CN1005349B - 电-气动压力转换器 - Google Patents

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Abstract

一种转换阀具有至少一个支承于密封腔中的板式压电元件，且它具有一自由端；至少两个气体直射喷嘴，其开启和闭合的配置根据该压电元件自由端的位置；还具有一个从所述密封腔向外连通的气体输出通道。一种电一气动压力转换器使用了这种转换阀；及用于将来自输出通道的气体压力信号转换为标准气压信号的控制继电器；用于提供脉冲宽度调制信号的脉冲宽度调制装置，它响应于来自压力传感器的电信号和外部参考电信号之间的偏差，以激励该转换阀中的板式压电元件。

Description

电-气动压力转换器
本发明涉及了用于过程控制等的电-气动转换器。
常规的电-气动压力转换器可将电信号转换为喷嘴回压，以得到一个气动压力信号。例如在日本专利（公开号为59-25962）所公开的发明中，用到了一种压电元件于喷嘴瓣阀，紧靠在喷嘴部分的这种喷嘴瓣阀根据输入信号予以转换，从而控制喷嘴部分和喷嘴瓣阀之间的开口间隙并改变该喷嘴的回压。在日本实用新型所公开的实用新型中（早期公开号58-130105），该喷嘴瓣阀以接近其谐振频率的频率予以振动，而一个周期的全开时间和全闭时间的比值将根据输入信号予以控制，但不控制喷嘴瓣阀和喷嘴部分之间的开口压力，从而改变喷嘴的回压。
在上述的两种方法中，由于将电信号转换为喷嘴回压，因此很难得到输入信号的足够增益。当这种电-气动压力转换器在使用4至20毫安信号的控制系统中工作时，各相应部分的电源电压必须从4至20毫安的这种外部输入信号中得到。但是在此种情况下，如果因某种原因降低了输入电压及不能得到予定的电压，则转换阀的控制将失效，从而产生不正常的输出。
本发明的电-气动压力转换器包括：具有至少一个板式压电元件的转换阀，以悬臂方式支撑于一个密封腔内，其末端部分将据所加电压而摆动，至少两个可根据该压电元件的位移而开启和闭合的压力喷嘴，和一个从该密封腔伸向外部的孔的输出;一个控制继电器用于将经孔输出的气动压力信号转换成标准的气动压力信号;一个压力传感器用于将控制继电器的输出压力转换成电信号;脉冲宽度调制装置用于将与压力传感器的电信号和外部输入信号间的差值相对应的脉冲宽度调制信号加至转换阀的板式压电元件上;一个从外部输入电压获得预定电压的电源电路，将电源电压加至各相应部分;还包括可监测外部输入电压并当外部电压降至比正常操作范围还低的某一预定值时抑制转换阀输出的装置。
在正常操作期间，当配有提供气动压力Ps的压力喷咀和与一个与环境大气相通压力喷咀的开-闭受控于板式压电元件时，密封腔内的气动压力要变化，且输出的气动压力Po变化很大。
如果减小输入信号，则输出的气动压力要降至零。
图1的框图示出了本发明的一种实施例;
图2至图4是各部分的详细视图;
图5的时序用以解释操作过程;
图6和7是解释本发明效果的视图;
图8至图10的电路图展示了转换阀输出抑制电路13的另一种配置。
其中1为输入电路;4为差动放大器;6为比较器;7为参考波形发生器;8为脉冲宽度调制器;9为转换阀;10为控制继电器;11为输出口;12为压力传感器;13为转换阀输出抑制电路;44，45为双晶片压电元件;47，50为压力喷嘴。
图1的框图示出了本发明的一种实施例。参见图1，输入电路1（其详细配置示于图2中）接收来自输入端2和3的4至20毫安的电流信号，并将其转换为电压信号，作为另一电路的电源电路。
当在4和20毫安之间变化的电流信号从2和3端输入时，由输入电路1可将其转换为电压信号Va。该信号Va通过差动放大器4与放大装置5对应于由当时输出的气动压力转换为电信号而得到的值的输出信号Vb相比较，更具体讲，差动放大器4输出这两个信号的差值（Vb-Va）。图5（a）中的波形a表示对应于差动放大器4输出的差值信号（Vb-Va）。
该差值信号（Vb-Va）输入到构成了脉冲宽度调制器8的比较器6中，并与来自参考波形发生器7的三角波参考信号输出进行比较。
参考波形发生器7可以产生稳定的三角波信号，图3示出了其详细电路配置。参见图3，标号31代表运算放大器，它由集成电路和电容32组成。标号33代表运算放大器，它由比较器，构成分压器的电阻R1、R12、R13和R14，以及电阻R15组成。开关34受控于来自运算放大器33的输出，这样可相对于运算放大器31的转换输入而通/断参考电压源35端及公共端36。以此种配置，具有非常稳定周期和幅度的三角波信号便可获得。图5（b）中的波形b表示参考信号。
当参考信号高于差值信号Vb-Va时，比较器6的输出即变为“H（通）”;否则变为“L（断）”。具体而言，图5（b）中的脉冲宽度调制信号可作为比较器6的输出。
转换阀9可根据来自脉宽调制器8的输出信号控制气流的通断，图4示出了其详细配置。转换阀9在一外壳41内带有空气腔42和密封腔43。气孔46成形于空气腔42中，以使空气腔42的内部与外界大气正常相通，空气腔42与密封腔43经流体通道48相通，而压力喷嘴47则限定于在空气腔42一侧的气体通道48中。压力喷嘴47所处的位置面对双晶片压电元件44的可动端44A。当可动端44A如箭头A所示摆动时，压力喷嘴47便随之开启或关闭。
在密封腔43中，与流体通道49相通的压力喷嘴50成形的位置面对双晶片压电晶体元件45的可动端45A。当可动端45A如箭头B所示摆动时压力喷嘴50便开启或关闭。应注意流体通道49是与成形于固定部件57的气动压力源通道51相通的，而气动压力源Ps可正常地施加于其中。经过孔53的输出将成形于固定部分57的气压输出通道52与上述密封腔43相接通。在图4中，标号54代表用于密封该密封腔43的垫片;而55和56代表的O形环用于密封外壳41和固定部件57。
双晶片压电元件44和45由施加在输入端58和59的电压，以反方向被驱动。换言之，当可动端44A根据加到输入端58和59的电压开启压力喷嘴47时，可动端45A则关闭压力喷嘴50。换言之，当可动端44A关闭压力喷嘴47时，可动端45A即开启压力喷嘴50。
在以上述配置的转换阀9中，当比较器6的输出脉冲处于“高”电平时，喷嘴50开启而喷嘴47闭合，气动压力源Ps加至密封腔43，这样便打开了转换阀9。反之当比较器6的输出脉冲为“低”电平时，喷嘴50闭合而喷嘴47开启，气动压力源Ps被关闭，密封腔43中的空气流入经喷嘴47与外界大气相通的气腔42，从而关闭了转换阀9。
如图5所见，当差值信号（Vb-Va）接近零时，比较器6输出脉冲的占空比为1∶1。如果此差值信号（Vb-Va）为正，此输出脉冲的“H”间隔延长，如其为负则它的“L”间隔延长。
因此当示于图5（b）的通/断（ON/OFF）信号从比较器6输入时，在密封腔43中的气动压力要变化，且气动压力输出通道52中的输出压力Po也要改变。具体讲，当差值信号（Vb-Va）为正时，转换阀9的通间隔要比其断间隔长，来自气压输出通道52的输出气压Po增加。与此相反，当此差值信号（Vb-Va）为负时，断间隔予以延长，输出气压Po减少。应注意密封腔43是作为容积腔使该输出气压Po平滑，这样就可消除由于脉冲宽度调制所引起的脉动。
输出气动压力Po加至控制继电器10。此控制继电器10为公知装置用于放大输入的气动压力信号以将其转换为标准气动压力信号。控制继电器10的输出加至输出口11，而在那里的气动压力即相当最后输出气动压力。
控制继电器10的输出由压力传感器12检测并转换为电信号，这样它可经放大器装置5反馈至差动放大器4，该反馈信号用作增加或减少此差动信号（Vb-Va）使其为零。根据这种反馈控制，能够获得对应该输入信号的稳定输出气动压力。
但是因用于各相应部分的电源电压如前所述，是从输入电路1的输入电流而得到的，如果输入电流降至4至20毫安的正常操作范围以下，且电源电压也降压至最低限电压（在此电压上各相应部分的电子电路可正常工作）以下，则转换阀9的控制即失效。在此状态中，当输入电流IIN降至低于4毫安的Io时，也即3.8毫安，则Va为不正常，且不再从比较器6中输出正确的输出。其结果如图6所示，来自转换阀9的输出变为不正常。
在本实施例中，当输入信号IIN降至Io以下时，转换阀输出抑制电路13开始工作，这样转换阀9的输出气动压力Po即降至0千克力/平方厘米。
图2示出了这一实施例的详细配置。参见图2，输入电路1包括恒流电路21和恒压电路22。输入至输入端2和3的输入电压IIN转换为电压信号Va并输出至差动放大器4。另外，作为恒压电路22输出而得到的电压VF作为电源电压加至各相应部分。需注意标号OP1至OP3代表运算差动放大器;RO和R1至R9代表电阻;Tr1和Tr2代表晶体管;及ZD1代表齐纳二极管。
由电阻10对跨接在齐纳二极管ZD1两端的电压分压而得到的输出加至差动放大器OP4的非反相输入端，同时将差动放大器OP4的反相输入端接至公共端。
在正常操作期间，如调节电阻R9的输出点，以使包括差动放大器OP4的比较器的参考电位er设置为稍低于公共电压e1的值，则电阻R9的输出为0伏，且二极管D1反向偏置。因此比较器6将不受转换阀输出抑制电路13的影响，而在其反相输入端接收差动放大器4的输出电压Va-Vb。
但是如果输入电流降至Io，由输入电路1所施加的电源电压将不能被正确调整，且公共电位e1要降至参考电位er以下。其结果比较器6的输出要变为“高”电平，无论差动放大器4的输出e（＝Vb-Va）如何，比较器6的输入e2将降低，且比较器6的输出则趋向“低”电平。这样转换阀9处于断的状态，如图7所示输出气压Po要降至0千克力/平方厘米。
在示于图2的实施例中，比较器6在差动放大器4-侧的电位是强迫地固定住的。但是该比较器6在参考波形发生器7-侧的电位则是可以固定的。图8展示了这一实施例。
当然，比较器6和转换阀9可如图9所示通过模拟开关14予以组合，当电流IIN降至Io时即可关断这个开关。
换言之，至差动放大器4的输入可予控制。图10示出了此实施例。在图10中，标号R21至R26代表电阻。
根据如上所述的本发明，由于输出气动压力Po的变化是通过板式压电元件，根据加有气压源Ps的压力喷嘴的开-关控制而实现，且在此转换阀中的另一压力喷嘴是与外部大气相通的，所以在与利用喷嘴回压的电-气动压力转换方法相比较时，其电-气动压力增益可有很大改善。再之因板式压电元件是由脉冲宽度调制信号所驱动的，所以压电元件中的偏差影响很小，无需为补偿这种偏差的高压电源。
根据本发明，当外部输入信号降至比正常操作范围还低的某一预定值时，提供有可抑制转换阀输出的装置。因此从其外部输入信号接收电源电压的双线型控制系统中，在外部输入信号降低时可防止不正常的操作。

Claims (1)

1、一种电-气动压力转换器，它包括：具有至少一个板式压电元件的转换阀，以悬臂方式支撑于一个密封腔内，其末端部分将根据所加电压而摆动，至少两个可根据该压电元件的位移而开启和闭合的压力喷嘴，和一个从该密封腔伸向外部的孔的输出;一个控制继电器用于将经孔输出的气动压力信号转换成标准的气动压力信号，一个压力传感器将控制继电器的输出压力转换成电信号;脉冲宽度调制装置用于将与压力传感器的电信号和外部输入信号间的差值相对应的脉冲宽度调制信号加至转换阀的板式压电元件上;其特征在于包括一个从外部输入电压获得一预定电压的电源电路，将电源电压加至各相应部分;还包括可监测外部输入电压并当外部电压降至比正常操作范围还低的某一预定值时抑制所述转换阀输出的装置。
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8817456D0 (en) * 1988-07-22 1988-08-24 Ici Plc Flow injection analysis
US5063598A (en) * 1990-04-25 1991-11-05 Ford Motor Company Active noise control system with two stage conditioning
CA2041766A1 (en) * 1990-06-08 1991-12-09 Alan L. Miller Pulse width modulated pressure control valve configuration
US5207737A (en) * 1992-02-27 1993-05-04 Landis & Gyr Powers, Inc. Analog output electro-pneumatic transducer
EP0634713B1 (en) * 1993-07-15 1999-12-29 Nordson Corporation Improvements in and relating to air regulation control
US5957393A (en) * 1994-03-03 1999-09-28 Nordson Corporation Air regulator control system for powder coating operation
GB9611147D0 (en) * 1996-05-29 1996-07-31 Flight Refueling Ltd A flapper valve
DE29804811U1 (de) * 1998-03-17 1998-07-16 Buerkert Gmbh Binärer elektrisch ansteuerbarer fluidischer Leistungsverstärker
US7849870B2 (en) 2007-11-01 2010-12-14 Honeywell International Inc. Piezoelectric pressure control valve
WO2014131427A1 (en) * 2013-02-26 2014-09-04 Abb Technology Ltd Pilot stage with pulse width modulation for the valve of an electro-pneumatic positioner
EP3022448B1 (en) 2013-07-18 2017-05-10 ABB Schweiz AG Discrete pilot stage valve arrangement with fail freeze mode
CN205026183U (zh) * 2014-03-18 2016-02-10 费希尔控制国际公司 电动气动变换器、开关阀及闭锁式电动气动变换器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742492A (en) * 1971-01-11 1973-06-26 D Proctor Transducer drive circuit and signal generator
DE2557952C3 (de) * 1975-12-22 1978-09-28 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Gleichstromkreises
US4047992A (en) * 1976-03-02 1977-09-13 Eastman Kodak Company Turn-on method and apparatus for ultrasonic operations
AT380934B (de) * 1983-01-13 1986-07-25 Enfo Grundlagen Forschungs Ag Elektrisch-pneumatischer signalwandler
JPS6012155A (ja) * 1983-06-30 1985-01-22 Shimon Kk ノズル詰まり検出装置付噴射ガン
US4527583A (en) * 1983-07-12 1985-07-09 Dresser Industries, Inc. Electropneumatic transducer system
US4617952A (en) * 1984-07-31 1986-10-21 Yamatake-Honeywell Co. Limited Switching valve and an electro-pneumatic pressure converter utilizing the same
AT382431B (de) * 1985-02-08 1987-02-25 Enfo Grundlagen Forschungs Ag Elektrisch-pneumatischer signalwandler

Also Published As

Publication number Publication date
GB2181278B (en) 1989-09-13
JPH0445685B2 (zh) 1992-07-27
GB2181278A (en) 1987-04-15
CN86106721A (zh) 1987-05-27
JPS6280301A (ja) 1987-04-13
DE3633674A1 (de) 1987-04-16
GB8623444D0 (en) 1986-11-05
DE3633674C2 (zh) 1990-07-12
US4675567A (en) 1987-06-23

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