专利名称：电子式电气阀门定位器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于模拟电子技术和数字电子技术等自动控制领域中，可准确控制调节阀开启位置用的电子式电气阀门定位器。
目前国内生产销售的电气阀门定位器，绝大部分属于机械产品，其主要结构原理是当力矩马达通以控制电流时，力矩马达的衔铁通过挡板控制节流喷嘴气源的压力，该气源主要是控制流入气缸压力室的空气量的。同时，活塞反馈回来的位置信号通过凸轮等机械部件改变反馈弹簧的张力与力矩马达的衔铁的吸引力相平衡，达到了控制阀杆位置的目的。主要不足是各项性能指标不高、可靠性低、稳定性较差。也有极少数产品含有电子控制部分，但需要另接电源线，这在易燃易爆的场所是较难接受的。
本实用新型的目的是，提供一种电子式电气阀门定位器，它具有如下特点定位功能由电子电路控制，其各项性能指标均高于传统机械式的；只有两根信号线输入(无电源线)，适用于易燃易爆的场所使用。它的可靠性和稳定性比传统的机械式有很大的提高。
本实用新型是通过以下措施实现的，现参见附图2本实用新型的结构方框图予以叙述M点是电信号入口，接信号源的正极，与取能电路(1)连接，从取能电路(1)出来后，进入取样电路(2)，从取样电路(2)出来后接电信号出口N，即信号源的负极。本装置只有两根线接M和N进入本系统。取样电路(2)输出的控制电压信号A同时送减法器1(5)和减法器2(6)。阀杆(3)驱动反馈电路(4)中的反馈电位器，反馈电路(4)输出的反馈信号B分别送减法器1(5)和减法器2(6)；减法器1之输出分别接比较器1(10)和电压变换器1(8)，电压变换器1(8)的输出接压控振荡器1(9)，压控振荡器1(9)的输出接电子开关1(12)；比较器1(10)的输出接整形电路1(11)，整形电路1(11)的输出作为控制信号接电子开关1(12)，电子开关1(12)的输出作为加计数信号接计数器(18)。减法器2(6)的输出分别接比较器2(13)和电压变换器2(15)，电压变换器2(15)的输出接压控振荡器2(16)，压控振荡器2(16)的输出接电子开关2(17)；比较器2(13)的输出接整形电路2(14)，整形电路2(14)的输出作为控制信号接电子开关2(17)，电子开关2(17)的输出作为减计数信号接计数器(18)。计数器(18)的输出接数模转换器(19)，数模转换器(19)的输出接电流驱动器(20)，电流驱动器(20)的输出接电气转换器(E/P)(21)。该电气转换器属已有技术，整体拿来用于此处。在电流驱动器(20)的作用下，控制E/P(21)，改变气源(22)对调节阀膜室(23)的供气量，从而达到控制调节阀阀头及阀杆(3)的目的。
来自中央控制室的4￣20mA控制信号从M点进来后至取能电路(1)，取出全电路所需工作电能，然后进入取样电路(2)取出信号中的控制电压信号A，再从N点流出本装置。阀门上的阀杆(3)经本装置上的齿轮齿条机构驱动反馈电位器，反馈信号进入反馈电路(4)，得到反馈信号B。将A、B信号分别同时送入减法器1(5)和减法器2(6)。当A＞B即阀门未到位时，减法器1(5)动作，减得的差送比较器1(10)与基准(7)比较，比较的结果经整形电路1(11)整形变成逻辑电平用于控制电子开关1(12)接通；同时减法器1(5)的输出又经电压变换器1(8)变换进入压控振荡器1(9)随电压的大小起振，振荡信号经电子开关1(12)进入计数器(18)进行加计数，再进入数模转换器(19)变成模拟量(电压)，此模拟电压经电流驱动器(20)向电气转换器(E/P)(21)增电流，则E/P向调节阀膜室加大供气量，使阀头阀杆动作，阀杆又将动作反馈给反馈电位器，直至A＝B时，阀杆稳定在一个给定的位置，这时整个电路停止。当B＞A即阀门过位时，同理。此时减法器2(6)动作，与之相连接的一系列电路工作，计数器(18)进行减计数，经数模转换器(19)、电流驱动器(20)进电气转换器(21)进行减电流，直至迫使新的B＝A建立时，电路进入静止，阀门被定位在新的位置上。通过上述方案，实现了用电子电路控制阀门定位器，使调节阀达到准确调节的目的。
以下结合
本实用新型的一个实施例。
附图1所示为本实用新型的外形图，图中(24)为定位器体；在定位器体上装有反馈电位器驱动齿条(27)，齿条驱动齿轮，带动反馈电位器轴(图略)，定位器体(24)上装有接线盒(25)，及接线孔(26)，定位器体的另一侧装有进气压力表(28)、进气孔(29)、出气压力表(30)、以及出气孔(31)。本实用新型的全部电子电路及电气转换器E/P都装在定位器体(24)之中。
附图2为本实用新型的电路方框图。
附图3是本实用新型的电路接线图。图中各集成块IC1￣IC8的型号分别为MAX639、MAX764、CD4046、CD4046、CD40193、CD40193、CD40193、LM385-1.2。图3中IC1的1脚为整机正电源(+5V)Vcc，IC2的1脚为整机负电源(-5V)V EE。运算放大器A1￣A11共11个，采用三块MAX418，MAX418为含有四个运算放大器的集成块，为14脚封装，其4脚接Vcc，其11脚接VEE，具体引脚见图4。F1￣F4为施密特触发器，采用一块IC，型号为CD40106，该IC的7脚接地，其14脚接Vcc。图中全部晶体管均选型号为9014型的。D1为11V稳压管，D2、D3均为肖特基二极管，型号可选1N5817；IC8为基准电源。
附图4为集成块MAX418的引脚示意图。
图2中的取能电路(1)在图3中是由以IC1为核心的正电源电路和以IC2为核心的负电源电路组成的。IC1与L1、C1、C2、D2组成正电源电路，IC2与C3、C4、L2、D3组成负电源电路。在信号输入线M上接有稳压管D1的负极，D1的正极接地。
图2中的取样电路(2)在图3中是由运算放大器A10、R68、R69、及R70组成，A10、R68与R69组成反相放大器，R70为取样电阻，其一端接地，另一端同时与信号输出线N及A10的输入电阻R69相连接。
图2中的反馈电路(4)由反馈电位器W1、运算放大器A1￣A5、电阻R1￣R15以及IC8组成。R1与IC8组成基本电压源。A1与R2、R3构成同相放大器；A2与R4、R5组成反相放大器；A3与R7、R8、R9组成反相放大器；A4与R10、R11、R12组成反相放大器；A5与R13、R14、R15组成加法器。A1组成的同相放大器的输出端接电位器W1的上端；A2组成的反相放大器的输出端经可调电阻R6接电位器W1的下端；电位器W1的活动触头接A3反相放大器的输入电阻R7。A5的输出是整个反馈电路的输出。A4的输出与A3的输出分别接以A5为核心的加法器的两个输入电阻R13和R14。IC8与R1的连接处作为A1、A2和A4的输入。
图2中的减法器1(5)由运算放大器A6和电阻R16至R19组成，其负输入端接运算放大器A5的输出，其正输入端接运算放大器A10的输出。
图2中的减法器2(6)由运算放大器A7及电阻R20至R23组成，其正输入端接运算放大器A5的输出，其负输入端接运算放大器A10的输出。
图2中的基准(7)由电阻R24、R25分压组成，R24、R25连接处接运算放大器A8和A9的负输入端。
图2中的电压变换器1(8)由晶体管V1、电阻R26、R27、R28组成，其输入经电阻R27接运算放大器A6，其输出由发射极接IC3的9脚。
图2中的压控振荡器1(9)由IC3、C7、R71组成，IC3的9脚为输入端，其输出是由IC3的4脚接V3的发射极。
图2中的比较器1(10)由A8及D4组成，其正输入接A6之输出，其负输入接R24、R25，其输出由D4接F1。
图2中的整形电路1(11)由施密特(反相)触发器F1、F2、电阻R29、R30、电容C5组成，F1的输入端为其输入，F2的输出端为其输出，其输入接D4负极，输出接R31。
图2中的电子开关1(12)由V3、R31组成，V3的发射极为输入端，接IC3的4脚，V3的集电极为输出端。
图2中的比较器2(13)由A9及D5组成，其正输入端接A7的输出，其负输入端接电阻R24、R25，其输出经D5接F3的输入端。
图2中的整形电路2(14)由施密特(反相)触发器F3、F4、电阻R32、R33、电容C6组成，F3的输入端为其输入，F4的输出端为其输出，其输入接D5的负极，其输出接R34。
图2中的电子开关2(17)由V4、R34组成，V4的发射极为输入，接IC4的4脚，V4的集电极为输出端。
图2中的电压变换器2(15)由V2、R35、R36、R37组成，R35为其输入电阻接A7的输出，V2的发射极为输出接IC4的9脚。
图2中的压控振荡器2(16)由IC4、C8和R38组成，IC4的9脚为输入端，IC4的4脚为输出端接V4的发射极。
图2中的计数器(18)由IC5、IC6、1C7及电阻R39、R40、R41组成，其输入端为IC5的4、5脚，IC5的4脚接上拉电阻R40，同时接V4的集电极，IC5的5脚接上拉电阻R39，同时接V3的集电极。三块IC级联使用，其输出为每个IC的3、2、6、7脚。
图2中的数模转换器(19)由电阻R42至R66共25个电阻及V5至V16共12个晶体管组成。R42至R53为输入电阻，分别接IC5、IC6、IC7的3、2、6、7脚；R54至R65为发射极电阻；R66的上端为数模转换器(19)的输出端。
图2中的电流驱动器(20)由运算放大器A11、晶体管V17、电阻R67组成。运算放大器A11的正输入端接数模转换器(19)的输出端，即R66的上端，A11正输入端也是电流驱动器(20)的输入端。A11的输出端接V17的基极。实际上A11、V17、R67为一可控电流源，其输出为V17的集电极，该输出接电气转换器E/P，E/P的另一端接Vcc。
本实用新型的优点是采用电子电路控制定位功能，各项性能指标如可靠性、稳定性等均高于传统机械式的；只有两根信号线输入，无电源线，有利于易燃易爆场合的使用。可广泛应用石油、化工、冶金、轻工等工业部门。
权利要求1.一种电子式电气阀门定位器，由取样电路、反馈电路、数据比较控制电路及执行装置等组成，其特征是接信号源正极的M点是电信号的入口，与取能电路(1)连接，从取能电路(1)出来后，进入取样电路(2)，从取样电路(2)出来后接电信号出口N，即信号源的负极；取样电路(2)输出的控制电压信号A同时送减法器1(5)和减法器2(6)；阀杆(3)驱动反馈电路(4)中的反馈电位器；反馈电路(4)输出的反馈信号B分别送减法器1(5)和减法器2(6)；减法器1之输出分别接比较器1(10)和电压变换器1(8)，电压变换器1(8)的输出接压控振荡器1(9)，压控振荡器1(9)的输出接电子开关1(12)；比较器1(10)的输出接整形电路1(11)，整形电路1(11)的输出作为控制信号接电子开关1(12)，电子开关1(12)的输出作为加计数信号接计数器(18)；减法器2(6)的输出分别接比较器2(13)和电压变换器2(15)，电压变换器2(15)的输出接压控振荡器2(16)，压控振荡器2(16)的输出接电子开关2(17)；比较器2(13)的输出接整形电路2(14)，整形电路2(14)的输出作为控制信号接电子开关2(17)，电子开关2(17)的输出作为减计数信号接计数器(18)；计数器(18)的输出接数模转换器(19)，数模转换器(19)的输出接电流驱动器(20)，电流驱动器(20)的输出接电气转换器(E/P)(21)。
2.根据权利要求1所述的电子式电气阀门定位器，其特征是在信号输入线上接有稳压管D1，稳压管D1的负极接M点，正极接地。
3.根据权利要求1所述的电子式电气阀门定位器，其特征是在取样电路中接有取样电阻R70，R70的一端接地，另一端同时与信号输出线N及A10的输入电阻R69相连接。
4.根据权利要求1所述的电子式电气阀门定位器，其特征是A1组成的同相放大器的输出端接电位器W1的上端； A2组成的反相放大器的输出端经可调电阻R6接电位器W1的下端；电位器W1的活动触头接A3反相放大器的输入电阻R7。
专利摘要一种属于模拟电子技术和数字电子技术等自动化控制领域中应用的可准确控制调节阀开启位置的电子式电气阀门定位器，是将阀杆的往复动作通过反馈电路转换为反馈信号，与来自取样电路中的控制电压信号一起送入控制电路，进行数据比较处理，再通过电气转换器控制进入调节阀膜室的气源，从而达到控制调节阀准确开启的目的。具有控制精度准确、可靠性高、稳定性好等特点。可广泛应用于石油、化工、冶金、轻工等工业部门。
文档编号F16K31/02GK2250535SQ9523269
公开日1997年3月26日 申请日期1995年11月14日 优先权日1995年11月14日
发明者刘福顺 申请人:鞍山自控仪表(集团)股份有限公司