专利名称：直流电机角度驱动器及角度电控阀门的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流电机角度驱动器及一种安装有此直流电机角度驱动器的角度电控阀门。
同时在阀门行业，普通阀门只能完成开启和关闭两个动作，而并没有一种能根据需要人为电动控制其导通角度的阀门。
本实用新型的另一目的就是要提供一种连接有直流电机角度驱动器的电控阀门，以方便精确地控制阀门的开启角度。
为实现上述目的本实用新型采用如下所述的技术方案直流电机角度驱动器，它包括有直流电机和电机控制电路，该电机控制电路包括比较电路和电机驱动电路，比较电路至少包括一个角度传感器，角度传感器采集电机转角信号并与给定值比较，电机驱动电路接受比较电路的输出信号，并根据比较电路的输出值控制电机的正反转以达设定转角位置。
其中该比较电路可以至少包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的负端与第二比较器的正端并接后接角度控制线，第一比较器的正端与第二比较器的负端并接后接角度传感器的输出端。比较电路还包括一钳位电路，钳位电路给比较电路提供一电机初始转角的基准值。
电机驱动电路可由4个开关三极管组成，开关三极管每两个为一组串联后接在电源间，直流电机的两端分别接在每组相串联的三极管的连接处，每组串联的三极管的基极并联后分别接比较电路的输出端。
另外，电机控制电路还包括有一过力矩保护电路，过力矩保护电路至少包括一个扭矩传感器，扭矩传感器采集电机的过扭矩信号，过力矩保护电路根据扭矩传感器的输出信号控制一串联于电机驱动电路电源端的开关管的通断。
一种具直流电机角度驱动器的角度电控阀门，它包括有阀体、阀盖和阀芯，直流电机角度驱动器连接于阀芯的驱动轴上；直流电机角度驱动器包括有一直流电机和一电机控制电路，电机控制电路包括比较电路和电机驱动电路，比较电路至少包括一个角度传感器，角度传感器采集电机转角信号并与给定值比较，电机驱动电路接受比较电路的输出信号，并根据比较电路的输出值控制电机的正反转以达设定转角位置。
采用上述技术方案的本实用新型，其直流电机角度驱动器的电机控制电路设计简单，直接直流供电；与其它控制电路信号转换方便，本身为闭环系统，断电后自动恢复；并且电机驱动信号为直流电平，应用设计简单。
连接有直流电机角度驱动器的角度电控阀门，能方便精确地控制阀门的开启角度及流量，并且其结构简捷，成本低廉，利于推广应用。
图1为直流电机角度驱动器的电路原理图。
图2为直流电机角度驱动器的操作面板图。
图3为直流电机角度驱动器的结构示意图。
图4为装设有直流电机角度驱动器的角度电控阀门的结构示意图。
图5为直流电机角度驱动器应用于大客车进气活门的结构示意图。
图6为直流电机角度驱动器应用于大客车进气活门的俯视结构示意图。
图7为直流电机角度驱动器应用于内燃机油门控制的结构示意图。
图8为直流电机角度驱动器应用于内燃机油门控制的仰视结构示意图。
电机驱动电路可由4个开关三极管T1、T2、T3、T4组成，开关三极管T1、T2为NPN型三极管，T3、T4为PNP型三极管。三极管T1、T4为一组串联后接在电源间，它们的基极并联后接至第二比较器U1/4的输出端；三极管T2、T3为一组串联后接在电源间，它们的基极并联后接至第一比较器U1/3的输出端；直流电机M的两端分别接在每组相串联的三极管的连接处。角度控制线L1接至操作面板上的角度控制电位器W1的抽头，角度控制电位器W1的两端分别接正电源线L2和负电源线L5。
请参阅图3所示，直流电机角度驱动器10通过安装框5、外壳7将电机M及电路板9组成一体，角度传感器W是一个电位器，其连接有一被动齿轮8，电机M的输出轴4上连接有一与被动齿轮8啮合的主动齿轮6，角度传感器W采集电机的实际转角信号。
直流电机角度驱动器是这样工作的当欲改变角度时，调整角度控制电位器W1，从角度控制线L1输入的角度控制信号经放大器U1/1放大后与经另一放大器U1/2放大的角度传感器W测量的实际电机角度位置信号共同送入比较电路比较，当L1的角度控制信号电压大于角度传感器W的信号电压时，第一比较器U1/3输出低电平，第二比较器U1/4输出高电平，此时电机驱动电路中的三极管T1、T3导通，电机M正转，随着电机转动角度的增大，角度传感器W上的信号也不断增大，当角度传感器W上电压与角度控制线L1信号电压相等时，第一比较器U1/3输出端跳至高电平，第二比较器U1/4输出端保持高电平不变，电机M停转，此时电机输出角度与L1端角度控制信号要求一致，此过程反之亦然。电路中第一比较器U1/3、第二比较器U1/4及电阻R15、R16、R17和R18构成回差比较器，防止电机在临界点抖动。
比较电路还包括一钳位电路，该钳位电路由电阻R20、发光二极管LED1、二极管D2组成，此钳位电路给比较电路提供一基准值，以控制电机的起始角度。使用稳压器U3给角度传感器W供电，可始转角稳定。本实用新型的电机控制电路为闭环控制，且具有钳位初始化电路，开关机无需回零，不会丢步。
请再参阅图1，另外，电机控制电路还包括有一过力矩保护电路，过力矩保护电路至少包括一个扭矩传感器，该扭矩传感器为串联在电机M电源回路中的电阻R1，当电机过扭矩(如堵转)时，电机电流增大，电阻R1上的电压增大使三极管T7导通，由与非门U2/1和U2/2构成的触发器被触发，与非门U2/1输出低电平，三极管T6截止，串联在电机电源回路中的三极管T5也截止，整个电机回路断电，同时与非门U2/3输出高电平，发光二极管LED2发亮报警，同时状态线L3也跳至高电平。
正常开机时由电阻R13和电容C2构成的复位电路使得触发器U2/1输出高电平，三极管T6导通，三极管T5导通，电机可以转动，发光二极管LED2熄灭，状态控制线L3为低电平。
请参阅图4，一种角度电控阀门，它包括有阀体11、阀盖13和阀芯12，它装配有一上述的直流电机角度驱动器10，直流电机角度驱动器10的电机输出轴4与阀芯12的驱动轴连接。角度电控阀门除了具有上述直流电机角度驱动器的全部优点外，它通过对直流电机角度驱动器中电机转角的控制，可方便精确地控制阀芯的转动角度，以实现阀门流量的自动控制，并可实现远程自动控制。
请参阅图5、图6所示，直流电机角度驱动器还可应用于大客车进气活门角度的控制。
现在大客车通常采用固定玻璃窗，乘客不能靠开窗来换气，而车顶的换气窗通常只能呈全开或完全关闭两种状态，而无法方便地控制其开启程度。
具直流电机角度驱动器10的进气活门15安装在车顶的换气窗14内，直流电机角度驱动器10的电机输出轴4上安装有一主动齿轮20，主动齿轮20驱动装设于进气活门转轴22的一端的被动齿轮21，以带动进气活门15转动。司机可通过设在仪表台上设置的直流电机角度驱动器的操作面板，方便精确地控制进气活门15的开启角度，调节进气量以控制在任意数值。换气窗14的内部还对称设置有限位挡板16、17和封闭挡板18、19，当进气活门15转至限位挡板16、17位置时为进气活门的最大开启角度，当进气活门15转至封闭挡板18、19位置时可将进气窗关闭。
请参阅图7、图8所示，直流电机角度驱动器还可应用于内燃机油门角度的控制。目前的内燃机都采用拉线控制油门的开启角度，现在只需安装一直流电机角度驱动器10，通过主动齿轮20和被动齿轮21来驱动内燃机油门轴23的转动，以控制油门的开启角度。安装本驱动器后可远距离电控发动机油门，从而控制发动机转速。
权利要求1.一种直流电机角度驱动器，它包括有直流电机和电机控制电路，其特征在于电机控制电路包括比较电路和电机驱动电路，比较电路至少包括一个角度传感器，角度传感器采集电机转角信号并与给定值比较；电机驱动电路接受比较电路的输出信号，并根据比较电路的输出值控制电机的正反转以达设定转角位置。
2.根据权利要求1所述的直流电机角度驱动器，其特征在于比较电路至少包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的负端与第二比较器的正端并接后接角度控制线，第一比较器的正端与第二比较器的负端并接后接角度传感器的输出端。
3.根据权利要求1所述的直流电机角度驱动器，其特征在于电机驱动电路由4个开关三极管组成，开关三极管每两个为一组串联后接在电源间，直流电机的两端分别接在每组相串联的三极管的连接处，每组串联的三极管的基极并联后分别接比较电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的直流电机角度驱动器，其特征在于所述的电机控制电路还包括有一过力矩保护电路，过力矩保护电路至少包括一个扭矩传感器，扭矩传感器采集电机的过扭矩信号；过力矩保护电路根据扭矩传感器的输出信号控制一串联于电机驱动电路电源端的开关管的通断。
5.根据权利要求1所述的直流电机角度驱动器，其特征在于所述的比较电路还包括一钳位电路，钳位电路给比较电路提供一电机初始转角的基准值。
6.根据权利要求1所述的直流电机角度驱动器，其特征在于所述的直流电机的输出端可与阀门、客车进气活门或内燃机油I门的控制轴相连。
7.一种具有如权利要求1所述直流电机角度驱动器的角度电控阀门，它包括有阀体、阀盖和阀芯，其特征在于阀芯的驱动轴上连接有直流电机角度驱动器；直流电机角度驱动器包括有一直流电机和一电机控制电路，电机控制电路包括比较电路和电机驱动电路，比较电路至少包括一个角度传感器，角度传感器采集电机转角信号并与给定值比较，电机驱动电路接受比较电路的输出信号，并根据比较电路的输出值控制电机的正反转。
8.根据权利要求7所述的角度电控阀门，其特征在于比较电路至少包括第一比较器和第二比较器，第一比较器的负端与第二比较器的正端并接后接角度控制线，第一比较器的正端与第二比较器的负端并接后接角度传感器的输出端，比较电路还包括一钳位电路，钳位电路给比较电路提供一电机初始转角的基准值。
9.根据权利要求7所述的角度电控阀门，其特征在于电机驱动电路由4个开关三极管组成，三极管每两个为一组串联后接在电源间，直流电机的两端分别接在每组相串联的三极管的连接处，每组串联的三极管的基极并联后分别接比较电路的输出端。
10.根据权利要求7所述的角度电控阀门，其特征在于所述的电机控制电路还包括有一过力矩保护电路，过力矩保护电路至少包括一个扭矩传感器，扭矩传感器采集电机的过扭矩信号；过力矩保护电路根据扭矩传感器的输出信号控制一串联于电机驱动电路电源端的开关管的通断。
专利摘要本实用新型公开了一种直流电机角度驱动器及一种安装有此直流电机角度驱动器的角度电控阀门。直流电机角度驱动器的电机控制电路包括比较电路和电机驱动电路，比较电路至少包括一个角度传感器，角度传感器采集电机转角信号并与给定值比较，电机驱动电路接受比较电路的输出信号，并根据比较电路的输出值控制电机的正反转以达设定转角位置。此直流电机角度控制器可应用于阀门、客车进气活门或内燃机油门的电动控制。本实用新型，其电机控制电路设计简单，直接直流供电；本身为闭环系统，断电后自动恢复；并且电机驱动信号为直流电平，应用设计简单。
文档编号G05D3/12GK2549506SQ0220899
公开日2003年5月7日 申请日期2002年4月15日 优先权日2002年4月15日
发明者方志刚 申请人:北京京威汽车设备有限公司