专利名称：采用电子电路实现单相电动执行器力矩的测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测执行器力矩的测量装置。
背景技术：
在使用电动执行器控制阀门运行的过程中，需要实时地、连续地检测执行器受到 的力矩，这样才能在执行器受到超过预先设定的力矩保护值的情况下，让执行器立即停止 运行，避免把阀门的阀杆拧断、或者执行器堵转。根据电机学里面的一个测量力矩的公式T = k*I*O*C0S θ，k是一个系数，I是 电机转子电流，φ是磁通，COS θ是I与Φ的夹角θ的余弦。但是实际操作过程中，电机转子电流不好直接测量，磁通也不好测量，所以在使用 电子电路实现单相电动执行器力矩的测量时，带来很多问题。对于三相定子星形接法的执 行机构，磁通很容易通过某一相定子绕组缠绕几圈线圈来获得，但是单相电机的定子绕组 结构与三相星形接法的不同，所以这个磁通线圈不容易找到适合的位置，所以这个磁通信 号不容易得到。对三角形接法的三相电机，同样存在这样的难点。
实用新型内容针对现有技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种设计合理、有效的检测单 相电动执行器力矩的测量装置。为实现上述目的，本实用新型技术方案为采用电子电路实现单相电动执行器力矩的测量装置，其包括一电流测量电路、一 磁通测量电路及一电流与磁通的夹角测量电路，还包括一 DSP处理器，所述的电流测量电 路将采集到的电流信号依序通过一绝对值电路、一滤波电路后，发送至DSP处理器；所述的 磁通测量电路将采集到的磁通信号依序通过一绝对值电路、一滤波电路后，发送至DSP处 理器；所述的电流与磁通的夹角测量电路将采集到的电流信号和磁通信号分别发送至比 较电路，产生的两路信号同时通过一异或门电路后，通过一滤波电路，最后发送至DSP处理 器；所述的DSP处理器处理采集到的电流、磁通。上述技术方案的有益之处在于本实用新型将测量力矩的公式中的I近似地利用电机定子的电流来代替，这样电 流的检测变得很容易。对于单相电机的磁通，模拟出一个电压信号来进行替换，从而使单相 电动执行器的力矩检测变得比较容易、可行。本实用新型采用上述力矩测量装置的电子电路，对磁通信号、电流信号，以及磁通 信号与电流信号二者的夹角分别进行检测，然后通过DSP处理器、按照T = k*I*O*C0S θ 这个公式进行运算，便可以测量出电动执行器的力矩，从而实现对阀门的可靠保护。采用上 述力矩测量装置的电子电路加DSP处理器对电动执行器进行控制，使用电子电路少，达到 了降低成本的目的。而且重复性非常好，不存在采用压力传感器带来的时间使用比较长以 后，弹形形变量变化，从而特性曲线偏移，造成误差。[0011]本实用新型力矩测量装置同样适用于三相、定子三角形接法的电动执行器力矩的 检测。
图1是本实用新型工作原理图；图2是本实用新型工作流程图。
具体实施方式
现结合附图和实施例说明本实用新型。如图1、2所示，本实用新型单相电动执行器力矩的测量装置包括一电流测量电 路、一磁通测量电路及一电流与磁通的夹角测量电路，还包括一 DSP处理器。所述的电流测量电路中的电流信号是通过一个微型精密电流互感器，对电流进行 采集的。然后通过一个绝对值电路，再通过一滤波电路进行滤波、调理后，进入DSP处理器 进行A/D转换。也可以不使用A/D转换，而是通过VFC集成电路(比如VFC320、AD654等)， 把电压信号变换为相应的频率信号，然后由DSP处理器对此频率信号进行测量，同样可以 达到目的。所述的磁通测量电路对磁通信号，也通过一个绝对值电路，再通过一滤波电路进 行滤波、调理，进入DSP处理器进行A/D转换。同时，所述的电流与磁通的夹角测量电路是将电流信号与磁通信号分别通过一过 零比较电路，产生两路方波信号，然后再进入⑶4070异或门电路，再通过一滤波电路进行 低通滤波，得到平滑的直流电压信号，这个信号即是电流与磁通的夹角信号θ，再去DSP 处理器进行处理。所述的DSP处理器是根据采集到的电流信号I、磁通信号Φ，以及电流与磁通的夹 角信号θ，根据力矩公式T = k*i*ct*cose进行数学运算，便可以得到力矩的大小。倘若不想通过DSP处理器直接计算T = k*I*0*cos θ，也可以通过硬件电路来实 现T = k*I*c5*C0S θ，而采用一般的单片机来对最后的力矩信号进行A/D转换，从而实时检 测出电动执行器的当前力矩。对T = k*I*ct*C0S θ，可以采用集成的模拟乘法器，但是价格 可能比较贵，所以也可以采用运算放大器来搭建这个硬件乘法器(比如大家熟悉的时间分 割乘法器等等)。采用硬件乘法器的好处是，可以降低软件开销，降低编程的难度，实时性比 较高，不需要使用高速的单片机或者DSP就可以完成检测，缺点是硬件开销会变大。
权利要求采用电子电路实现单相电动执行器力矩的测量装置，特征在于其包括一电流测量电路、一磁通测量电路及一电流与磁通的夹角测量电路，还包括一DSP处理器，所述的电流测量电路其将采集到的电流信号依序通过一绝对值电路、一滤波电路后，发送至DSP处理器；磁通测量电路其将采集到的磁通信号依序通过一绝对值电路、一滤波电路后，发送至DSP处理器；电流与磁通的夹角测量电路其将采集到的电流信号和磁通信号分别发送至比较电路，产生的两路方波信号同时通过一异或门电路后，通过一滤波电路，最后发送至DSP处理器；DSP处理器处理采集到的电流、磁通，以及电流与磁通的夹角信号。
2.如权利要求1所述的采用电子电路实现单相电动执行器力矩的测量装置，其特征在 于电流测量电路是通过一电流互感器对电流进行采集的。
专利摘要本实用新型公开一种采用电子电路实现单相电动执行器力矩的测量装置，其包括一电流测量电路、一磁通测量电路及一电流与磁通的夹角测量电路，还包括一DSP处理器。电流测量电路将采集到的电流信号发送至DSP处理器进行A/D转换；磁通测量电路其将采集到的磁通信号发送至DSP处理器进行A/D转换；电流与磁通的夹角测量电路将采集到的两路方波信号转换成直流电压信号。DSP处理器对磁通信号、电流信号，以及磁通信号与电流信号二者的夹角分别进行检测，然后通过DSP处理器、按照T＝k×I×Φ×cosθ这个公式进行运算，便可以测量出电动执行器的力矩，从而实现对阀门的可靠保护。
文档编号G01L3/00GK201680936SQ20092018306
公开日2010年12月22日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者肖长松 申请人:厦门弗瑞特流体控制有限公司