CN103498957B - 电动水阀执行器控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是电动水阀执行器控制方法。电源与电子单元连接为电子单元供电，数码管显示器和按键与人机接口连接后输入到电子单元中，作为显示和操作端，在电子单元中装有处理器，与处理器连接有开关量输入接口、开关量输出接口和模拟量输入接口和模拟量输出接口，霍尔传感器通过开关量输入接口与电子单元连接，并向处理器输入传感器信号，电子单元通过开关量输出接口与直流无刷电机连接，并提供控制信号，操作手轮，通过齿轮丝杆传动机构驱动直流无刷电机动作。本发明具有运行效率高，使用寿命长，可靠性好的优点。适宜作为电动水阀的执行器控制方法应用。

Description

电动水阀执行器控制方法
技术领域
本发明提供的是机电控制领域的应用的电动水阀执行器控制方法。
背景技术
电动水阀用于中央空调、楼宇设备中水路控制设备。通过控制阀门的开度，控制流过管道的热交换量，从而控制其温度。
目前无刷电机在电动水阀的控制领域应用越来越多。其阀门位置的反馈一般是通过设计霍尔传感器反应阀门位置，这样可以减少震荡，执行器的启动死区、上下启动回差幅度大幅度降低，同时极大的提高了电执行器的使用寿命，本产品体积小、重量轻、转动惯量小、利于控制。
但是使用霍尔传感器来反应阀门位置的方法也存在缺点：当电动水阀断电后，如果通过手动装置调整了阀门位置，电动水阀是无法识别其位置的变化的。而解决这个问题的方法，一般会采取的方法是电动水阀通电后直接运行到一端，找到阀门的起始位置，而后继续控制，这样做虽然解决了断电后不能识别当前位置的问题，但是在某些控制领域并不适用，比如溴化锂机组的控制领域：因为阀门通电时，为了寻找参考位置，阀门需要首先运行到一端，但是这段时间阀门是不受控制的，阀门不受控的这段时间可能造成介质温度大幅变化，这样是不能接受的。
发明内容
为了克服现有电动水阀执行器控制方法的缺点，本发明提出了电动水阀执行器控制方法。该控制方法通过在电子单元与霍尔传感器和无刷直流电机连接，实现电动水阀执行器的控制，解决电动水阀执行器控制的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
电源与电子单元连接为电子单元供电，数码管显示器和按键与人机接口连接后输入到电子单元中，作为显示和操作端，在电子单元中装有处理器，与处理器连接有开关量输入接口、开关量输出接口和模拟量输入接口和模拟量输出接口，霍尔传感器通过开关量输入接口与电子单元连接，并向处理器输入传感器信号，电子单元通过开关量输出接口与直流无刷电机连接，并提供控制信号，操作手轮，通过齿轮丝杆传动机构驱动直流无刷电机动作。
积极效果，本发明电动水阀执行器的控制方法，能够根据水阀运行位置进行水阀开度的控制，具有运行效率高，使用寿命长，可靠性好的优点。适宜作为电动水阀的执行器控制方法应用。
附图说明
图1为本发明部件连接图
图中，1.电子单元，1.1.处理器，1.2.开关量输入接口，1.3.开关量输出接口，1.4.模拟量输入接口，1.5.模拟量输出接口，2.电源，3.数码管显示器，4.按键，5.人机接口，6.霍尔传感器，7.直流无刷电机，8.齿轮丝杆传动机构，9.手轮。
具体实施方式
据图所示，电源2与电子单元连接为电子单元1供电，数码管显示器3和按键4与人机接口5连接后输入到电子单元中，作为显示和操作端，在电子单元中装有处理器1.1，与处理器连接有开关量输入接口1.2、开关量输出接口1.3和模拟量输入接口1.4和模拟量输出1.5接口，霍尔传感器6通过开关量输入接口与电子单元连接，并向处理器输入传感器信号，电子单元通过开关量输出接口与直流无刷电机7连接，并提供控制信号，操作手轮9，通过齿轮丝杆传动机构8驱动直流无刷电机动作。
本发明包括：电子单元，用于控制直流无刷电机运行方向及速度，用于接受控制信号，输出位置反馈信号；
人机接口，用于参数设定及信息显示，包括液晶显示屏，按键开关和齿轮丝杆传动机构，用于带动阀门运转；
直流无刷电机，用于带动齿轮和蜗杆传动机构运行；
霍尔传感器，用于向电子单元发送反馈信号；
所述手轮与齿轮和蜗杆传动机构连接，用于带动齿轮和蜗杆传动机构运行；
所述的电子单元与所述直流无刷电机连接，与所述霍尔传感器连接；所述直流无刷电机与齿轮和蜗杆传动机构连接；
使用直流无刷电机水阀驱动器的控制方法：
霍尔传感器检测直流无刷电机位置，并把位置信号传送给MCU，MCU通过位置信号，控制并驱动6个MOSFET分别导通，使直流无刷电机旋转。
MCU同时通过计数器记录出现同一霍尔传感器信号发生的时间间隔，以此计算直流无刷电机的旋转速度。
MCU通过PI算法，控制输出PWM波的占空比，使直流无刷电机恒速运行。
MCU通过记录霍尔元器件信号的变化次数，计算阀门全行程的总圈数，以此作为位置信号的总行程。
MCU接收外部控制信号，并把控制信号转化为直流无刷电机需要旋转的圈数，并驱动直流无刷电机旋转到相应的圈数，以此控制阀门开启的位置。
当电动水阀通电时，首先进行相对位置控制，即预制水阀初始位置为阀门全开位置的50%的位置，控制器此时会根据设定值对水阀位置进行控制。
当水阀运行到一端时，如果电动水阀识别到位置不是极限位置，会自动将此位置设置为起始点，此时的控制方式为绝对位置控制。
本发明的特点：
1、使用直流无刷电机，直流无刷电机相对传统交流电机，直流有刷电机比运行效率高，使用于寿命长。
2、使用霍尔元器件检测阀门位置，位置信号为数字信号，提高了可靠性。
3、新的位置控制方法，有效解决阀门初始通电时不能识别当前位置的缺点，从始至终，阀门都处于有效控制范围。

Claims (1)

1.电动水阀执行器控制方法，电源（2）与电子单元连接为电子单元（1）供电，数码管显示器（3）和按键（4）与人机接口（5）连接后输入到电子单元中，作为显示和操作端，在电子单元中装有处理器（1.1）；
其特征是：
与处理器连接有开关量输入接口（1.2）、开关量输出接口（1.3）和模拟量输入接口（1.4）和模拟量输出（1.5）接口，霍尔传感器（6）通过开关量输入接口与电子单元连接，并向处理器输入传感器信号，电子单元通过开关量输出接口与直流无刷电机（7）连接，并提供控制信号，操作手轮（9），通过齿轮丝杆传动机构（8）驱动直流无刷电机动作；
人机接口，用于参数设定及信息显示，包括液晶显示屏，按键开关和齿轮丝杆传动机构，用于带动阀门运转；
所述直流无刷电机，用于带动齿轮和蜗杆传动机构运行；
所述霍尔传感器，用于向电子单元发送反馈信号；
所述手轮与齿轮和蜗杆传动机构连接，用于带动齿轮和蜗杆传动机构运行；
所述的电子单元与所述直流无刷电机连接，与所述霍尔传感器连接；所述直流无刷电机与齿轮和蜗杆传动机构连接；
使用直流无刷电机水阀驱动器的控制方法：
霍尔传感器检测电机位置，并把位置信号传送给MCU，MCU通过位置信号，控制并驱动6个MOSFET分别导通，使直流无刷电机旋转；
MCU同时通过计数器记录出现同一霍尔传感器信号发生的时间间隔，以此计算直流无刷电机的旋转速度；
MCU通过PI算法，控制输出PWM波的占空比，使直流无刷电机恒速运行；
MCU通过记录霍尔传感器信号的变化次数，计算阀门全行程的总圈数，以此作为位置信号的总行程；
MCU接收外部控制信号，并把控制信号转化为直流无刷电机需要旋转的圈数，并驱动直流无刷电机旋转到相应的圈数，以此控制阀门开启的位置；
当电动水阀通电时，首先进行相对位置控制，即预制水阀初始位置为阀门全开位置的50%的位置，控制器此时会根据设定值对水阀位置进行控制；
当水阀运行到一端时，如果电动水阀识别到位置不是极限位置，会自动将此位置设置为起始点，此时的控制方式为绝对位置控制。
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