[實用新型]執行機構數字定位裝置

無效

• 申請號: 200820159445.4
• 申請日: 2008-11-27
• 公開（公告）號: CN201315023Y
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 周少洲;鄧海輝;張方
• 申請（專利權）人: 湖南力升信息設備有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型涉及一種電動執行機構的控制裝置，特別涉及一種執行機構數字定位裝置。

背景技術

現在市場上的電動執行機構，采用的是精確模擬旋轉電位器用作閥門定位裝置。電位器是一種機電元件，他靠電刷在電阻體上的滑動，取得與電刷位移成一定關系的輸出電壓。由于電刷與電阻體有物理接觸，當長時間運行后，導致其精度降低，而使得執行機構的定位精度隨著降低；模擬旋轉電位器存在著端點，這就使得其安裝時有一定的限制。當執行機構在安裝位置不明的狀況下，很容易損壞電位器，使得執行機構失控。例如：當電位器處于某個端點狀態，而執行機構處于中間狀態；電位器是靠改變輸出電壓值來實現定位，在模擬量的長距離傳播過程中很容易受到外界的干擾，而導致執行機構定位不精確甚至引起震蕩，照成生產的不便。

發明內容

為了解決現有電動執行機構的電位器定位裝置易磨損、精度低的技術問題，本實用新型提供一種執行機構數字定位裝置。這種數字式定位裝置具有無磨損、定位精度高的優點。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是：包括磁碼盤、霍爾器件、隔離電路、控制器，將磁碼盤安裝在電機的減速機構上，附近設置霍爾器件，電機轉動時帶動磁碼盤轉動，磁碼盤的磁珠使霍爾器件產生高低電平周期性變化的信號，該信號經隔離電路后送到控制器進行計數，控制器根據計數結果確定輸出軸的準確位置。

本實用新型的技術效果在于：本實用新型采用磁碼盤來代替傳統的電位器，不僅具有無磨損、壽命長、定位精度高的優點，而且現場安裝、調整方便，避免定位器在現場機械安裝麻煩，容易被撞壞和遭高溫、水氣困擾等問題。

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖。

圖2為本實用新型具體實施例的電原理圖。

圖3本實用新型中霍爾器件輸出信的號示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本實用新型包括磁碼盤、霍爾器件、隔離電路、控制器，將磁碼盤安裝在電機的減速機構上，附近設置霍爾器件，電機轉動時帶動磁碼盤轉動，磁碼盤上按一定規律編排磁珠，當電機帶動減速機構轉動時磁碼盤轉動，霍爾器件通過磁場效應，轉變為高低有序排列的脈沖信號，該信號經隔離電路送到控制器，由控制器進行計數處理，確定電動執行機構輸出軸的位置。

參見圖2，圖2為本實用新型的電原理圖。本實用新型中的控制器采用MSP430F169為核心構成控制單元，霍爾器件采用A3209。其工作原理為：當電機旋轉時，帶動磁碼盤旋轉。此時安裝在傳動軸上的磁珠通過感應效應，使計數裝置上的霍爾器件A3209(U1、U2)產生高低電平周期性變化的信號。該信號經過電容C41，C42濾波后再通過二極管D9，D10(在這里二極管起著隔離的作用)直接由控制器MCU(MSP430F169)接收。在本電路中R62，R60，RS4，RS5起著上拉作用。控制器MCU進行計數處理，確定輸出軸的準確位置。

圖3(a)、(b)分別表示磁碼盤正轉、反轉時磁碼盤霍爾器件的輸出信號波形，A相和B相輸出占空比為50％的方波，磁碼盤每旋轉一周，AB兩相輸出固定數目的脈沖，當脈沖式磁碼盤正向旋轉時，A相比B相超前1/4周期，當磁碼盤反向旋轉時，B相比A相超前1/4周期。從圖5可知：若在A相上升沿跳變時檢測B相為0(低電平)，或A相下降沿時檢測到B相為1(高電平)，則A相比B相超前90°，反之亦然，若B相上升沿時檢測到A相為1，或B相下降沿時檢測到A相為0，則B相比A相超前90°，據此可分辨出執行機構的旋轉方向。脈沖的個數和電機旋轉角度，電機的運行距離成正比關系，因此通過計算脈沖數同樣能計算出執行機構在實際運行中所運行到的位置。辨向、計數原理：通過仔細分析磁碼盤旋轉時AB電平的關系可知：在電平發生變化時，AB電平1/4周期的變化是有規律的。當A相超前B相時，在A相的下降沿、B相的下降沿、A相的上升沿、B相的上升沿這四個時刻的電平值分別是BA：10、00、01、11，如圖3所示，且AB電平變化是周而復始的；反之有BA-01、00、10、11。只要記錄這四個時刻的AB電平變化順序，就可以判斷磁碼盤的旋轉方向以及計數。

綜上所敘，本數字定位裝置運用到直流變頻驅動執行機構位置反饋上后，使之能適用各種工控環境下能夠長期穩定，可靠的運行。