CN103453204A - 人工致动的控制模块 - Google Patents

Abstract

公开了人工致动的控制模块。一种阀控制系统，包括阀控制装置和用于在阀控制装置内触发操作动作的手持式致动设备。手持式致动设备包括磁体布置，而阀控制装置包括适于手持式致动设备的磁体布置的磁场传感器布置。磁体布置包括一个或更多个磁体和致动装置。各磁体的磁场能够通过致动装置单独改变，而不需要手持式致动设备相对于磁场传感器布置的移动。

Description

人工致动的控制模块

技术领域

本发明涉及一种阀控制系统，该阀控制系统包括阀控制装置和用于在阀控制装置内触发操作动作的手持式致动设备。

背景技术

阀控制领域中已知的解决方案需要在阀控制装置内用手进行机械致动或需要复杂的有线（Wire-bound）或无线数据传输技术（特别是在该领域中已知无线电或红外），或者是基于常规的操作可能性，例如致动由覆箔（covering foil）所覆盖的按钮。

打开壳体或移除壳体部分以到达阀控制装置的内部是复杂且费时的。有线技术对于通常所需的高保护需求来说是昂贵的。例如经由无线调制解调器的无线数据传输对于大多数应用来说也太昂贵。经由按钮的操作需要必须提供有电力的可靠且因此昂贵的控制面板。

德国实用新型DE202009012183U1提出了一种新型的非接触操作概念，其不需要昂贵的无线电传输。可移动的手持式致动设备包括适于阀控制装置的磁场传感器布置的磁体布置。带来手持式致动设备并在必要时使其接近阀控制装置移动。取决于磁体布置的磁体相对于磁场传感器布置的传感器的定向或运动（尤其取决于运动的方向），磁场传感器布置生成表征相应的定向和/或运动的信号。用这种方式，可以使用手持式致动设备在阀控制装置中以非接触的方式生成不同的信号。这些信号与控制电子装置中限定的不同的命令相关联。

发明内容

本发明的目的是对阀控制装置的已知的可靠且舒适的非接触操作进行扩充，使得可以以简单的方式进行更复杂的操作与调整动作。

由包括权利要求1的特征的阀控制系统来实现该目的。在从属权利要求中指定了根据本发明的控制阀系统的有利且有用的配置。

根据本发明的阀控制系统包括阀控制装置和用于在阀控制装置中触发操作动作的手持式致动设备。手持式致动设备包括磁体布置，而阀控制装置包括适于手持式致动设备的磁体布置的磁场传感器布置。（这里，适于手持式致动设备的磁体布置的磁场传感器布置要被理解为当磁体布置靠近磁场传感器布置时可以检测由磁体布置生成的磁场的传感器布置）。根据本发明，磁体布置包括一个或更多个磁体和致动装置。各磁体的磁场能够通过致动装置单独改变，而不需要手持式致动设备相对于磁场传感器布置的移动。

在单一磁体的情况下，仅一个磁场可改变。为了简单起见，在多个磁体的情况下分别考虑磁场，尽管他们理应被叠加以形成整个磁场。

根据本发明的阀控制系统的特性是用户能够仅通过各磁场的单独改变来生成用于阀控制装置的控制电子装置的命令，而不需要移动手持式设备。磁体布置的单一磁体的磁场的改变尤其包括：空间位置的改变、磁场的场强度和/或方向的改变。通过对单个磁体的磁场的有意的改变，可以生成可以被磁场传感器布置检测到并且然后可以被解码的多个命令码。用这种方式，可以以非接触的方式来进行非常广泛的操作动作而不必打开阀控制装置的壳体。以同样的方式可以容易地在阀控制装置中进行调整。

根据本发明的第一优选实施方式，设置了其中各磁体适于从第一位置被单独移位到第二位置以改变各个磁场的致动装置。磁体的移位导致相关联的磁场相对于磁场传感器布置的至少空间位置的改变，使得该特有的改变可以被磁场传感器布置检测到。这通常与磁体在哪个方向上移动是不相关的。

下述配置是有利的，其中在第一位置处磁体距手持式致动设备的壳体侧的距离大于在第二位置处磁体距手持式致动设备的壳体侧的距离。当手持式设备经由适当的壳体侧被保持在阀控制装置的磁场传感器布置上时，一旦磁体移位到第二位置、即更靠近磁场传感器布置的位置，阀控制装置立即相应地检测到明显更强的磁场。

考虑到为了用户舒适的操作，允许以简单的方式移位磁体。通过下述致动装置的实施方式来满足该需求，该致动装置包括按钮，每个磁体联接到按钮，使得压下按钮使磁体移位。磁体到单个按钮的联接允许通过简单地按压按钮来舒适地输入命令。特别有利的是，即使使用永磁体，由此形成的键盘也不需要任何辅助电源。

为了使按钮在被压下之后自动地再次到达其初始位置，优选地设置与移位方向相反地预拉伸相应按钮的预拉伸机构。

对于命令输入，有利的是磁体暂时保留在第二位置。为此，可以设置锁定机构，当磁体到达第二位置时为了使按钮保持在按压的状态，该锁定机构使按钮锁定。当用户释放锁定时，按钮通过上述的预拉伸机构自动地移回到其初始位置，使得磁体移回到其第一位置。

为了避免操作误差，这样的保持器是有利的，其中手持式致动设备可以相对于磁场传感器布置在限定的距离处并且以限定的布置稳定地保持。从而确保手持式致动设备的无意的移动不被错误地解释为命令输入。

通过下述事实操作变得更为便利：为了命令输入，特定的磁体被移位到特定位置并留在此处。在这种情况下，有利的是磁场传感器布置被设计成使得其自身可以单独地检测各磁体的磁场的存在，优选地还可以检测磁场的定量的场强度和/或方向，而不是（仅仅）检测磁场的改变。从而可以例如识别按压的按钮组合，甚至当手持式致动设备移动到接近磁场传感器布置之前按钮已经被按压的情况下。

根据本发明的第二优选实施方式，设置了下述致动装置，其中磁体为可分别由该致动装置控制的螺线管。在这种情况下，对于磁场的有意改变，代替使永磁体移位，各螺线管的场强度和/或极性由适当的电流供应单独地影响。控制可以对应于预定的按时间先后的序列以由此产生从手持式致动设备到阀控制装置中的无线的且非接触的、顺序的数据传输。当然，电子控制还可以与磁体的人工移动相组合以创建更多地操作可能。

在本发明的用户友好的进一步发展中，手持式致动设备包括显示器，在该显示器上显示用于操作的信息和/或关于阀控制装置的当前状态的信息。

附图说明

根据下面的描述以及根据参照的附图，本发明的更多的特征和优点将变得明显。在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施方式的阀控制系统的示意图；

图2示出了处于第一位置的磁体布置的和磁场传感器布置的示意图；

图3示出了处于第二位置的图2的磁体布置和磁场传感器布置；

图4示出了处于第三位置的图2的磁体布置和磁场传感器布置；以及

图5示出了根据第二实施方式的阀控制装置的手持式致动设备。

具体实施方式

图1借助示例示出了用于控制以气压缸14作为过程阀的气动传动12的阀控制装置10。该类型的阀控制装置10的典型组件为：中央电子单元16、电子气动定位系统18以及用于确定在气压缸14中可移动的活塞22的位置的位移传感器20。

然而，本发明不限于该类型的阀控制装置，而是还包含在某些场合需要操作动作的任何类型的阀控制装置。

阀控制装置10还包括磁场传感器布置24，该磁场传感器布置24包括适于检测附近存在的磁场的场强度和/或场方向的改变并且适于输出适当的信号的一个或更多个传感器。例如，适合于该目的的传感器是霍尔（Hall）传感器。

由磁性非屏蔽壳体尤其是塑料壳体保护磁场传感器布置24免受外部（机械的）影响。阀控制装置10的其他组件也容置在壳体中。该壳体不会显著地削弱磁场传感器布置24的敏感性。

阀控制装置10的磁场传感器布置24适于手持式致动设备28的磁体布置26，手持式致动设备28与阀控制装置10一起形成阀控制系统。磁体布置26容纳在手持式致动设备28的磁性非屏蔽壳体尤其是塑料壳体中，并且包括多个强磁体30。在所示出的示例实施方式中，磁体30为永磁体。

磁体布置26的磁体30以特定的方式容置在手持式致动设备28中。磁体30适于在两个限定的位置之间被线性地移位。在第一位置处相应磁体30距离后壳体侧32的距离大于在第二位置处相应磁体30距离后壳体侧32的距离。为了简单起见，在下文中将第一位置称为“被动”位置而将第二位置称为“主动”位置。

针对磁体30的人工移位，在与后壳体侧32相对的前壳体侧36上为每个磁体30设置了按钮34。通过按压按钮34将相关联的磁体30从被动位置移位到主动位置。

考虑到舒适的操作，可以用预拉伸和锁定机构来辅助磁体30到按钮34的所需的机械联接。这些机构确保：通过对按钮34的单次按压，磁体30与由拉簧提供的预拉伸力相反地移位，例如沿着到主动位置的移位方向移位，并且被锁定在那里。通过再次按压按钮34，磁体30被释放并且通过预拉伸力自动地移位回到被动位置。

如已经提到的那样，具有传感器的磁场传感器布置24和具有磁体30的磁体布置26彼此相适应。这尤其适用于传感器灵敏性和磁体30在主动位置处的磁场强度，并且适用于磁体30的几何布置（极性）和传感器的几何布置。从而，几乎排除了噪声场的影响。

下面参照图1中示出的阀控制系统的示例来说明阀控制系统的功能。可以借助于手持式致动设备28在阀控制装置10中触发操作动作。为此，使得手持式致动设备28的后壳体侧32靠近磁场传感器布置24。可以为手持式致动设备28设置专用保持器，以相对于磁场传感器布置24在限定的距离处并且以限定的布置来稳定地保持手持式致动设备28。

至少当磁体30处于主动位置时，磁场传感器布置24的传感器可以检测由磁体布置26的磁体30所生成的磁场的存在（场强度和场方向）。磁场传感器布置24尤其被配置成诸如适于单独地检测各磁体30的磁场的存在，优选地还检测磁体30的磁场的场强度（定量地）和/或方向。

在手持式致动设备28没有相对于磁场传感器布置24的传感器移动的情况下通过压下按钮来使磁体30移动到主动位置或被动位置时，通过磁场传感器布置24可检测的磁场显著地改变，并且磁场传感器布置24生成表征该磁体30以及表征运动方向的信号。这也适用于如果有意地同时按压多个按钮34时，即如果多个磁体30同时移位到主动位置或被动位置时。

用这种方法，可以利用手持式致动设备28在阀控制装置10中以非接触的方式生成不同的信号，这些信号与在电子单元16中限定的不同的命令（编码）相关联。命令表示在阀控制装置10中相应的操作动作的触发。

图2至图4以简化的实施方式示出了手持式致动设备28的磁体布置26（这里只有一个磁体30）与阀控制装置10的磁场传感器布置24（这里只有一个霍尔传感器）之间的相互作用。

在图2中，其磁场不受前壳体侧36显著影响的磁体30占据相对于磁场传感器布置24的霍尔传感器的中心的、中间的位置。磁体30的中心线和霍尔传感器的中心线相交。通过对称中和场线对霍尔传感器的影响。因此，霍尔传感器的输出电压与磁场不存在的情况下的输出电压大致相同。

在图3中，磁体30被偏离到左边。磁体30的中心线不再和霍尔传感器的中心线相交，因此不再存在对称。场线“从前向后”穿过霍尔传感器。霍尔传感器的输出电压对应于其北极面向霍尔传感器的磁场的存在。

在图4中，磁体30被偏离到右边。磁体30的中心线不再和霍尔传感器的中心线相交，也不再存在对称。场线“从后向前”穿过霍尔传感器。霍尔传感器的输出电压对应于其南极面向霍尔传感器的磁场的存在。

霍尔传感器的不同的输出电压或者电压的特定序列被阀控制装置10的电子单元16检测到并解释为明确的命令。

图5示出了以回转式编码器的形式的手持式致动设备28的具体的实施方式。手持式致动设备28包括旋转轮38，旋转轮38可在前壳体侧36上接近并且可以相对于壳体旋转。多个磁体30沿周向彼此间隔地布置。标记40被放置在旋转轮38的相应位置处。主磁化方向被分别定向成与旋转轮38的旋转轴平行。

磁体30的定向可以不同，即，后壳体侧32可以面向北极或南极。此外，磁体30的长度和/或磁体30的轴向长度可以是不同的。用这种方式，可以表示大量的特有的磁场。

通过旋转旋转轮38，可以使每个磁体30的磁场到达预定的输入点（spot）42。使得输入点42处于与阀控制装置10的磁场传感器布置24的磁场传感器尤其是霍尔传感器相对的位置以输入命令。传感器检测到磁体30的不同的磁场，从而通过旋转轮38的适当旋转，可以将命令传送到阀控制装置10。

由铁片46等形成用于旋转轮38的磁锁定机构，该铁片46接近旋转轮38坚固地安装在手持式致动设备28中。由于离铁片46具有最小距离的那个磁体30的引力，旋转轮38自动占据了相应地稳定的锁定位置。

此外，可以设置具有另外的磁体30的输入按钮44，该输入按钮44相对于其位置适于磁场传感器布置24的另外的磁场传感器。通过按压输入按钮44，使输入按钮44的磁体30更靠近传感器，这由传感器检测到并且解释为输入确认。输入按钮44可以装备有将输入按钮44自动地移回到其初始位置的预拉伸机构。

磁场传感器布置24的许多另外的配置是可能的，其中，各磁体30的磁场可通过致动装置单独改变，而不需要手持式致动设备28相对于磁场传感器布置24的移动，从而将命令传送到阀控制装置10。

可以接近磁场传感器布置24可选择地设置对整个手持式致动设备28的特定移动的检测（解码）。这些移动可以在相应地处于主动位置上的磁体30的数量和布置方面有所不同。

通常，可辨识的信号或命令的数量随着存在的磁体30和传感器的数量以及其布置而改变。可以通过使用具有不同强度的磁体30以及通过在主动位置与被动位置之间设置中间位置来进一步增加可辨识的信号或命令的数量。

也可以设置一个或更多个螺线管来代替永磁体。螺线管的控制增加了可能的命令码的数量，借助于所述螺线管的控制可以改变电流供应和/或电流的方向（并且因此改变一个或更多个螺线管的极性）。通过控制的适当的短暂改变，还可以以无线且非接触的方式将更大的数据量传送到阀控制装置10中。

为了进一步改进操作便利性或者在配置为定位器的情况下，手持式致动设备28还可以包括显示器，在显示器上为用户显示操作的相关信息和/或关于阀控制装置10的当前状态的相关信息。

附图标记列表

10阀控制装置

12气动传动

14气压缸

16电子单元

18电动气动定位系统

20位移传感器

22活塞

24磁场传感器布置

26磁体布置

28手持式致动设备

30磁体

32后壳体侧

34按钮

36前壳体侧

38旋转轮

40标记

42输入点

44输入按钮

46铁片

Claims (10)

1.一种阀控制系统，包括：

阀控制装置（10），以及

手持式致动设备（28），用于在所述阀控制装置（10）内触发操作动作，

所述手持式致动设备（28）包括磁体布置（26），以及

所述阀控制装置（10）包括适于所述手持式致动设备（28）的所述磁体布置（26）的磁场传感器布置（24），

其特征在于，

所述磁体布置（26）包括一个或更多个磁体（30）和致动装置，

各磁体（30）的磁场能够通过所述致动装置单独改变，而不需要所述手持式致动设备（28）相对于所述磁场传感器布置（24）的移动。

2.根据权利要求1所述的阀控制系统，其特征在于，各磁体（30）适于从第一位置单独移位到第二位置。

3.根据权利要求2所述的阀控制系统，其特征在于，在所述第一位置处所述磁体（30）距所述手持式致动设备（28）的壳体侧（32）的距离大于在所述第二位置处所述磁体（30）距所述手持式致动设备（28）的壳体侧（32）的距离。

4.根据上述权利要求中任一项所述的阀控制系统，其特征在于，所述致动装置包括按钮（34；40），每个磁体（30）联接到按钮（34；40），使得压下所述按钮使所述磁体（30）移位。

5.根据权利要求4所述的阀控制系统，其特征在于预拉伸机构，所述预拉伸机构与移位方向相反地预拉伸所述按钮（34；40）。

6.根据权利要求2或权利要求5所述的阀控制系统，其特征在于锁定机构，所述锁定机构当所述磁体（30）到达所述第二位置时使所述按钮（34）锁定。

7.根据上述权利要求中任一项所述的阀控制系统，其特征在于保持器，所述手持式致动设备（28）能够通过所述保持器相对于所述磁场传感器布置（24）在限定的距离处并且以限定的布置稳定地保持。

8.根据上述权利要求中任一项所述的阀控制系统，其特征在于，所述磁场传感器布置（24）被设计成使得所述磁场传感器布置（24）能够单独地检测各磁体（30）的磁场的存在，优选地还能够检测磁场的定量的场强度和/或方向。

9.根据权利要求1所述的阀控制系统，其特征在于，所述磁体（30）是能够分别由所述致动装置控制的螺线管。

10.根据上述权利要求中任一项所述的阀控制系统，其特征在于，所述手持式致动设备（28）包括显示器，在所述显示器上显示用于操作的信息和/或关于所述阀控制装置（10）的当前状态的信息。

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