專利名稱：操作器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種指示操作類儀表。具體說(shuō)是完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接操作，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器之間，調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器之間的操作器。
目前，工業(yè)上用的手動(dòng)操作器有二類，一類是“硬手動(dòng)操作器”，其優(yōu)點(diǎn)是輸出保持功能好，手動(dòng)操作輸出值可長(zhǎng)期保持不變；其缺點(diǎn)是進(jìn)行“手動(dòng) ()/() 自動(dòng)”切換操作時(shí)有擾動(dòng)。否則，要先進(jìn)行“對(duì)表”即先使手動(dòng)信號(hào)指示表和自動(dòng)信號(hào)指示表指示值達(dá)到一致后再切換，這時(shí)才實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。另一類是“軟手動(dòng)操作”其優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)行“手動(dòng)動(dòng) ()/() 自動(dòng)”切換時(shí)，不需要進(jìn)行“對(duì)表”操作，就實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換，即實(shí)現(xiàn)無(wú)平衡，無(wú)擾動(dòng)切換。其缺點(diǎn)是“輸出保持功能”較差。
本實(shí)用新型的目的是提供一種既有“軟手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)，又有“硬手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)的一種操作器，即在進(jìn)行“手動(dòng)－自動(dòng)”切換時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)平衡、無(wú)擾動(dòng)切換；在手動(dòng)操作時(shí)，其輸出值可長(zhǎng)期保持不變的一種操作器。
附

圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)框圖。
附圖2為本實(shí)用新型電路原理結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)方法為由脈沖信號(hào)源、切換電路，比較和控制電路，轉(zhuǎn)換電路，計(jì)數(shù)電路和電源組成，如附圖1和圖2所示。
脈沖信號(hào)源由集成電路IC1－1 1/6 40106和IC1－2 1/6 40106、電阻R1和R2、電容C1產(chǎn)生振蕩頻率約為1500HZ所構(gòu)成的自動(dòng)脈沖信號(hào)源和由集成電路IC2－1 1/4 4066(自動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K3)和IC2－2 1/4 4066(手動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K4)構(gòu)成的“手動(dòng)－自動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)，以及由自動(dòng)、手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K1、K2及繼電器J1、J2、二極管D1～D6、手動(dòng)指示燈Ds、自動(dòng)指示燈DZ、電容C9、電阻R13、R14構(gòu)成的切換控制電路所組成。
比較和控制電路由運(yùn)算放大器IC10－2 1/4 324及電阻R34～R37構(gòu)成的比較電路；由集成電路IC2－3 1/4 4066控制的自動(dòng)狀態(tài)加計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)K5和IC2－4 1/4 4066控制的自動(dòng)狀態(tài)減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)K6構(gòu)成的自動(dòng)狀態(tài)加、減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)；由手動(dòng)按鈕K7、K8、外控制開(kāi)關(guān)K11、K12構(gòu)成的手動(dòng)狀態(tài)加、減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)，由集成電路IC3－1 1/4 4011、IC3－2 1/4 4011構(gòu)成的加計(jì)數(shù)控制門(mén)、由IC3－3 1/4 4011、IC3－4 1/4 4011構(gòu)成的減計(jì)數(shù)控制門(mén)；由運(yùn)算放大器IC10－3 1/4 324、IC10－4 1/4 324及電阻R38～R47、R52～R58、R18、二極管D7和D8構(gòu)成的三位開(kāi)關(guān)控制電路；由K9構(gòu)成外控手動(dòng)開(kāi)關(guān)、K10構(gòu)成外控自動(dòng)開(kāi)關(guān)、繼電器J2－1觸點(diǎn)、閥門(mén)指示表M2、電阻RGZ構(gòu)成的狀態(tài)及跟蹤信號(hào)輸出電路幾部分所組成。
轉(zhuǎn)換電路由集成電路IC6 7520。運(yùn)算放大器IC7－1358和穩(wěn)壓管DW2、電阻R20、R19、電位器W2構(gòu)成D／A轉(zhuǎn)換電路；由運(yùn)算放大器IC7－2358和三極管T1、T2復(fù)合管及電阻R21～R26、R50、R51電位器W2～W4、電容C8構(gòu)成V／I轉(zhuǎn)換電路；由運(yùn)算放大器IC10－1324、電阻R27～R33、R48、電位器W1、電容C3、C4穩(wěn)壓管DW1構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路。上述D／A轉(zhuǎn)換電路、V／I轉(zhuǎn)換電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成轉(zhuǎn)換電路。
計(jì)數(shù)電路由集成電路IC4和IC5(均為4093)構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器，由集成電路IC84078和IC94068構(gòu)成計(jì)數(shù)器溢出控制電路二部分組成。
電源由集成塊IC117912及電容C10、電阻R11和穩(wěn)壓管DW1、DW2構(gòu)成，向操作器提供＋24V及＋12V二組電源及電平轉(zhuǎn)換和D／A轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電源。
以下將結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
當(dāng)按下自動(dòng)按鈕K1，則繼電器J1和J2鐵芯吸合，并保持，這時(shí)自動(dòng)狀態(tài)指示燈Dz亮，表示儀表處于自動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)按下手動(dòng)按鈕K2，則J1和J2鐵芯釋放并保持，這時(shí)手動(dòng)狀態(tài)指示燈Ds亮，表示儀表處于手動(dòng)狀態(tài)。
集成電路IC2－1和IC2－2組成“手動(dòng)－自動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)。K3為自動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)，K4為手動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)。其聯(lián)鎖關(guān)系為K3接通時(shí)，K4必然斷開(kāi)，反之也一樣。K3、K4同時(shí)受J2－2控制。當(dāng)操作器處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，則J2－2接通，這時(shí)K3接通，K4斷開(kāi)；當(dāng)操作器處于手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，J2－2斷開(kāi)，這時(shí)K3斷開(kāi)，K4接通。
IC3－1和IC3－2構(gòu)成“加計(jì)數(shù)控制門(mén)”、IC3－3和IC3－4構(gòu)成“減計(jì)數(shù)控制門(mén)”、IC4和IC54093構(gòu)成八位可逆計(jì)數(shù)器。當(dāng)“加計(jì)數(shù)控制門(mén)”打開(kāi)時(shí)，則可逆計(jì)數(shù)器可進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)加法計(jì)數(shù)；當(dāng)“減計(jì)數(shù)控制門(mén)”打開(kāi)，則可逆計(jì)數(shù)器可進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。
集成塊IC8 4078和IC94068為計(jì)數(shù)器溢出控制電路。其中IC8為加計(jì)數(shù)溢出控制，當(dāng)可逆計(jì)數(shù)器計(jì)到“255”時(shí)，IC8輸出一控制信號(hào)，將“加計(jì)數(shù)控制門(mén)”關(guān)閉，防止計(jì)數(shù)器輸出由“255”突變到“0”；IC9為減計(jì)數(shù)溢出控制，當(dāng)計(jì)數(shù)器減到“0”時(shí)，IC9輸出一控制信號(hào)，將“減計(jì)數(shù)控制門(mén)”關(guān)閉，防止計(jì)數(shù)器輸出由“0”突變?yōu)椤?55”。
D／A轉(zhuǎn)換器中的IC6和IC7－1一起將可逆計(jì)數(shù)器所計(jì)之?dāng)?shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的直流電壓信號(hào)，然后由IC7－2和T1、T2組成的V／I轉(zhuǎn)換電路將D／A轉(zhuǎn)換輸出電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA電流輸出，由M1電流表指示。
由于本實(shí)用新型是單電源24V供電，其自動(dòng)輸入信號(hào)負(fù)端要求接電源“OV”使自動(dòng)信號(hào)輸入后需先進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。三端穩(wěn)壓器IC117912和IC10－1324與其相連接的阻容元件組成電平轉(zhuǎn)換電路，它將自動(dòng)輸入的1～5V信號(hào)(4～20mA信號(hào)也是先經(jīng)R48轉(zhuǎn)換為1～5V信號(hào))轉(zhuǎn)換為12～16V信號(hào)輸出。
比較器IC10－2324用來(lái)比較自動(dòng)輸入信號(hào)和D／A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的大?。籌C10－3324和IC10－4324組成三位開(kāi)關(guān)電路，用于控制自動(dòng)計(jì)數(shù)加、減控制開(kāi)關(guān)K5和K6；其IC10－3輸出控制K4，IC10－4輸出控制K3。當(dāng)自動(dòng)輸入信號(hào)和D／A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)相等時(shí)，比較器輸出為“0”，這時(shí)IC10－3和IC10－4輸出均為“0”，K3和K4均關(guān)閉，自動(dòng)計(jì)數(shù)即停止；當(dāng)自動(dòng)輸入信號(hào)大于D／A轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)時(shí)，比較器輸出為“＋”，這時(shí)IC10－3輸出為“0”，IC10－4輸出為“1”，使K5接通，K6斷開(kāi)，可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)加到D／A輸出和自動(dòng)輸入信號(hào)相等時(shí)，便自動(dòng)停止計(jì)數(shù)；反之，當(dāng)自動(dòng)輸入信號(hào)小于D／A轉(zhuǎn)換器輸出時(shí)，則可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減到D／A輸出和自動(dòng)輸入相等時(shí)，又自動(dòng)停止計(jì)數(shù)。
因可逆計(jì)數(shù)器溢出控制電路使計(jì)數(shù)器計(jì)到“255”或“0”時(shí)，“加計(jì)數(shù)控制門(mén)”或“減計(jì)數(shù)控制門(mén)”會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這樣計(jì)數(shù)器輸出便不會(huì)溢出，保證了可逆計(jì)數(shù)器工作的可靠性。
本實(shí)用新型在自動(dòng)與手動(dòng)切換時(shí)不會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)。先分析由自動(dòng)向手動(dòng)切換時(shí)，本實(shí)用新型能不能實(shí)現(xiàn)無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換。由前面對(duì)本實(shí)用新型電路的分析可知，在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可逆計(jì)數(shù)器可及時(shí)跟蹤自動(dòng)輸入信號(hào)，并將自動(dòng)信號(hào)存貯于可逆計(jì)數(shù)器中。當(dāng)由自動(dòng)向手動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)，只要可逆計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)不變，本實(shí)用新型輸出也不變。
當(dāng)按下手動(dòng)按鈕K2，則操作器立即轉(zhuǎn)入手動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。此時(shí)J1、J2均釋放，并保持，手動(dòng)狀態(tài)指示燈Ds亮；由于J2－2斷開(kāi)，使K3斷開(kāi)，K4接通，這時(shí)自動(dòng)脈沖信號(hào)源f自便不能通過(guò)K3使可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)；在人們還沒(méi)有按下手動(dòng)增按鈕K7或手動(dòng)減按鈕K8時(shí)，手動(dòng)脈沖信號(hào)源f手也不能使可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。由此可見(jiàn)，由自動(dòng)向手動(dòng)切換的瞬間，可逆計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)不變，使操作器輸出不變。實(shí)現(xiàn)了由自動(dòng)向手動(dòng)的無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換。
在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，當(dāng)按下“手動(dòng)增”按鈕，則計(jì)數(shù)器作加法計(jì)數(shù)，操作輸出逐步增加；當(dāng)按下“手動(dòng)減”按鈕，則計(jì)數(shù)器作減法計(jì)數(shù)，操作器輸出逐步減小。手動(dòng)計(jì)數(shù)頻率為f手，考慮到人們操作習(xí)慣，手動(dòng)計(jì)數(shù)從0～255計(jì)數(shù)，時(shí)間設(shè)計(jì)約為17秒。
現(xiàn)在分析由手動(dòng)向自動(dòng)切換時(shí)的情況在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，操作器將狀態(tài)信號(hào)J2－1和1～5V跟蹤信號(hào)送給單回路調(diào)節(jié)器，單回路調(diào)節(jié)器便自動(dòng)跟蹤操作器輸出的跟蹤信號(hào)(跟蹤輸出為閥位輸出信號(hào)或本機(jī)輸出信號(hào))，技在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，操作器自動(dòng)輸入信號(hào)始終和手動(dòng)輸出信號(hào)相一致。當(dāng)按下自動(dòng)按鈕K1時(shí)，由于切換前D／A輸出和自動(dòng)輸入相一致，切換后自動(dòng)加、減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)K5、K6均為斷開(kāi)狀態(tài)，因切換瞬間，可逆計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)保持不變，因而操作器輸出也不變，即實(shí)現(xiàn)無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換。
本操作器手動(dòng)輸出保持功能之所以特別好，是因?yàn)樗钥赡嬗?jì)數(shù)器作為手動(dòng)信號(hào)存貯器，計(jì)數(shù)器數(shù)字不變，操作器輸出就不會(huì)變。
又當(dāng)外控手動(dòng)信號(hào)K9接通時(shí)，操作器便強(qiáng)迫切換到手動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)手動(dòng)狀態(tài)和自動(dòng)狀態(tài)指示燈同時(shí)亮；只要K9不斷開(kāi)，操作器就不可能切換到自動(dòng)狀態(tài)。
當(dāng)外控手動(dòng)信號(hào)斷開(kāi)時(shí)，若外控自動(dòng)信號(hào)K10接通，則操作器立即切換到自動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行。
由于K11和K7并聯(lián)，K12和K8并聯(lián)，當(dāng)操作在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，外控增信號(hào)K11接通，操作器輸出會(huì)逐步增大；外控減信號(hào)K12接通，操作器輸出會(huì)逐步減小。
M2為閥位指示表，由M2可直接指示閥位開(kāi)度的大小。操作器跟蹤輸出信號(hào)從RGZ＝250Ω兩端輸出。當(dāng)操作器有4～20mA閥位信號(hào)輸入時(shí)，則將“B”接通，操作器輸出閥位跟蹤信號(hào)；若操作器無(wú)閥位信號(hào)輸入，則將“F”接通，操作器輸出本機(jī)跟蹤信號(hào)。
本實(shí)用新型的積極效果是保留了“軟手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)和“硬手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到輸出值可長(zhǎng)期保持不變，并實(shí)現(xiàn)了無(wú)擾動(dòng)無(wú)平衡切換，提高了工作性能。
權(quán)利要求1.一種由脈沖信號(hào)源、切換電路、比較和控制電路、轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)電路和電源所組成的操作器，其特征在于a.脈沖信號(hào)源由集成電路IC1-1 1/6 40106和IC1-2 1/6 40106、電阻R1和R2、電容C1產(chǎn)生振蕩頻率約為1500Hz所構(gòu)成的自動(dòng)脈沖信號(hào)源和由集成電路IC1-3 1/6 40106、IC1-4 1/6 40106、電阻R3和R4、電容C2構(gòu)成的產(chǎn)生頻率約為15HZ的手動(dòng)脈沖信號(hào)源二部分組成；b.切換電路由集成電路IC2-1 1/4 4066(自動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K3)和IC2-2 1/4 4066(手動(dòng)狀態(tài)開(kāi)關(guān)K4)構(gòu)成的“手動(dòng)-自動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)，以及由自動(dòng)、手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K1、K2及繼電器J1、J2、二極管D1～D6、手動(dòng)指示燈Ds、自動(dòng)指示燈Dz、電容C9、電阻R13、R14構(gòu)成的切換控制電路所組成；c.比較和控制電路由運(yùn)算放大器IC10-2 1/4 324及電阻R34～R37構(gòu)成的比較電路；由集成電路IC2-3 1/4 4066控制的自動(dòng)狀態(tài)減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)K6構(gòu)成的自動(dòng)狀態(tài)加、減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)；由手動(dòng)按鈕K7、K8、外控制開(kāi)關(guān)K11、K12構(gòu)成的手動(dòng)狀態(tài)加、減計(jì)數(shù)控制開(kāi)關(guān)，由集成電路IC3-1 1/4 4011、IC3-2 1/4 4011構(gòu)成的加計(jì)數(shù)控制門(mén)，由IC3-3 1/4 4011、IC3-4 1/4 4011構(gòu)成的減計(jì)數(shù)控制門(mén)；由運(yùn)算放大器IC10-3 1/4 324、IC10-4 1/4 324及電阻R38～R47、R52～R58、R18、二極管D7和D8構(gòu)成的三位開(kāi)關(guān)控制電路；由K9構(gòu)成外控手動(dòng)開(kāi)關(guān)、K10構(gòu)成外控自動(dòng)開(kāi)關(guān)、繼電器J2-1觸點(diǎn)、閥門(mén)指示表M2、電阻RGZ構(gòu)成的狀態(tài)及跟蹤信號(hào)輸出電路幾部分所組成；d.轉(zhuǎn)換電路由集成電路IC67520、運(yùn)算放大器IC7-1358和穩(wěn)壓管DW2、電阻R20、R19、電位器W2構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換電路；由運(yùn)算放大器IC7-2358和三極管T1、T2復(fù)合管及電阻R21～R26、R50、R51電位器W2～W4、電容C8構(gòu)成V/I轉(zhuǎn)換電路；由運(yùn)算放大器IC10-1324、電阻R27～R33、R43、電位器W1、電容C3、C4穩(wěn)壓管DW1構(gòu)成的電平轉(zhuǎn)換電路。上述D/A轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成轉(zhuǎn)換電路；e.計(jì)數(shù)電路由集成電路IC4IC5(均為4093)構(gòu)成可逆計(jì)數(shù)器，由集成電路IC84078和IC94068構(gòu)成計(jì)數(shù)器溢出控制電路二部分組成；f.提供+24V及+12V二組電源及電平轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電源由集成塊IC117912、電容C10、電阻R11、穩(wěn)壓管DW1、DW2構(gòu)成。
專利摘要一種由脈沖信號(hào)源、切換電路、比較和控制電路、轉(zhuǎn)換電路、計(jì)數(shù)電路和電源組成的操作器，其特點(diǎn)在于既有“軟手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)，又有“硬手動(dòng)操作器”優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)擾動(dòng)、無(wú)平衡切換，在手動(dòng)操作時(shí)，輸出值可長(zhǎng)期保持不變，提高了操作器性能。
文檔編號(hào)G12B11/02GK2082447SQ90215430
公開(kāi)日1991年8月7日 申請(qǐng)日期1990年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月3日
發(fā)明者紀(jì)孔任, 陳漢民, 許大才, 于世奇 申請(qǐng)人:福建省福鼎縣電子設(shè)備廠