[實用新型]基于光學(xué)引擎的閥門行程傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020562421.0
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN201818889U
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王成剛
• 申請（專利權(quán)）人: 王成剛
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00
• 代理公司: 上海東亞專利商標(biāo)代理有限公司 31208
• 代理人: 陳樹德

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種行程傳感器，特別涉及一種基于光學(xué)引擎的閥門行程傳感器，用于閥門閥桿的角行程和直行程的檢測。

背景技術(shù)

光學(xué)跟蹤原理是當(dāng)物體移動時，其在某一平面移動的軌跡形成一組連續(xù)的圖像，通過一個光感應(yīng)器將其高速拍攝下來，其移動軌跡便會被記錄為一組高速拍攝的連貫圖像，將這些圖像傳輸?shù)揭粔K專用的圖像分析芯片對移動軌跡上攝取的一系列圖像進行分析處理，通過對這些圖像上特征點位置的變化進行分析，來判斷物體的移動方向和移動距離，從而得出物體在該平面x,?y方向的移動數(shù)值。

光學(xué)引擎是由CMOS圖像感應(yīng)器和光學(xué)定位DSP組成，前者負(fù)責(zé)圖像的收集并將其同步為二進制的數(shù)字圖像矩陣，而DSP則負(fù)責(zé)相鄰圖像矩陣的分析比較，并據(jù)此計算出物體的位置偏移。

如何將傳動結(jié)構(gòu)閥桿朝某一方向移動的距離或者旋轉(zhuǎn)的角度精確測量出來轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并轉(zhuǎn)換成符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號，目前尚沒有良好的解決方案。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是要提供一種通過位移量或者旋轉(zhuǎn)的角度精確計算出閥桿的角行程和直行程的基于光學(xué)引擎的閥門行程傳感器。

為了解決上述的技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于光學(xué)引擎的閥門行程傳感器，該傳感器的電路部分放置于防爆腔體內(nèi)，防爆腔體的前蓋與圓筒支架螺接，圓筒支架上固定有軸承，一傳動軸卡在軸承上，一定位圓筒螺接于傳動軸上；所述防爆腔體分為前、后兩室，前室內(nèi)設(shè)有主PCB板，主PCB板上設(shè)有數(shù)據(jù)處理芯片、發(fā)光二極管，且主PCB板的中間開口處設(shè)有光學(xué)傳感器，其開口大小與透鏡體的頂部大小相匹配，PCB板固定螺絲將主PCB板、透鏡體卡具及透鏡體固定于防爆腔體的前腔；后腔內(nèi)設(shè)有副PCB板，副PCB板上設(shè)有D/A轉(zhuǎn)換模塊和電源模塊，主、副PCB板通過一電纜連接進行數(shù)據(jù)通訊及供電；主PCB板上的光學(xué)傳感器正對著定位圓筒，將檢測的定位圓筒邊緣掃過的圓周位移量傳送至數(shù)據(jù)處理芯片，數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)位移量及定位圓筒的直徑換算出相應(yīng)閥桿的角行程和直行程的數(shù)字信號，通過電纜傳送至D/A轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換成模擬量信號，并遠(yuǎn)傳。

所述主、副PCB板分別固定在防爆腔體內(nèi)的隔斷體上。所述防爆腔體內(nèi)的隔斷體上設(shè)有一通道，一電纜貫穿該通道連接主、副PCB板，且通道內(nèi)布滿密封膠來隔開前、后腔。副PCB板上有自適應(yīng)電源模塊，該電源模塊能夠自適應(yīng)輸入的電源類型，如220VAC或24VDC，從而對整個電路部分進行供電。D/A轉(zhuǎn)換模塊對從主PCB板傳過來的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的模擬量信號，如4-20mA、頻率、脈沖等。

所述的防爆腔體，是由固定螺絲將后蓋、腔體、防爆玻璃體及前蓋固定，之間用O型圈密封，能用于防爆的場合。

所述防爆腔體的前腔深度使得防爆玻璃體與透鏡體卡具的背面緊密貼合。

所述主PCB板上的透鏡體上有兩個透鏡，發(fā)光二極管發(fā)出光線通過其中一個透鏡反射后穿過防爆玻璃體以及防爆腔前蓋上的窗口照射在定位圓筒上，部分光線經(jīng)漫反射通過另一個透鏡后被光學(xué)傳感器接收。當(dāng)定位圓筒轉(zhuǎn)動時，光學(xué)傳感器檢測定位圓筒邊緣掃過的圓周位移長度并將該位移數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理芯片進行處理，數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)位移量及定位圓筒的直徑換算出相應(yīng)閥桿的角行程和直行程的數(shù)字信號，其計算原理如圖2所示，定位圓筒的直徑為R，當(dāng)其沿某一方向轉(zhuǎn)動某一角度時，其邊緣掃過的圓周位移為C，則掃過的角度????????????????????????????????????????????????。定義順時針方向為正，逆時針方向為負(fù)。

光學(xué)引擎的分辨率位為1200dpi，即定位圓筒邊緣每掃過1英寸的位移即產(chǎn)生1200個脈沖信號，其可以掃描X軸以及Y軸方向上的位移，其有4個引腳用于發(fā)生脈沖信號，即XA、XB、YA、YB，分別代表X軸以與Y軸正反兩個方向上的位移。在本應(yīng)用中Y軸方向上位移為零，不需要考慮，只需要考慮X軸方向上的位移。

假設(shè)光學(xué)引擎?zhèn)鬏斄薠A個脈沖，則其表示定位圓筒順時針轉(zhuǎn)動的角度，其中R的單位為毫米；

若傳輸了XB個脈沖，則其表示定位圓筒逆時針轉(zhuǎn)動的角度，其中R的單位為毫米。

當(dāng)進行角行程檢測時，得到的即為角行程。

當(dāng)進行直行程檢測時，如圖3所示，若光學(xué)引擎?zhèn)鬏斄薠A個脈沖，則；

；

若光學(xué)引擎?zhèn)鬏斄薠B個脈沖，則；

；

其中R1?、R2、D的單位為毫米。