CN101650555A - 智能电气阀门定位器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能电气阀门定位器，包括控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元以及电源单元，所述的电源单元包括接收阀门控制信号的稳压电路和电流采样电路，所述的稳压电路输出端连接低压差线性稳压器，用于驱动控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元工作；所述的电流采样电路由两端分别连接阀门控制信号负端和稳压电路接地端的电阻以及与电阻两端连接的放大器组成，放大器输出端连接控制单元。本发明定位器利用阀门控制信号输出电流作为驱动整个定位器工作的工作电流，使得整个定位器功耗更小。采样时使用负端电流，并通过电阻将电流转换为电压，电压通过放大器放大输出，提高了采样精度。

Description

智能电气阀门定位器
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种智能电气阀门定位器。
背景技术
阀门定位器从最初的气动、机械力平衡式至基于电磁转换的电气阀门定位器，直到今天的智能型和使用现场总线技术的阀门定位器，其总的趋势是电气化、智能化，并且必将与全数字化工业控制相适应。
智能电气阀门定位器的基本功能是将阀位反馈值和阀位设定值进行比较，按照一定的算法控制气动执行机构调节阀开度。智能定位器具有高灵敏度、高可靠性以及内设整定参数可选择性，使有死区的阀门动态响应得到很大的改善，并使阀门行程精确和稳定地操作。与传统的阀门定位器相比，智能阀门定位器有着显著的优势，更适合现代过程控制的需要，故成为当前阀门定位器的研究重点和发展趋势。
发明内容
本发明提供了一种定位精确、功耗小的智能电气阀门定位器。
一种智能电气阀门定位器，包括控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元以及电源单元，所述的电源单元包括接收阀门控制信号的稳压电路和电流采样电路，所述的稳压电路输出端连接低压差线性稳压器，用于驱动控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元工作；所述的电流采样电路由两端分别连接阀门控制信号负端和稳压电路接地端的电阻以及与电阻两端连接的放大器组成，放大器输出端连接控制单元。
所述的I/P转换单元由气源、恒流节孔、气体放大器、喷嘴、挡板以及线圈组成；其中，恒流节孔和气体放大器的进气口与气源连接，恒流节孔的出气口和气体放大器的第一出气口与喷嘴连接，气体放大器的第二出气口用于驱动阀门；挡板紧挨着喷嘴，线圈设置在挡板附近，且两端与控制单元连接。
所述的控制单元由依次连接的采样芯片、主控制器和输出转换电路组成，采样芯片对输入的阀门控制信号和阀位检测反馈单元的输出信号进行采样，将采样值输送到主控制器，主控制器比较计算后输出相应占空比的矩形波至输出转换电路。
所述的主控制器连接有Hart信号调制解调器。
所述的阀位检测反馈单元由与阀门连接的反馈杆和磁阻型角度传感器组成，磁阻型角度传感器输出端连接控制单元。
本发明定位器利用阀门控制信号输出电流作为驱动整个定位器工作的工作电流，使得整个定位器功耗更小。采样时使用负端电流，并通过电阻将电流转换为电压，电压通过放大器放大输出，提高了采样精度。
附图说明
图1为本发定位器的模块示意图；
图2为图1所示定位器中控制单元的结构示意图；
图3为图1所示定位器中I/P转换单元结构示意图；
图4为图1所示定位器中阀位检测反馈单元结构示意图；
图5为图1所示定位器中电源单元结构示意图。
具体实施方式
如图所示，一种智能电气阀门定位器，由控制单元1、I/P转换单元2、阀位检测反馈单元3以及电源单元组成4。
控制单元1由依次连接的采样芯片11(AD7714)、主控制器12(MSP430F149)和输出转换电路13组成，采样芯片11对输入的阀门控制信号和阀位检测反馈单元3的输出信号进行采样，将采样值输送到主控制器12，主控制器12比较后输出相应占空比的矩形波至输出转换电路13。输出转换电路13将该矩形波转换成带直流电平的二次谐波。
I/P转换单元2由气源21、恒流节孔22、气体放大器23、喷嘴24、挡板25以及线圈26组成；其中，恒流节孔22和气体放大器23的进气口与气源21连接，恒流节孔22的出气口和气体放大器23的第一出气口与喷嘴24连接，气体放大器23的第二出气口用于驱动阀门5；挡板25紧挨着喷嘴24，线圈26设置在挡板25附近，且两端与输出转换电路13连接。当带直流电平的二次谐波通过线圈26时，线圈26周围产生磁场，吸引挡板25靠近。
阀位检测反馈单元3由与阀门5连接的反馈杆31以及磁阻型角度传感器32组成，其中磁阻型角度传感器32由磁场产生单元33以及磁阻网络34组成，磁阻网络34输出端连接采样芯片11。
电源单元4包括接收阀门控制信号的稳压电路41，稳压电路41输出端连接若干低压差线性稳压器42，稳压电路41接地端连接一25欧姆的电阻43，电阻43另一端连接阀门控制信号的负端，电阻43两端连接一放大器44，放大器44和电阻43构成了采样电路；放大器44输出端连接采样芯片11。
为了将阀门控制信号单独作为工作电流，并保持其电流不变化，可以在阀门控制信号中加载Hart信号，而主控制器12连接Hart信号调制解调器14，阀门控制信号直接输入Hart信号调制解调器14，因为Hart信号包含阀门控制信息，主控制器12接收阀门控制信息与采样得到的阀位信息比较计算，输出矩形波。
上述智能电气阀门定位器工作原理如下：
首先阀门控制器持续输入一4～20mA的阀门控制信号，采样芯片11采样得到电阻43两端的电压以及磁阻网络34输出的电压，主控器12对这两个电压进行比较，根据比较结果，主控制器12发出相应占空比的矩形波。假如两个电压不相等，矩形波的占空比会发生变化，导至线圈26的磁通量也随之发生变化。
线圈26磁通量发生变化，使得线圈26对挡板25吸引力也发生变化，喷嘴24以及气体放大器23第二出气口的出气量跟着变化，进而调整阀门5进程。
阀门5进程调整，通过反馈杆31使磁场产生单元33转动，导至磁阻网络34输出的电压发生变化，此时采样芯片11重新采样，主控制器12重复比较计算，直至调整的阀位与实际阀位一致。

Claims (5)

1、一种智能电气阀门定位器，包括控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元以及电源单元，其特征在于：所述的电源单元包括接收阀门控制信号的稳压电路和电流采样电路，所述的稳压电路输出端连接低压差线性稳压器，用于驱动控制单元、I/P转换单元、阀位检测反馈单元工作；所述的电流采样电路由两端分别连接阀门控制信号负端和稳压电路接地端的电阻以及与电阻两端连接的放大器组成，放大器输出端连接控制单元。
2、根据权利要求1所述的智能电气阀门定位器，其特征在于：所述的I/P转换单元由气源、恒流节孔、气体放大器、喷嘴、挡板以及线圈组成；其中，恒流节孔和气体放大器的进气口与气源连接，恒流节孔的出气口和气体放大器的第一出气口与喷嘴连接，气体放大器的第二出气口用于驱动阀门；挡板紧挨着喷嘴，线圈设置在挡板附近，且两端与控制单元连接。
3、根据权利要求1所述的智能电气阀门定位器，其特征在于：所述的控制单元由依次连接的采样芯片、主控制器和输出转换电路组成，采样芯片对输入的阀门控制信号和阀位检测反馈单元的输出信号进行采样，将采样值输送到主控制器，主控制器比较计算后输出相应占空比的矩形波至输出转换电路。
4、根据权利要求3所述的智能电气阀门定位器，其特征在于：所述的主控制器连接有Hart信号调制解调器。
5、根据权利要求1所述的智能电气阀门定位器，其特征在于：所述的阀位检测反馈单元由与阀门连接的反馈杆和磁阻型角度传感器组成，磁阻型角度传感器输出端连接控制单元。
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