圖l)，，征在于它采用Microchip公司的 高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A作為中央處理器，^h^置由電機(jī)電流檢測(cè)超各、{體檢測(cè)電 路、中央數(shù)據(jù)處理電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和通信接口電路會(huì)賊，其中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中包含光電隔 離電路；所說的電機(jī)電流檢測(cè)電路連接電流傳繊，^ 俞出端連接中央,處理電路的A/D轉(zhuǎn)換 模塊的輸入端，船兌的^g檢測(cè)電路的輸A^驢徵卜部電路的高性能的導(dǎo)電塑料精密旋轉(zhuǎn)電位器， 其輸出,接中央 處理電路的A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端，中央f[^處理電路的輸出端連接包含 光電隔離電路的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的輸出J驢敬零型固態(tài)繼電器輸A^。
i^0H兌的電機(jī)電流檢測(cè)電斷見圖2)由電流傳繊、電流-電壓轉(zhuǎn)換與'搶波電路構(gòu)成；電流-電壓轉(zhuǎn)換與濾波電路將電流傳自輸出的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)搶波電路搶波后送入 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由MciDchip公司的數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A的12位內(nèi)置A/D 轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。
i^^兌的I^S檢測(cè)電斷見圖3)由位置傳離、信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；信號(hào)調(diào) 理電路將采集的fiS傳^IM信號(hào)處理后送入豐纖轉(zhuǎn)換電路，t徵轉(zhuǎn)換電路由Microchip公司 的高性能數(shù)對(duì)言號(hào)控制器dsPIC6012A的12位內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模i央構(gòu)成。
Jli^;f說的中央i^處理電路包括(見圖4): : dsPIC6012A芯片、晶振電路和復(fù)位電路、參考 電壓源電路；戶満軟件禾辨設(shè)定執(zhí)行剝瞎制dsPIC6012A芯片對(duì)閥門位置檢測(cè)、并發(fā)出相關(guān)控制 指令；晶振電路向dsPIC6012A芯片衝共時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電l^Mf共上電復(fù)位信號(hào)；參考電壓源電路 衛(wèi)共A/D轉(zhuǎn)驗(yàn)考電壓。
J^F;H兌的dsPIC6012A芯片包含大容量快速閃存、多個(gè)32位定時(shí)器和SPI、 SCI、 CAN多 種接口，提供8路PWM控制脈沖信號(hào);晶振電路由給dsPIC6012A芯片提供時(shí)鐘信號(hào)的電容C3、 C4和晶振體U2構(gòu)成。
Ji^^fi兌的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(見圖5)由過零型固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路鄉(xiāng)賊，aa
控制器dsPIC6012A控制固態(tài)繼電器導(dǎo)通和關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)、換向、停止難制； 固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1、 D2分別控制第一、第二固態(tài)繼電器SSR1， SSR2，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制； 控制器的輸出RFO、 RF1控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以及停止，進(jìn)而控制實(shí)現(xiàn)閥門f體與給定閥位 值相等。
權(quán)利要求
1、一種具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于包括；電機(jī)電流檢測(cè)電路用于檢測(cè)電機(jī)電流，并將檢測(cè)的電流信號(hào)處理后送入中央處理電路；位置檢測(cè)電路用于檢測(cè)閥門所處開度位置，并將檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行隔離、放大及濾波后送入中央處理電路；中央處理電路用于對(duì)電機(jī)電流檢測(cè)電路和位置檢測(cè)電路送入的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理結(jié)果的控制信號(hào)經(jīng)光電隔離單元輸送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的控制；電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于接受中央處理電路輸送的控制信號(hào)，進(jìn)而控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)閥門的開啟或關(guān)閉；通信接口電路與中央處理電路雙向連接，并通過接口和通訊電纜與上位機(jī)相連，向上位機(jī)上傳電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路狀態(tài)信息，便于上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1阮述的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，，征在于所述的電機(jī)電流檢測(cè)電路由電流 傳自、電流-電壓轉(zhuǎn)換與搶波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；電流-電壓轉(zhuǎn)換與搶波電路將電流傳自 輸出的交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電路濾波后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路由 Microchip公司的數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A的12位內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所逸的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，，征在于戶皿的^S檢測(cè)電路由皿傳感器、 信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；信號(hào)調(diào)理電路將采集的feg傳l^電壓信號(hào)處理后itA A/D 轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路由Microchip公司的數(shù)^j言號(hào)控制器dsPIC6012A的12位內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換 模塊構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的中央處理電路包括 dsPIC6012A芯片、晶振電路和復(fù)位電路、參考電壓源電路；所編軟件程序設(shè)定執(zhí)行條件控制 dsPIC6012A芯片對(duì)閥門位置檢測(cè)、并發(fā)出相關(guān)控制指令；晶振秒各向dsPIC6012A芯片^f共時(shí)鐘 信號(hào)；復(fù)位秒mf共上電復(fù)位信號(hào)；參考Ftiffi源電l^i^共A/D轉(zhuǎn)旨考電壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 0M的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電M括由固態(tài)繼電器和固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)Ffel Mai戎，完 成電機(jī)正反轉(zhuǎn)的啟動(dòng)、換向、停止等控制；問態(tài)繼屯器驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1、 D2分別控制第一、第二固態(tài)繼 電器SSR1， SSR2，實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制；控制器的輸出RFO、 RF1控制伺服電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)以 及停止，進(jìn)而控制實(shí)現(xiàn)閥門隨與給定閥位值相等。
全文摘要
一種具有過載保護(hù)功能的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提供電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)過載保護(hù)功能。主要由電機(jī)電流檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路、中央處理電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等組成。利用LEM公司霍爾型電流傳感器檢測(cè)電機(jī)電流，采用Microchip公司的高性能數(shù)字信號(hào)控制器dsPIC6012A及其外圍電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的高精度和快速處理，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)和其他控制功能，更好地提高電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能化、微機(jī)化水平，并能保證電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有較好的實(shí)時(shí)性、可靠性水平，使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)更好的適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展要求。
文檔編號(hào)H02H7/085GK101183784SQ20071015025
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者岳有軍, 王紅君, 輝 趙 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)