專利名稱：電子執(zhí)行器用控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子式執(zhí)行器用控制器，特別涉及一種用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)執(zhí)行器用的控制器。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，電動(dòng)執(zhí)行器是以單相電源為動(dòng)力，接受統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的直流信號(hào)，并根據(jù)此信號(hào)的大小來(lái)自動(dòng)控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。雖然執(zhí)行器(主要指DK系列的電動(dòng)執(zhí)行器)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用非常普遍，但由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)笨重，使用伺服放大器連線多、復(fù)雜，功能少，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此容易引發(fā)故障，尤其在遠(yuǎn)距離傳送時(shí)，由于控制信號(hào)線的中斷，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)中的事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種電子執(zhí)行器用控制器。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，控制精度高，遠(yuǎn)距離傳送時(shí)效果好。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是本電子執(zhí)行器用控制器包括信號(hào)輸入電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、前置放大電路和V/I轉(zhuǎn)換電路，其特征在于還設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換電路、中央控制電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)輸入電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的5腳連接，A/D轉(zhuǎn)換器的1腳、14腳、15腳、16腳與中央控制器CPU輸入端的4腳、3腳、2腳、1腳連接，中央控制器CPU的輸出端38、39腳分別與緩沖器U的輸入端2、4腳連接，緩沖器U的輸出端18、16電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，前置放大電路與A/D轉(zhuǎn)換器的6腳連接。
電容C1、C2的兩端分別連接后與A/D轉(zhuǎn)換器3、4腳連接，電容C2的一端接地，另一端與電源VC連接。
中央控制器CPU的輸出端39腳與緩沖器U的輸入端2腳之間連接有電阻R1，中央控制器CPU的輸出端38腳與緩沖器U的輸入端4腳之間連接有電阻R2，R1與R2串聯(lián)后與電源VC連接；緩沖器U的輸出端18腳與電阻R3的一端連接，電阻R1的另一端與電機(jī)控制電路連接；緩沖器U的輸出端16腳與電阻R4的一端連接，電阻R2的另一端與電機(jī)控制電路連接。
本控制器工作使用的軟件包括控制信號(hào)的識(shí)別提取、A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)的提取、存儲(chǔ)操作、看門狗軟件、對(duì)控制信號(hào)和反饋信號(hào)的比較、對(duì)信號(hào)斷線的檢測(cè)和判斷(包括斷線狀態(tài)下電機(jī)全開(kāi)、全關(guān)和保持的狀態(tài))。
本控制器主要電路包括1.輸入電路輸入電路將控制室送來(lái)的控制信號(hào)都以電壓的形式送入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，另一個(gè)是差動(dòng)輸入電路，輸入控制信號(hào)(進(jìn)入運(yùn)放的反向輸入端)通過(guò)與6V電壓(進(jìn)入運(yùn)放的同向輸入端)的比較，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正/反作用控制。
2.CPU控制電路整個(gè)CPU控制電路通過(guò)分別控制光電隔離的通斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)動(dòng)控制。
3.電機(jī)控制電路由緩沖器輸出的兩路信號(hào)分別控制兩路光電隔離器，使系統(tǒng)輸出與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路之間實(shí)現(xiàn)光電隔離。
4.前置放大電路前置放大電路主要是對(duì)反饋信號(hào)的零位和量程進(jìn)行調(diào)節(jié)和放大，通過(guò)末級(jí)跟隨，將反饋信號(hào)一路送A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，一路送入V/I轉(zhuǎn)換電路。
本發(fā)明以單片機(jī)為核心的數(shù)字控制驅(qū)動(dòng)電路，代替了原有的伺服放大器；位置反饋采用高性能導(dǎo)電電位器，電位器觸點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)同步，因此控制精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)距離傳送時(shí)效果好。本發(fā)明還有使用方便，成本低的特點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1為發(fā)明的信號(hào)流向圖；圖2為發(fā)明的電路圖，也是本發(fā)明的一種實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1。本控制器的電路主要包括信號(hào)輸入電路、A/D轉(zhuǎn)換器、中央控制電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和前置放大電路、V/I轉(zhuǎn)換電路?？刂菩盘?hào)進(jìn)入輸入電路，輸入電路將得到的電壓控制信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算放大后輸入A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入中央控制電路，中央控制電路接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)，擔(dān)負(fù)著對(duì)信號(hào)的處理、運(yùn)算和輸出控制等作用。電機(jī)電路有著有效抑制干擾，保證整個(gè)電路運(yùn)行的安全的作用。
位置反饋信號(hào)通過(guò)前置放大將位置電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大、跟隨，一路送入A/D轉(zhuǎn)換器，一路送入v/I轉(zhuǎn)換電路。
參見(jiàn)圖2。電容C1、C2的兩端分別連接后與A/D轉(zhuǎn)換器3、4腳連接，電容C2的一端接地，另一端與電源VC連接。信號(hào)輸入電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的5腳連接。轉(zhuǎn)換器A/D的15腳與中央控制器CPU輸入端的2腳連接。
前置放大電路與A/D轉(zhuǎn)換器的6腳連接。
當(dāng)控制信號(hào)從輸入電路輸入，信號(hào)為電壓信號(hào)時(shí)，信號(hào)直接進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器；當(dāng)信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，輸入電路將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，從15腳輸出到中央控制電路。
A/D轉(zhuǎn)換器的1腳、14腳、15腳、16腳與中央控制器CPU輸入端的4腳、3腳、2腳、1腳連接，中央控制器CPU的輸出端39腳與緩沖器U的輸入端2腳之間連接有電阻R1，中央控制器CPU的輸出端38腳與緩沖器U的輸入端4腳之間連接有電阻R2，R1與R2串聯(lián)后與電源VC連接；緩沖器U的輸出端18腳與電阻R3的一端連接，電阻R1的另一端與電機(jī)控制電路連接；緩沖器U的輸出端16腳與電阻R4的一端連接，電阻R2的另一端與電機(jī)控制電路連接。中央控制器CPU的輸出端36腳、37腳連接有方式開(kāi)關(guān)K1和K2。緩沖器U將信號(hào)放大，從16、18腳輸出進(jìn)入電機(jī)電路。斷線功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)中央處理器對(duì)輸入控制信號(hào)有、無(wú)的判斷來(lái)進(jìn)行的，當(dāng)輸入控制信號(hào)一旦斷線，通過(guò)其內(nèi)部的程序判斷并結(jié)合單片機(jī)外部的方式開(kāi)關(guān)K1和K2，就可以使單片機(jī)被設(shè)定的兩個(gè)輸出口分別處于高電位、底電位或同時(shí)處于底電位，從而有效地觸發(fā)可控硅控制電機(jī)的全開(kāi)或全關(guān)或保持不動(dòng)。在數(shù)字處理電路中，使用了濾波電容，根據(jù)實(shí)際情況，濾波電容的容值可在0.01～0.1uF的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，可以消除大部分的高頻干擾。
中央控制器CPU的輸出端21、22、23、24腳與看門狗IC的輸入端1、2、5、6腳連接，看門狗IC的輸出端8腳通過(guò)電阻R6與中央控制器CPU的9腳連接，看門狗IC的輸出端7腳與中央控制器CPU的9腳連接，看門狗IC的輸出端3腳串聯(lián)電容C6后接地，看門狗IC的輸出端4腳接地。電路中使用了看門狗定時(shí)器對(duì)單片機(jī)提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，在超出選定的超時(shí)周期后，看門狗定時(shí)器將以復(fù)位信號(hào)作出反應(yīng)，使系統(tǒng)復(fù)位。
電機(jī)控制電路由光電隔離電路和電機(jī)組成，對(duì)控制電機(jī)的每一個(gè)通道采用光電隔離器進(jìn)行隔離，既可以有效抑制干擾，又保證了整個(gè)電路運(yùn)行的安全。
位置反饋信號(hào)通過(guò)前置放大將從電位器上取出的位置電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大、跟隨，一路送入A/D轉(zhuǎn)換的6腳，一路送入v/I轉(zhuǎn)換電路，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換成恒流直流電流，為了使恒流電路可帶的負(fù)載盡量大，v/I轉(zhuǎn)換電路的運(yùn)放器的電源最好使用+18V的電源，這樣負(fù)載能力能達(dá)到500Ω。
本發(fā)明的工作過(guò)程是電子式執(zhí)行器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，受控于控制室的給出的電壓或電流的控制信號(hào)，通過(guò)控制器將控制信號(hào)和位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較?？刂菩盘?hào)為電壓信號(hào)時(shí)，信號(hào)通過(guò)輸入電路進(jìn)行運(yùn)算放大后直接進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器；控制信號(hào)為電流信號(hào)時(shí)，將電流切換電壓后通過(guò)輸入電路進(jìn)行運(yùn)算放大，送進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)入中央控制器CPU，中央控制器CPU進(jìn)行處理后輸出數(shù)字信號(hào)，緩沖器U將信號(hào)放大后進(jìn)入電機(jī)控制電路。位置反饋信號(hào)通過(guò)前置放大進(jìn)入V/I轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)電壓/電流的轉(zhuǎn)換，前置放大電路主要是對(duì)反饋信號(hào)的零位和量程進(jìn)行調(diào)節(jié)和放大。
V/I轉(zhuǎn)換電路主要是將位置反饋信號(hào)由電壓轉(zhuǎn)換成電流，便于遠(yuǎn)傳到控制室，使控制室操作人員能隨時(shí)了解和掌握閥位所處的當(dāng)時(shí)狀態(tài)。
當(dāng)控制信號(hào)大于反饋信號(hào)時(shí)，信號(hào)經(jīng)中央控制器CPU處理后，從中央控制器CPU的39腳輸出高電頻，經(jīng)緩沖驅(qū)動(dòng)器U送人電機(jī)控制電路的光電隔離器M1的控制端，光電隔離器導(dǎo)通，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)。
當(dāng)控制信號(hào)小于反饋信號(hào)時(shí)，信號(hào)經(jīng)中央控制器CPU處理后，從中央控制器CPU的39腳輸出高電頻，經(jīng)緩沖驅(qū)動(dòng)器U送人光電隔離器M2的控制端，光電隔離器導(dǎo)通，觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)。
當(dāng)控制信號(hào)等于反饋信號(hào)時(shí)，偏差信號(hào)經(jīng)中央控制器CPU處理后，從中央控制器CPU的38腳輸出低電頻，光電隔離器隔斷，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
中央控制器CPU采用MCS-51系列單片機(jī)可以達(dá)到上述效果。
為了達(dá)到設(shè)定的控制精度，A/D轉(zhuǎn)換器采用高速、低耗的12位ADC器件。
權(quán)利要求
1.一種電子執(zhí)行器用控制器，包括信號(hào)輸入電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、前置放大電路和V/I轉(zhuǎn)換電路，其特征在于還設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換電路、中央控制電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)輸入電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的5腳連接，A/D轉(zhuǎn)換器的1腳、14腳、15腳、16腳與中央控制器CPU輸入端的4腳、3腳、2腳、1腳連接，中央控制器CPU的輸出端38、39腳分別與緩沖器U的輸入端2、4腳連接，緩沖器U的輸出端18、16電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，前置放大電路的輸出與A/D轉(zhuǎn)換器的6腳連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子執(zhí)行器用控制器，其特征在于電容C1、C2的兩端分別連接后與A/D轉(zhuǎn)換器3、4腳連接，電容C2的一端接地，另一端與控制電源VC連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子執(zhí)行器用控制器，其特征在于中央控制器CPU的輸出端39腳與緩沖器U的輸入端2腳之間連接有電阻R1，中央控制器CPU的輸出端38腳與緩沖器U的輸入端4腳之間連接有電阻R2，R1與R2串聯(lián)后與控制電源VC連接；緩沖器U的輸出端18腳與電阻R3的一端連接，電阻R1的另一端與電機(jī)控制電路連接；緩沖器U的輸出端16腳與電阻R4的一端連接，電阻R2的另一端與電機(jī)控制電路連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電子執(zhí)行器用控制器，包括信號(hào)輸入電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、前置放大電路和V/I轉(zhuǎn)換電路，它還設(shè)置有A/D轉(zhuǎn)換電路、中央控制電路、緩沖驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)輸入電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的5腳連接，A/D轉(zhuǎn)換器的1腳、14腳、15腳、16腳與中央控制器CPU輸入端的4腳、3腳、2腳、1腳連接，中央控制器CPU的輸出端38、39腳分別與緩沖器U的輸入端2、4腳連接，緩沖器U的輸出端18、16電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，前置放大電路與A/D轉(zhuǎn)換器的6腳連接。本發(fā)明以單片機(jī)為核心的數(shù)字控制驅(qū)動(dòng)電路，代替了原有的伺服放大器；位置反饋采用高性能導(dǎo)電電位器，電位器觸點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)同步，因此控制精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)距離傳送時(shí)效果好。本發(fā)明還有使用方便，成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05D3/14GK1570797SQ20041002248
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)日期2004年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月9日
發(fā)明者譚云 申請(qǐng)人:重慶鋼鐵(集團(tuán))有限責(zé)任公司