CN201330879Y - 智能型电动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用压力传感器进行检测的智能型电动装置。该装置包括机械部分和电控部分，机械部分包括箱体、蜗杆和压板；电控部分包括主控电路及分别与主控电路相连接的外围电路，主控电路包括CPU及分别与CPU相连接的报警输入电路和A/D模块，机械部分还包括压力传感器，压力传感器安装在蜗杆上，且由压板固定在箱体上；外围电路还包括调整电路和相序检测单元。该装置的有益效果是：对于不同型号的电动装置，只需要根据电机输出轴的大小改变压力传感器组件的内孔，其它部分均为同一部件，使得生产和维护更加方便。而且由于采用直接测量方式，大大提高了力矩的检测精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及阀门的控制装置，特别涉及一种利用压力传感器进行检测的智能型电动装置。
背景技术
目前市场上的智能型电动装置在力矩的检测方式上，一般有以下两种：1、弹簧检测式。2、电机电流检测式。但是这两种方式都存在着不足和缺陷。首先，弹簧式力矩检测，其机构复杂，长时间工作后，由于弹簧的疲劳，导致测量精度大幅度下降，容易造成过力矩误报警；而利用电机电流检测来间接测量力矩的方式，由于是采用间接测量的方式，所以会受环境因素制约。特别是电机电流受温度影响很大，而电机的工作必然会产生热量，进而提升周围温度。因此电流式的力矩检测方式，本身无法避免误差的产生。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种利用压力传感器进行检测的智能型电动装置。该装置根据压电陶瓷晶体受力变形的原理，设计了压力传感器组件的机械结构，同时配合机械结构设计了电控部分，在电控部分的外围电路中增加了对压力传感器信号的调整电路和相序检测单元，该装置的设计克服了电动装置在检测上容易产生误差的缺陷。
本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是：一种智能型电动装置，包括机械部分和电控部分，机械部分包括箱体、蜗杆和压板；电控部分包括主控电路及分别与主控电路相连接的外围电路，主控电路包括CPU及分别与CPU相连接的报警输入电路和A/D模块，其特征在于：所述的机械部分还包括压力传感器，压力传感器安装在所述的蜗杆上，且由压板固定在所述的箱体上；所述的外围电路还包括调整电路和相序检测单元，调整电路与所述的A/D模块相连接；相序检测单元与所述的报警输入电路相连接。
本实用新型所达到的有益效果是：对于不同型号的电动装置，只需要根据电机输出轴的大小改变压力传感器组件的内孔，其它部分完全可以使用同一部件，使得生产和维护更加方便。而且由于采用直接测量方式，大大提高了力矩的检测精度。
附图说明
图1是本实用新型总体机械结构剖视图并作为摘要附图。
图2是本实用新型的压力传感器组件与压板组装图。
图3是图2的分解图。
图4是本实用新型电控部分原理图。
图5是图4中调整电路原理图。
图6是图4中相序检测单元原理图。
图7是本实用新型程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
参照附图，本实用新型包括机械部分和电控部分，机械部分包括箱体1、蜗杆2和压板3；电控部分包括主控电路及分别与主控电路相连接的外围电路，主控电路包括CPU及分别与CPU相连接的报警输入电路和A/D模块，机械部分还包括压力传感器4，压力传感器4安装在蜗杆2上，且由压板3固定在箱体1上；外围电路还包括调整电路和相序检测单元，调整电路与A/D模块相连接；相序检测单元与报警输入电路相连接。
压力传感器4包括压力圆板4.1、压力垫片4.2、传感垫片4.3、压电陶瓷晶体4.4、传感圆板4.5和压力传感器电路板4.6，压电陶瓷晶体4.4及压力传感器电路板4.6分别固定在传感圆板4.5上，压力垫片4.2、传感垫片4.3及传感圆板4.5分别套在压力圆板4.1上。
压力圆板4.1、压力垫片4.2、传感垫片4.3和传感圆板4.5上都设有中心孔，压力圆板4.1和传感圆板4.5上都设有圆柱台。压力垫片4.2、传感垫片4.3及传感圆板4.5上中心孔的直径与压力圆板4.1上圆台柱的外径为间隙配合。传感圆板4.5上中心孔的旁边还设有用于固定安装压电陶瓷晶体4.4的圆孔，圆孔的两侧分别设有用于固定压力传感器电路板4.6的小孔，小孔里装上支柱4.7，用螺钉4.8将压力传感器电路板4.6固定在传感圆板4.5上。压力圆板4.1、压力垫片4.2、传感垫片4.3和传感圆板4.5上均设有定位小孔，用销子通过定位小孔将压力传感器4定位在箱体1上，并且通过压在传感圆板4.5上的压板3将压力传感器4用螺钉6固定在箱体1上。为了使压板3与压力传感器4进行装配，压板3设为开口形状。将组装好的压力传感器4和压板3套装在蜗杆2上后，其压力圆板4.1紧贴在箱体1的内壁上，轴承5嵌入在传感圆板4.5上的圆台柱里。
压电陶瓷晶体(外购件)可以用工业胶粘接固定在传感圆板上，压力圆板、压力垫片、传感圆板和压板均采用不锈钢板，传感垫片采用橡胶材料制成。
本实用新型主控电路中的调整电路包括信号发生器U1和压电陶瓷晶体U2，压电陶瓷晶体U2的1脚连接到信号发生器U1的1脚，压电陶瓷晶体U2的2脚连接到信号发生器U1的5脚，压电陶瓷晶体U2的3脚和5脚分别连接到信号发生器U1的6脚，压电陶瓷晶体U2的4脚连接到信号发生器U1的2脚，信号发生器U1的3脚经过电阻RS1和RS2连接到信号发生器U1的4脚，信号发生器U1的11脚经过电阻RL1连接到信号发生器U1的12脚，信号发生器U1的1脚与信号发生器U1的12脚相连，压电陶瓷晶体U2的2脚和4脚分别经过电容CS1和CS2连接到信号发生器U1的6脚；电流输出端经电感L1连接到二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接到三极管Q1的集电极，再连接到信号发生器U1的10脚，电流输入端经电感L2连接到信号发生器U1的7脚，三极管Q1的基极连接到信号发生器U1的9脚，三极管Q1的发射极连接到信号发生器U1的8脚。
本实用新型外围电路中的相序检测单元包括检测芯片U5，电源U相经过电阻R19和R20连接到检测芯片U5的1脚，电源V相经过电阻R24和R25连接到检测芯片U5的2脚，电源W相经过电阻R29和R30连接到检测芯片U5的3脚，电源U相又经过电阻R15和二极管D1连接到二极管D4的阴极，电源V相经过电阻R16和二极管D2连接到二极管D4的阴极，电源W相经过电阻R17和二极管D3连接到二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接到检测芯片U5的7脚，二极管D4的阴极连接到检测芯片U5的14脚，检测芯片U5的8脚和9脚分别连接到所述的报警输入电路。
本实用新型的工作原理：电机输出轴穿过传感圆板与传动轴齿轮拟合，并通过轴上的台阶与传感圆板上的轴承严密接触。当电动装置工作时，蜗杆受力会产生微量的轴向窜动，这个窜动会施加在压力传感器上，当压电陶瓷晶体受到外部压力后，压电陶瓷晶体会产生微量的形变，这种形变会导致压电陶瓷晶体电性能的改变。首先会被压电陶瓷晶体内部集成的电路整理和放大，并传递到调整电路。调整电路将接收到的信号进行调整、放大等处理，并利用信号发生器输出一路4～20mA直流电流信号，这路电流信号被送入主控电路的A/D模块。A/D模块对电流信号进行保持、采样和A/D转换，并将转换后的数据信息传送到CPU，然后由CPU内预先写好的程序来进行后续工作。
另外，三相电源输入相U、V、W分别经过分压电阻的分压后，被相序检测芯片(783A)采集、分析和比较。相序检测芯片根据三相电源的幅值和相位关系判断出电源相序是正向还是负向或者是缺相。并且相序检测芯片会将判断出的情况，利用其8号和9号管脚的电平变化传递到主控制板的报警输入电路。报警输入电路根据接收到的电平情况，产生数字量信息，并将该信息传送到CPU，然后由CPU内预先写好的程序来进行后续工作。
Claims (4)
1、一种智能型电动装置，包括机械部分和电控部分，机械部分包括箱体(1)、蜗杆(2)和压板(3)；电控部分包括主控电路及分别与主控电路相连接的外围电路，主控电路包括CPU及分别与CPU相连接的报警输入电路和A/D模块，其特征在于：所述的机械部分还包括压力传感器(4)，压力传感器(4)安装在所述的蜗杆(2)上，且由压板(3)固定在所述的箱体(1)上；所述的外围电路还包括调整电路和相序检测单元，调整电路与所述的A/D模块相连接；相序检测单元与所述的报警输入电路相连接。
2、如权利要求1所述的智能型电动装置，其特征在于：所述的压力传感器(4)包括压力圆板(4.1)、压力垫片(4.2)、传感垫片(4.3)、压电陶瓷晶体(4.4)、传感圆板(4.5)和压力传感器电路板(4.6)，所述的压电陶瓷晶体(4.4)及压力传感器电路板(4.6)分别固定在传感圆板(4.5)上，压力垫片(4.2)、传感垫片(4.3)及传感圆板(4.5)分别套在压力圆板(4.1)上。
3、如权利要求1所述的智能型电动装置，其特征在于：所述的调整电路包括信号发生器(U1)和压电陶瓷晶体(U2)，压电陶瓷晶体(U2)的1脚连接到信号发生器(U1)的1脚，压电陶瓷晶体(U2)的2脚连接到信号发生器(U1)的5脚，压电陶瓷晶体(U2)的3脚和5脚分别连接到信号发生器(U1)的6脚，压电陶瓷晶体(U2)的4脚连接到信号发生器(U1)的2脚，信号发生器(U1)的3脚经过电阻(RS1)和(RS2)连接到信号发生器(U1)的4脚，信号发生器(U1)的11脚经过电阻RL1连接到信号发生器(U1)的12脚，信号发生器(U1)的1脚与信号发生器(U1)的12脚相连，压电陶瓷晶体(U2)的2脚和4脚分别经过电容(CS1)和(CS2)连接到信号发生器(U1)的6脚；电流输出端经电感(L1)连接到二极管(D1)的阳极，二极管(D1)的阴极连接到三极管(Q1)的集电极，再连接到信号发生器(U1)的10脚，电流输入端经电感(L2)连接到信号发生器(U1)的7脚，三极管(Q1)的基极连接到信号发生器(U1)的9脚，三极管(Q1)的发射极连接到信号发生器(U1)的8脚。
4、如权利要求1所述的智能型电动装置，其特征在于：所述的相序检测单元包括检测芯片(U5)，电源U相经过电阻(R19)和(R20)连接到检测芯片(U5)的1脚，电源V相经过电阻(R24)和(R25)连接到检测芯片(U5)的2脚，电源W相经过电阻(R29)和(R30)连接到检测芯片(U5)的3脚，电源U相又经过电阻(R15)和二极管(D1)连接到二极管(D4)的阴极，电源V相经过电阻(R16)和二极管(D2)连接到二极管(D4)的阴极，电源W相经过电阻(R17)和二极管(D3)连接到二极管(D4)的阴极，二极管(D4)的阳极连接到检测芯片(U5)的7脚，二极管(D4)的阴极连接到检测芯片(U5)的14脚，检测芯片(U5)的8脚和9脚分别连接到所述的报警输入电路。
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|---|---|---|---|---|
| CN105465471A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 天津宝恒流体控制设备股份有限公司 | 应用于电动执行机构的称重式过力矩装置 |
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