CN101876381B - 伺服电动阀及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种伺服电动阀及其控制方法，该伺服电动阀包括阀体，阀体中设有阀杆，伺服电机的输出通过联轴器与减速器输入相连，减速器的输出与阀杆相连，阀杆与阀孔相连并控制阀孔的开度，所述的伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度；所述的控制方法包括设定阀门开度值、计算角度、检测角度等步骤。本发明控制精度高、可靠性高、响应快、可以控制转矩、转速并且可以实现阀门的自动控制。

Description

伺服电动阀及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种电动阀及其控制方法，尤其是一种用伺服电机控制阀门开度的伺服电动阀及其控制方法。
背景技术
电动阀在化工、钢铁、石油等领域有广泛的应用。目前用于电动阀的电动机有异步电机、步进电机和变频器驱动电机等，电机通过减速器与阀杆相连，控制阀的开启与闭合。
异步电机一般和限位器同时使用，通过限位器的限位信号，来开启或切断电动机的控制电路，这种方式只能控制阀门的全开或全闭，并且限位器容易损坏，另外不能对异步电机的扭矩进行控制，扭矩超限可能会造成阀门或设备的损坏。申请号为200820031710.0的文献，针对异步电机转矩不受控问题设计了阀门转矩控制电动装置。
步进电机驱动阀门时不需要限位器，控制器通过给步进电机脉冲信号来控制阀的开度，可以对阀的开度进行任意调节。但是步进电机为开环控制，控制精度低，而且容易失步，造成控制失效。申请号为200720125094.0的文献，提出了一种改进的步进电机驱动的电动阀，虽然作了一些改进，但是仍采用的是步进电机，控制方式仍为开环，精度低。
变频式电动阀采用变频器驱动异步电机，并且在阀上装有位置传感器，返回阀的开度信号，构成闭环控制，控制精度较高，申请号为200710072541的文献，提出了一种变频式电动阀。变频式电动阀需要用到编码器，编码器的成本高，特别是对于使用环境恶劣的情况(如粉尘、风沙大，振动大)，所需要的编码器价格更高，而且与交流伺服系统相比，变频器控制的响应慢，精度较低。
目前还有永磁无刷直流电机驱动的电动阀，和变频式电动阀一样，要进行闭环控制，需要用到编码器。申请号为200710036766的文献，针对电动阀，提出了一种改进的编码器，但是结构复杂，成本高，且光电编码器对使用环境的要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种伺服电动阀及其控制方法，其控制精度高、可靠性高、响应快且成本低。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种伺服电动阀，包括阀体，阀体中设有阀杆，伺服电机的输出通过联轴器与减速器输入相连，减速器的输出与阀杆相连，阀杆与阀孔相连并控制阀孔的开度，所述的伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度。
在另一实施例中，所述的阀杆上也可以设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度。
在又一实施例中，所述的阀杆上还设有传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆上，从动件的转轴上设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度。
所述的减速器为蜗轮蜗杆减速器或圆柱齿轮减速器或圆锥齿轮减速器或行星齿轮减速器或其组合。
所述的伺服电机优选为交流伺服电机。
所述的位置检测装置、伺服控制器和伺服电机可以一体设置。
所述伺服控制器包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和位置检测装置输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给伺服电机，从而实现对伺服电机的精确控制。
所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；
所述传感器信号处理子单元接收所述位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；
所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；
所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元；
所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。
所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。
优选地，所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块
所述的位置检测装置，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。
所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。
所述的导磁环的弧段端部可以设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
进一步地，所述的位置检测装置还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。
所述位置检测装置中包括位置检测装置的信号处理电路，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
合成电路，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；
角度获取电路，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；以及
存储电路，用于存储标准角度表。
此外，所述的位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上；
在定子上，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝1，2…n)个均匀分布的磁感应元件，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；
在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件，所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给信号处理装置。
具体地，在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，该夹角为90°/g；当m为3时，该夹角为120°/g；当m为6时，该夹角为60°/g，其中，g为第二磁钢环的磁极总数。
此外，所述的位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在转轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N[N＜＝2n(n＝0，1，2…n)]对磁极，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照特定磁序算法确定；
在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝0，1，2…n)个呈一定角度分布的磁感应元件；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给信号处理装置。
在定子上对应于第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为360°/2n。
具体地，在定子上对应于第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为90°/2n，当m为3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为120°/2n；当m为6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为60°/2n。
所述磁感应元件直接表贴在定子的内表面。
所述的位置检测装置还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。
所述的导磁环的弧段端部可以设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
所述的磁感应元件为霍尔感应元件。
所述传感器信号处理子单元或位置检测装置中包括位置检测装置的信号处理电路，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
相对偏移角度θ1计算电路，用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；
绝对偏移量θ2计算电路，根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；
角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；
存储模块，用于存储数据。
所述的位置检测装置还包括信号放大电路，用于在A/D转换电路进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行放大。
所述相对偏移角度θ1计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述第一合成电路对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号D；所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一标准标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度θ1。
所述相对偏移角度θ1计算电路内或在合成电路之前还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁电式传感器发送来的电压信号的影响。
所述第一合成电路的输出还包括信号R；
所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正器对合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R0进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路。
所述绝对偏移量θ2计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述第二合成电路用于对对应于第二磁钢环的位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号E；所述第二角度获取电路根据该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2。
本发明还提供一种伺服电动阀的控制方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：设定电动阀阀门开度值，并将该数值预存在伺服控制器的MCU中；
步骤2：根据电动阀阀门开度值的大小，计算出阀杆的位移量，伺服控制器根据减速器的传动比，计算转轴的驱动角度；
步骤3：检测电机轴的实际角度，对伺服电机的驱动角度进行控制，使其达到预存数值，实现电动阀的阀门开度控制。
所述的步骤3中检测的具体步骤为：所述的伺服控制器每隔一个固定周期，读取位置检测装置的电压信号，并将所述的电压信号通过角度求解算法转换成电机轴的角度位置。
本发明还提供另一种伺服电动阀的控制方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：检测阀杆的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得阀杆的角度位置信息；
步骤2：检测伺服电机轴的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得转轴的角度位置信息；
步骤3：MCU接收位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给电机控制模块，控制电机控制模块输出三相电压的占空比，电机控制模块接受MCU的控制，输出三相电压给伺服电机，驱动伺服电机运动，实现电动阀的阀门开度控制。
选择地，所述的步骤1的具体方法包括在阀杆上设置位置检测装置，通过该位置检测装置直接检测、计算并获得阀杆的角度位置信息。
选择地，所述的步骤1的具体方法包括，在阀杆上设置传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆上，从动件的转轴上设有位置检测装置，通过传动比大小的设定，使传动机构位移的大小与阀门的开度一一对应，通过位置检测装置检测传动机构位移的大小，直接获得阀门的开度。
所述的传动比大小的设定，使阀门从全开到全闭或从全闭到全开，传动机构中从动件的转轴转动角度不到360°。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.可以根据需要任意控制阀的开度，而且控制精度非常高。交流伺服系统的控制精度高，并且有位置检测装置感应角度位置，构成闭环控制，所以整个电动阀的控制精度高。
2.成本低。用位置检测装置取代了传统的编码器，位置检测装置的成本非常低，远远低于传统的编码器。
3.可靠性高。位置检测装置为非接触式传感器，防尘、抗振，即使在恶劣的使用环境下也能正常工作。目前永磁材料技术得到了很大的发展，位置检测装置中的磁钢在一般使用环境下不会退磁。阀杆和电机轴上都装有位置检测装置，即提高了控制精度，又增强了可靠性。
4.可以控制转矩、转速。交流伺服系统有电流传感器和位置传感器，可以根据需要对转矩和转速进行任意的控制，避免阀在开启和关闭时因转矩或转速过大造成的阀门或设备损坏问题。
5.响应快。这主要是由交流伺服系统的快速响应决定的，满足需要快速响应的电动阀的需要。
6.可以实现阀门的自动控制。伺服控制器内有MCU，可以方便地与其他设备进行通讯，接收或发出控制指令，实现阀门的自动控制。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为本发明伺服电动阀的实施例一的整体结构示意图；
图2为本发明伺服电动阀的剖面示意图；
图3为本发明伺服电动阀的控制结构简图；
图4为本发明伺服电动阀的控制结构实施例一的简图；
图5为伺服电动阀的控制系统的机械环框图；
图6为本发明伺服电动阀的控制结构实施例二的简图；
图7为本发明伺服电动阀的实施例二的整体结构示意图；
图8为本发明伺服电动阀的实施例二的控制结构简图；
图9为本发明伺服电动阀的实施例三的整体结构示意图；
图10为单极位置检测装置安装于轴上的结构示意图；
图11为单极位置检测装置的立体分解图；
图12～图13为单极位置检测装置安装于轴上的立体图；
图14～图17为导磁环的倒角设计图；
图18为单极位置检测装置实施例一的结构示意图；
图19为单极位置检测装置实施例一的信号处理装置的框图；
图20为单极位置检测装置实施例二的结构示意图；
图21为单极位置检测装置实施例二的信号处理装置的框图；
图22为单极位置检测装置实施例三的结构示意图；
图23为单极位置检测装置实施例三的信号处理装置的框图；
图24为单极位置检测装置实施例四的结构示意图；
图25为单极位置检测装置实施例四的信号处理装置的框图；
图26为多极位置检测装置的立体分解图；
图27为将设有两个导磁环的位置检测装置的各元件组合到一起的结构示意图；
图28为顺序设置的多极位置检测装置的信号处理方法的流程图之一；
图29为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之二；
图30为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之三；
图31为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之四；
图32为顺序设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图33为顺序设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图；
图34为磁钢环303的算法流程图；
图35为顺序设置的位置检测装置的实施例一的信号处理装置的框图；
图36为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；
图37为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图；
图38为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的信号处理装置的框图；
图39为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；
图40为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图；
图41为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的信号处理装置的框图；
图42为顺序设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；
图43为顺序设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图；
图44为顺序设置的位置检测装置的实施例四的信号处理装置的框图；
图45为磁感应元件直接表贴于位置检测装置上的位置检测装置结构的立体分解图；
图46～图49分别是对应于第一磁钢环的磁感应元件直接表贴于位置检测装置上的结构示意图；
图50为均匀设置的位置检测装置的实施例一对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时得到的编码；
图51为均匀设置的位置检测装置的实施例一对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时第二磁钢环的充磁顺序；
图52为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第二磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图
图53为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环均匀磁化为6对极时对应2个磁感应元件的布置图；
图54为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图55为均匀设置的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图
图56为均匀设置的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图57为均匀设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图58是均匀设置的位置检测装置的实施例一至实施例四的另一种结构的立体分解图；
图59为另一种减速装置的结构示意图；
图60为另一种减速装置的结构示意图；以及
图61为一体机的分解图。
具体实施方式
实施例一
图1为本发明伺服电动阀的实施例一的整体结构示意图。如图1所示，本发明提供一种伺服电动阀，包括阀体1，阀体1的两端分别为出液腔41和进液腔40。阀体1中设有阀杆2，伺服电机10的输出通过联轴器3与减速器输入端蜗杆24相连，减速器的输出端涡轮25与阀杆2相连，阀杆2与阀孔5相连并控制阀孔5的开度。伺服电机10的电机轴上设有位置检测装置7，位置检测装置7输入信号给伺服控制器9控制伺服电机10驱动减速器并通过阀杆2控制阀孔5的开度。
如图1结合图2所示，本发明的伺服电动阀可以通过手动和电动两种方式控制阀孔5的开度，因为在一些特殊的情况，如电动控制阀孔5失效时需要手动控制阀孔5。当转动手轮30时，通过联轴器6带动蜗杆24旋转，蜗杆24带动蜗轮25旋转，蜗轮25被限制了轴向移动，只能转动。阀杆24上端有螺纹，蜗轮25通过螺纹与阀杆2连接，阀杆2被限制了旋转，只能沿轴向上下运动。蜗轮25在旋转时，在螺纹的作用下使阀杆2上升或下降，从而实现阀孔5的开启或闭合。另一种电动控制方式是通过伺服控制器9控制伺服电机10运行。伺服电机10通过联轴器3带动蜗杆24旋转，蜗杆24带动蜗轮25旋转。与手动控制相同，蜗轮25在旋转时，在螺纹的作用下使阀杆2上升或下降，从而实现阀孔5的开启或闭合。在电机轴上装有位置检测装置7，用于检测电机轴的角度位置，通过信号线8传递给伺服控制器9，伺服控制器9通过控制线31对伺服电机10进行闭环控制，从而精确控制阀孔5的开度。
图3为本发明伺服电动阀的控制结构简图。如图3所示，电动阀的控制系统包括伺服控制器9、伺服电机10和位置检测装置7。
伺服控制器9包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和位置检测装置7输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给电机驱动单元，所述电机驱动单元根据控制信号输出合适的电压给伺服电机10，从而实现对伺服电机10的精确控制。
数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；
传感器信号处理子单元接收位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；
所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；
电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给PWM控制信号产生子单元；
PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。
电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。电机驱动单元根据PWM信号，产生三相电压给伺服电机10，控制伺服电机10运行。伺服电机10通过联轴器3驱动蜗杆24转动，从而使阀杆2载涡轮25的带动下作上下运动，控制阀孔5的开度。
图4为本发明伺服电动阀的控制结构实施例一的简图。如图4所示，数据处理单元为MCU，电机驱动单元为IPM模块。在该实施例中，从位置检测装置7中输出电压信号，因此在伺服控制器9的数据处理单元中设有角度计算单元，将位置检测装置7中输出的电压信号转换成角度信息。
具体而言，MCU根据设定的阀的开度，计算出阀杆上升或下降的位移，再通过螺距计算出蜗轮轴的角度位置，然后通过减速器的传动比，计算出电机轴的角度位置，即角度指令，通过控制电机转动到指定的角度来控制阀的开度。
结合图5所示，机械环根据角度指令和角度求解算法得到的角度反馈，经过控制计算，计算出电流指令，传递给电流环。机械环包括蜗轮位置环、电机位置环和速度环，蜗轮位置环输出电机角度指令，电机位置环输出速度指令，速度环输出电流指令。
根据设定阀门开度计算出蜗轮角度指令。位置检测装置7感应电机轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU，经过A/D采样得到包含角度信息的数字信号，传递给MCU内的CPU，CPU运行角度求解算法，得到电机角度反馈。电机角度指令减去电机角度反馈，得到电机角度误差，通过PID控制器对电机角度进行PID控制，得到速度指令，电机角度的PID控制叫做电机位置环，电机位置环输出的是速度指令，传递给速度环。
电机角度反馈通过微分器得到速度反馈，速度指令减去速度反馈，得到速度误差，通过PID控制器对速度进行PID控制，得到电流指令Iq_ref。速度的PID控制叫做速度环。电流指令为速度环的输出，也为机械环的输出，机械环输出电流指令Iq_ref给电流环。
图6为本发明伺服电动阀的控制结构实施例二的简图。如图6所示，与图4所示的控制结构不同之处在于，在该实施例中，位置检测装置7集成有角度计算单元，因此在位置检测装置7内完成了将电压信号转换成角度信号。直接输出的角度信号通过同步口通讯输入机械环子单元中。
结合上述伺服电动阀的控制结构简图，来说明本发明伺服电动阀的控制方法。设定电动阀阀门开度值，并将该数值预存在伺服控制器的MCU中；根据电动阀阀门开度值的大小，计算出阀杆的位移量，伺服控制器根据减速器的传动比，计算电机轴的驱动角度；伺服控制器每隔一个固定周期，读取位置检测装置的电压信号，并将所述的电压信号通过角度求解算法转换成电机轴的角度位置。检测电机轴的实际角度，对伺服电机的驱动角度进行控制，使其达到预存数值，实现电动阀的阀门开度控制。
实施例二
图7为本发明伺服电动阀的实施例二的整体结构示意图。如图7所示，涡轮轴32上也设有位置检测装置7，位置检测装置7检测阀杆2的角度信息，输入信号给伺服控制器9，伺服控制器9控制伺服电机10驱动减速器并通过阀杆2控制阀孔5的开度。
图8为本发明伺服电动阀的实施例二的控制结构简图。如图8所示，与实施例一不同之处在于，在蜗杆2和电机轴上分别装有位置检测装置7，分别用于检测蜗杆2的角度位置和电机轴的角度位置，并传递给伺服控制器9，伺服控制器9对蜗杆和伺服电机10进行闭环控制，从而控制阀的开度。
本发明伺服电动阀的实施例二的控制方法如下：在阀杆上设置位置检测装置，通过该位置检测装置直接检测、计算并获得阀杆的角度位置信息，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得阀杆的角度位置信息；检测伺服电机轴的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得电机轴的角度位置信息；MCU接收位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给电机控制模块，控制电机控制模块输出三相电压的占空比，电机控制模块接受MCU的控制，输出三相电压给伺服电机，驱动伺服电机运动，实现电动阀的阀门开度控制。
实施例三
图9为本发明伺服电动阀的实施例三的整体结构示意图。如图9所示，与实施例二不同之处在于，在阀杆2上另设有传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆2上，从动件的转轴上设有位置检测装置7，在该实施例中，传动机构的主动件为齿轮43，从动件为齿轮44，即齿轮传动机构。齿轮44设置在齿轮轴42上。位置检测装置7输入信号给伺服控制器9，伺服控制器9控制伺服电机10驱动减速器并通过阀杆2控制阀孔5的开度。
图2结合图9所示，当阀杆2在最底部时，将阀孔5堵住，进液腔40和出液腔41不连通，实现了阀的闭合。阀杆2从最底部向上运动时，阀孔5逐渐打开，进液腔和出液腔连通，实现了阀的开启。密封填料36的作用是防止阀体1中的液体从阀盖33流出。
本发明伺服电动阀的实施例三的控制方法如下：在阀杆上设置传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆上，从动件的转轴上设有位置检测装置，通过传动比大小的设定，使传动机构位移的大小与阀门的开度一一对应，通过位置检测装置检测传动机构位移的大小，直接获得阀门的开度。其中，传动比大小的设定，使阀门从全开到全闭或从全闭到全开，传动机构中从动件的转轴转动角度不到360°；检测伺服电机轴的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得电机轴的角度位置信息；MCU接收位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给电机控制模块，控制电机控制模块输出三相电压的占空比，电机控制模块接受MCU的控制，输出三相电压给伺服电机，驱动伺服电机运动，实现电动阀的阀门开度控制。
本发明的位置检测装置设有1个磁钢环和1个导磁环，被称为单极位置检测装置。然而，在本发明的位置检测装置中可以设有多个磁钢环和相应的多个导磁环，被称为多极位置检测装置。无论采用单级或者多级的位置检测装置，都是将1个或多个磁钢环设置在转轴上，磁钢环的外部套设导磁环，并将磁感应元件插设在导磁环的间隙中，为了便于固定导磁环，还设置有骨架，使导磁环和骨架一体成型。当转轴发生转动时，磁感应元件感测到转轴的转动输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动阀杆进而控制阀孔的开度。
单极位置检测装置
图10为单极位置检测装置安装于轴上的结构示意图；图11为单极位置检测装置的立体分解图；图12和图13是单极位置检测装置安装于轴上的立体图；如图10～图13所示，本发明的位置检测装置由磁感应元件板102、磁钢环103、导磁环104、骨架105组成；磁感应元件板102由PCB板和磁感应元件106组成，磁感应元件板102上还装有接插件108。磁感应元件106通常采用霍尔感应元件。
磁钢环103装在轴107上，轴107就是上述电动阀的各个实施例中的包括阀杆、电机轴、传动装置的从动件轴在内的各种转轴，导磁环104固定在骨架105上，骨架105固定在电机的合适位置。当轴107转动时，磁钢环103转动，产生正弦磁场，而导磁环104起聚磁作用，磁钢环103产生的磁通通过导磁环104。PCB板上固定的磁感应元件106把通过导磁环104的磁场转换成电压信号并输出，该电压信号直接进入主控板芯片。由主控板上芯片对电压信号进行处理，最后得到位角位移。
其中，在制作所述的位置检测装置时，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架105固定在一起。
图14～图17以由1/4弧段和3/4弧段构成的导磁环为例，图示了本发明的导磁环的倒角设计。如图14～图17所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，图14所示的导磁环没有设计倒角，图15～图17所示的弧段端部设有倒角，所述倒角为沿轴向(图15)或径向(图16)或同时沿轴向、径向(图17)切削而形成的倒角，轴向切面151、154，径向切面152、153。相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的控制器。
根据磁密公式
Figure GSB00000842942100161
可以知道，当φ一定时候，可以通过减少S，增加B。
因为永磁体产生的磁通是一定的，在导磁环中S较大，所以B比较小，因此可以减少因为磁场交变而导致的发热。而通过减少导磁环端部面积能够增大端部的磁场强度，使得磁感应元件的输出信号增强。
本发明还提供了一种基于上述结构的位置检测装置的信号处理装置，包括：A/D转换电路、合成模块、角度获取模块和存储模块，其中，A/D转换电路对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号，对应于磁感应元件的个数，该模块中具有多个A/D转换器，分别用于对每个磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换；所述合成模块对经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到基准信号D；所述角度获取模块，根据该基准信号D，在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；所述存储模块用于存储数据。
上述各个模块可以构成一MCU。以下通过实施例详细描述本发明的位置检测装置及其信号处理装置。
下文中所涉及到的传感器即是磁感应元件。
实施例一
在单极位置检测装置中设有两个磁感应元件。
图18为单极位置检测装置实施例一的结构示意图。如图18所示，导磁环由两段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度为90°，并开有狭缝，两个磁感应元件109和110分别放置于A和B处的狭缝中。在电机轴上，导磁环与磁钢环113同心安装。
图19为单极位置检测装置实施例一的信号处理装置的框图，磁感应元件H1a和H2a的输出信号接MCU的内置A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器20a、21a，系数矫正器5a的输出信号K接乘法器20a、21a的输入端，乘法器20a、21a的输出信号接合成器3a的输入端，合成器3a输出信号D和R，系数矫正器5a接收合成器3a输出的信号D和R，通过运算得到信号K，通过使磁感应元件H1a和H2a的信号与该信号K进行相乘，以此来进行温度补偿，消除温度对信号的影响。存储器40a中存储有一角度存储表，MCU根据信号D在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。
其中对信号的处理，即合成器3a对信号的处理原则是：比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例，说明如下：
约定：
当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。
X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。
如果A_D＞＝B_D
D＝{A_0；B_0；B_D}
R = A 2 + B 2 ;
否则：
D＝{A_0；B_0；A_D}
R = A 2 + B 2 .
在存储模块中存储有一标准角度表，其中存储了对应于一系列的码，每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。
另外，在存储模块中还存储了一些数据修正表，这些表中包括一个信号D与信号R0的对应表，其中信号R0为信号R在标准状态下的信号，通过合成模块，即合成器3a得到的信号D，通过查表可以得到一信号R0，通过将信号R0和信号R进行比较，如除法运算，得到信号K。
实施例二
在单极位置检测装置的实施例二中设有四个磁感应元件。
图20为单极位置检测装置实施例二的结构示意图。如图20所示，与设有两个磁感应元件的位置检测装置不同之处在于，导磁环由四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成，A，B，C，D四个位置角度依次相隔为90°。4个磁感应元件114、115、116和117分别放置于狭缝A、B、C和D处。
图21为单极位置检测装置实施例二的信号处理装置的框图。如图21所示，信号处理装置与处理方法与实施例一相类似，不同在于，由于本实施例二中有4个互成90度的磁感应元件，因此，在信号处理装置上增加了减法器20b、21b，即数字差分模块，通过该减法器20b、21b模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为2个，处理过程及方法与实施例一相同。因此，在此不再赘述。
实施例三
图22为单极位置检测装置实施例三的结构示意图。如图22所示，与设有四个磁感应元件的位置检测装置不同之处在于，导磁环由三段同半径的1/3弧段126、127和128构成，A，B，C三个位置依次相距120°。3个传感器123、124和125分别放置狭缝A，B，C处。
图23为单极位置检测装置实施例三的信号处理装置的框图。与实施例一不同的是，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个，合成器在处理信号时与实施例一不同，其余与实施例一相同。在这里，仅说明合成器如何处理信号。
在本实施例中，对信号的处理，即合成器3c对信号的处理原则是：先判断三个信号的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例：
约定：
当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。
X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。
如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＞＝A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＜A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＞＝A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＜A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}
α = A - B × cos ( π 3 ) - C × cos ( π 3 )
β = B × sin ( π 3 ) - C × sin ( π 3 )
R = α 2 + β 2
实施例四
图24为单极位置检测装置实施例四的结构示意图。如图24所示，导磁环由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成，A，B，C，D，E，F六个位置依次相距60°，6个传感器130、131、132、133、134和135分别放置在狭缝A，B，C，D，E，F处。
图25为单极位置检测装置实施例四的信号处理装置的框图。与设有三个磁感应元件的位置检测装置不同之处在于，磁感应元件有六个，因此，在信号处理装置上增加了减法器20d、21d、22d，通过该减法器20d、21d、22d抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为3个，处理过程及方法与设有三个磁感应元件的位置检测装置相同。
多极位置检测装置
图26为多极位置检测装置的立体分解图。如图26所示，该位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，具体地，转子包括第一磁钢环302和第二磁钢环303，第一磁钢环302、第二磁钢环303的直径小于导磁环304、305的直径，因而导磁环304、305分别套设在第一磁钢环302、第二磁钢环303外侧，第一磁钢环302、第二磁钢环303固定在转轴301上，且导磁环304、305与第一磁钢环302、第二磁钢环303可以相对转动，从而使设置在支架306内表面上的多个传感器元件307处于磁钢环的空隙内。
图27为将设有两个导磁环的位置检测装置的各元件组合到一起的结构示意图。从图27可以看出，磁钢环302、磁钢环303平行布置在轴301上，对应于磁钢环302、磁钢环303分别设有两列磁感应元件308和309。这里为下文说明方便，将第一列磁感应元件即对应磁钢环302和导磁环304的多个磁感应元件都用磁感应元件308表示，而将第二列磁感应元件即对应磁钢环303和导磁环305的多个磁感应元件都用磁感应元件309表示。为了说明方便，这里将磁钢环302定义为第一磁钢环，将磁钢环303定义为第二磁钢环，将导磁环304限定为对应于第一磁钢环302，将导磁环305限定为对应于第二磁钢环303，然后本发明不限于上述的限定。
其中，导磁环304、305上也可以设有倒角，其结构与单极位置检测装置的导磁环相同，具体参照图14～图17。
对于多极位置检测装置而言，其磁感应元件的布置方式，磁钢环的磁化方式可以不同。
顺序设置方式
第一磁钢环302被顺序地磁化为N(N＜＝2n(n＝0，1，2…n))对磁极，并且相邻两极的极性相反，第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照磁序算法确定；在支架306上，对应于第一磁钢环302，以第一磁钢环302的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件308；对应于第二磁钢环303，以第二磁钢环303的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝0，1，2…n)个呈360°/N角度分布的磁感应元件309。
本发明还提供了一种上述位置检测装置的信号处理装置，其包括A/D转换电路、相对偏移角度θ1计算电路、绝对偏移量θ2计算电路、角度合成及输出模块和存储模块，其中，所述A/D转换电路对位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，并将模拟信号转换为数字信号；所述相对偏移角度θ1计算电路用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；所述绝对偏移量θ2计算电路根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；所述角度合成及输出模块用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；所述存储模块用于存储标定过程中得到的角度和系数K矫正用数据。
图28为顺序设置的多极位置检测装置的信号处理方法的流程图之一。如图28所示，对位置检测装置中第一磁钢环和第二磁钢环发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；由相对偏移量θ1计算电路对位置检测装置发送来的对应于第一磁钢环的第一电压信号进行角度θ1求解，计算对应于第一磁钢环的信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；由绝对偏移量θ2计算电路对位置检测装置发送来的对应于第二磁钢环的第一电压信号进行角度θ2求解，来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；通过角度合成及输出模块，如加法器用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ。
图29为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之二。在图29的基础上增加了信号放大模块，如放大器，用于在A/D转换电路进行A/D转换之前，对来自于位置检测装置的电压信号进行放大。
图30为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之三。如图30所示，在进行角度θ1求解之前，还包括温度补偿的过程。
图31为顺序设置的位置检测装置的信号处理方法的流程图之四。如图31所示，为基于图5的温度补偿的具体过程，即进行温度补偿时，要先进行系数矫正，而后再将A/D转换器输出的信号与系数矫正的输出通过乘法器进行相乘的具体方式来进行温度补偿。当然，温度补偿的具体方式还有很多种，在些就不一一介绍。
以下通过实施例详细说明顺序设置方式的位置检测装置及其信号处理装置与方法。
实施例一
顺序设置的位置检测装置的实施例一提供了第一列磁感应元件设有两个磁感应元件308，第二列感应元件设有三个磁感应元件309的位置检测装置。
图32为顺序设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；图33为顺序设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为2个，即m＝2，用H1和H2表示，这两个磁感应元件H1和H2分别放置于对应导磁环304的两个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H3、H4和H5表示。取磁极数N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90°/8。
从图33可以看出，磁钢环302的充磁顺序以及H1和H2的磁极排布；图34为磁钢环303的算法流程图。如图34所示，首先进行初始化a[0]＝“0……0”；然后将当前编码入编码集，即编码集中有“0……0”；接着检验入编码集的集合元素是否达到8，如果是则程序结束，反之将当前编码左移一位，后面补0；然后检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则将当前码末位去0补1；接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为“0……0”，是则结束，否则将当前编码的直接前去码末位去0补1；接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为“0……0”，然后继续进行下面的程序。其中0磁化为“N/S”，1磁化为“S/N”。这样得到了图10所示的磁钢环303充磁结构图以及H3、H4和H5的排布顺序。
图35为顺序设置的位置检测装置的实施例一的信号处理装置的框图。如图35所示，磁感应元件H1e和H2e的输出信号接放大器，放大器的输出信号输入给A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器4_1、5_1，系数矫正器10_1的输出信号接乘法器4_1、5_1的输入端，乘法器4_1、5_1的输出信号A，B接合成器6_1的输入端，第一合成器6_1的输出信号D作为存储器8_1和存储器9_1的输入信号，存储器9_1的输出信号接系数矫正器10_1，存储器8_1的输出信号θ1作为加法器12_1的输入端。
传感器1_3、1_4、...1_n的输出信号分别接三个放大器2_3、2_4、...2_n进行放大，然后接AD转换器3_3、3_4、...3_n进行模数转换后通过第二合成器7_1进行合成，然后接存储器11_1得到θ2。θ1和θ2通过加法器12_1得到测量的绝对角位移θ输出。
其中，在信号的处理过程中，第一合成器6_1的输出按以下方式进行：
约定：
当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。
X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。
比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。具体如下：
如果A_D＞＝B_D
D＝{A_0；B_0；B_D}
R = A 2 + B 2 ;
否则：
D＝{A_0；B_0；A_D}
R = A 2 + B 2 .
第二合成器7的输出按以下方式进行：
E＝{C3_0；C4_0；...Cn_0}
信号K一般是通过将信号R0和R进行除法运算得到。
对于第一、二标准角度表，在存储器中存储了两个表，每个表对应于一系列的码，每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。也就是，对应于信号D存储了一个第一标准角度表，每一个信号D代表一个相对偏移量θ1。对应于信号E，存储了一个第二标准角度表，每一个信号E代表一个绝对偏移量θ2。
实施例二
顺序设置的位置检测装置的实施例二提供了对应于第一磁钢环302设有四个磁感应元件的示意图。
图36为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；图37为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。
如图36所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为4个，即m＝4，用H1、H2、H3和H4表示，这两个磁感应元件H1、H2、H3和H4分别放置于对应第一导磁环304的四个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H5、H6和H7表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90°/8。
从图37可以看出，磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2、H3和H4的磁极排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程与实施例一的相同，在此省略对它们的说明。
图38为顺序设置方式的位置检测装置的实施例二的信号处理装置的框图。信号处理装置与处理方法与实施例一相类似，不同在于，由于本实施例二中有4个磁感应元件，磁感应元件H1和H2的输出信号接放大电路2_1进行差动放大，磁感应元件H3和H4的输出信号接放大电路2_2进行差动放大，最终输出给第一合成器6_1的信号仍为2个，处理过程及方法与实施例一相同。因此，在此不再赘述。
实施例三
为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三提供了对应于第一磁钢环设有三个磁感应元件的结构图。
图39为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；图40为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图；
如图39所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为3个，即m＝3，用H1、H2和H3表示，这两个磁感应元件H1、H2和H3分别放置于对应第一导磁环304的三个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H4、H5和H6表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为120°/8。
从图40可以看出，磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2和H3的磁极排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程与实施例一的相同，在此省略对它们的说明。
图41为顺序设置方式的位置检测装置的实施例三的信号处理装置的框图。与实施例一不同的是，磁感应元件有三个，输出给第一合成器7_1的信号为三个，合成器在处理信号时与实施例一不同，其余与实施例一相同。在这里，仅说明合成器如何进行处理得到D和R。
在本实施例中，对信号的处理，即第一合成器7_1的输出原则是：先判断三个信号的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。以本实施例为例：
约定：
当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，X_0＝1表示数据X为负，X_0＝0表示数据X为正。
X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。
如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}
如果{A_0；B_0；C_0}＝010并且A_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝101并且A_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝011并且B_D＜C_D
D＝{A 0；B_0；C_0；B_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＞＝C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；C_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝100并且B_D＜C_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＞＝A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝001并且B_D＜A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＞＝A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；A_D}；
如果{A_0；B_0；C_0}＝110并且B_D＜A_D
D＝{A_0；B_0；C_0；B_D}；
α = A - B × cos ( π 3 ) - C × cos ( π 3 )
β = B × sin ( π 3 ) - C × sin ( π 3 ) .
R = α 2 + β 2
实施例四
顺序设置的位置检测装置的实施例四提供了对应于第一磁钢环设有六个磁感应元件的结构图。
图42为顺序设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图；图43为顺序设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。
如图42所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为6个，即m＝6，用H1、H2、H3、H4、H5和H6表示，这两个磁感应元件H1、H2、H3、H4、H5和H6分别放置于对应第一导磁环304的六个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H7、H8和H9表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为60°/8。
从图43可以看出，磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2、H3、H4、H5和H6的排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程与实施例一的相同，在此省略对它们的说明。
图44为顺序设置的位置检测装置的实施例四的信号处理装置的框图。与实施例三不同的是，磁感应元件即传感器有六个，因此，传感器1_1、1_2的输出信号接放大电路2_1进行差动放大，传感器1_3、1_4的输出信号接放大电路2_2进行差动放大，传感器1_5、1_6的输出信号接放大电路2_3进行差动放大，最终输出给第一合成器7_1的信号仍为3个，处理过程及方法与实施例三相同。
上述四个实施例是在n＝3的情况下，m值变化的各种实施例，本发明不限于此，第二磁钢环上的磁感应元件n可以是任意整数(n＝0，1，2…n)，如图40所示，分别为当n＝3、4、5时的第二磁钢环、导磁环和磁感应元件的分布分。
图45为磁感应元件直接表贴于位置检测装置上的位置检测装置结构的立体分解图。图46～图49分别是对应于第一磁钢环的磁感应元件直接表贴于位置检测装置上的结构示意图。在磁感应元件直接表贴于位置检测装置上的情况下，磁感应元件的排布顺序与上述带有导磁环的顺序相同，且信号处理装置及方法也相同，在此省略详细说明。
均匀设置的位置检测装置
与顺序设置的多极位置检测装置不同的是，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝1，2…n)个顺序分布的磁感应元件，第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应原件输出呈格雷码形式。磁极的极性为格雷码的首位为“0”对应于“N/S”极，首位为“1”对应于“S/N”极。
第一磁钢环顺序磁化为g(g的取值等于第二磁钢环中的磁极总数)对极(N极和S极交替排列)，当第二磁钢环中的磁极总数为6时，第一磁钢环的极对数为6对。以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上，设置有m个磁感应元件，如2个，二个磁感应元件H1、H2之间的夹角为90°/6。
定义第一磁钢环中相邻一对“N-S”为一个信号周期，因此，任一“N-S”对应的机械角度为360°/g(g为“N-S”个数)，假定转子在t时刻旋转角度θ位于第nth信号周期内，则此时刻角位移θ可认为由两部分构成：1.在第nth信号周期内的相对偏移量，磁感应元件H1和H2感应第一磁钢环的磁场来确定在此“N-S”信号周期内的偏移量θ1(值大于0小于360°/g)；2.第nth信号周期首位置的绝对偏移量θ2，用传感器H3，H4，...Hn感应磁环2的磁场来确定此时转子究竟是处于哪一个“N-S”来得到θ2。
均匀设置的位置检测装置的信号处理装置与顺序设置的相同，在此不再做详细说明。
实施例一
在实施例一中，对应于第二磁钢环设有3磁感应元件，对应于第一磁钢环设有2磁感应元件。
图50为均匀设置的位置检测装置的实施例一对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时得到的编码。图51为均匀设置的位置检测装置的实施例一对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时第二磁钢环的充磁顺序；图52为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第二磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图所示，由于第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应原件输出呈格雷码形式。磁极的极性为格雷码的首位为“0”对应于“N/S”极，首位为“1”对应于“S/N”极。因此，在本实施例中，由于n为3时，得到如图50所示的编码，得到6个码，即得到6个极，充磁顺序如图51所示，磁感应元件均布周围进行读数。
图53为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环均匀磁化为6对极时对应2个磁感应元件的布置图；图54为均匀设置的位置检测装置的实施例一的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图所示，由于第二磁钢环的磁极总数为6，因此，第一磁钢环被顺序的磁化为6对极，其与2个磁感应元件的布置图及磁序如图53所示，第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的位置关系如图50所示。
实施例二
图55为均匀设置的位置检测装置的实施例二的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图55所示，与实施例一不同的，在本实施例中，对应于第一磁钢环设置有4个磁感应元件，四个磁感应元件H1、H2、H3、H4之间的夹角为90°/6。
实施例三
图56为均匀设置的位置检测装置的实施例三的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图56所示，本实施例与实施例一和二不同的是对应于第一磁钢环设置有3个磁感应元件，三个磁感应元件H1、H2、H3之间的夹角为120°/6。
实施例四
图57为均匀设置的位置检测装置的实施例四的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图57所示，本实施例与实施例三的不同在于，对应于第一磁钢环设置有6个磁感应元件，六个磁感应元件之间的夹角为60°/6。
图58是均匀设置的位置检测装置的实施例一至实施例四的另一种结构的立体分解图。该位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，转子包括第一磁钢环201a和第二磁钢环201b，第一磁钢环201a和第二磁钢环201b分别固定在电机轴200上，其中定子为支架203。磁感应元件204直接表贴在支架203的内表面。
与实施例一至四类似，图57中的位置检测装置中的第一磁钢环可以设置有2、4、3、6个磁感应元件。基于不同数目的磁感应元件的位置检测装置的信号处理装置和信号处理方法分别与实施例一至四的方法相同。
在本发明的伺服电动阀中，伺服电机10优选为交流伺服电机。
再参照图1，减速器为蜗轮蜗杆减速器。减速器与伺服控制器9、伺服电机10、位置检测装置7等构成减速装置。伺服电机10在伺服控制器9的控制下，通过联轴器带动蜗杆24转动，蜗杆24再带动蜗轮25转动。涡轮25设置在阀杆2上，在阀杆2和电机轴上分别装有位置检测装置7，用于感应阀杆2和电机轴的角度位置。位置检测装置7输出的是其内部的霍尔元件感应的电压信号，位置检测装置7通过信号线8将感应的电压信号传递给伺服控制器9，伺服控制器9经过A/D采样并运行角度求解算法获得阀杆2和电机轴的角度位置，然后运行控制程序对减速装置进行全闭环控制。
图59为另一种减速装置及阀的结构示意图。如图59所示，减速器可以是圆柱齿轮减速器，值得注意的是，阀的结构可以变化，在该实施例中，挡板35的中心线为阀杆2，阀杆2的转动直接带动挡板35转动，实现对阀孔的开闭控制。从图59中可以看出，位置检测装置设置在电机轴上，因此，该实施例的控制与图1相似，不再赘述。
图60为另一种减速装置的结构示意图。如图60所示，与图59的实施例不同的是，在阀杆2上设有位置检测装置7，其控制方法与图5的实施例相似，不再赘述。
此外，在实际的应用中，还可以根据需要采用本领域已知的其它类型减速器，如圆锥齿轮减速器、行星齿轮减速器，或者是上述类型减速器的组合。
伺服电机10优选为交流伺服电机10。
图61为一体机的分解图，如图61所示，位置检测装置7、伺服控制器9和伺服电机10一体设置。在该实施例中，位置检测装置7是单磁极结构，并位于伺服控制器9之后，而伺服控制器9通过连接件与伺服电机10固定在一起。然而，应理解的是，位置检测装置7也可以是多磁极结构。此外，位置检测装置7可以位于伺服电机10和伺服控制器9之间。
综上所述，本发明的伺服电动阀可以根据需要任意控制阀的开度，而且控制精度非常高，还可以控制转矩、转速且可以实现阀门的自动控制，此外，本发明的伺服电动阀可靠性高、响应快、成本低。
最后应说明的是：以上实施方案仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (35)

1.一种伺服电动阀，包括阀体，阀体中设有阀杆，伺服电机的输出通过联轴器与减速器输入相连，减速器的输出与阀杆相连，阀杆与阀孔相连并控制阀孔的开度，其特征在于，所述的伺服电机的电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度，所述的位置检测装置，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。
2.根据权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的阀杆上也设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度。
3.根据权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的阀杆上设有传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆上，从动件的转轴上设有位置检测装置，位置检测装置输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过阀杆控制阀孔的开度。
4.根据权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的减速器为蜗轮蜗杆减速器或圆柱齿轮减速器或圆锥齿轮减速器或行星齿轮减速器或其组合。
5.根据权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的伺服电机为交流伺服电机。
6.根据权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的位置检测装置、伺服控制器和伺服电机一体设置。
7.根据权利要求1-6任一项所述的伺服电动阀，其特征在于，所述伺服控制器包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和位置检测装置输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给伺服电机，从而实现对伺服电机的精确控制。
8.根据权利要求7所述的伺服电动阀，其特征在于，所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；
所述传感器信号处理子单元接收所述位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；
所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；
所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元；
所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。
9.根据权利要求7所述的伺服电动阀，其特征在于，所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。
10.如权利要求7所述的伺服电动阀，其特征在于，所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块。
11.如权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。
12.如权利要求11所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
13.如权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的位置检测装置还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。
14.如权利要求1所述的伺服电动阀，其特征在于，所述位置检测装置中包括信号处理装置，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
合成电路，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；
角度获取电路，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；以及
存储电路，用于存储标准角度表。
15.如权利要求8所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的位置检测装置，包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上；
在定子上，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n个均匀分布的磁感应元件，其中，n＝1，2…n；所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；
在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m个呈一定角度分布的磁感应元件，其中，m为2或3的整数倍；所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给信号处理装置。
16.如权利要求15所述的伺服电动阀，其特征在于，在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，该夹角为90°/g；当m为3时，该夹角为120°/g；当m为6时，该夹角为60°/g，其中，g为第二磁钢环的磁极总数。
17.如权利要求8所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的位置检测装置，包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在转轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N对磁极，其中，N＜＝2n，n＝0，1，2…n；并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照特定磁序算法确定；
在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m个呈一定角度分布的磁感应元件，其中，m为2或3的整数倍；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n个呈一定角度分布的磁感应元件，其中，n＝0，1，2…n；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给信号处理装置。
18.如权利要求17所述的伺服电动阀，其特征在于，在定子上对应于第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为360°/N。
19.如权利要求18所述的伺服电动阀，其特征在于，在定子上对应于第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为90°/N，当m为3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为120°/N；当m为6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为60°/N。
20.如权利要求15或17任一项所述的伺服电动阀，其特征在于，所述磁感应元件直接表贴在定子的内表面。
21.如权利要求15或17任一项所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的位置检测装置还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。
22.如权利要求21所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
23.如权利要求1、15或17任一项所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的磁感应元件为霍尔感应元件。
24.如权利要求15或17任一项所述的伺服电动阀，其特征在于，所述传感器信号处理子单元或位置检测装置中包括信号处理装置，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
相对偏移角度θ1计算电路，用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；
绝对偏移量θ2计算电路，根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；
角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；
存储模块，用于存储数据。
25.如权利要求24所述的伺服电动阀，其特征在于，所述的信号处理装置还包括：
信号放大电路，用于在A/D转换电路进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行放大。
26.如权利要求24所述的伺服电动阀，其特征在于，所述相对偏移角度θ1计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述第一合成电路对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号D；所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度θ1。
27.如权利要求26所述的伺服电动阀，其特征在于，所述相对偏移角度θ1计算电路内或在合成电路之前还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁电式传感器发送来的电压信号的影响。
28.如权利要求26所述的伺服电动阀，其特征在于，所述第一合成电路的输出还包括信号R；
所述信号处理装置还包括温度补偿单元，所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正器对合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R0进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路。
29.根据权利要求24所述的伺服电动阀，其特征在于，所述绝对偏移量θ2计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述第二合成电路用于对对应于第二磁钢环的位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号E；所述第二角度获取电路根据该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2。
30.一种如权利要求1所述的伺服电动阀的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：设定电动阀阀门开度值，并将该数值预存在伺服控制器的MCU中；
步骤2：根据电动阀阀门开度值的大小，计算出阀杆的位移量，伺服控制器根据减速器的传动比，计算转轴的驱动角度；
步骤3：检测电机轴的实际角度，对伺服电机的驱动角度进行控制，使其达到预存数值，实现电动阀的阀门开度控制。
31.根据权利要求30所述的控制方法，其特征在于，所述的步骤3中检测的具体步骤为：所述的伺服控制器每隔一个固定周期，读取位置检测装置的电压信号，并将所述的电压信号通过角度求解算法转换成电机轴的角度位置。
32.一种如权利要求1所述的伺服电动阀的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：检测阀杆的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得阀杆的角度位置信息；
步骤2：检测伺服电机轴的角度位置，将感应电压信号传递给伺服控制器的MCU，伺服控制器经过计算，获得转轴的角度位置信息；
步骤3：MCU接收位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给电机控制模块，控制电机控制模块输出三相电压的占空比，电机控制模块接受MCU的控制，输出三相电压给伺服电机，驱动伺服电机运动，实现电动阀的阀门开度控制。
33.根据权利要求32所述的伺服电动阀的控制方法，其特征在于，所述的步骤1的具体方法包括，在阀杆上设置位置检测装置，通过该位置检测装置直接检测、计算并获得阀杆的角度位置信息。
34.根据权利要求32所述的伺服电动阀的控制方法，其特征在于，所述的步骤1的具体方法包括，在阀杆上设置传动机构，该传动机构的主动件设置在阀杆上，从动件的转轴上设有位置检测装置，通过传动比大小的设定，使传动机构位移的大小与阀门的开度一一对应，通过位置检测装置检测传动机构位移的大小，直接获得阀门的开度。
35.根据权利要求34所述的伺服电动阀的控制方法，其特征在于，所述的传动比大小的设定，使阀门从全开到全闭或从全闭到全开，传动机构中从动件的转轴转动角度不到360°。
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