专利名称：电动伺服控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种作为电动单元组合仪表中一个辅助单元的电动伺服控制器，它包括一个装有电路印刷板、电子器件的壳体及一个表面上按装有指示调节器输出电流与执行机构行程电流的双针电流表、自动或手动开关、手动时控制开关按钮的表盘。
目前，在我国广泛应用于发电、冶金、化工、轻工等工业部门生产实践中的DDZ型电动单元组合仪表，其执行单元被称为电动执行器，它的作用是将0－10mA或4－20mA的直流电流成比例地转换成机械位移去操纵阀门、挡板等执行元件，以实现生产过程自动控制。在许多情况下，电动执行器需与DFD型电动操作器配合使用，因为电动操作器可以实现自动调节系统由“自动→手动”或“手动→自动”工作状况的无扰动切换、对“自动调节”时执行机构的上、下行程进行中途限位，而且其表盘上配有可指示调节器输出电流和行程反馈电流的双针电流表。尽管电动执行器与电动操作器的功能密切相关，但它们的结构都是各自独立、现场分别安装的。这就给操作、维修带来了不便，而且使现场电路设计复杂了。
电动执行器是由伺服放大器和执行机构组成。伺服放大器包括前置放大器、触发器、交流开管回路及电源部分。前置放大器线路是采用直流输出、带内反馈的双相推挽式磁放大器，而这种磁放大器的铁磁材料加工复杂、成本高，而且占据空间大、重量重。交流开管回路是由每组一个单相可控硅整流器件及四个整流二极管的两组无触点交流开关构成。另外，这种伺服放大器工作中若因某种原因其输入信号或反馈信号突然消失时，则执行器不能保持在原位置而是带动执行元件全开或全闭，这容易造成重大事故。
电动操作器实现手动＝自动无扰动切换的开关采用的是复合开关，该开关结构即占据了电动操作器壳体内很大空间、且增加了更大重量。
本实用新型目的在于克服已有技术之不足，提供一种同时具有伺服放大器与电动操作器所具有的全部功能并且具有信号断失保位功能、结构简单、体积小、工作可靠的电动伺服控制器。
本实用新型实施方案如下与已有技术电动执行器的伺服放大器及电动操作器机械结构相同，包括一个装有电子器件、电路印刷板的壳体及一个表面上按装有指示调节器输出电流与执行机构行程电流的双针电流表、自动或手动选择开关、手动时控制执行机构行程开关按钮的表盘。但不同的是所述表盘上安装的自动或手动选择开关采用的是两位按键开关代替了现有电动操作器所用的复合开关，壳体内的上托板上插装着接收调节器输出信号与执行机构行程反馈信号的、同时具有前置放大、中途限位及信号断失保位功能的伺服控制电路印刷板及由该控制电路控制其导通或截止的可控硅触发电路印刷板，下托板上装着一只为控制器各部分电路提供工作电压的电源变压器、两只用于控制伺服电动机正、反转的双向可控硅器件及其保护电路的电阻、电容、电感。
上述方案中所述的控制电路包括放大器、中途限位电路及信号断失保位电路三部分放大器同时取调节器输出信号与执行机构行程反馈信号作为其差动输入信号，其输出端与两个触发器输入端相接；调节器输出信号断失保位电路与下行程中途限位电路分别取调节器输出信号及行程反馈信号作为各自输入信号，它们的输出端皆与下行程触发器闭锁端相接；行程信号断失保位电路与上行程中途限位电路皆取行程反馈信号作为各自输入信号，它们的输出端皆与上行程触发器闭锁端相接。
本实用新型的优点在于因为采用双向可控硅件代替现有技术中单向可控硅及配套二极管、采用两位按键开关替代了复合开关以使机械结构所占空间得以大大缩小。再加之对电路的改进、完善，所以已将现有的伺服放大器、电动操作器合为一体，而且其表盘开孔尺寸与现有电动操作器相同，这样便给操作、维修带来方便，容易按装、简化了现场电路设计，在保证功能齐全前提下可降低制造成本。另外，增加了信号断失保位控制电路，使系统能安全、可靠地运行。
附
图1为本实用新型结构示意图。
附图2为本实用新型电路结构框图。
附图3为本实用新型放大器电路原理图。
附图4为本实用新型信号断失保位电路原理图。
附图5为本实用新型中途限位电路原理图。
以下结合附图对本实用新型做进一步叙述图1中展示了本实用新型整体结构，表盘1的尺寸与现有电动操作器相同，在其上至下按序嵌装着自动或手动控制的两只指示灯5、双针电流表2、两只用来手控伺服电机正、反转的按钮开关3、选择自动或手动的两位按键开关4；在其壳体内，下托板12上组装着两只双向可控硅6及其散热片7、保护电阻8、保护电容9、保护电感10，后支架13的外表面上装着容断器14及十四芯插座15，在上托板16上有一个十五芯插座17，其上并排插接着触发电路印刷板18及控制电路印刷板19。
图2中展示了工作电路连接结构，其中触发电路部分仍采用现有伺服放大器中的“并联”单结晶体管触发电路，SCR为双向可控硅，至于放大、信号保位、中途限位控制电路则皆采用运算放大器实现、将在图3、4、5中进一步说明。当选择开关按至自动档时，下行程触发电路在控制电路控制下将发出脉冲信号去触发SCR1导通以使伺服电机反转，同理上行程触发电路将去触发SCR2导通以使伺服电机正转；当选择开关按至手动档时，则跨接在两个触发器输入端的开关触点将接通，短路、将它们闭锁住，这样可控硅件就只能截止，则伺服电机便由操作者直接手动控制其正、反转了。图3中包括三级电路，F1、F2构成两个电压跟随器，分别将调节器输出电流Ii与行程反馈电流If转变为电压信号Vi、Vf输出，它们的输出端分别与差动放大器F3的反、正向输入端相接，F3的输出端分别与滞环比较器F4、F5的正、反向输入端相接、与设定电压Vε1、Vε2相比较而输出正饱和或负饱和电压信号给下、上行程触发器。图中，F3的输出电压为VO3＝－K3(Vi－Vf)式中K3～差动放大器F3放大倍数。 滞环比较器F4、F5组成一个三位开关电路，即输出电压VO4、VO5或皆为负饱和电压或一正一负饱和电压。当Ii＝If时，VO3为零，则F4在设定电压Vε1(正值)作用下，输出VO4为负饱和电压，同理，F5在设定电压Vε2(负值)作用下，输出VO5亦为负饱和电压，此时两组触发电路均不工作，伺服电机处于平衡状态。当Ii＞If时，VO3为负值。若｜VO3｜≥｜Vε2＋V△2｜，则F5的输出VO5由负转正，于是它便使上行程触发器导通，通过可控硅SCR2使伺服电机正转。随着差值(Ii－If)的增大，｜VO3｜上升，F5的正饱和状态不变；随着该差值降小，｜VO3｜下降，当｜VO3｜≤｜Vε2－V△2｜，则F5的输出VO5将由正转为负，于是伺服电机就不再正转了。当If＞Ii时，VO3为正值。若VO3≥Vε1＋V△1，则F4的输出VO4即由负转为正，于是它便使下行程触发电路导通，通过可控硅SCR1使伺服电机反转。随着差值(If－Ii)增大，VO3上升，F4状态不变；随着(If－Ii)减小，VO3下降，若VO3≤Vε1－V△1，则F4的输出将由正转为负，于是电机亦将不再反转。通过电位器W3、W4可在一定范围内调整设定电压Vε1、Vε2之值从而使放大器死区可调范围比现有伺服放大器大几十微安，有效克服了因现场环境造成的系统振荡。
图4中给出的信号断失保位电路由运算放大器F6、F7构成的两路滞环比较器实现，F6反向输入端接收调节器输出信号、正向输入端接入设定电压Vb1，输出端与下行程触发器闭锁端相接；F7反向输入端接收行程反馈信号、正向输入端接入设定电压Vb2，输出端与上行程触发器闭锁端相接。该电路的作用是当某种原因使Ii或If信号突然消失时能使执行机构仃在原位置上、直至排除故障为止，避免由于上述情况而引起执行机构运行至极限位置而造成重大事故。当调节器输出信号断失时，Ii＝0、V＝0，则非零比较器F6在设定电压Vb1作用下，输出电压VO6由负饱和转为正饱和，二极管D3导通，于是下行程触发器输入端即被短路闭锁了，这样便可制止伺服电机反转使执行机构仍保持在原位；当行程反馈信号断失时，If＝0、Vf＝0，则非零比较器F7在设定电压Vb2作用下，输出电压VO7由负饱和转为正饱和，二极管D4导通，于是上行程触发器的输入端被短路闭锁，制止伺服电机正转、使执行机构仍保持在原位。正常情况下该电路输出负饱和电压，由于二极管隔离作用使之不能作用于触发器。
图5所示的上、下行程中途限位电路由运算放大器F8、F9构成的两路滞环比较器实现，F8、F9各自正、反向输入端皆接收行程反馈信号，分别与上行程限位设定电压Vz1、下行程限位设定电压Vz2相比较，它们的输出端分别与上、下行程触发器的闭锁端相接。正常情况下，当1／2Vz2＜Vf＜2Vz1时，F8、F9的输出电压均为负饱和电压，二极管D5、D6截止，因而该电路对触发器不起作用。若执行机构的动作已超过中途限位上限设定值时，Vf＞2Vz1，F8的输出VO8即由负饱和转为正饱和，二极管D5导通，使上行程触发器的输入端短路被闭锁，制止伺服电机继续正转；若执行机构的动作超过下限设定值时，Vf＜1／2Vz2，则F9的输出电压VO9由负饱和转为正饱和，二极管D6导通，使下行程触发器输入端短路被闭锁，制止伺服电机继续反转。
权利要求1.电动伺服控制器，包括一个装有电子器件、电路印刷板的壳体及一个表面上按装有可指示调节器输出电流与执行机构行程电流的双针电流表、自动或手动选择开关、手动时控制执行机构行程按钮开关的表盘，其特征是所述表盘上安装的自动或手动选择开关采用两位按键开关，壳体内的上托板上插装着接收调节器输出信号与行程反馈信号、具有前置放大、中途限位及信号断失保位功能的伺服控制电路印刷板及由该控制电路控制其导通或截止的可控硅触发电路印刷板，下托板上装着一只为控制器各部分电路提供工作电压的电源变压器、两只用于控制伺服电动机正、反向转的双向可控硅器件及其保护电路的电阻、电容、电感。
2.根据权利要求1所述的电动伺服控制器，特征是其控制电路包括放大器、中途限位电路及信号断失保位电路三部分，放大器同时将调节器输出信号与执行机构行程反馈信号作为其差动输入信号、其输出端与两个触发器输入端相接，调节器输出信号断失保位电路与下行程中途限位电路分别取调节器输出信号及行程反馈信号作为各自输入信号、它们的输出端皆与下行程触发器闭锁端相接，行程信号断失保位电路与上行程中途限位电路皆取行程反馈信号作为各自输入信号、它们的输出端皆与上行程触发器闭锁端相接。
3.根据权利要求2所述的电动伺服控制器，特征是其放大电路由三级运算放大器实现，F1、F2构成两个电压跟随器分别将调节器输出电流Ii与行程反馈电流If转变为电压信号Vi与Vf输出，它们的输出端分别与差动放大器F3的反、正向输入端相接，F3的输出端分别与滞环比较器F4、F5的正、反向输入端相接，与设定电压Vε1、Vε2相比较而输出正饱和或负饱和电压信号给下、上行程触发器。
4.根据权利要求2所述的电动伺服控制器，特征是其信号断失保位电路由运算放大器F6、F7构成的两路滞环比较器实现，F6反向输入端接收调节器输出信号、正向输入端接入设定电压Ub1、输出端与下行程触发器闭锁端相接，F7反向输入端接收行程反馈信号、正向输入端接入设定电压Ub2、输出端与上行程触发器闭锁端相接。
5.根据权利要求2所述的电动伺服控制器，特征是其上、下行程中途限位电路由运算放大器F8、F9构成的两路滞环比较器实现，F8、F9各自正、反向输入端皆接收行程反馈信号，分别与上行程限位设定电压Vz1、下行程限位设定电压Uz2相比较，它们的输出端分别与上、下行程触发器闭锁端相接。
专利摘要本实用新型涉及一种电动伺服控制器，是电动单元组合仪表中一个辅助单元，它将已有技术中伺服放大器与电动操作器合为一体、同时具备它们各种功能，而且还具有信号断失保位性能。本实用新型的表盘上嵌装着双针电流表，按键式自动或手动选择开关，手动时控制行程的按钮开关，壳体内装着由前置放大、中途限位及信号断失保位三部分电路组成的控制电路印刷板及触发电路印刷板，双向可控硅及变压器。
文档编号G12B9/02GK2057529SQ89217928
公开日1990年5月23日 申请日期1989年10月17日 优先权日1989年10月17日
发明者毕可重 申请人:毕可重