CN102797893A

CN102797893A - 一种带有光电定位机构的电动执行器

Info

Publication number: CN102797893A
Application number: CN2012102920659A
Authority: CN
Inventors: 庞鸿飞; 朴正国; 马龙彪; 徐续新; 徐闯
Original assignee: KAILIDA CONTROL TECH DEVELOPMENT Co Ltd TIANJIN
Current assignee: KAILIDA CONTROL TECH DEVELOPMENT Co Ltd TIANJIN
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明涉及一种带有光电定位机构的电动执行器，其主要技术特点是：包括控制线路板、定位机构、输出轴、传动机构和电机，电机与传动机构相连接并通过传动机构驱动输出轴旋转，所述的定位机构包括光电开关和定位盘，定位盘固装在输出轴上并随输出轴旋转，在定位盘的外沿上设置有定位盘缺口，光电开关安装在控制线路板上并且位于定位盘缺口旋转经过的位置，定位盘旋转时切割光电开关从而产生定位信号并输入到控制线路板上。本发明设计合理，解决了簧片定位、微动开关定位等传统定位方式机械寿命有限的不足，提高了产品的可靠性，满足了在一块电路板上实现多种控制方式的需求，降低了生产及管理成本。

Description

一种带有光电定位机构的电动执行器

技术领域

本发明属于电动执行器领域，尤其是一种带有光电定位机构的电动执行器。

背景技术

电动执行器是一种提供直线或旋转运动的驱动装置，其定位方式主要有簧片定位、微动开关定位等。电动执行器的结构主要包括凸轮、定位机构组、控制线路板，凸轮竖直安装在控制线路板上，在该凸轮一侧的控制线路板上竖直设置有定位机构组，该凸轮转动时触碰所述定位机构组的簧片或触点，从而产生控制信号。

上述簧片定位、微动开关定位各有特点，但也存在不同的问题：簧片定位方式虽然结构简单，但是安装及调试过程复杂，机械寿命有限；微动开关定位方式虽然安装及调试过程简单，但是机械结构复杂，机械寿命有限。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、可靠性高且使用寿命长的带有光电定位机构的电动执行器。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种带有光电定位机构的电动执行器，包括控制线路板、定位机构、输出轴、传动机构和电机，电机与传动机构相连接并通过传动机构驱动输出轴旋转，所述的定位机构包括光电开关和定位盘，定位盘固装在输出轴上并随输出轴旋转，在定位盘的外沿上设置有定位盘缺口，光电开关安装在控制线路板上并且位于定位盘缺口旋转经过的位置，定位盘旋转时切割光电开关从而产生定位信号并输入到控制线路板上。

而且，所述控制线路板上安装的光电开关为一个或多个，所述定位盘上设置的定位盘缺口为一个或多个。

而且，所述的光电开关为槽型结构开关。

而且，所述的控制线路板包括定位模块、用户输入模块、MCU模块、电源模块和电机驱动模块，MCU分别与定位模块、用户输入模块和电机驱动模块相连接，MCU通过定位模块采集定位盘产生的定位信号，MCU通过用户输入模块采集用户输入信号；MCU通过电机驱动模块驱动电机工作；电源模块的输入端与用户输入模块相连接进行电源转换，电源模块的输出端连接到MCU和电机分别为MCU和电机供电。

而且，所述的MCU模块还连接反馈模块用于输出反馈信号。

而且，所述的反馈模块为晶体管OC门反馈接口模块、继电器反馈接口模块或可控硅反馈接口模块。

而且，所述MCU模块为单片机、CPLD、FPGA或ARM智能芯片。

而且，所述的用户输入模块包括用户接口模块和数据采集模块，该用户接口模块包括设置在控制线路板上的J1、J2、J3、COM接口。

而且，所述的电源模块包括电源转换电路，该电源转换电路的输入端与用户接口模块的J1、J2、J3、COM接口相连接，该电源转换电路的输出端分别连接到MCU和电机上。

而且，所述的电源模块包括两个电源转换电路和法拉电容，在法拉电容并联在两个电源转换电路之间，其中一个电源转换电路与J1、J2、J3、COM接口相连接，另一个电源转换电路与MCU和电机相连接。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明通过槽型光电开关配合带定位盘缺口的定位盘组成定位机构，具有安装调试简单，重复定位精度高的特点，克服了机械开关的寿命局限性以及安装调试的复杂性。

2、本发明通过对用户输入信号的优化组合，最终仅转换为OP（开）、CL（关）两种控制信号，从而通过焊接不同位置的接口，可实现一种控制板兼容多种控制方式，极大地减少了生产组件，降低了生产及管理成本。

3、本发明设计合理，解决了簧片定位、微动开关定位等传统定位方式机械寿命有限的不足，提高了产品的可靠性，满足了在一块电路板上实现多种控制方式的需求，降低了生产及管理成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的控制线路板的电路原理框图；

图3是B2控制方式接线图；

图4是B3控制方式接线图；

图5是BD3控制方式接线图；

图6是KT2控制方式接线图；

图7是本控制电路的用户接口模块示意图；

图8是本控制电路不包含KT2控制方式的电源示意图；

图9是本控制电路包含KT2控制方式的电源示意图；

图10是本发明控制线路的控制流程图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种带有光电定位机构的电动执行器，如图1所示，包括控制线路板1、定位机构、输出轴5、传动机构6、电机7，所述的电机与传动机构相连接并通过传动机构驱动输出轴旋转，所述的定位机构包括光电开关2、光电开关4和定位盘3，定位盘固装在输出轴上并随输出轴旋转，在定位盘的外沿上设置有一个定位盘缺口8，两个光电开关安装在控制线路板上并且位于定位盘缺口旋转经过的位置，定位盘旋转时切割两个光电开关从而产生定位信号，该定位信号被送入到控制线路板上的定位模块。光电开关可以使用市场上常用的槽型结构光电开关，根据旋转角度的不同，可以设置一个或多个光电开关，或者在定位盘上设置一个或多个定位盘缺口，本实施例采用的是在控制线路板上安装两个光电开关，在定位盘上设置一个定位盘缺口。

如图2所示，控制线路板包括定位模块、用户输入模块、MCU模块、电源模块、电机驱动模块和反馈模块，MCU分别与定位模块、用户输入模块、电机驱动模块和反馈模块相连接。MCU通过定位模块采集定位信号，该定位模块由定位输入信号及其采集模块连接构成，该定位输入信号由定位盘产生；MCU通过用户输入模块采集用户输入信号，该用户输入模块由用户接口模块及其数据采集模块连接构成；MCU通过电机驱动模块驱动电机工作；MCU通过反馈模块输出反馈信号，该反馈模块能够提供反馈接口，以满足客户对位置的反馈要求，反馈接口主要有晶体管OC门反馈、继电器反馈、可控硅反馈接口；电源模块的输入端与用户接口模块相连接对用户接口模块输入的电源进行转换，电源模块的输出端连接到MCU和电机分别为MCU和电机供电。控制线路板上的MCU模块可以使用单片机、CPLD、FPGA、ARM等智能芯片。

在电动执行器行业中，对电动执行器的控制有多种控制方式，如图3至图6所示，图3为B2控制方式接线图，图中：SW与[OPEN]短接，电动阀开启，到位后并保持；SW与[CLOSE]短接，电动阀关闭，到位后并保持。图4为BD3控制方式接线图，图中：SW闭合，电动阀开启，到位后并保持；SW断开，电动阀关闭，到位后并保持。图5为B3控制方式接线图，图中：SW与绿线相连，电动阀开启，到位后并保持；SW与红线短接，电动阀关闭，到位后并保持。图6为KT2控制方式接线图，图中：SW闭合，电动阀开启，到位后并保持；SW断开，电动阀关闭，到位后并保持。在电动执行器行业内，生产厂家针对每一种控制方式均设计相应的控制线路板，造成了品种多样，管理成本增加。为此，本控制线路板设有用户接口模块以实现在一块线路板上实现多种控制方式。

如图7所示，用户接口模块包括设置在控制线路板上的J1、J2、J3、COM接口，按照表1给出接线方法（其中，●表示连接），实现信号的优化组合，例如，实现B3控制方式，只需焊接J₁、J₂、COM端。J1、J2既作信号输入同时也提供电源，J3只提供电源。

表1

用户接口模块输入的J1、J2、J3与电源模块相连接，该电源模块可以是如图8所示的第一种电源，该电源适用于B2、B3、BD3等非KT2控制方式，电源模块也可以是如图9所示的第二种电源，该电源适用于KT2控制方式，该电源是在两个电源电路之间并联一个法拉电容C1，以适应KT2控制方式所需电源要求。

当用户接口模块的J1、J2或J3通电时，OP（开）、CL（关）有信号为1，无信号为0,如表2所示。

表2

在表2中，NC表示悬空无信号。

综上所述，在开阀状态时，OP=1，CL=0；在关阀状态时，OP=0，CL可为任何值。因此，用户模块输出的信号仅为OP（开）、CL（关）两种控制信号。我们可以定义电机顺时针转动为开阀，逆时针转动为关阀。

控制线路的核心为MCU，其内部的控制流程如图10所示，其控制过程为：当信号输出OP时，MCU模块执行开阀流程，驱动电机顺时针转动，直至检测到开位信号；当信号输出CL时，MCU模块执行关阀流程，驱动电机逆时针转动，直至检测到关位信号。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种带有光电定位机构的电动执行器，包括控制线路板、定位机构、输出轴、传动机构和电机，电机与传动机构相连接并通过传动机构驱动输出轴旋转，其特征在于：所述的定位机构包括光电开关和定位盘，定位盘固装在输出轴上并随输出轴旋转，在定位盘的外沿上设置有定位盘缺口，光电开关安装在控制线路板上并且位于定位盘缺口旋转经过的位置，定位盘旋转时切割光电开关从而产生定位信号并输入到控制线路板上。

2.根据权利要求1所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述控制线路板上安装的光电开关为一个或多个，所述定位盘上设置的定位盘缺口为一个或多个。

3.根据权利要求1所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的光电开关为槽型结构开关。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的控制线路板包括定位模块、用户输入模块、MCU模块、电源模块和电机驱动模块，MCU分别与定位模块、用户输入模块和电机驱动模块相连接，MCU通过定位模块采集定位盘产生的定位信号，MCU通过用户输入模块采集用户输入信号；MCU通过电机驱动模块驱动电机工作；电源模块的输入端与用户输入模块相连接进行电源转换，电源模块的输出端连接到MCU和电机分别为MCU和电机供电。

5.根据权利要求4所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的MCU模块还连接反馈模块用于输出反馈信号。

6.根据权利要求5所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的反馈模块为晶体管OC门反馈接口模块、继电器反馈接口模块或可控硅反馈接口模块。

7.根据权利要求4所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述MCU模块为单片机、CPLD、FPGA或ARM智能芯片。

8.根据权利要求4所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的用户输入模块包括用户接口模块和数据采集模块，该用户接口模块包括设置在控制线路板上的J1、J2、J3、COM接口。

9.根据权利要求8所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的电源模块包括电源转换电路，该电源转换电路的输入端与用户接口模块的J1、J2、J3、COM接口相连接，该电源转换电路的输出端分别连接到MCU和电机上。

10.根据权利要求8所述的一种带有光电定位机构的电动执行器，其特征在于：所述的电源模块包括两个电源转换电路和法拉电容，在法拉电容并联在两个电源转换电路之间，其中一个电源转换电路与J1、J2、J3、COM接口相连接，另一个电源转换电路与MCU和电机相连接。