[实用新型]执行机构数字定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电动执行机构的控制装置，特别涉及一种执行机构数字定位装置。

背景技术

现在市场上的电动执行机构，采用的是精确模拟旋转电位器用作阀门定位装置。电位器是一种机电元件，他靠电刷在电阻体上的滑动，取得与电刷位移成一定关系的输出电压。由于电刷与电阻体有物理接触，当长时间运行后，导致其精度降低，而使得执行机构的定位精度随着降低；模拟旋转电位器存在着端点，这就使得其安装时有一定的限制。当执行机构在安装位置不明的状况下，很容易损坏电位器，使得执行机构失控。例如：当电位器处于某个端点状态，而执行机构处于中间状态；电位器是靠改变输出电压值来实现定位，在模拟量的长距离传播过程中很容易受到外界的干扰，而导致执行机构定位不精确甚至引起震荡，照成生产的不便。

发明内容

为了解决现有电动执行机构的电位器定位装置易磨损、精度低的技术问题，本实用新型提供一种执行机构数字定位装置。这种数字式定位装置具有无磨损、定位精度高的优点。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：包括磁码盘、霍尔器件、隔离电路、控制器，将磁码盘安装在电机的减速机构上，附近设置霍尔器件，电机转动时带动磁码盘转动，磁码盘的磁珠使霍尔器件产生高低电平周期性变化的信号，该信号经隔离电路后送到控制器进行计数，控制器根据计数结果确定输出轴的准确位置。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型采用磁码盘来代替传统的电位器，不仅具有无磨损、寿命长、定位精度高的优点，而且现场安装、调整方便，避免定位器在现场机械安装麻烦，容易被撞坏和遭高温、水气困扰等问题。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型具体实施例的电原理图。

图3本实用新型中霍尔器件输出信的号示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型包括磁码盘、霍尔器件、隔离电路、控制器，将磁码盘安装在电机的减速机构上，附近设置霍尔器件，电机转动时带动磁码盘转动，磁码盘上按一定规律编排磁珠，当电机带动减速机构转动时磁码盘转动，霍尔器件通过磁场效应，转变为高低有序排列的脉冲信号，该信号经隔离电路送到控制器，由控制器进行计数处理，确定电动执行机构输出轴的位置。

参见图2，图2为本实用新型的电原理图。本实用新型中的控制器采用MSP430F169为核心构成控制单元，霍尔器件采用A3209。其工作原理为：当电机旋转时，带动磁码盘旋转。此时安装在传动轴上的磁珠通过感应效应，使计数装置上的霍尔器件A3209(U1、U2)产生高低电平周期性变化的信号。该信号经过电容C41，C42滤波后再通过二极管D9，D10(在这里二极管起着隔离的作用)直接由控制器MCU(MSP430F169)接收。在本电路中R62，R60，RS4，RS5起着上拉作用。控制器MCU进行计数处理，确定输出轴的准确位置。

图3(a)、(b)分别表示磁码盘正转、反转时磁码盘霍尔器件的输出信号波形，A相和B相输出占空比为50％的方波，磁码盘每旋转一周，AB两相输出固定数目的脉冲，当脉冲式磁码盘正向旋转时，A相比B相超前1/4周期，当磁码盘反向旋转时，B相比A相超前1/4周期。从图5可知：若在A相上升沿跳变时检测B相为0(低电平)，或A相下降沿时检测到B相为1(高电平)，则A相比B相超前90°，反之亦然，若B相上升沿时检测到A相为1，或B相下降沿时检测到A相为0，则B相比A相超前90°，据此可分辨出执行机构的旋转方向。脉冲的个数和电机旋转角度，电机的运行距离成正比关系，因此通过计算脉冲数同样能计算出执行机构在实际运行中所运行到的位置。辨向、计数原理：通过仔细分析磁码盘旋转时AB电平的关系可知：在电平发生变化时，AB电平1/4周期的变化是有规律的。当A相超前B相时，在A相的下降沿、B相的下降沿、A相的上升沿、B相的上升沿这四个时刻的电平值分别是BA：10、00、01、11，如图3所示，且AB电平变化是周而复始的；反之有BA-01、00、10、11。只要记录这四个时刻的AB电平变化顺序，就可以判断磁码盘的旋转方向以及计数。

综上所叙，本数字定位装置运用到直流变频驱动执行机构位置反馈上后，使之能适用各种工控环境下能够长期稳定，可靠的运行。