專利名稱：線性致動器的多段式控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種線性致動器的多段式控制裝置，特別涉及一種可應(yīng)用于線性致動器的多段式控制，而可進(jìn)行多段式直流馬達(dá)的停止及啟動的控制裝置。
背景技術(shù)：
線性致動器，可適用作為排煙窗、一般門窗的多段定位開啟或關(guān)閉的驅(qū)動使用等，用途相當(dāng)廣泛且實(shí)用；而傳統(tǒng)線性致動器進(jìn)行多段定位控制時(shí)，系如

圖1所示，主要由控制器10、電動機(jī)11及線性致動器12所組成，該線性致動器12則包括有可伸縮結(jié)構(gòu)121及第一、二、三、四極限開關(guān)131、132、133、134，該各極限開關(guān)位于伸縮結(jié)構(gòu)121其位移行程的各預(yù)定對應(yīng)處，并與控制器10相連結(jié)，對應(yīng)線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121的位置，而驅(qū)使控制器10適當(dāng)控制電動機(jī)11運(yùn)作；其運(yùn)作狀態(tài)說明如下其一，常態(tài)下，線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121位于最底部位置，并與第一極限開關(guān)131相對應(yīng)接觸，此時(shí)控制器10并不供電予電動機(jī)11，因此線性致動器12呈靜止?fàn)顟B(tài)；其二，欲使線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121，自第一極限開關(guān)131的位置往第二極限開關(guān)132位置及方向移動時(shí)，可通過控制器10送出可驅(qū)動電動機(jī)11正轉(zhuǎn)的電壓訊號，予線性致動器12內(nèi)的電動機(jī)11，從而使電動機(jī)11得以驅(qū)動伸縮結(jié)構(gòu)121，自第一極限開關(guān)131位置往第二極限開關(guān)132位置移動，當(dāng)伸縮結(jié)構(gòu)121碰到第二極限開關(guān)132時(shí)，第二極限開關(guān)132可相對送出訊號予控制器10，此時(shí)控制器10則切斷供給正轉(zhuǎn)電壓訊號，使電動機(jī)11停止運(yùn)轉(zhuǎn)，線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121停止移動，而達(dá)到第一段的位置控制；其三，在相同的運(yùn)作模式下，線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121，可位移至第三、四極限開關(guān)133、134位置，而達(dá)到各段的正向位移控制；其四，當(dāng)伸縮結(jié)構(gòu)121端部已位于第四極限開關(guān)134的最外端處，而欲進(jìn)行伸縮結(jié)構(gòu)121的縮回位移運(yùn)作時(shí)，可通過控制器10送出反轉(zhuǎn)電壓訊號予線性致動器12內(nèi)的電動機(jī)11，從而使電動機(jī)11得以驅(qū)動伸縮結(jié)構(gòu)121自第四極限開關(guān)134的位置返回移動至第三極限開關(guān)133位置，當(dāng)伸縮結(jié)構(gòu)121與第三極限開關(guān)相對應(yīng)接觸時(shí)，第三極限開關(guān)133可對應(yīng)送出訊號告知控制器10，伸縮結(jié)構(gòu)121其位置已到達(dá)，此時(shí)控制器10則切斷供給反轉(zhuǎn)電壓訊號使電動機(jī)11停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而使伸縮結(jié)構(gòu)121停止移動，并達(dá)到第一段的位置控制；其五，在相同的運(yùn)作模式下，線性致動器12其伸縮結(jié)構(gòu)121，可位移至第二、一極限開關(guān)132、131位置，而達(dá)到逆向位移控制；該上述傳統(tǒng)線性致動器的多段定位控制結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)作狀態(tài)并未臻理想，而有諸多缺陷，例如如上述說明及圖1所揭示可知，傳統(tǒng)線性致動器其控制及運(yùn)作，必須通過控制器及多數(shù)的極限開關(guān)配合，方得以順利進(jìn)行；然而，對于產(chǎn)業(yè)界而言，該控制器的控制電路相當(dāng)耗費(fèi)成本，且該各極限開關(guān)與控制器間的回授線路，不僅增加線路的復(fù)雜度且徙增配線和維護(hù)成本(對于大樓而言，必須架設(shè)復(fù)雜的線路)；再者，當(dāng)控制的位置更多時(shí)，除了需要配置更多的極限開關(guān)之外，勢必會大幅增加線路的成本與配線的復(fù)雜度，更要增加控制器的I/O硬體電路，使整體成本更增加及電路復(fù)雜，致使可靠度降低及不易維修；因此，習(xí)知線性致動器的控制結(jié)構(gòu)，并不符合成本需求，而有進(jìn)一步加以大幅改進(jìn)的必要。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種線性致動器的多段式控制裝置，該致動器通過電動機(jī)驅(qū)動，對應(yīng)致動器的位移行程，配置有預(yù)定數(shù)目的位置開關(guān)，通過致動器與該各位置開關(guān)相觸動，而進(jìn)行電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及停止作業(yè)；其特征在于該各位置開關(guān)依致動器其位移行程順序，以常閉接點(diǎn)相串聯(lián)，而致動器行程終端處的位置開關(guān)，與電源及電動機(jī)相連結(jié)，電源經(jīng)各位置開關(guān)及電動機(jī)而形成一導(dǎo)通回路，且于行程終端處的位置開關(guān)上跨設(shè)有二極管；位于致動器行程終端以外的各位置開關(guān)，其常開接點(diǎn)與控制電路相連結(jié)；致動器與行程終端位置的開關(guān)相觸動時(shí)，得停止電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并在加上反向電壓時(shí)，通過二極管使回路導(dǎo)通而電動機(jī)復(fù)轉(zhuǎn)；而在致動器與預(yù)定行程的位置開關(guān)相觸動時(shí)，得停止電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并在加上反向電壓后通過控制電路進(jìn)行電動機(jī)的停后復(fù)轉(zhuǎn)作業(yè)；該控制電路，包括有一閘流體開關(guān)及兩組含充放電功能的光耦合回路，閘流體與行程開關(guān)其常開接點(diǎn)相連結(jié)；在致動器觸動行程開關(guān)時(shí)，閘流體開關(guān)可提供一暫時(shí)性的電氣路徑，使致動器可在重新供電后能繼續(xù)行進(jìn)；該閘流體為雙向矽控整流器所構(gòu)成。
本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于通過電路架構(gòu)設(shè)計(jì)，使控制電路組成精簡，而控制電路與位置開關(guān)的線路連結(jié)單純；所有構(gòu)件及線路均得以組設(shè)于致動器內(nèi)部；因此，本實(shí)用新型的致動器可直接通過電源輸入端進(jìn)行致動器的運(yùn)作控制，而達(dá)到使用容易且使用配線精簡的目的；再者，通過電路設(shè)計(jì)，使用以作為致動器位置控制的各位置開關(guān)之間得以直接串接連結(jié)，并得與控制電路連結(jié)配合，進(jìn)行致動器的位置控制；即使增加位置開關(guān)，亦不會增加線路的復(fù)雜；因此，可符合致動器的多段使用需求。
圖2是本實(shí)用新型致動器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型運(yùn)作電路圖。
茲將本實(shí)用新型的運(yùn)作狀態(tài)分段詳細(xì)說明如下自電源60其輸入端A61載入正電壓訊號(+)，而自輸入端B62載入負(fù)電壓訊號(-)時(shí)，則電源60、位置開關(guān)30及電動機(jī)20恰可構(gòu)成一導(dǎo)通回路，驅(qū)使致動器70進(jìn)行位移作業(yè)；而當(dāng)線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71位移至最底端時(shí)，得與終端開關(guān)301相觸動，使該終端開關(guān)301其公共接點(diǎn)313與常閉接點(diǎn)312斷路而公共接點(diǎn)313與常開接點(diǎn)311接通，電源60被截?cái)嘁虼穗妱訖C(jī)20停止運(yùn)作；此時(shí)，如果自電源60其輸入端A61加入負(fù)電壓訊號(-)，而輸入端B62加入正電壓訊號(+)，則電源回路得自輸入端B62經(jīng)電動機(jī)，再經(jīng)二極管401，由于二極管401反向的作用，電流回路并沒有構(gòu)成，于是電動機(jī)20沒有被作動，致使線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71停止于最底端，達(dá)到最底端位置停止的控制。
欲使線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71自終端開關(guān)301位置移動到第一段位置，也就是行程開關(guān)303的位置時(shí)；可自電源60輸入端A61加正電壓訊號(+)而輸入端B62加負(fù)電壓訊號(-)，由于光耦合器51的接腳d經(jīng)電阻器52連結(jié)至電源60輸入端A61，而光耦合器51的接腳c經(jīng)電容器53連結(jié)至電源輸入端B62成反向特性，故此電路無法動作；另一方面電源60輸入端A61經(jīng)電容器54的連結(jié)至光耦合器55，并經(jīng)接腳c、d及電阻器56回到電源輸入端B62，而構(gòu)成一順向回路，此時(shí)因電容器54及輸入電源60為直流電源，造成短時(shí)間電容54充電至，電容器54a接腳＝電源輸入端A61而電容器54b接腳＝電源輸入端B 62的電壓值，光耦合器55依然無法導(dǎo)通耦合，使光耦合器55其接腳a及b在此時(shí)不導(dǎo)通，所以雙向矽控整流器501無法被觸發(fā)導(dǎo)通，其接腳a與b斷路；但是，電源輸入端A61的正電壓訊號(+)則自終端開關(guān)302的常閉及公共接點(diǎn)312、313至行程開關(guān)304的常閉及公共接點(diǎn)312、313，再經(jīng)行程開關(guān)303的常閉及公共接點(diǎn)312、313，再經(jīng)行程開關(guān)303的常閉及公共接點(diǎn)312、313至二極管401、電動機(jī)20再回至電源輸入端B62，而構(gòu)成封閉回路形成電流使電動機(jī)20作動，而線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71向行程開關(guān)303方向移動。
當(dāng)線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71觸及行程開關(guān)303時(shí)，其公共、常閉接點(diǎn)313、312會斷路而公共、常開接點(diǎn)313、311會短路導(dǎo)通，造成原先的回路斷開，電流停止流動使電動機(jī)20停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71停止移動，定位置至第一段行程開關(guān)303。
完成定位后，欲再移動線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71至行程開關(guān)304的第二段位置時(shí)，需將電源輸入端A、B61、62的輸入電源60移除，此時(shí)電容器54的a接腳為正電壓(+)而b接腳為負(fù)電壓(-)，開始自行放電，電容器54完成放電后，再將電源輸入端A 61輸入正電壓訊號(+)而輸入端B62載入負(fù)電壓(-)訊號，由于電容器54的瞬間短路特性，其接腳a與接腳b瞬間短路，致使電源回路自輸入端A61經(jīng)電容54、光耦合器55的c、d接腳、電阻器56至電源輸入端B62，形成回路使光耦合器55耦合造成其接腳a與b導(dǎo)通，再促使回路自電源輸入端A61經(jīng)二極管57、電阻器58、光耦合器55的a、b接腳、電阻器59至雙向矽控整流器501的c、b接腳、行程開關(guān)303、304的常開、公共接點(diǎn)311、313、終端開關(guān)301、302的常閉、公共接點(diǎn)312、313到電動機(jī)20回到電源輸入端B62，致使雙向矽控整流器501的a、b接腳導(dǎo)通，主回路則自電源輸入端A61、雙向矽控整流器501的a、b接腳、行程開關(guān)303的常開、公共接點(diǎn)311、313、終端開關(guān)301的常閉、公共接點(diǎn)312、313經(jīng)電動機(jī)20回到電源輸入端B62，此時(shí)電動機(jī)20開始正向運(yùn)轉(zhuǎn)而線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71又開始向行程開關(guān)304方向移動，當(dāng)伸縮結(jié)構(gòu)71移動離開與行程開關(guān)303的接觸時(shí)，行程開關(guān)303將恢復(fù)其公共與常閉接點(diǎn)313、312的短路而公共與常開接點(diǎn)313、311的斷路，雙向矽控整流器501的a、b接腳開路；主回路則改經(jīng)由行程開關(guān)303的公共與常閉接點(diǎn)313、311繼續(xù)使電動機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)，而伸縮結(jié)構(gòu)71向行程開關(guān)304移動；當(dāng)碰及行程開關(guān)304時(shí)，行程開關(guān)304公共與常閉接點(diǎn)313、312斷路，行程開關(guān)304其公共與常開接點(diǎn)313、311短路，造成原先的回路斷開，電流停止流動使電動機(jī)20停止運(yùn)轉(zhuǎn)，線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71停止移動，定位置至第二段行程開關(guān)304。
完成定位后，欲再移動線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71至終端開關(guān)302的位置時(shí)，需將電源輸入端A、B61、62的電源訊號移除，此時(shí)電容器54的a接腳為正電壓而b接腳為負(fù)電壓，并開始自行放電，電容器54完成放電后，再將電源輸入端A、B61、62分別輸入正、負(fù)電壓(+)、(-)訊號，由于電容器54的瞬間短路特性，使其接腳a、b瞬間短路，致使電源輸入端A 61經(jīng)電容器54、光耦合器55的c、d接腳、電阻器56至電源輸入端B62形成導(dǎo)通回路，使光耦合器55耦合造成其接腳a、b導(dǎo)通，并促使回路自電源輸入端A61經(jīng)二極管57、電阻器57至光耦合器55的a、b接腳、電阻器59至雙向矽控整流器501的c、b接腳、行程開關(guān)304的常開、公共接點(diǎn)311、313、行程開關(guān)303的常閉、公共接點(diǎn)312、313、終端開關(guān)301的常閉、公共接點(diǎn)312、313經(jīng)電動機(jī)20回到電源輸入端B62，致使雙向矽控整流器20的a、b接腳導(dǎo)通，主回路則自電源輸入端A61載入正電壓訊號經(jīng)雙向矽控整流器501的a、b接腳、行程開關(guān)304的常開、公共接點(diǎn)311、313、行程開關(guān)303的常閉、公共接點(diǎn)312、313、終端開關(guān)301的常閉、公共接點(diǎn)312、313到電動機(jī)20回到電源輸入端B62(負(fù)電壓訊號)，此時(shí)電動機(jī)20開始正向運(yùn)轉(zhuǎn)且線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71又開始向終端開關(guān)302方向移動，當(dāng)伸縮結(jié)構(gòu)71移動離開行程開關(guān)304的接觸時(shí)，行程開關(guān)304，將恢復(fù)其公共與常閉接點(diǎn)313、312短路而公共與常開接點(diǎn)313、311斷路，雙向矽控整流器20的a、b接腳開路；主回路則改經(jīng)由行程開關(guān)304的公共及常閉接點(diǎn)313、312繼續(xù)使電動機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)，而伸縮結(jié)構(gòu)71向終端開關(guān)302移動。
當(dāng)線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71觸及終端開關(guān)302時(shí)，終端開關(guān)302的公共與常開接點(diǎn)313、311會短路而公共與常閉接點(diǎn)313、312則斷路，電源輸入端A61輸入至二極管402因反向特性阻隔無法導(dǎo)通致使電流停止流動使電動機(jī)20停止運(yùn)轉(zhuǎn)，線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71停止移動，而達(dá)到最頂點(diǎn)的位置控制。
當(dāng)欲反方向控制時(shí)，也就是移動至行程開關(guān)304的位置時(shí)，自控制電源輸入端B62載入正電壓訊號(+)而輸入端A61則載入負(fù)電壓訊號(-)，由于光耦合器55的d接腳經(jīng)電阻器56至電源輸入端B62，光耦合器55的c接腳經(jīng)電容器54至電源輸入端A61(-)電壓成反向特性，故此電路無法動作；另一方面，電源輸入端B62(+)電壓，經(jīng)電容器53至光耦合器51的c、d接腳及電阻器52回到電源輸入端A61(-)而成一順向回路，此時(shí)因電容器53及輸入電源為直流電源60，造成短時(shí)間電容器53充電至電容器53a接腳＝電源輸入端B62，而電容器53b接腳＝電源輸入端A61的電壓值，光耦合器51依然無法導(dǎo)通耦合使其a、b接腳在此時(shí)不導(dǎo)通，所以雙向矽控整流器501無法被觸發(fā)導(dǎo)通，而其a、b接腳斷路；但是電源輸入端B62(+)電壓則自電動機(jī)20至終端開關(guān)401的公共及常閉接點(diǎn)313、312至行程開關(guān)303的公共、常閉接點(diǎn)313、312至行程開關(guān)304的公共、常閉接點(diǎn)313、312，經(jīng)二極管402再回至電源輸入端A61(-)構(gòu)成封閉回路，并形成電流使電動機(jī)20反轉(zhuǎn)，促使線性致動器70的伸縮結(jié)構(gòu)71向行程開關(guān)304方向移動；關(guān)于本實(shí)用新型伸縮結(jié)構(gòu)的后續(xù)作動行程，系與前述正向行程對應(yīng)，在此不多言贅述；值得一提的是，本實(shí)用新型的控制電路，不僅構(gòu)件相當(dāng)精簡，且實(shí)際體積亦相當(dāng)精巧，可直接配設(shè)于致動器內(nèi)部再者，若欲增加致動器的分段行程，可通過直接增設(shè)行程開關(guān)而達(dá)成；增加行程開關(guān)時(shí)，其與電路的連結(jié)相當(dāng)簡便，可將行程開關(guān)的公共及常閉接點(diǎn)依序與前后的行程開關(guān)串接連結(jié)，再將行程開關(guān)的常開接點(diǎn)與控制電路的閘流體連接即可；接線相當(dāng)簡便，幾乎無增設(shè)線路的困擾(事實(shí)上，亦可通過在致動器內(nèi)預(yù)留擴(kuò)充線路的方式，而達(dá)到不須增加線路的目的)；再者，通過本實(shí)用新型的電路架構(gòu)設(shè)計(jì)，致動器在使用上，可直接通過對致動器電源端的供電及斷電而進(jìn)行致動器的定位運(yùn)作控制，對于大樓的裝配使用裝態(tài)而言，可大幅簡化控制配線，而符合實(shí)際使用需求。
權(quán)利要求1.一種線性致動器的多段式控制裝置，該致動器通過電動機(jī)驅(qū)動，對應(yīng)致動器的位移行程，配置有預(yù)定數(shù)目的位置開關(guān)，通過致動器與該各位置開關(guān)相觸動，而進(jìn)行電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)及停止作業(yè)；其特征在于該各位置開關(guān)依致動器其位移行程順序，以常閉接點(diǎn)相串聯(lián)，而致動器行程終端處的位置開關(guān)，與電源及電動機(jī)相連結(jié)，電源經(jīng)各位置開關(guān)及電動機(jī)而形成一導(dǎo)通回路，且于行程終端處的位置開關(guān)上跨設(shè)有二極管；位于致動器行程終端以外的各位置開關(guān)，其常開接點(diǎn)與控制電路相連結(jié)；致動器與行程終端位置的開關(guān)相觸動時(shí)，得停止電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并在加上反向電壓時(shí)，通過二極管使回路導(dǎo)通而電動機(jī)復(fù)轉(zhuǎn)；而在致動器與預(yù)定行程的位置開關(guān)相觸動時(shí)，得停止電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并在加上反向電壓后通過控制電路進(jìn)行電動機(jī)的停后復(fù)轉(zhuǎn)作業(yè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性致動器的多段式控制裝置，其特征在于該控制電路，包括有一閘流體開關(guān)及兩組含充放電功能的光耦合回路，閘流體與行程開關(guān)其常開接點(diǎn)相連結(jié)；在致動器觸動行程開關(guān)時(shí)，閘流體開關(guān)可提供一暫時(shí)性的電氣路徑，使致動器可在重新供電后能繼續(xù)行進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性致動器的多段式控制裝置，其特征在于該閘流體為雙向矽控整流器所構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種線性致動器的多段式控制裝置，其主要系通過電路架構(gòu)設(shè)計(jì)，使控制電路組成精簡，而控制電路與位置開關(guān)的線路連結(jié)單純；所有構(gòu)件及線路均得以組設(shè)于致動器內(nèi)部；因此，本實(shí)用新型的致動器可直接通過電源輸入端進(jìn)行致動器的運(yùn)作控制，而達(dá)到使用容易且使用配線精簡的目的；再者，通過電路設(shè)計(jì)，使用以作為致動器位置控制的各位置開關(guān)之間得以直接串接連結(jié)，并得與控制電路連結(jié)配合，進(jìn)行致動器的位置控制；即使增加位置開關(guān)，亦不會增加線路的復(fù)雜；從而可符合致動器的多段使用需求。
文檔編號G05D3/10GK2553409SQ0223615
公開日2003年5月28日 申請日期2002年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月24日
發(fā)明者鄭其原, 郭桂汝 申請人:大銀微系統(tǒng)股份有限公司