專利名稱：一種帶定位器的流量閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種帶定位器的流量閥 技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種帶定位器的流量閥。
背景技術(shù)：
有定位器的流量閥是為了保持閥芯的位置，即閥門的開度，與輸入電信號(hào)成比例，以 達(dá)到控制流量的目的。當(dāng)微處理器接收到輸入設(shè)置電信號(hào)后，根據(jù)控制對(duì)象上的傳感器信 號(hào)，經(jīng)過特定的算法，向輸出單元發(fā)出當(dāng)前閥芯所期待的位置信號(hào)。如果測量的信號(hào)需要 增加流量，則控制電路將增加活塞工作腔內(nèi)的壓力，提高閥門的開度；反之，則降低活塞 工作腔的壓力，減少閥門的開度，以達(dá)到控制流量的目的。如果閥門的實(shí)際位置與系統(tǒng)期 望的位置相同，則進(jìn)氣閥門和放氣閥門都關(guān)閉，活塞工作腔內(nèi)的壓力也保持不變，在介質(zhì) 壓力也不變的情況下，閥芯將不會(huì)移動(dòng)，保持流量不變，此時(shí)，即使斷開電源，閥芯的位 置也是保持的。由于基礎(chǔ)技術(shù)和工藝水平的限制，早期國外產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)氣源的清 潔度要求很高，特別是用于高溫蒸汽流量控制，對(duì)材料的要求更高，使得其很難在中國國 內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種克服上述不足、結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、生產(chǎn) 成本低、高性價(jià)比的帶定位器的流量閥。 本發(fā)明的技術(shù)方案是一種帶定位器的流量閥，包括流量閥的工作腔、與閥芯相連的閥桿、位于工作腔內(nèi)的 活塞，通過輸出單元與流量閥的工作腔相連的微處理控制器，固定在流量閥內(nèi)的直線電位 器；所述直線電位器的連接桿與所述閥桿的端面相接觸，位于所述工作腔內(nèi)活塞一側(cè)的閥 桿外圍設(shè)有復(fù)位彈簧；所述直線電位器通過放大電路與所述微處理控制器相連，用于輸出 與所述閥芯位置成比例的電壓信號(hào)；所述輸出單元用于接收所述微處理控制器的開關(guān)信 號(hào)，通過活塞的上下運(yùn)動(dòng)，改變所述閥芯的位置，包括分別與所述工作腔相連的高頻電磁 進(jìn)氣閥和高頻電磁排氣閥。還包括與所述微處理控制器相連的外部輸入信號(hào)放大電路和電源電路。還包括與所述微處理控制器相連的顯示屏和操作面板。
所述微處理控制器為內(nèi)置有A/D、 D/A轉(zhuǎn)換、PWM控制的單片機(jī)芯片。 所述高頻電磁進(jìn)氣閥和高頻電磁排氣閥為大口徑高頻先導(dǎo)閥。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明由于直線電位器與流量閥的閥桿成端面接觸，依靠電 位器的彈簧緊貼著閥桿，這樣的非剛性連接可以降低安裝精度要求，避免剛性連接時(shí)因?yàn)?安裝間隙或誤差引起的抖動(dòng)，以及容易對(duì)傳感器造成損壞的橫向作用力；同時(shí)由于釆用現(xiàn) 有的微處理控制器包含了內(nèi)置的10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，可獲得較高的控制精度；8KFLASH 的程序空間，允許用戶釆用高級(jí)語言編程，可大大提高程序質(zhì)量，縮短開發(fā)時(shí)間；輸出單 元中采用現(xiàn)有的大口徑高頻先導(dǎo)閥，具有體積小，壽命長，響應(yīng)快，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)結(jié)合一實(shí)施例及其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖l是帶定位器的流量閥結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是帶定位器的流量閥控制部分的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖l，本發(fā)明帶定位器的流量閥主要包括直線電位器l、延伸腔2、電位器連接 桿3、復(fù)位彈簧4、活塞5、工作腔6、閥桿7、閥芯8、閥體9、高頻電磁進(jìn)氣閥10和高頻電 磁排氣閥ll以及控制電路、顯示和操作面板。根據(jù)附圖2，帶定位器的流量閥控制部分的電路由直線電位器以及放大電路21、微處 理控制器23、輸出驅(qū)動(dòng)電路25、外部輸入信號(hào)和放大電路22、電源電路24、顯示和操作面 板組成。和液晶顯示和按鍵操作人機(jī)界面5所組成。直線電位器被直接安裝在閥體上端的延伸腔2內(nèi)，與流量閥的閥桿7成端面接觸，依靠 復(fù)位彈簧4緊貼著閥桿7，采用的是日本SAKAE公司生產(chǎn)的高精度直線電位器。直線電位 器經(jīng)過運(yùn)算放大器的緩沖處理，向微處理控制器輸出與閥芯8位置成比例的電壓信號(hào)。輸出驅(qū)動(dòng)電路25包括高頻電磁進(jìn)氣閥J2、高頻電磁排氣閥J3、高反壓晶體管T1、 T2 以及反峰抑制二極管D2、 D3。微處理控制器23采用美國SILICON LABS公司型號(hào)為C8051F330的單片機(jī)芯片，該芯 片具備全內(nèi)置的A/D、 D/A轉(zhuǎn)換、基準(zhǔn)電壓、時(shí)鐘電路、看門狗、PWM等控制功能，以及 可重寫的大容量FLASH和EEPROM存儲(chǔ)器。來自直線電位器經(jīng)過緩沖的電壓信號(hào)和/或由 外部輸入信號(hào)和放大電路22導(dǎo)入的設(shè)定信號(hào)分別與微處理控制器23的兩個(gè)A/D轉(zhuǎn)換通道連 接。在顯示和操作面板上可以選擇經(jīng)過放大電路導(dǎo)入的外部標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)作為位置設(shè)定信 號(hào)，也可以選擇在顯示和操作面板上直接輸入數(shù)值作為位置設(shè)定信號(hào)。微處理控制器23
對(duì)經(jīng)過LM358運(yùn)算放大器的緩沖驅(qū)動(dòng)和直線電位器衰減的輸入信號(hào)進(jìn)行采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、 運(yùn)算處理，并將運(yùn)算結(jié)果以脈寬調(diào)制的方式輸出。微處理控制器23通過輸出驅(qū)動(dòng)電路中的 電阻R12和R13向晶體管T1、 T2輸出一定寬度的脈沖，以決定高頻電磁進(jìn)氣閥J2和高頻電 磁排氣閥J3的開或關(guān)以及開關(guān)的時(shí)間。當(dāng)微處理控制器23的端口P1.7向電阻R12輸出高電 平時(shí)，NPN三極管T1導(dǎo)通，高頻電磁進(jìn)氣閥J2被打開，壓縮空氣向活塞工作腔6充氣，活 塞5帶動(dòng)閥芯8增加開度，反之則關(guān)閉壓縮空氣。而微處理控制器23的端口P1.6向電阻R13 輸出高電平時(shí)，NPN三極管T2導(dǎo)通，高頻電磁排氣閥J3被打開，活塞工作腔6被直接與大 氣接通，活塞5將帶動(dòng)閥芯8降低開度，反之則封閉工作腔6?；蛘哒f，當(dāng)設(shè)定信號(hào)大于直線電位器檢測到的信號(hào)(已經(jīng)經(jīng)過上下限校準(zhǔn)和標(biāo)度變 換)，則關(guān)閉高頻電磁排氣閥ll,打開高頻電磁進(jìn)氣闔J2。活塞工作腔6內(nèi)的壓力升高，推 動(dòng)活塞5上升，閥芯8開度加大，流量增加。當(dāng)設(shè)定信號(hào)小于直線電位器檢測到的信號(hào)，將關(guān)閉高頻電磁進(jìn)氣閥J2，打開高頻電磁 排氣閥ll放氣閥門，活塞工作腔6內(nèi)的壓力降低，活塞5被另一側(cè)的復(fù)位彈簧4壓下，閥芯8 開度降低，流量減小。如果設(shè)定信號(hào)與直線電位器檢測到的信號(hào)相等，則高頻電磁排氣閥ll和高頻電磁進(jìn)氣 閥J2都關(guān)閉?；钊ぷ髑?內(nèi)的壓力不變，閥芯8開度不變，流量也不變(如果介質(zhì)壓力不 變的話)。電源電路24采用摩托羅拉公司的MC34063A專用直流變換集成電路，加上少數(shù)電阻電 容和電感，用于獲得供液晶顯示屏及其他電子元件工作的5V電壓，通過AS1I17三端電源 芯片得到3V穩(wěn)壓電源供CPU芯片用。三端器件7812則直接從24V降壓到12V給運(yùn)算放大器用。流量閥的閥芯8在輸入信號(hào)到達(dá)下限時(shí)，應(yīng)能完全關(guān)閉；在輸入信號(hào)到達(dá)上限時(shí)應(yīng)能 完全打開；當(dāng)輸入信號(hào)在0-10V電壓或者4-20MA電流之間時(shí)(可以通過操作面板選擇不同 的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)制式)，閥桿7和閥芯8的位移應(yīng)在全量程內(nèi)與輸入信號(hào)成比例。顯示和操作面板提供友好的人機(jī)界面，16X2的液晶顯示器可以實(shí)時(shí)顯示定位器的設(shè)置 參數(shù)和當(dāng)前閥芯8的位置以及其他相關(guān)信息。4個(gè)輕觸按鍵用于檢測和設(shè)置定位器的工作參 數(shù)和過程控制的狀態(tài)。
權(quán)利要求1、一種帶定位器的流量閥，包括流量閥的工作腔、與閥芯相連的閥桿、位于工作腔內(nèi)的活塞，通過輸出單元與流量閥的工作腔相連的微處理控制器，固定在流量閥內(nèi)的直線電位器，其特征在于所述直線電位器的連接桿與所述閥桿的端面相接觸，位于所述工作腔內(nèi)活塞一側(cè)的閥桿外圍設(shè)有復(fù)位彈簧；所述直線電位器通過放大電路與所述微處理控制器相連，用于輸出與所述閥芯位置成比例的電壓信號(hào)；所述輸出單元用于接收所述微處理控制器的開關(guān)信號(hào)，通過活塞的上下運(yùn)動(dòng)，改變所述閥芯的位置，包括分別與所述工作腔相連的高頻電磁進(jìn)氣閥和高頻電磁排氣閥。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶定位器的流量閥，其特征在于還包括與所述微處理控 制器相連的外部輸入信號(hào)放大電路和電源電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種帶定位器的流量閥，其特征在于還包括與所述微處理控 制器相連的顯示屏和操作面板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶定位器的流量閥，其特征在于所述微處理控制器為內(nèi)置有A/D、 D/A轉(zhuǎn)換、PWM控制的單片機(jī)芯片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種帶定位器的流量閥，其特征在于所述高頻電磁進(jìn)氣閥和高頻電磁排氣閥為大口徑高頻先導(dǎo)閥。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種帶定位器的流量閥。該流量閥包括流量閥的工作腔、與閥芯相連的閥桿、位于工作腔內(nèi)的活塞，通過輸出單元與流量閥的工作腔相連的微處理控制器，固定在流量閥內(nèi)的直線電位器；直線電位器的連接桿與閥桿的端面相接觸，位于工作腔內(nèi)活塞一側(cè)的閥桿外圍設(shè)有復(fù)位彈簧；直線電位器通過放大電路與微處理控制器相連，用于輸出與閥芯位置成比例的電壓信號(hào)；輸出單元用于接收微處理控制器的開關(guān)信號(hào)，通過活塞的上下運(yùn)動(dòng)，改變閥芯的位置，包括分別與工作腔相連的高頻電磁進(jìn)氣閥和高頻電磁排氣閥。本實(shí)用新型解決了帶定位器的流量閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)氣源的清潔度要求很高，特別是用于高溫蒸汽流量控制，對(duì)材料的要求更高的缺陷。
文檔編號(hào)G05D7/06GK201025306SQ20072006834
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者潘承農(nóng), 許偉年 申請(qǐng)人:上海威士機(jī)械有限公司