一种信号采集印刷线路板及一种分体式电动执行机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种信号采集印刷线路板及采用该信号采集印刷线路板的分体式电动执行机构。该信号采集印刷线路板包括电源电路、单片机、信号处理电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路；编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路分别通过信号处理电路与单片机相连；电源电路与单片机相连；信号采集印刷线路板的基板采用Tg点为170℃的FR?4材质等级的PCB板材。本实用新型分体式电动执行机构可以在105℃高温环境中长期使用，适用于高温蒸汽管道及热风门的控制，稳定可靠。
【专利说明】
一种信号采集印刷线路板及一种分体式电动执行机构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种信号采集印刷线路板及采用该线路板的分体式电动执行机构。【背景技术】
[0002]电动执行机构是工业过程控制系统中一个十分重要的现场驱动装置，其能源取用方便、安装调试简单，广泛用于火电、石化、冶金、轻工建材及水处理等领域。宽广的应用领域也导致电动执行机构经常需要面对现场的高温环境、管道的强烈振动等各种复杂工况， 特别是在高温蒸汽管道及热风门的控制场合，温度较高，一体式的电动执行机构在这些恶劣环境使用时，普遍存在元器件老化和损坏的情况，维修和更换困难;有些分体式电动执行机构，由于数据采集部分放置在控制柜单元或者耐高温程度不足，再加上阀位采集系统的不能耐高温，往往导致传输距离短、传输信号不稳、控制精度降低等问题。同时设于分体式电动执行机构内的电器元件分散，安装繁琐，且不耐高温。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种用于分体式电动执行机构、且耐高温的信号采集印刷线路板。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种信号采集印刷线路板，包括电源电路、 单片机、信号处理电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路;编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路分别通过信号处理电路与单片机相连；电源电路与单片机相连;信号采集印刷线路板的基板采用Tg点为 170 °C的FR-4材质等级的PCB板材。[〇〇〇5]其中，电源电路、信号处理电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路的各元器件均采用汽车级元器件;单片机采用汽车级单片机。
[0006]优选的单片机采用型号为 ATmega 168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Cl-15AZ、STM8AF6223IPCAU或freescale S32K144_0N77P〇
[0007]本实用新型还提供了采用上述信号采集印刷线路板的分体式电动执行机构，包括机械单元与控制柜单元;机械单元与控制柜单元相连;机械单元包括减速器箱体、电机、编码器和上述信号采集印刷线路板;电机、编码器和信号采集印刷线路板设于减速器箱体内； 信号采集印刷线路板的编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路通过高温数据线分别与编码器、电机、减速器箱体相连;编码器与减速器箱体的输出轴相连;机械单元通过信号采集印刷线路板的单片机与控制柜单元相连;单片机通过高温电缆与控制柜单元相连。
[0008]其中，分体式电动执行机构还包括重载连接器;重载连接器设于减速器箱体外侧； 信号采集印刷线路板与高温电缆的连接处设于重载连接器内。[〇〇〇9] 编码器采用耐高温编码器;其中，编码器的磁感应芯片采用温度使用范围在_40°C?125°C的磁感应芯片，优选AS5045磁感应芯片，编码器的外壳采用ABS加玻纤材质。
[0010]本实用新型相比现有技术具有以下优点:通过将机械单元的电路部分集合至信号采集印刷线路板上，方便安装，且信号采集印刷线路板的基板及组成的各元器件均采用耐高温材料，可以确保在105°C高温环境中长期使用，性能稳定可靠。采用信号采集印刷线路板的分体式电动执行机构，能利用信号采集印刷线路板有效采集机械单元的各种信息并进行远距离传输，有效解决了分体式电动执行机构高温下容易老化、传输型号不稳、传输距短的问题，保证了分体式电动执行机构的控制精度。同时利用重载连接器保护高温线缆连接处，能够有效耐高温，且拆装方便，便于安装和维护。本实用新型分体式电动执行机构可以在105°C高温环境中长期使用，适用于高温蒸汽管道及热风门的控制，稳定可靠。【附图说明】
[0011]图1为本实用新型信号采集印刷线路板的原理示意图；
[0012]图2为本实用新型分体式电动执行机构的原理示意图；
[0013]图3为图2中机械单元的结构示意图。[0〇14]图中，1-控制柜单兀，2-_温电缆，3_机械单兀，2.1_减速器箱体，2.2_彳目号米集印刷线路板，2.3-电机，2.4-耐高温编码器，2.5-重载连接器，2.2.1-编码器输出信息接口电路，2.2.2-电机温度采集接口电路，2.2.3-力矩信息接口电路，2.2.4-信号处理电路， 2.2.5-单片机，2.2.6-电源电路。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0016]如图1所示，本实用新型信号采集印刷线路板2.2包括电源电路2.2.6、单片机 2.2.5、信号处理电路2.2.4、编码器输出信息接口电路2.2.1、电机温度采集接口电路 2.2.2、力矩信息接口电路2.2.3;编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路分别通过信号处理电路与单片机相连；电源电路与单片机相连;单片机采用 ATmegal68-15AZ，为汽车级单片机;信号采集印刷线路板的基板采用Tg点为170°C的FR-4材质等级的PCB板材。其中电源电路、信号处理电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路的各元器件均采用汽车级元器件，耐高温，适用于高温环境场合。
[0017]如图2所示，本实用新型分体式电动执行机构包括控制柜单元1、高温电缆3和机械单元2。控制柜单元1和机械单元2之间通过高温电缆3相连。结合图3,机械单元包括减速器箱体2.1、信号采集印刷线路板2.2、电机2.3、耐高温编码器2.4(该编码器采用AS5045磁感应芯片和ABS加玻纤材质外壳)、重载连接器2.5。信号采集印刷线路板2.2、电机2.3、耐高温编码器2.4置于减速器箱体2.1内，重载连接器2.5固定在减速器箱体2.1外侧，信号采集印刷线路板2.2的输出端(即由图3所示的单片机2.2.5输出的信号输出端)，通过与重载连接器2.5相连的高温电缆与控制柜单元1连接(即为图3所示的RS-485通讯方式连接)。结合图 1，耐高温编码器2.4采集减速器箱体2.1的输出阀位，然后将阀位信息传输至信号采集印刷线路板2.2的编码器输出信息接口电路2.2.1;电机2.3将温度信息输出至信号采集印刷线路板2.2的电机温度采集接口电路2.2.2;减速器箱体2.1将输出力矩信息输出至信号采集印刷线路板2.2的力矩信息接口电路2.2.3;单片机2.2.5通过信号处理电路2.2.4采集编码器输出信息接口电路2.2.1、电机温度采集接口电路2.2.2、力矩信息接口电路2.2.3的信息，然后通过RS-485通讯输出至控制柜单元1，控制柜单元1输出电源至信号采集印刷线路板2.2的电源电路2.2.6，电源电路2.2.6将电源处理后向单片机2.2.5供电，从而保证整个信号采集印刷线路板2.2的正常工作。
[0018]本实用新型由于采用的信号采集印刷线路板具备耐高温功能，而且采用了将信号采集印刷线路板置于耐高温机械单元的方式，可以直接采集机械单元信息，使信号可以远距离稳定传输，从而克服了一体式电动执行机构无法耐高温的问题及分体式电动执行机构无法远距离控制和精度不高的问题，当分体式电动执行机构在高温环境中使用时，精度依旧满足要求。另外本实用新型采用重载连接器连接，除了耐高温功能外，还具有拆装方便， 便于安装和维护的优点。
【主权项】
1.一种信号采集印刷线路板，其特征在于:所述信号采集印刷线路板包括电源电路、单 片机、信号处理电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电 路;所述编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路通过信号处 理电路与单片机相连;所述电源电路与单片机相连;所述信号采集印刷线路板的基板采用 Tg点为170 °C的FR-4材质等级的PCB板材。2.根据权利要求1所述的信号采集印刷线路板，其特征在于:所述电源电路、信号处理 电路、编码器输出信息接口电路、电机温度采集接口电路、力矩信息接口电路的各元器件均 采用汽车级元器件;所述单片机采用汽车级单片机。3.根据权利要求2所述的采集印刷线路板，其特征在于:所述单片机采用41'111叫&168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Q-15AZ、STM8AF6223IPCAUSfreescaleS32K144_ 0N77P。4.一种包含权利要求1至3任一所述信号采集印刷线路板的分体式电动执行机构，包括 机械单元与控制柜单元;所述机械单元与控制柜单元相连;其特征在于:所述机械单元包括 减速器箱体、电机、编码器和所述信号采集印刷线路板;所述电机、编码器和信号采集印刷 线路板设于所述减速器箱体内；所述信号采集印刷线路板的编码器输出信息接口电路、电 机温度采集接口电路、力矩信息接口电路通过高温数据线分别与编码器、电机、减速器箱体 相连;所述编码器与减速器箱体的输出轴相连;所述机械单元通过所述信号采集印刷线路 板的单片机与控制柜单元相连;所述单片机通过高温电缆与控制柜单元相连。5.根据权利要求4所述的分体式电动执行机构，其特征在于:所述分体式电动执行机构 还包括重载连接器;所述重载连接器设于所述减速器箱体外侧;所述信号采集印刷线路板 与高温电缆的连接处设于所述重载连接器内。6.根据权利要求4所述的分体式电动执行机构，其特征在于:所述编码器采用耐高温编 码器;所述编码器的磁感应芯片采用温度使用范围在-40 °C~125°C的磁感应芯片，外壳采用 ABS加玻纤材质。
【文档编号】G05B19/042GK205581598SQ201620397869
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】王成, 禹建勇, 王秋萍, 冯兰兰, 冯搏
【申请人】南京科远自动化集团股份有限公司