[发明专利]一种霍尔式智能阀门定位器

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息和自动控制技术领域，尤其涉及一种霍尔式智能阀门定位器。

背景技术

智能阀门定位器是气动执行机构的关键附件之一，广泛应用于工业生产，尤其是过程控制工程领域。其工作原理是，通过对阀门阀位的实时采样，获取阀位的当前位置数据，并与阀位开度设定值相比较，根据差值和差值变化，完成对气动阀的阀位调节与控制，使阀位开度始终保持在设定值。

通过位置反馈电路，可以将阀位位置数据反馈输出至系统控制器。同时可以通过按键和LCD液晶显示屏设定、修改软件的参数，或调取数据进行显示。

目前，现有技术中的智能阀门定位器、电气阀门定位器或阀门变送器的阀位检测装置中，普遍采用的是“反馈连杆+齿轮组+旋转式电位器”机械结构，反馈连杆通过特殊结构与气动执行机构的阀杆连在一起，并随着阀杆的移动而围绕连杆的另一端转动，该位移变量通过齿轮组件被放大若干倍，齿轮组同时带动与之相连接的电位器旋转一定的角度，电位器输出相应大小的电压信号，该信号输出至主控电路进行信号的采样与处理。

上述现有技术中接触式阀位检测装置在测量过程中，位移传感器往往存在机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、精度低和结构寿命低等诸多缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种霍尔式智能阀门定位器，能够克服定位器中接触式位移传感器存在的机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、测量精度低、结构寿命低等缺点，同时提高智能阀门定位器的动静态性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种霍尔式智能阀门定位器，所述阀门定位器包括磁钢结构体、霍尔探头、霍尔元件及其附属电路和主控电路，其中：

所述磁钢结构体被设计封装成凹槽形状，且在凹槽之间形成位移测量所需要的永久磁场，该磁钢结构体与气动执行机构的阀杆固定在一起，并随着阀杆的运动而运动；

所述霍尔元件及其附属电路安装并密封于所述霍尔探头内，且霍尔附属电路的输入输出端口与所述主控电路相连接；

所述霍尔探头设置在所述磁钢结构体凹槽之间的中心位置，当阀体运动时，所述霍尔探头输出与运动位移成特定函数关系的模拟电压信号，该信号通过所述霍尔附属电路被送入所述主控电路，在所述主控电路中完成霍尔输出信号的采样与信息处理，实现阀位位置数据的测量。

所述阀门定位器还包括液晶与按键电路，所述液晶与按键电路通过接口与所述主控电路连接，通过该液晶与按键电路来设定、修改软件的参数，或调取数据进行显示。

所述阀门定位器还包括位置反馈输出电路，所述位置反馈输出电路通过接口与所述主控电路连接，通过该位置反馈输出电路将测量处理后的数据发送给上位机。

通过在所述位置反馈输出电路中设置开关光耦、数字传输和电流负反馈控制模块，提高所述位置反馈输出电路的传输精度。

所述磁钢结构体具体根据设计需求将两条磁钢封装成凹槽形状，在该磁钢结构体的外部是一层磁屏蔽，在凹槽内侧是非磁屏蔽材料，在所述磁钢结构体的上下两端是高导磁率的特殊结构的导磁钢片，与所述磁钢连接形成封闭的磁场空间，且该导磁钢片的外形与尺寸设计成与所述磁钢结构体凹槽外形与尺寸相一致；

所述磁钢结构体根据测量线行程和角行程的不同要求设计成条形凹槽和圆形凹槽两种不同形状。

所述霍尔探头被设计成一端密封的中空金属结构体，其外部圆滑呈圆柱状，顶部密封呈半球状；且内部中空，侧壁带有固定沟槽，用于固定霍尔附属电路的电路板；

所述霍尔探头的底部带有橡胶密封圈和连接法兰，并通过螺栓和密封圈与所述阀门定位器的本体固定。

所述阀门定位器还包括集成式压电阀，该集成式压电阀通过密封圈和螺栓与所述阀门定位器的壳体连接并固定，其输入端与主控电路的控制信号输出端相连接，其输出端通过嵌入所述阀门定位器内壁中的气管路与所述气动执行机构相连接；

该集成式压电阀用于完成电信号到气压信号的转换，同时用于完成气体功率的放大。

该集成式压电阀为单只或独立的两只。