专利名称：执行控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于控制电动执行器的装置。
中国实用新型专利公开了一种申请号为89217928.7的电动伺服控制器，它主要由双针电流表、自动或手动选择开关、放大器、中途限位电路、信号断失保位电路，以及上、下行程触发电路、可控硅开关等组成。放大器由三级运算放大器构成，其中两个电压跟随器分别将调节器输出的电流Ii与行程反馈电流If转变为电压信号Vi和Vf输出。其特点是它将伺服放大器和电动操作器合为一体，简化了现场电路设计，增加了信号断失保位控制功能。不足是电动伺服控制器与为其提供输入信号的调节器和电动执行器的行程反馈回路之间，以及各电路之间直接传输电信号，容易引起相互干扰，影响系统的可靠性。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有伺服放大器和电动操作器两者功能以及无相互干扰、性能可靠的执行控制器。
本实用新型的技术解决方案是一种执行控制器，它包括壳体、设置在壳体前面板上的电流表、指示灯、自动、手动选择开关，以及设置在壳体内的输入信号变换电路、中途限位电路、信号断失保位电路和由差动放大器、窗口电路、上、下行程触发电路构成的控制电路、控制电动执行器正反向运行的可控开关，其特殊之处在于所述的输入信号变换电路为光电隔离变换电路，其输入端与微机或调节器的输出端和电动执行器的反馈回路相连，将微机或调节器和电动执行器提供的0－10毫安或4－20毫安的控制信号和位置反馈信号转变成电压信号后为控制电路、中途限位电路、信号断失保位电路提供输入信号；所述的上、下行程触发电路为光电隔离触发电路；所述的中途限位电路是由两个运算放大器构成的窗口电路和光电隔离驱动电路二部分组成，其输入端输入位置反馈信号和预置电压信号，输出端连接在控制电路的输出端上，以短接可控开关的控制电路。信号断失保位电路是由差动放大器、窗口电路和光电隔离驱动电路三部分组成，差动放大器将来自输入信号变换电路的微机或调节器的控制信号和电动执行器的位置反馈信号作为差动输入信号，经窗口电路比较后至光电隔离驱动电路，用以短接可控开关的控制电路。
在输入信号变换电路的输入端上连接有线性补偿电路，它为光电隔离变换电路提供一个恒定的输入电流，保证该电路工作在线性区。
在与输入信号变换电路相连的电动执行器位置反馈回路上连接有滤波电路。
在上述光电隔离触发电路和光电隔离驱动电路中，光电隔离器的输出端连接有三极管，它与光电隔离器组成复合管，以提高光电隔离器的触发电流。当可控硅的触发电流小时，三极管可以不装。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点1、本实用新型在各电路之间，以及与外接微机或调节器、电动执行器之间设置了光电隔离触发电路，光电隔离驱动电路，以及光电隔离变换电路，各电路之间不是直接相连传送电信号，而是通过光电隔离器间接传送电信号，消除了电路之间的相互干扰，提高了系统的可靠性。
2、功能齐全。具有伺服放大器和电动操作器两者的功能，以及具有信号断失或不正常波动时使执行器保位功能。
3、电路结构简单、性能可靠、体积小，可与原电动操作器壳体相配合。
图1为本实用新型的方框图。
图2为本实用新型壳体结构示意图。
图3为本实用新型的电路原理图。
以下结合附图作进一步详述
如图1，本实用新型主要是由输入信号变换电路、线性补偿电路、控制电路、中途限位电路、信号断失保位电路、可控硅、自动和手动选择开关等组成。
如图2所示，壳体(1)与原电动操作器壳体构造相同，为长方体。在壳体前面板上设有自动和手动控制切换的按键开关K(2)，自动和手动工作指示灯(3)、(4)，双针毫安表(5)，两只用于手控执行器的正、反转按钮开关ZA和FA(6)、(10)，两个按钮开关互为闭锁，保证电机的两个线圈不会同时通电。手动时自动控制电路均断开。中途限位指示灯(7)、(8)，其中红灯用于指示阀位到了上限，绿灯指示阀位到了下限。信号断失保位指示灯(9)。其它电路结构均设置在壳体内。
图3给出了本实用新型的电路原理图。输入信号变换电路是由两个光电隔离器Ic3、Ic4，以及连接在Ic3、Ic4输出端上的电阻R2、电位器W1组成。光电隔离器Ic3的输入端与微机相连接，并将来自微机的0－10毫安的电流信号转变为0－10伏的电压信号。另一光电隔离器Ic4的输入端经由电感L和电容C12组成的滤波电路与电动执行器的位置反馈回路相连接，将电动执行器反馈的0－10毫安的电流信号转变为0－10伏的电压信号。光电隔离器Ic3的输出端与信号断失保位电路和控制电路的一输入端相连，光电隔离器Ic4的输出端与信号断失保位电路和控制电路的另一输入端相连，同时还与中途限位电路的输入端相连，该变换电路在为上述电路提供电压对比信号的同时还能有效地防止外部干扰信号的输入。
在两光电隔离器Ic3、Ic4的输入端上分别连接由三极管BG4，电阻R17、R18，电位器W2、电源和三极管BG5.电阻R19.R20.电位器W3、电源组成的两个线性补偿电路，它是一恒流源，主要为接收0－10毫安的控制信号、反馈信号的光电隔离器提供一定的电流，使其在没有信号输入时，其输入端就有一恒定电流，该电流可通过电位器W2、W3来调节输出，一般在3毫安左右，以使光电隔离器躲过非线性区。在输入4－20毫安的控制信号和反馈信号时可不用线性补偿电路。
控制电路是由差动放大器、窗口电路、上、下行程触发电路组成。差动放大器是由运算放大器Ic1－2、连接在Ic1－2输入端上的电阻R3、R4、R5、连接在 输出端上的电阻R6，及连接在Ic1－2输出端与负输入端之间的电位器W6构成。运算放大器的正输入端经电阻R4与输入信号变换电路中接收微机控制信号的光电隔离器Ic3的输出端相连，负输入端经电阻R3与输入信号变换电路中接收电动执行器位置反馈信号的光电隔离器Ic4的输出端相连，运算放大器的输出端经电阻R6与窗口电路的输入端相连。差动放大器工作时，将两输入信号进行比较，当给定值大于阀门开关度时，差动放大器输出高电平，当给定值小于阀门开关度时，差动放大器输出低电平。调整反馈电位器，就可改变差动放大器的放大倍数，从而改变了整机的灵敏度。窗口电路是由两个运算放大器Ic1－1、Ic1－3、连接在Ic1－1负输入端和Ic1－3正输入端及电源之间的分压电阻R7、R8、R9，连接在Ic1－1、Ic1－3输出端上的电阻R11、R12和一端与Ic1－1正输入端、Ic1－3负输入端相连，另一端接电源的电容C11构成。运算放大器Ic1－1的正输入端与Ic1－3的负输入端相连，且与差动放大器的输出端相连。由三个电阻R7、R8、R9的分压比决定窗口的宽度，当差动放大器输出低电平时，运算放大器Ic1－3输出高电平，给下行程触发电路提供输入信号，当差动放大器输出高电平时，运算放大器Ic1－1输出高电平，给上行程触发电路提供输入信号。电容C11使窗口电路动作稍有延迟，以保证停止电平落在窗口电压中间。上下行程触发电路是由光电隔离器Ic5、Ic6，以及分别与Ic5、Ic6组成复合管的三极管BG1、BG2构成。该电路不但可触发可控硅导通，同时还能防止干扰信号的输出。光电隔离器Ic5输入端与运算放大器Ic1－1的输出端相连，光电隔离器Ic6的输入端与运算放大器Ic1－3的输出端相连。光电隔离器Ic5、Ic6的输出端分别经两串接的二极管D1、D2和D3、D4与控制执行器正、反向运行的双向可控硅SCR1、SCR2的控制极相连接，在双向可控硅的两端分别并接有由电阻R17、电容C9和电阻R14、电容C10组成的阻容保护电路。
工作时，当反馈信号等于控制信号时，差动放大器输出为0，窗口电路在设定电压作用下，运算放大器Ic1－1、Ic1－3的输出皆为低电位，触发电路不能工作，电动执行器则处于平衡状态。当反馈信号大于控制信号时，差动放大器输出低电平，窗口电路中运算放大器Ic1－3输出高电平，下行程触发电路导通，通过二极管D3、D4触发可控硅导通，电动执行器反向运行。当反馈信号小于控制信号时，差动放大器输出高电平，窗口电路中运算放大器Ic1－1输出高电平，上行程触发电路导通，经二极管D1、D2触发可控硅导通，电动执行器正向运行。
中途限位电路是由窗口电路和光电隔离驱动电路构成。窗口电路是由运算放大器Ic7－2、Ic7－1以及连接在Ic7－2的负输入端上的电阻R30，正输入端上的电阻R31、电位器W4，连接在Ic7－1负输入端上的电位器W5，电阻R31，正输入端上的电容C12、Ic7－2、Ic7－1输出端上的电阻R32、R34构成。运算放大器Ic7－2的正输入端经电阻R31、电位器W4与输入信号变换电路中的光电隔离器Ic4的输出端相连，由其提供位置反馈信号，同样运算放大器Ic7－1的负输入端经电位器W5与光电隔离器Ic4的输出端相连，由其提供位置反馈信号。Ic7－2的负输入端与Ic7－1的正输入端相连，接收预置信号，预置信号可以根据需要设定。下限电压和上限电压通过电位器W4、W5来设定。光电隔离驱动电路由光电隔离器Ic8、Ic9，以及与其构成复合管的三极管BG6、BG7构成。光电隔离器Ic8的输入端与运算放大器Ic7－2的输出端相连，光电隔离器Ic9的输入端与运算放大器Ic7－1的输出端相连。三极管BG6、BG7的集电极分别与上、下行程触发电路三极管BG2、BG1的发射极相连。当位置反馈信号超过预置上限，下限信号时，运算放大器输出高电位使光电隔离驱动电路中的复合管转为饱和状态，去短接可控硅的控制极，使可控硅断路，电动执行器停止动作，达到中途限位的目的，上限动作时设置在壳体前面板上的指示灯(7)亮，下限动作时指示灯(8)亮。中途限位的上限可在阀位的50－100％之间给定。下限可在阀位的0－50％之间给定。
信号断失保位电路是由差动放大器、窗口电路和光电隔离驱动电路三部分组成。差动放大器是由运算放大器Ic2－1、与Ic2－1正负输入端相连的电阻R22、R15、R21与Ic2－1输出端相连的电阻R26、反馈电阻R23构成。Ic2－1的正输入端输入来自输入信号变换电路的微机控制信号。Ic2－1的负输入端输入来自输入信号变换电路的电动执行器位置反馈信号，Ic2－1的输出端与窗口电路的输入端相连。窗口电路是由运算放大器Ic2－2、Ic2－3、连接在Ic2－3正输出端上为其提供预置信号的电阻R15、R24、R27、连接在Ic2－2负输出端上为其提供预置信号的电阻R25、电位器W7，电位器W7的一端与Ic2－3的正输入端相连，连接在Ic2－2、Ic2－3输出端上的电阻R28、R29、以及分别与电阻R28、R29相串接的二极管D5、D6构成。运算放大器Ic2－2的正输入端和Ic2－3的负输入端与差动放大器的输出端相连。窗口电压的大小由电阻R25、R27、电位器W7来决定。光电隔离驱动电路由光电隔离器Ic7、Ic10、指示灯LED2、和与Ic7输出端相连的三极管BG3组成。Ic7、Ic10的输入端接窗口电路的输出端。Ic10的输出端接声光报警电路，Ic7的输出端与三极管BG3的基极相连，三极管BG3的发射极接可控硅的输入端，集电极接电源。该电路与控制电路相似，只是差动放大器的放大倍数大约为1倍。窗口电压可用电位器W7连续调整，当控制信号与位置反馈信号的差值大到设定值时，即超越窗口电路的上限或下限电压时，窗口电路就有输出，使由Ic7、BG3组成的复合管饱和，去短接可控硅的控制电路，使可控硅断路，电动执行器拒绝动作。信号断失保位电路的起动电压可用电位器W7整定。电路动作时，指示灯LED2亮，同时该信号由光电隔离器Ic10引出，通过继电器接入热工报警回路，发出报警信号。
权利要求1.一种执行控制器，它包括壳体，设置在壳体前面板上的电流表、指示灯、自动、手动选择开关以及设置在壳体内的输入信号变换电路，中途限位电路、信号断失保位电路和由差动放大器、窗口电路、上、下行程触发电路构成的控制电路，控制电动执行器正、反向运行的可控开关，其特征在于所述的输入信号变换电路为光电隔离变换电路，其输入端与微机或调节器的输出端和电动执行器的反馈回路相连，输出端与控制电路，中途限位电路，信号断失保位电路相连接；所述的中途限位电路是由两个运算放大器构成的窗口电路和光电隔离驱动电路两部分组成，其输入端输入位置反馈信号和预置电压信号，输出端连接在控制电路的输出端上，以短接可控开关的控制电路；信号断失保位电路是由差动放大器、窗口电路和光电隔离驱动电路三部分组成，差动放大器将来自输入信号变换电路的微机或调节器的控制信号和电动执行器的位置反馈信号作为差动输入信号，经窗口电路比较后至光电隔离驱动电路，用以短接可控开关的控制电路。
2.根据权利要求1所述的执行控制器，其特征在于在输入信号变换电路的输入端上连接有线性补偿电路，它为一恒流源。
3.根据权利要求1所述的执行控制器，其特征在于在与输入信号变换电路相连的电动执行器位置反馈回路上连接有滤波电路。
4.根据权利要求1所述的执行控制器，其特征在于在上述光电隔离触发电路和光电隔离驱动电路中，光电隔离器的输出端连接有三极管，它与光电隔离器组成复合管。
专利摘要本实用新型涉及一种执行控制器，主要包括自动、手动选择开关，输入信号变换电路，中途限位电路，信号断失保位电路以及由差动放大器、窗口电路，上、下行程触发电路构成的控制电路。其特殊之处在于输入信号变换电路为光电隔离变换电路，在中途限位电路、控制电路和信号断失保位电路与可控开关之间均设置光电隔离器，各电路之间以及与外围电路之间不是直接相连传送电信号，而是通过光电隔离器间接传送电信号，消除了电路之间的相互干扰，提高了系统的可靠性，同时具有体积小，结构简单等特点。
文档编号G05D3/12GK2099995SQ91223048
公开日1992年3月25日 申请日期1991年8月9日 优先权日1991年8月9日
发明者曲际慧 申请人:曲际慧