专利名称：一种智能电动阀门定位器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业自动化仪表领域，特别涉及一种可安装在各类普通电动执行机构上进行控制和定位的智能电动阀门定位器。
背景技术：
电动执行器广泛用于电力、冶金、钢铁、造纸、环保、化工、炼油等流程工业行业的自动化控制系统中。传统的电动执行器或电动阀门包括伺服放大器、电动执行机构、调节阀，伺服放大器接受由自动化控制系统中调节器或DCS系统发出的控制信号以及由电动执行机构中的阀位发送模块发出的阀位信号，进行比较运算后发出控制电动执行机构中电机正反转的控制信号，由电动执行机构中电机带动减速机构，进而改变调节阀的开度和被调介质流量。传统的电动执行器或电动阀门缺点是由于伺服放大器安装在远处没有安装在电动执行机构上造成操作使用不便；伺服放大器功能单一造成品种型号多样，安装调试复杂，控制精度、稳定性、死区和回差很大；电动执行机构中的阀位发送模块需要经过出厂和安装时的专业人员的仔细调整，很不方便。目前有一些电子式电动执行机构或智能型电动执行机构如ZL专利号98251222.8、ZL专利号98237308.2等，是把伺服放大器集成在电动执行机构中成为一体化并增加一些智能化功能，智能型电动执行机构其突出的缺点是要对国内联合设计的已经标准化定型了的DJ K、DJZ系列普通电动执行机构进行改造，增加各自的电控部分而造成产品无统一标准系列，生产复杂，用户选购不便；使用安装调试各不相同，尤其是维护不便，出现问题时或要更换现场时要将整个智能型电动执行机构更换，代价很大。
发明内容
本实用新型是针对传统的电动执行器或电动阀门和智能型电动执行机构在结构和功能划分上的不足，而设计的一种可安装在各类普通电动执行机构上进行控制和定位的智能电动阀门定位器。
本实用新型包括阀位反馈机构和外壳，外壳内固定安装有含监控界面的测控电路板、电源及驱动电路板，外壳用安装支架固定在普通电动执行机构上。
所述的阀位反馈机构包括阀杆，连杆垂直固定在阀杆上，L型反馈连杆的一端通过弹簧压紧在连杆的限位槽内，另一端与传动轴垂直固定连接；主动齿轮和从动齿轮配合成齿轮组设置在外壳内，主动齿轮与传动轴配合连接，从动齿轮与电位器配合连接。所述的测控电路板的输入端分别与外部控制系统信号输出端和电位器导线连接，输出端与电源及驱动电路板的输入端导线连接。
所述的测控电路板包括两路信号滤波及放大，其一端分别与外部控制系统信号输出端和电位器分别电连接，另一端分别电连接在模数转换A/D输入端上；模数转换A/D的输出端、按键、液晶显示LCD分别电连接到微处理器MPU上；单向串行通讯接口UART输入端与微处理器MPU电连接，输出端与数模转换D/A的输入端电连接，数模转换D/A的输出端与电压电流转换V/I输入端；双向串行通讯接口UART分别与微处理器MPU和现场总线通讯接口电连接。
所述的电源及驱动电路板包括电源电路部分和驱动电路部分。电源电路部分包括变压隔离、整流、滤波、稳压。驱动电路部分包括光电耦合和固态继电器，光电耦合的输入端与测控电路板的微处理器MPU电连接，输出端与固态继电器输入端电连接。
本实用新型中微处理器MPU采用MSP430F149型可通过购买取得。
本实用新型可安装在各类普通电动执行机构上进行控制和定位，将传统的电动执行器或电动阀门中的伺服放大器的测控功能和设计的阀位反馈机构的阀位测量功能集成为一体并高度智能化，作成一款功能独立完整的产品与普通电动执行机构配合使用，完全解决了现有产品存在的问题并且价格低廉。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为图1中阀位反馈机构结构示意图；图3为图1中测控电路板结构方框图；图4为图1中电源及驱动电路板结构方框图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种智能电动阀门定位器包括阀位反馈机构和外壳2，外壳2内固定安装有含监控界面的测控电路板3、电源及驱动电路板4，外壳2用安装支架1固定在普通电动执行机构上。阀位反馈机构包括阀杆9，连杆7垂直固定在阀杆9上，L型反馈连杆6的一端通过弹簧压紧在连杆7的限位槽8内，另一端与传动轴5垂直固定连接。主动齿轮10和从动齿轮11配合成齿轮组设置在外壳2内，主动齿轮10与传动轴5配合连接，从动齿轮11与电位器12配合连接。测控电路板3的输入端分别与外部控制系统信号输出端和电位器12导线连接，输出端与电源及驱动电路板4的输入端导线连接。阀杆9的直线位移带动与其固定连接的连杆7做上下直线运动，连接在传动轴5上并以其作为支点的L型反馈连杆6的一端靠弹簧压紧在连杆7的限位槽8内左右活动，并随连杆7的直线运动而做旋转运动，通过传动轴5带动主动齿轮10旋转，依靠齿轮啮合带动从动齿轮11和固定在其上的电位器12旋转，从而将直行程电动执行机构的阀位转换为电位器12的阻值变化。
如图3和图4所示，测控电路板3用于测量、计算、控制、操作、监视，包括两路信号滤波及放大13，其一端分别与外部控制系统信号输出端和电位器12电连接，另一端分别电连接在模数转换A/D 14输入端上。模数转换A/D 14的输出端、按键15、液晶显示LCD 16分别电连接到微处理器MPU 17上。单向串行通讯接口UART 18输入端与微处理器MPU 17电连接，输出端与数模转换D/A 19的输入端电连接，数模转换D/A 19的输出端与电压电流转换V/I 20输入端电连接。双向串行通讯接口UART 22分别与微处理器MPU 17和现场总线通讯接口21电连接。电源及驱动电路板4用于产生定位器系统工作电源和用于驱动电动执行机构，包括电源电路部分和驱动电路部分。电源电路部分包括变压隔离23、整流24、滤波25、稳压26。驱动电路部分包括光电耦合27和固态继电器28，光电耦合27的输入端与测控电路板3的微处理器MPU 17电连接，输出端与固态继电器28输入端电连接。
阀位反馈电位器的阻值变化通过加在其上的基准电源转化为电压变化，由自动化控制系统中调节器或DCS系统发出的控制电流信号经取样电阻转化为给定电压，这二者分别通过其信号滤波及放大环节去除干扰，送入A/D转化为数字量，再送给MPU进行正弦函数运算、处理并产生控制电机正反转的控制信号给电源及驱动电路板。MPU将采样处理后的实际阀位通过单向UART与串行D/A通讯并通过V/I获得远程阀位输出信号和诊断故障的远程报警。按键和LCD构成人机交互用监控界面。MPU通过双向UART与现场总线通讯接口连接实现远程数字通讯。220V.AC交流电源经变压隔离并经整流、滤波和稳压电路产生主测控电路板用的稳定的直流电压；从主测控电路板来的控制电机正反转的控制信号经光电耦合隔离后，控制固态继电器的导通与截止，再通过驱动电路控制电动执行机构中电机作正转或反转运动或停止。
权利要求1.一种智能电动阀门定位器，其特征在于该电动阀门定位器包括阀位反馈机构和外壳(2)，外壳(2)内固定安装有含监控界面的测控电路板(3)、电源及驱动电路板(4)，安装支架(1)固定在固定(2)上；所述的阀位反馈机构(1)包括阀杆(9)，连杆(7)垂直固定在阀杆(9)上，L型反馈连杆(6)的一端通过弹簧压紧在连杆(7)的限位槽(8)内，另一端与传动轴(5)垂直固定连接；主动齿轮(10)和从动齿轮(11)配合成齿轮组设置在外壳(2)内，主动齿轮(10)与传动轴(5)配合连接，从动齿轮(11)与电位器(12)配合连接；所述的测控电路板(3)的输入端与外部控制系统信号输出端和电位器(12)分别导线连接，输出端与电源及驱动电路板(4)的输入端导线连接。
2.如权利要求1所述的一种智能电动阀门定位器，其特征在于所述的驱动电路板(3)包括两路信号滤波及放大(13)，其一端分别与外部控制系统信号输出端和电位器(12)电连接，另一端分别电连接在模数转换A/D(14)输入端上；模数转换A/D(14)的输出端、按键(15)、液晶显示LCD(16)分别电连接到微处理器MPU(17)上；单向串行通讯接口UART(18)输入端与微处理器MPU(17)电连接，输出端与数模转换D/A(19)的输入端电连接，数模转换D/A(19)的输出端与电压电流转换V/I(20)输入端电连接；双向串行通讯接口UART(22)分别与微处理器MPU(17)和现场总线通讯接口(21)电连接。
3.如权利要求1所述的一种智能电动阀门定位器，其特征在于所述的电源及驱动电路板(4)包括电源电路部分和驱动电路部分；所述的电源电路部分包括变压隔离(23)、整流(24)、滤波(25)、稳压(26)；所述的驱动电路部分包括光电耦合(27)和固态继电器(28)，光电耦合(27)的输入端与测控电路板(3)的微处理器MPU(17)电连接，输出端与固态继电器(28)输入端电连接。
专利摘要本实用新型涉及一种可安装在各类普通电动执行机构上进行控制和定位的智能电动阀门定位器。传统的电动执行器或电动阀门操作使用不便、安装调试复杂。本实用新型包括阀位反馈机构、测控电路板、电源及驱动电路板。所述的阀位反馈机构包括阀杆、连杆、L型反馈连杆、传动轴，电位器与传动轴通过齿轮组配合连接。本实用新型可安装在各类普通电动执行机构上进行控制和定位，将传统的电动执行器或电动阀门中的伺服放大器的测控功能和设计的阀位反馈机构的阀位测量功能集成为一体并高度智能化，作成一款功能独立完整的产品与普通电动执行机构配合使用，完全解决了现有产品存在的问题并且价格低廉。
文档编号F16K31/02GK2798157SQ20052010186
公开日2006年7月19日 申请日期2005年4月27日 优先权日2005年4月27日
发明者尚群立 申请人:杭州电子科技大学