电子执行器用控制器的制作方法

文档序号:6324072阅读:272来源:国知局
专利名称:电子执行器用控制器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电子式执行器用控制器,特别涉及一种用于控制电机转动的电动执行器用的控制器。
背景技术
目前,工业自动化控制系统中,电动执行器是以单相电源为动力,接受统一标准的直流信号,并根据此信号的大小来自动控制电机的正、反转动或停止转动。虽然执行器(主要指DK系列的电动执行器)在自动控制系统中的运用非常普遍,但由于执行机构笨重,使用伺服放大器连线多、复杂,功能少,结构复杂,因此容易引发故障,尤其在远距离传送时,由于控制信号线的中断,导致自动控制系统中的事故发生。

发明内容
本发明的目的,是提供一种电子执行器用控制器。它结构简单,使用方便,控制精度高,远距离传送时效果好。
为达上述目的,本发明的技术方案是本电子执行器用控制器包括信号输入电路、电机驱动电路、前置放大电路和V/I转换电路,其特征在于还设置有A/D转换电路、中央控制电路、缓冲驱动电路,信号输入电路的输出端与A/D转换器的5脚连接,A/D转换器的1脚、14脚、15脚、16脚与中央控制器CPU输入端的4脚、3脚、2脚、1脚连接,中央控制器CPU的输出端38、39脚分别与缓冲器U的输入端2、4脚连接,缓冲器U的输出端18、16电机驱动电路连接,前置放大电路与A/D转换器的6脚连接。
电容C1、C2的两端分别连接后与A/D转换器3、4脚连接,电容C2的一端接地,另一端与电源VC连接。
中央控制器CPU的输出端39脚与缓冲器U的输入端2脚之间连接有电阻R1,中央控制器CPU的输出端38脚与缓冲器U的输入端4脚之间连接有电阻R2,R1与R2串联后与电源VC连接;缓冲器U的输出端18脚与电阻R3的一端连接,电阻R1的另一端与电机控制电路连接;缓冲器U的输出端16脚与电阻R4的一端连接,电阻R2的另一端与电机控制电路连接。
本控制器工作使用的软件包括控制信号的识别提取、A/D转换信号的提取、存储操作、看门狗软件、对控制信号和反馈信号的比较、对信号断线的检测和判断(包括断线状态下电机全开、全关和保持的状态)。
本控制器主要电路包括1.输入电路输入电路将控制室送来的控制信号都以电压的形式送入到A/D转换器的输入端,另一个是差动输入电路,输入控制信号(进入运放的反向输入端)通过与6V电压(进入运放的同向输入端)的比较,可实现对电机的正/反作用控制。
2.CPU控制电路整个CPU控制电路通过分别控制光电隔离的通断,实现对电机的正、反转动控制。
3.电机控制电路由缓冲器输出的两路信号分别控制两路光电隔离器,使系统输出与电机驱动电路之间实现光电隔离。
4.前置放大电路前置放大电路主要是对反馈信号的零位和量程进行调节和放大,通过末级跟随,将反馈信号一路送A/D转换器的输入端,一路送入V/I转换电路。
本发明以单片机为核心的数字控制驱动电路,代替了原有的伺服放大器;位置反馈采用高性能导电电位器,电位器触点与电机转动同步,因此控制精度高,结构简单,远距离传送时效果好。本发明还有使用方便,成本低的特点。
下面结合附图对本发明做进一步的说明。


图1为发明的信号流向图;图2为发明的电路图,也是本发明的一种实施例。
具体实施例方式
参见图1。本控制器的电路主要包括信号输入电路、A/D转换器、中央控制电路、缓冲驱动电路、电机驱动电路和前置放大电路、V/I转换电路。控制信号进入输入电路,输入电路将得到的电压控制信号进行运算放大后输入A/D转换器,A/D转换器进行模数转换后进入中央控制电路,中央控制电路接收来自A/D转换器的数字信号,担负着对信号的处理、运算和输出控制等作用。电机电路有着有效抑制干扰,保证整个电路运行的安全的作用。
位置反馈信号通过前置放大将位置电压信号经运算放大、跟随,一路送入A/D转换器,一路送入v/I转换电路。
参见图2。电容C1、C2的两端分别连接后与A/D转换器3、4脚连接,电容C2的一端接地,另一端与电源VC连接。信号输入电路的输出端与A/D转换器的5脚连接。转换器A/D的15脚与中央控制器CPU输入端的2脚连接。
前置放大电路与A/D转换器的6脚连接。
当控制信号从输入电路输入,信号为电压信号时,信号直接进入A/D转换器;当信号为电流信号时,输入电路将电流信号转换为电压信号后,进入A/D转换器。转换器A/D将模拟信号转换为数字信号后,从15脚输出到中央控制电路。
A/D转换器的1脚、14脚、15脚、16脚与中央控制器CPU输入端的4脚、3脚、2脚、1脚连接,中央控制器CPU的输出端39脚与缓冲器U的输入端2脚之间连接有电阻R1,中央控制器CPU的输出端38脚与缓冲器U的输入端4脚之间连接有电阻R2,R1与R2串联后与电源VC连接;缓冲器U的输出端18脚与电阻R3的一端连接,电阻R1的另一端与电机控制电路连接;缓冲器U的输出端16脚与电阻R4的一端连接,电阻R2的另一端与电机控制电路连接。中央控制器CPU的输出端36脚、37脚连接有方式开关K1和K2。缓冲器U将信号放大,从16、18脚输出进入电机电路。断线功能的实现是通过中央处理器对输入控制信号有、无的判断来进行的,当输入控制信号一旦断线,通过其内部的程序判断并结合单片机外部的方式开关K1和K2,就可以使单片机被设定的两个输出口分别处于高电位、底电位或同时处于底电位,从而有效地触发可控硅控制电机的全开或全关或保持不动。在数字处理电路中,使用了滤波电容,根据实际情况,滤波电容的容值可在0.01~0.1uF的范围内进行选择,可以消除大部分的高频干扰。
中央控制器CPU的输出端21、22、23、24脚与看门狗IC的输入端1、2、5、6脚连接,看门狗IC的输出端8脚通过电阻R6与中央控制器CPU的9脚连接,看门狗IC的输出端7脚与中央控制器CPU的9脚连接,看门狗IC的输出端3脚串联电容C6后接地,看门狗IC的输出端4脚接地。电路中使用了看门狗定时器对单片机提供了独立的保护系统,当系统出现故障时,在超出选定的超时周期后,看门狗定时器将以复位信号作出反应,使系统复位。
电机控制电路由光电隔离电路和电机组成,对控制电机的每一个通道采用光电隔离器进行隔离,既可以有效抑制干扰,又保证了整个电路运行的安全。
位置反馈信号通过前置放大将从电位器上取出的位置电压信号经运算放大、跟随,一路送入A/D转换的6脚,一路送入v/I转换电路,调节转换成恒流直流电流,为了使恒流电路可带的负载尽量大,v/I转换电路的运放器的电源最好使用+18V的电源,这样负载能力能达到500Ω。
本发明的工作过程是电子式执行器安装在现场,受控于控制室的给出的电压或电流的控制信号,通过控制器将控制信号和位置反馈信号进行比较。控制信号为电压信号时,信号通过输入电路进行运算放大后直接进入A/D转换器;控制信号为电流信号时,将电流切换电压后通过输入电路进行运算放大,送进A/D转换器模数转换后进入中央控制器CPU,中央控制器CPU进行处理后输出数字信号,缓冲器U将信号放大后进入电机控制电路。位置反馈信号通过前置放大进入V/I转换电路,实现电压/电流的转换,前置放大电路主要是对反馈信号的零位和量程进行调节和放大。
V/I转换电路主要是将位置反馈信号由电压转换成电流,便于远传到控制室,使控制室操作人员能随时了解和掌握阀位所处的当时状态。
当控制信号大于反馈信号时,信号经中央控制器CPU处理后,从中央控制器CPU的39脚输出高电频,经缓冲驱动器U送人电机控制电路的光电隔离器M1的控制端,光电隔离器导通,触发可控硅导通,控制电机正转。
当控制信号小于反馈信号时,信号经中央控制器CPU处理后,从中央控制器CPU的39脚输出高电频,经缓冲驱动器U送人光电隔离器M2的控制端,光电隔离器导通,触发可控硅导通,控制电机反转。
当控制信号等于反馈信号时,偏差信号经中央控制器CPU处理后,从中央控制器CPU的38脚输出低电频,光电隔离器隔断,电机停止转动。
中央控制器CPU采用MCS-51系列单片机可以达到上述效果。
为了达到设定的控制精度,A/D转换器采用高速、低耗的12位ADC器件。
权利要求
1.一种电子执行器用控制器,包括信号输入电路、电机驱动电路、前置放大电路和V/I转换电路,其特征在于还设置有A/D转换电路、中央控制电路、缓冲驱动电路,信号输入电路的输出端与A/D转换器的5脚连接,A/D转换器的1脚、14脚、15脚、16脚与中央控制器CPU输入端的4脚、3脚、2脚、1脚连接,中央控制器CPU的输出端38、39脚分别与缓冲器U的输入端2、4脚连接,缓冲器U的输出端18、16电机驱动电路连接,前置放大电路的输出与A/D转换器的6脚连接。
2.根据权利要求1所述的电子执行器用控制器,其特征在于电容C1、C2的两端分别连接后与A/D转换器3、4脚连接,电容C2的一端接地,另一端与控制电源VC连接。
3.根据权利要求1所述的电子执行器用控制器,其特征在于中央控制器CPU的输出端39脚与缓冲器U的输入端2脚之间连接有电阻R1,中央控制器CPU的输出端38脚与缓冲器U的输入端4脚之间连接有电阻R2,R1与R2串联后与控制电源VC连接;缓冲器U的输出端18脚与电阻R3的一端连接,电阻R1的另一端与电机控制电路连接;缓冲器U的输出端16脚与电阻R4的一端连接,电阻R2的另一端与电机控制电路连接。
全文摘要
本发明公开了一种电子执行器用控制器,包括信号输入电路、电机驱动电路、前置放大电路和V/I转换电路,它还设置有A/D转换电路、中央控制电路、缓冲驱动电路,信号输入电路的输出端与A/D转换器的5脚连接,A/D转换器的1脚、14脚、15脚、16脚与中央控制器CPU输入端的4脚、3脚、2脚、1脚连接,中央控制器CPU的输出端38、39脚分别与缓冲器U的输入端2、4脚连接,缓冲器U的输出端18、16电机驱动电路连接,前置放大电路与A/D转换器的6脚连接。本发明以单片机为核心的数字控制驱动电路,代替了原有的伺服放大器;位置反馈采用高性能导电电位器,电位器触点与电机转动同步,因此控制精度高,结构简单,远距离传送时效果好。本发明还有使用方便,成本低的特点。
文档编号G05D3/14GK1570797SQ20041002248
公开日2005年1月26日 申请日期2004年5月9日 优先权日2004年5月9日
发明者谭云 申请人:重庆钢铁(集团)有限责任公司
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