專利名稱：智能位置定位器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種工業(yè)自動化控制中電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的電 氣控制單元。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng)中，大多采用電動操作器、伺服 放大器、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等儀表來調(diào)節(jié)閥門開度。在各單元儀表中使用 了大量的觸點開關(guān)和模擬電路及其元件，且各儀表之間接線復(fù)雜、距 離較遠(yuǎn)，因此抗拒各種工業(yè)干擾性能較差，容易引起系統(tǒng)調(diào)節(jié)失控， 并且出現(xiàn)問題后不易查找，維修困難。不利于系統(tǒng)設(shè)備的正常運行。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種安裝在電動執(zhí)行機(jī) 構(gòu)內(nèi)部，取代原有的位置信號發(fā)送器模塊，并且將原來系統(tǒng)中電動操
作器、伺服放大器融為一體，它直接接受上位機(jī)送來的4 20mA電流 控制信號或開關(guān)量控制信號，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的電位器作為閥位信號 傳感器，閥位信號與控制信號在模塊內(nèi)部作比較，當(dāng)比較后的信號差 值大于模塊的靈敏度值時，模塊直接控制電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)向著減 小信號差的方向動作，直到信號的差值小于模塊的靈敏度值時為止。 本實用新型采用如下技術(shù)方案
本實用新型由模擬量控制信號輸入電路、開關(guān)量控制信號輸入電 路、閥位信號采集電路、閥位信號輸出電路、狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電 路、功能設(shè)定按鈕開關(guān)、電機(jī)控制電路、通訊接口和微處理器組成； 模擬量控制信號輸入電路的輸出接微處理器相應(yīng)的輸入，閥位信號采 集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，閥位信號輸出電路的輸入接 微處理器的相應(yīng)的輸出，開關(guān)量控制信號輸入電路的輸出接微處理器 控制信號相應(yīng)的輸入，狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路的輸入接微處理器相 應(yīng)的輸出，功能設(shè)定按鈕開關(guān)的輸出接微處理器的按鍵輸入端口，電 機(jī)控制電路輸入接微處理器的J端口，通訊接口接微處理器的通用串 □。
本實用新型所述的模擬量控制信號輸入電路由端子CT卜1、端子 CT1-2、電容C1-C3、電阻R1-R3和穩(wěn)壓管DW1組成；端子CT1-l和端子 CT1-2為模擬量控制信號的輸入端口，端子CT1-1依次經(jīng)過電阻R2和電
6阻R3后接于微處理器U1的42腳上，端子CT1-2接地，電容C2—端接于 電阻R2和電阻R3的節(jié)點上，C2另一端接地，電容C1和電容R1并聯(lián)連接， 電容C1正極接端子CT1-1，電容C1的負(fù)極接地，穩(wěn)壓管DW1和電容C3 并聯(lián)連接，穩(wěn)壓管DW1陰極接微處理器U1的42腳，穩(wěn)壓管DW1的陽極接 地，所述微處理器U1采用JC757D。
本實用新型所述閥位信號采集電路由閥位傳感器W1、電容C4-C6、 電阻R4-R6、端子CT1-3、端子CTl-4和端子CTl-5組成；所述閥位傳感 器W1采用多圈式電位器，閥位傳感器Wl的l腳經(jīng)端子CTl-3后接于地， 閥位傳感器Wl的2腳依次經(jīng)過端子CTl-4、電阻R5、電阻R6后接于微處 理器U1的43腳上，閥位傳感器W1的3腳經(jīng)端子CT1-5后接微處理器U1 的44腳上，微處理器的12腳和44腳都接+5V電壓，電阻R4接于端子 CT1-3和端子CT1-4之間，電容C4、電容C5、電容C6均為濾波電容，電 容C4一端接于電阻R5和電阻R6的節(jié)點上，電容C4另一端接地，電容C5 接于微處理器U1的43腳和地之間，電容C6接于微處理器U1的44腳和地 之間。
本實用新型所述閥位信號輸出電路由光耦U2、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源 U3、反相器U4、集成運放器U5、三極管T1-T2、穩(wěn)壓管DW2、電容C7-C8、 電阻R7-R13、端子CT1-10和端子CT1-ll組成；端子CT1-IO和端子 CT1-ll為閥位信號輸出電路的輸出端，U2的1腳接+5V電壓，微處理器 U1的13腳經(jīng)電阻R7后接光耦U2的2腳，光耦U2的3腳接反相器U4的2腳， U4的4腳依次經(jīng)過電阻R10和電阻R11后接集成運放器U5的3腳，三極管 T1和三極管T2組成復(fù)合管，集成運放器U5的6腳經(jīng)電阻R13后接三極管 T2的基極，T1的集電極接T2的集電極，且節(jié)點接端子CTl-lO，端子 CT1-11接地，穩(wěn)壓管DW2接于光耦U2的3腳和+24V電壓之間，U2的3腳 依次經(jīng) 過電阻R8和電阻R9后接地，三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的2腳和3腳分別 接反相器U4的5腳和3腳，且三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的3腳接于電阻R8和電 阻R9的節(jié)點上，三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的1腳和2腳短接，反相器U4的5腳 接于穩(wěn)壓管DW2的陽極，電阻R12接于穩(wěn)壓管DW2的陽極和集成運放器 U5的2腳之間,—集成運放器U5的4腳接地，集成運放器U5的7腳接+24V 電壓，三極管T1的基極接三極管T2的發(fā)射極，三極管T1的發(fā)射極經(jīng)過 電阻R12后接于穩(wěn)壓管DW2的陽極上，電容C7和電容C8為濾波電容，電 容C7—端接穩(wěn)壓管DW2的陽極，電容C7的另一端接于電阻R10和電阻 Rll的節(jié)點上，電容C8接于DW2的陽極和集成運放器U5的3腳之間。本實用新型所述開關(guān)量控制信號輸入電路由二極管D1-D3、電阻 R14-R21、端子CT1-6、端子CTl-7、端子CT1-8和端子CT1-9組成；二 極管D1、 二極管D2和二極管D3為保護(hù)二極管，端子CT1-6經(jīng)D1后接于 電阻R17和電阻R21的節(jié)點上，端子CT1-9接+9V，端子CTl-7為開指令 控制信號的輸入端，經(jīng)二極管D2后接于微處理器U1的52腳上，端子 CT1-8為關(guān)指令控制信號的輸入端，經(jīng)二極管D3后接于微處理器U1的4 腳上，微處理器U1的45腳依次經(jīng)過電阻R18和電阻R14后接+5V電壓， 微處理器U1的46腳依次經(jīng)過電阻R19和電阻R15后接+5V電壓，微處理 器U1的47腳依次經(jīng)過電阻R20和電阻R16后接+5V電壓，微處理器U1的 48腳依次經(jīng)過電阻R21和電阻R17后接+5V電壓。
本實用新型所述狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路由LED驅(qū)動芯片U6、發(fā) 光二極管LED1-LED4、三極管T3-T4和電阻R22HR30組成；微處理器U1 的LED輸出引腳35腳、34腳、32腳、30腳、29腳、28腳分別接于LED 驅(qū)動芯片U6的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，發(fā)光二極管LED1、發(fā) 光二極管LED2和發(fā)光二極管LED3均為共陽極雙色發(fā)光二極管，發(fā)光二 極管LED1的陽極、發(fā)光二極管LED2的陽極和發(fā)光二極管LED3的陽極相 接，且節(jié)點與三極管T3的集電極相接，T3的基極經(jīng)電阻R28接微處理 器U1的7腳，T3的發(fā)射極接+ 5V電壓，LED1的倆個陰極分別經(jīng)過電阻 R22和電阻R23后接于LED驅(qū)動芯片U6的16腳和15腳，LED2的倆個陰極 分別經(jīng)過電阻R24和電阻R25后接于LED驅(qū)動芯片U6的14腳和13腳， LED3的倆個陰極分別經(jīng)過電阻R26和電阻R27后接于LED驅(qū)動芯片U6的 12腳和11腳，微處理器U1的20腳經(jīng)電阻R29后接于三極管T4基極，三 極管T4的集電極依次經(jīng)過電阻R30和發(fā)光二極管LED4后接于+5V電壓， 三極管T4的發(fā)射極接地，所述LED驅(qū)動芯片U6采用ULN2003。
本實用新型所述功能設(shè)定按鈕開關(guān)電路由按鈕開關(guān)K1-K4、 二極 管D4-D7和電阻R31組成；微處理器U1的6腳依次經(jīng)二極管D10和按鈕開 關(guān)K1后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的2腳依次經(jīng)二極管D11 和按鈕開關(guān)K2后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的51腳依次經(jīng) 二極管D12和按鈕開關(guān)K3后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的3 腳依次經(jīng)二極管D13和按鈕開關(guān)K4后接于微處理器U1的25腳上，二極 管D10-D13為保護(hù)二極管，電阻R31為上拉電阻，且接于+5V電壓和微 處理器U1的25腳之間。
本實用新型所述電機(jī)控制電路由可控硅BT1-BT2、光耦U7-U8、三極管T5-T6、電阻R32-R39、端子CT2-1、端子CT2-2、端子CT2-3、端 子CT2-4、端子CT2-5和端子CT2-6組成；電機(jī)控制電路內(nèi)置2路大功率 雙向可控硅BT1和BT2，微處理器U1的19腳依次經(jīng)過電阻R32、三極管 T5、電阻R34、光耦U7、可控硅BT1后接于端子CT2-l上，電阻R32接于 微處理器U1的19腳和三極管T5的基極之間，電阻R34接于三極管T5的 集電極和光耦U7的2腳之間，光耦U7的3腳經(jīng)過電阻R36后接于端子 CT2-1上，光耦U7的4腳經(jīng)過電阻R37后接于端子CT2-2上，且光耦U7 的4腳接可控硅BT1的3腳，可控硅BT1的1腳和2腳分別接于端子CT2-2 和端子CT2-1上，微處理器U1的18腳依次經(jīng)過電阻R33、三極管T6、電 阻R35、光耦U8、可控硅BT2后接于端子CT2-3上，電阻R33接于微處理 器U1的18腳和三極管T6的基極之間，電阻R35接于三極管T6的集電極 和光耦U8的2腳之間，光耦U8的4腳經(jīng)過電阻R39后接于端子CT2-3上， 光耦U8的3腳經(jīng)過電阻R38后接于端子CT2-2上，光耦U8的4腳接可控硅 BT2的3腳，可控硅BT2的1腳和2腳分別接于端子CT2-3和端子CT2-2上。
本實用新型設(shè)有通訊接口，端子C0M-VCC接+5V電壓，端子C0M-TXD 經(jīng)過電阻R40后接于微處理器U1的23腳上，端子C0M-RXD經(jīng)過R41后接 微處理器U1的24腳上，端子COM-GND接地。
本實用新型的有益效果如下
本實用新型以儀表專用微處理器芯片為核心，采用數(shù)字技術(shù)。即 將接受到的上位機(jī)送來的4 20mA電流控制信號或開關(guān)量控制信號和 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上閥位信號分別在微處理器內(nèi)部進(jìn)行高精度A/D轉(zhuǎn)換器
轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后按照預(yù)先設(shè)定好的關(guān)系進(jìn)行比較，判斷閥門開 度是否與控制信號的偏差，微處理器依據(jù)比較后的信號差值通過可控 硅來控制電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)向著減小信號差的方向動作。本實用新 型可同時引入數(shù)字抗干擾技術(shù)，由軟件實現(xiàn)抗干擾功能，不僅可以對 突變的、能量較大的脈沖有很好的抑制作用，而且對信號回路中共模 干擾造成的異常信號變化，也可起到良好的抑制作用。本實用新型具 有電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)、斷信號保護(hù)、任意中途限位以及電制動等功能均以 軟件的形式實現(xiàn)。

圖l是本實用新型的電路原理框圖。
圖2是本實用新型的原理圖。
具體實施方式
9由圖1可知，實用新型由模擬量控制信號輸入電路、開關(guān)量控制 信號輸入電路、閥位信號采集電路、閥位信號輸出電路、狀態(tài)指示燈 及其驅(qū)動電路、功能設(shè)定按鈕開關(guān)、電機(jī)控制電路、通訊接口和微處 理器組成；模擬量控制信號輸入電路的輸出接微處理器相應(yīng)的輸入， 閥位信號采集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，閥位信號輸出電 路的輸入接微處理器的相應(yīng)的輸出，開關(guān)量控制信號輸入電路的輸出 接微處理器控制信號相應(yīng)的輸入，狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路的輸入接 微處理器相應(yīng)的輸出，功能設(shè)定按鈕開關(guān)的輸出接微處理器的按鍵輸 入端口，電機(jī)控制電路輸入接微處理器的J端口，通訊接口接微處理 器的通用串口。
由圖2可知，模擬量控制信號輸入電路由端子CT1-1、端子CTl-2、 電容C1-C3、電阻R1-R3和穩(wěn)壓管DW1組成；端子CT1-1和端子CT1-2為 模擬量控制信號的輸入端口，端子CT1-1依次經(jīng)過電阻R2和電阻R3后 接于微處理器U1的42腳上，端子CT1-2接地，電容C2—端接于電阻R2 和電阻R3的節(jié)點上，C2另一端接地，電容C1和電容R1并聯(lián)連接，電容 C1正極接端子CT1-1，電容C1的負(fù)極接地，穩(wěn)壓管DW1和電容C3并聯(lián)連 接，穩(wěn)壓管DW1陰極接微處理器U1的42腳，穩(wěn)壓管DW1的陽極接地，所 述微處理器U1采用JC757D。
閥位信號采集電路由閥位傳感器W1、電容C4-C6、電阻R4-R6、端 子CH-3、端子CT1-4和端子CTl-5組成；閥位傳感器W1采用多圈式電 位器，所述閥位傳感器W1的1腳經(jīng)端子CT1-3后接于地，閥位傳感器W1 的2腳依次經(jīng)過端子CT1-4、電阻R5、電阻R6后接于微處理器U1的43 腳上，閥位傳感器W1的3腳經(jīng)端子CT1-5后接微處理器U1的44腳上，微 處理器的12腳和44腳都接+5V電壓，電阻R4接于端子CTl-3和端子 CTl-4之間，電容C4、電容C5、電容C6均為濾波電容，電容C4一端接 于電阻R5和電阻R6的節(jié)點上，電容C4另一端接地，電容C5接于微處理 器U1的43腳和地之間，電容C6接于微處理器U1的44腳和地之間。
閥位信號輸出電路由光耦U2、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3、反相器U4、集 成運放器U5、三極管H-T2、穩(wěn)壓管DW2、電容C7-C8、電阻R7-R13、 端子CT1-10和端子CT1-ll組成；端子CT1-10和端子CT1-11為閥位信號 輸出電路的輸出端，U2的1腳接+5V電壓，微處理器U1的13腳經(jīng)電阻R7 后接光耦U2的2腳，光耦U2的3腳接反相器U4的2腳，U4的4腳依次經(jīng)過 電阻R10和電阻R11后接集成運放器U5的3腳，三極管T1和三極管T2組
10成復(fù)合管，集成運放器U5的6腳經(jīng)電阻R13后接三極管T2的基極，Tl 的集電極接T2的集電極，且節(jié)點接端子CT1-10，端子CT1-ll接地，穩(wěn) 壓管DW2接于光耦U2的3腳和+24V電壓之間，U2的3腳依次經(jīng)過電阻R8 和電阻R9后接地，三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的2腳和3腳分別接反相器U4的5 腳和3腳，且三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的3腳接于電阻R8和電阻R9的節(jié)點上， 三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的1腳和2腳短接，反相器U4的5腳接于穩(wěn)壓管DW2 的陽極，電阻R12接于穩(wěn)壓管DW2的陽極和集成運放器U5的2腳之間， 集成運放器U5的4腳接地，集成運放器U5的7腳接+24V電壓，三極管T1 的基極接三極管T2的發(fā)射極，三極管T1的發(fā)射極經(jīng)過電阻R12后接于 穩(wěn)壓管DW2的陽極上，電容C7和電容C8為濾波電容，電容C7—端接穩(wěn) 壓管DW2的陽極，電容C7的另一端接于電阻R10和電阻R11的節(jié)點上， 電容C8接于DW2的陽極和集成運放器U5的3腳之間。
開關(guān)量控制信號輸入電路由二極管D1-D3、電阻R14-R21、端子 CT1-6、端子CTl-7、端子CTl-8和端子CTl-9組成；二極管D1、 二極管 D2和二極管D3為保護(hù)二極管，端子CT1-6經(jīng)D1后接于電阻R17和電阻 R21的節(jié)點上，端子CT1-9接+9V，端子CT1-7為開指令控制信號的輸入 端，經(jīng)二極管D2后接于微處理器U1的52腳上，端子CTl-8為關(guān)指令控 制信號的輸入端，經(jīng)二極管D3后接于微處理器U1的4腳上，微處理器 U1的45腳依次經(jīng)過電阻R18和電阻R14后接+5V電壓，微處理器U1的46 腳依次經(jīng)過電阻R19和電阻R15后接+5V電壓，微處理器U1的47腳依次 經(jīng)過電阻R20和電阻R16后接+5V電壓，微處理器U1的48腳依次經(jīng)過電 阻R21和電阻R17后接+5V電壓，端子CT1-6和CT1-9短接后，本實用新
型被設(shè)置成開關(guān)量控制方式。
狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路由LED驅(qū)動芯片U6、發(fā)光二極管 LED1-LED4、三極管T3-T4和電阻R22-R30組成；微處理器U1的LED輸出 引腳35腳、34腳、32腳、30腳、29腳、28腳分別接于LED驅(qū)動芯片U6 的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2 和發(fā)光二極管LED3均為共陽極雙色發(fā)光二極管，發(fā)光二極管LED1的陽 極、發(fā)光二極管LED2的陽極和發(fā)光二極管LED3的陽極相接，且節(jié)點與 三極管T3的集電極相接，T3的基極經(jīng)電阻R28接微處理器U1的7腳， T3的發(fā)射極接+ 5V電壓，LED1的倆個陰極分別經(jīng)過電阻R22和電阻R23 后接于LED驅(qū)動芯片U6的16腳和15腳，LED2的倆個陰極分別經(jīng)過電阻 R24和電阻R25后接于LED驅(qū)動芯片U6的14腳和13腳，LED3的倆個陰極分別經(jīng)過電阻R26和電阻R27后接于LED驅(qū)動芯片U6的12腳和11腳，微 處理器U1的20腳經(jīng)電阻R29后接于三極管T4基極，三極管T4的集電極 依次經(jīng)過電阻R30和發(fā)光二極管LED4后接于+5V電壓，三極管T4的發(fā)射 極接地，所述LED驅(qū)動芯片U6采用ULN2003。
按鈕開關(guān)電路由按鈕開關(guān)K1-K4、 二極管D4-D7和電阻R31組成； 微處理器U1的6腳依次經(jīng)二極管D10和按鈕開關(guān)K1后接于微處理器U1 的25腳上，微處理器U1的2腳依次經(jīng)二極管D11和按鈕開關(guān)K2后接于微 處理器U1的25腳上，微處理器U1的51腳依次經(jīng)二極管D12和按鈕開關(guān) K3后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的3腳依次經(jīng)二極管D13 和按鈕開關(guān)K4后接于微處理器U1的25腳上，二極管D10-D13為保護(hù)二 極管，電阻R31為上拉電阻，且接于+5V電壓和微處理器Ul的25腳之間。 Kl為設(shè)定按鈕開關(guān)，K2為上行按鈕開關(guān)，K3為下行按鈕開關(guān)，K4為手 動/自動切換按鈕開關(guān)，利用按鈕開關(guān)的通、斷改變引腳的電勢，達(dá) 到調(diào)用程序菜單中相應(yīng)參數(shù)的目的。
電機(jī)控制電路由可控硅BT1-BT2、光耦U7-U8、三極管T5-T6、電 阻R32-R39、端子CT2-1、端子CT2-2、端子CT2-3、端子CT2-4、端子 CT2-5和端子CT2-6組成；電機(jī)控制電路內(nèi)置2路大功率雙向可控硅BT1 和BT2，微處理器U1的19腳依次經(jīng)過電阻R32、三極管T5、電阻R34、 光耦U7、可控硅BT1后接于端子CT2-l上，電阻R32接于微處理器U1的 19腳和三極管T5的基極之間，電阻R34接于三極管T5的集電極和光耦 U7的2腳之間，光耦U7的3腳經(jīng)過電阻R36后接于端子CT2-1上，光耦U7 的4腳經(jīng)過電阻R37后接于端子CT2-2上，且光耦U7的4腳接可控硅BT1 的3腳，可控硅BT1的1腳和2腳分別接于端子CT2-2和端子CT2-l上，微 處理器U1的18腳依次經(jīng)過電阻R33、三極管T6、電阻R35、光耦U8、可 控硅BT2后接于端子CT2-3上，電阻R33接于微處理器U1的18腳和三極 管T6的基極之間，電阻R35接于三極管T6的集電極和光耦U8的2腳之 間，光耦U8的4腳經(jīng)過電阻R39后接于端子CT2-3上，光耦U8的3腳經(jīng)過 電阻R38后接于端子CT2-2上，光耦U8的4腳接可控硅BT2的3腳，可控 硅BT2的1腳和2腳分別接于端子CT2-3和端子CT2-2上，端子CT2-4、端 子CT2-5和端子CT2-6分別接于+9V電壓、光耦U7的l腳和光耦U8的l腳。 端子CT2-5、端子CT2-6、端子CT2-7分別接限位開關(guān)的公共端、開限 位端和關(guān)限位端。端子CT2-1、端子CT2-3、端子CT2-2分別接電動執(zhí) 行機(jī)構(gòu)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和公共端。本實用新型的通訊接口為通用串口，端子C0M-VCC接+5V電壓，端 子C0M-TXD經(jīng)過電阻R40后接于微處理器U1的23腳上，端子COM-RXD經(jīng) 過R41后接微處理器U1的24腳上，端子COM-GND接地；工作人員可以根 據(jù)用戶需求通過計算機(jī)或JC1001編程器對位置信號發(fā)送器模塊進(jìn)行 參數(shù)設(shè)定和功能方式選擇。
本實用新型以儀表專用微處理器芯片為核心，采用數(shù)字技術(shù)。即 將接受到的上位機(jī)送來的4 20mA電流控制信號或開關(guān)量控制信號和 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)上閥位信號分別在芯片內(nèi)部進(jìn)行高精度A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號，然后按照預(yù)先設(shè)定好的關(guān)系進(jìn)行比較，依據(jù)比較后的信 號差值通過可控硅來控制電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電機(jī)向著減小信號差的方 向動作。由于控制信號和閥位信號的比較是直接的數(shù)字量比較，不易 受環(huán)境的影響，工作穩(wěn)定性好，定位準(zhǔn)確。當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)控制線路斷線 或閥門等機(jī)械傳動裝置卡死等原因使電機(jī)堵轉(zhuǎn)時，實際的閥位信號與 控制信號之間就會產(chǎn)生較大的誤差， 一旦誤差值大于閥位偏差允許值 時，芯片開始計時并在6.4S范圍內(nèi)切斷電機(jī)電源，禁止電機(jī)再向這個 方向動作，防止電機(jī)因過載燒毀。芯片內(nèi)部定義了一個3mA的電流基 準(zhǔn)信號，當(dāng)芯片讀取到得控制信號小于這個基準(zhǔn)則立即啟動斷信號報 警程序，切斷電機(jī)電源，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持當(dāng)前位置。且外界對系統(tǒng) 的干擾可以通過軟件的方式進(jìn)行消除，從而保證了控制精度。以軟件 的方式實現(xiàn)中途限位功能，在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程范圍內(nèi)任意設(shè)定 上限位置和下限位置，不僅動作靈敏、精度高，而且重復(fù)性誤差極小。 本實用新型外沒有任何可調(diào)整部件，模塊的現(xiàn)場調(diào)試、靈敏度設(shè)定、 手自動切換等功能，均通過模塊上面的四個按鍵來設(shè)置，使現(xiàn)場安裝 調(diào)試既快捷又簡便。而且還設(shè)有LED狀態(tài)指示燈，直觀的指示電動執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的運行狀態(tài)。本實用新型有一個可以由用戶定義0 10mA或4
20mA的閥位反饋模擬量輸出，并且這個閥位反饋的轉(zhuǎn)換輸出信號與微 處理器是隔離的，本實用新型內(nèi)置2路大功率雙向可控硅并采用光電 隔離過零觸發(fā)專用電路，比傳統(tǒng)控制方式更為可靠。
本實用新型有兩種控制方式， 一種是模擬量控制方式， 一種是開 關(guān)量控制方式。模擬量控制方式接受模擬信號，開關(guān)量控制方式接受 開關(guān)量信號。模擬量控制信號是標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號(4 20mA DC)， 該信號由上位機(jī)發(fā)出后，經(jīng)模擬量控制信號輸入電路輸送給微處理 器。開關(guān)量控制信號由上位機(jī)發(fā)出后，經(jīng)開關(guān)量控制信號輸入電路輸
13送給微處理器。這兩種控制方式可由用戶自行選用，即當(dāng)端子CT1-6 和CTl-9短接后，本實用新型被設(shè)置成開關(guān)量控制方式。
本實用新型閥位信號采集電路接受的閥位信號為電阻式閥位傳 感器信號其阻值可以在0 5KQ范圍內(nèi)任意選擇。閥位信號采集電路采 集到的模擬量信號輸入到微處理器。微處理器對這個信號進(jìn)行AV)轉(zhuǎn) 換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量信號一路作為運算參數(shù)被微處理器在進(jìn)行各種功 能控制、數(shù)據(jù)運算時調(diào)用；另一路由閥位信號經(jīng)光電隔離、反相、信 號放大后作為閥位反饋信號輸出給上位機(jī)，使控制人員及時了解現(xiàn)場 管道的閥門開度情況。這個輸出信號可經(jīng)軟件設(shè)定為0 10mA或4 20mA 標(biāo)準(zhǔn)直流電流信號。
本實用新型設(shè)有LED狀態(tài)指示燈，直觀的指示電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運 行狀態(tài)。
LED1:綠色燈亮為手動狀態(tài)；紅色、綠色燈且亮為設(shè)定狀態(tài)。 LED2:紅色燈亮為斷輸入信號狀態(tài)。
LED3:綠色燈亮為反轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；紅色燈亮為下限報警狀態(tài)。 LED4:綠色燈亮為正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)；紅色燈亮為上限報警狀態(tài)。 利用按鈕開關(guān)標(biāo)定電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)零點與滿度步驟 在自動狀態(tài)下先按住設(shè)定按鈕開關(guān)K1，再按下行按鈕開關(guān)K3，然 后且松開，則進(jìn)入零點與滿度的標(biāo)定狀態(tài)，且模塊上面的LED1指示燈 紅色和綠色且亮；按下行按鈕開關(guān)K3或上行按鈕開關(guān)K2，選擇電動執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的機(jī)械零點，然后按設(shè)定按鈕開關(guān)K1確認(rèn)；按上行按鈕開關(guān) K2選擇電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械滿度，然后按設(shè)定按鈕開關(guān)K1確認(rèn)；最 后先按住下行按鈕開關(guān)K3，再按設(shè)定按鈕開關(guān)K1，然后且松開退出即 標(biāo)定狀態(tài)，且模塊上面的LED1紅色綠色指示燈且滅。
本實用新型外沒有任何可調(diào)整部件，模塊的現(xiàn)場調(diào)試、靈敏度設(shè) 定、手自動切換等功能，均通過模塊上面的四個按鈕開關(guān)來設(shè)置，使
現(xiàn)場安裝調(diào)試既快捷又簡便。
所述微處理器U1采用JC757D，所述LED驅(qū)動芯片U6采用ULN2003。
1權(quán)利要求1、一種智能位置定位器模塊，其特征在于它由模擬量控制信號輸入電路、開關(guān)量控制信號輸入電路、閥位信號采集電路、閥位信號輸出電路、狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路、功能設(shè)定按鈕開關(guān)、電機(jī)控制電路、通訊接口和微處理器組成；模擬量控制信號輸入電路的輸出接微處理器相應(yīng)的輸入，閥位信號采集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，閥位信號輸出電路的輸入接微處理器的相應(yīng)的輸出，開關(guān)量控制信號輸入電路的輸出接微處理器控制信號相應(yīng)的輸入，狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，功能設(shè)定按鈕開關(guān)的輸出接微處理器的按鍵輸入端口，電機(jī)控制電路輸入接微處理器的J端口，通訊接口接微處理器的通用串口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述的模擬量控制信號輸入電路由端子CT1-1、端子CT1-2、電容 C1-C3、電阻R1-R3和穩(wěn)壓管DW1組成；端子CTl-l和端子CTl-2為模擬 量控制信號的輸入端口，端子CT1-1依次經(jīng)過電阻R2和電阻R3后接于 微處理器U1的42腳上，端子CTl-2接地，電容C2—端接于電阻K2和電 阻R3的節(jié)點上，C2另一端接地，電容C1和電容R1并聯(lián)連接，電容C1 正極接端子CT1-1，電容C1的負(fù)極接地，穩(wěn)壓管DW1和電容C3并聯(lián)連接， 穩(wěn)壓管DW1陰極接微處理器U1的42腳，穩(wěn)壓管DW1的陽極接地，所述微 處理器U1釆用JC757D。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述閥位信號采集電路由閥位傳感器W1、電容C4-C6、電阻R4-R6、端 子CTl-3、端子CT1-4和端子CT1-5組成；所述閥位傳感器W1采用多圈 式電位器，閥位傳感器Wl的l腳經(jīng)端子CTl-3后接于地，閥位傳感器W1 的2腳依次經(jīng)過端子CT1-4、電阻R5、電阻R6后接于微處理器U1的43 腳上，閥位傳感器W1的3腳經(jīng)端子CT1-5后接微處理器U1的44腳上，微 處理器的12腳和44腳都接+5V電壓，電阻R4接于端子CT1-3和端子 CT1-4之間，電容C4、電容C5、電容C6均為濾波電容，電容C4一端接 于電阻R5和電阻R6的節(jié)點上，電容C4另一端接地，電容C5接于微處理 器U1的43腳和地之間，電容C6接于微處理器U1的44腳和地之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述閥位信號輸出電路由光耦U2、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3、反相器U4、集成運放器U5、三極管T1-T2、穩(wěn)壓管DW2、電容C7-C8、電阻R7-R13、 端子CT1-10和端子CT1-ll組成；端子CT1-10和端子CT1-11為閥位信號 輸出電路的輸出端，U2的1腳接+5V電壓，微處理器U1的13腳經(jīng)電阻R7 后接光耦U2的2腳，光耦U2的3腳接反相器U4的2腳，U4的4腳依次經(jīng)過 電阻R10和電阻R11后接集成運放器U5的3腳，三極管T1和三極管T2組 成復(fù)合管，集成運放器U5的6腳經(jīng)電阻R13后接三極管T2的基極，Tl的集電極接T2的集電極，且節(jié)點接端子CTi-io，端子cn-ii接地，穩(wěn)壓管DW2接于光耦U2的3腳和+24V電壓之間，U2的3腳依次經(jīng)過電阻R8 和電阻R9后接地，三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的2腳和3腳分別接反相器U4的5 腳和3腳，且三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的3腳接于電阻R8和電阻R9的節(jié)點上， 三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源U3的1腳和2腳短接，反相器U4的5腳接于穩(wěn)壓管DW2 的陽極，電阻R12接于穩(wěn)壓管DW2的陽極和集成運放器U5的2腳之間， 集成運放器U5的4腳接地，集成運放器U5的7腳接+24V電壓，三極管T1 的基極接三極管T2的發(fā)射極，三極管T1的發(fā)射極經(jīng)過電阻R12后接于 穩(wěn)壓管DW2的陽極上，電容C7和電容C8為濾波電容，電容C7—端接穩(wěn) 壓管DW2的陽極，電容C7的另一端接于電阻R10和電阻R11的節(jié)點上， 電容C8接于DW2的陽極和集成運放器U5的3腳之間。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述開關(guān)量控制信號輸入電路由二極管D1-D3、電阻R14-R21、端子 CT1-6、端子CT1-7、端子CT1-8和端子CT1-9組成；二極管D1、 二極管 D2和二極管D3為保護(hù)二極管，端子CT1-6經(jīng)D1后接于電阻R17和電阻 R21的節(jié)點上，端子CT卜9接+9V，端子CT1-7為開指令控制信號的輸入 端，經(jīng)二極管D2后接于微處理器U1的52腳上，端子CTl-8為關(guān)指令控 制信號的輸入端，經(jīng)二極管D3后接于微處理器U1的4腳上，微處理器 U1的45腳依次經(jīng)過電阻R18和電阻R14后接+5V電壓，微處理器U1的46 腳依次經(jīng)過電阻R19和電阻R15后接+5V電壓，微處理器U1的W腳依次 經(jīng)過電阻R20和電阻R16后接+5V電壓，微處理器U1的48腳依次經(jīng)過電 阻R21和電阻R17后接+5 V電壓。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模i央，其特征在于 所述狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路由LED驅(qū)動芯片U6、發(fā)光二極管 LED1-LED4、三極管T3-T4和電阻R22-R30組成；微處理器U1的LED輸出 引腳35腳、34腳、32腳、30腳、29腳、28腳分別接于LED驅(qū)動芯片U6 的1腳、2腳、3腳、4腳、5腳、6腳，發(fā)光二極管LED1、發(fā)光二極管LED2 3和發(fā)光二極管LED3均為共陽極雙色發(fā)光二極管，發(fā)光二極管LED1的陽 極、發(fā)光二極管LED2的陽極和發(fā)光二極管LED3的陽極相接，且節(jié)點與 三極管T3的集電極相接，T3的基極經(jīng)電阻R28接微處理器U1的7腳， T3的發(fā)射極接+5V電壓，LED1的倆個陰極分別經(jīng)過電阻R22和電阻R23 后接于LED驅(qū)動芯片U6的16腳和15腳，LED2的倆個陰極分別經(jīng)過電阻 R24和電阻R25后接于LED驅(qū)動芯片U6的14腳和13腳，LED3的倆個陰極 分別經(jīng)過電阻R26和電阻R27后接于LED驅(qū)動芯片U6的12腳和11腳，微 處理器U1的20腳經(jīng)電阻R29后接于三極管T4基極，三極管T4的集電極 依次經(jīng)過電阻R30和發(fā)光二極管LED4后接于+5V電壓，三極管T4的發(fā)射 極接地，所述LED驅(qū)動芯片U6采用ULN2003。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述功能設(shè)定按鈕開關(guān)電路由按鈕開關(guān)K1-K4、 二極管D4-D7和電阻 R31組成；微處理器U1的6腳依次經(jīng)二極管D10和按鈕開關(guān)K1后接于微 處理器U1的25腳上，微處理器U1的2腳依次經(jīng)二極管D11和按鈕開關(guān)K2 后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的51腳依次經(jīng)二極管D12和 按鈕開關(guān)K3后接于微處理器U1的25腳上，微處理器U1的3腳依次經(jīng)二 極管D13和按鈕開關(guān)K4后接于微處理器U1的25腳上，二極管D10-D13 為保護(hù)二極管，電阻R31為上拉電阻，且接于+5V電壓和微處理器Ul 的25腳之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種智能位置定位器模塊，其特征在于 所述電機(jī)控制電路由可控硅BT1-BT2、光耦U7-U8、三極管T5-T6、電 阻R32-R39、端子CT2-1、端子CT2-2、端子CT2-3、端子CT2-4、端子 CT2-5和端子CT2-6組成；電機(jī)控制電路內(nèi)置2路大功率雙向可控硅BT1 和BT2，微處理器U1的19腳依次經(jīng)過電阻R32、三極管T5、電阻R34、 光耦U7、可控硅BT1后接于端子CT2-1上，電阻R32接于微處理器U1的 19腳和三極管T5的基極之間，電阻R34接于三極管T5的集電極和光耦 U7的2腳之間，光耦U7的3腳經(jīng)過電阻R36后接于端子CT2-l上，光耦U7 的4腳經(jīng)過電阻R37后接于端子CT2-2上，且光耦U7的4腳接可控硅BT1 的3腳，可控硅BT1的1腳和2腳分別接于端子CT2-2和端子CT2-l上，微 處理器U1的18腳依次經(jīng)過電阻R33、三極管T6、電阻R35、光耦U8、可 控硅BT2后接于端子CT2-3上，電阻R33接于微處理器U1的18腳和三極 管T6的基極之間，電阻R35接于三極管T6的集電極和光耦U8的2腳之 間，光耦U8的4腳經(jīng)過電阻R39后接于端子CT2-3上，光耦U8的3腳經(jīng)過電阻R38后接于端子CT2-2上，光耦U8的4腳接可控硅BT2的3腳，可控 硅BT2的1腳和2腳分別接于端子CT2-3和端子CT2-2上。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能位置定位器模塊，其特征在于設(shè) 有通訊接口，端子COM-VCC接+5V電壓，端子COM-TXD經(jīng)過電阻R40 后接于微處理器Ul的23腳上，端子C0M-RXD經(jīng)過R41后接微處理器 Ul的24腳上，端子C0M-GND接地。
專利摘要本實用新型涉及一種智能位置定位器模塊，它由模擬量控制信號輸入電路、開關(guān)量控制信號輸入電路、閥位信號采集電路、閥位信號輸出電路、狀態(tài)指示燈及其驅(qū)動電路、功能設(shè)定按鈕開關(guān)、電機(jī)控制電路、通訊接口和微處理器組成；本實用新型將上位機(jī)傳來的控制信號與通過閥位傳感器采集到的閥位信號送入微處理器，微處理器先將這兩個信號在其內(nèi)部進(jìn)行高精度的A/D采樣，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后按照預(yù)先設(shè)定的性能特性關(guān)系進(jìn)行比較，判斷閥門開度是否與控制信號相匹配，若匹配即偏差為零，則切斷電機(jī)的電源回路，禁止電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作；使電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確定位。
文檔編號G05D3/12GK201435010SQ20092010344
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者支樹龍, 朱世芹, 王新國, 裴建峰, 裴夢昭 申請人:河北申科電子股份有限公司