CN105425846A - 电动执行器的大比例变速调节机构 - Google Patents

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CN105425846A CN201511034749.9A CN201511034749A CN105425846A CN 105425846 A CN105425846 A CN 105425846A CN 201511034749 A CN201511034749 A CN 201511034749A CN 105425846 A CN105425846 A CN 105425846A
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张志磊
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Tianjin Baoheng Fluid Control Equipment Co Ltd
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62—Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement

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Abstract

本发明提供了电动执行器的大比例变速调节机构，包括通过脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出的单片机、光耦、模拟开关、滤波电路、电压跟随器和V/I转换电路，模拟脉冲信号经光耦的光电隔离传输到模拟开关的公共接点，模拟开关的上接点接入精密电压源，模拟开关的下接点接地，模拟开关的输出端接入滤波电路，滤波电路的输出端连接电压跟随器，电压跟随器的输出端连接V/I转换电路,V/I转换电路输出电流。有益效果是能够稳定抗干扰地输出4-20mA的高精度电流，且电路结构简单，成本低、驱动能力强，提高了执行器的整体质量，有效地保障安全运行。

Description

电动执行器的大比例变速调节机构
技术领域
本发明属于电动执行器装置领域，尤其是涉及电动执行器的大比例变速调节机构。
背景技术
在电动执行器中，需要输出1-5V或4-20mA的直流信号的时候，通常采用专用的D/A数模信号转换芯片，一般是每路一片。当输出信号的精度较高时，D/A数模信号转换芯片的位数也将随之增加。在工业仪表中，通常增加到12位。12位D/A数模信号转换芯片的价格目前比单片机的价格要高得多，占用的接口线数量也多。尤其是在需隔离的场合时，所需的光电隔离器数量与接口线相当，造成元器件数量大批增加，使体积和造价随之升高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出电动执行器的大比例变速调节机构，能够稳定抗干扰地输出4-20mA的高精度电流，且电路结构简单，成本低、驱动能力强，提高了执行器的整体质量，有效地保障安全运行。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
电动执行器的大比例变速调节机构，包括单片机、光耦、模拟开关、滤波电路、电压跟随器和V/I转换电路，所述单片机通过脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出，所述模拟脉冲信号经所述光耦的光电隔离传输到所述模拟开关的公共接点，所述模拟开关的上接点接入精密电压源，所述模拟开关的下接点接地，所述模拟开关的输出端接入所述滤波电路，所述滤波电路的输出端连接所述电压跟随器，所述电压跟随器的输出端连接所述V/I转换电路,所述V/I转换电路输出电流。
进一步的，所述单片机为单片机8051、单片机8031或单片机8098中的一种。
进一步的，所述模拟开关为模拟开关CD5043。
进一步的，所述滤波电路包括两级串联的RC滤波。
进一步的，所述精密电压源为5.000V±2mV。
相对于现有技术，本发明所述的电动执行器的大比例变速调节机构具有以下优势：
本发明利用单片机采用高精度脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出，取代使用专用的D/A数模信号转换芯片，有助于大幅降低电路成本，而且精度完全达标；光耦能够有效地抑制尖峰脉冲及各种干扰，因为光耦是电流型器件，干扰信号虽然有较大的电压幅值,但能量很小，只能形成微弱电流，而光耦的输出信号与输入信号流经发光二极管的电流有关，这样干扰信号由于不能提供足够的电流，所以不会进入输出极；光耦的输入回路和输出回路之间分布电容很少，而绝缘电阻很大，这样就避免了干扰通过光耦在输入回路和输出回路之间的耦合；经隔离后的模拟脉冲信号驱动模拟开关CD4053，模拟开关CD4053是三组两触点模拟开关，模拟脉冲信号接入公共接点，使模拟脉冲信号与+5.000V精密电压源和地接通，进而得到与单片机调制的模拟脉冲信号一致的波形信号；该波再经滤波电路的两级串联的RC滤波，滤波后由电压跟随器输出，电压跟随器能够提高带负载能力，最后经V/I转换电路转换后稳定抗干扰地输出4-20mA的高精度电流。提高了执行器的整体质量，有效地保障安全运行。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例的电路结构示意图。
附图标记说明：
1-单片机；2-光耦；3-模拟开关；4-滤波电路；5-电压跟随器；6-V/I转换电路；7-精密电压源。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供电动执行器的大比例变速调节机构，包括单片机1、光耦2、模拟开关3、滤波电路4、电压跟随器5和V/I转换电路6，所述单片机1通过脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出，所述模拟脉冲信号经所述光耦2的光电隔离传输到所述模拟开关3的公共接点，所述模拟开关3的上接点接入精密电压源7，所述模拟开关3的下接点接地，所述模拟开关3的输出端接入所述滤波电路4，所述滤波电路4的输出端连接所述电压跟随器5，所述电压跟随器5的输出端连接所述V/I转换电路6,所述V/I转换电路6输出电流。
所述单片机1为单片机8051、单片机8031或单片机8098中的一种，此处优选为单片机8051。
所述模拟开关3为模拟开关CD5043。
所述滤波电路4包括两级串联的RC滤波。
所述精密电压源7为5.000V±2mV。
本实例的工作过程：使用光电隔离技术将可控PWM信号与外部电路隔离，并结合低通滤波技术，运放负反馈模块构成4-20mA电流输出电路。
本发明通过单片机1采用高精度脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出，取代使用专用的D/A数模信号转换芯片，光耦2抑制尖峰脉冲及各种干扰，通过光耦2的光电隔离作用将干扰隔离，防止干扰信号在光耦2的输入回路和输出回路之间耦合，经隔离后的模拟脉冲信号驱动模拟开关3，模拟开关CD4053是三组两触点模拟开关，模拟脉冲信号接入公共接点，使模拟脉冲信号与+5.000V精密电压源7和地接通，进而得到与单片机1调制的模拟脉冲信号一致的波形信号；该波再经滤波电路4的两级串联的RC滤波，滤波后由电压跟随器5输出，最后经V/I转换电路6转换后稳定抗干扰地输出4-20mA的高精度电流。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.电动执行器的大比例变速调节机构，其特征在于：包括单片机、光耦、模拟开关、滤波电路、电压跟随器和V/I转换电路，所述单片机通过脉冲宽度调制方式将数字脉冲信号转换成模拟脉冲信号输出，所述模拟脉冲信号经所述光耦的光电隔离传输到所述模拟开关的公共接点，所述模拟开关的上接点接入精密电压源，所述模拟开关的下接点接地，所述模拟开关的输出端接入所述滤波电路，所述滤波电路的输出端连接所述电压跟随器，所述电压跟随器的输出端连接所述V/I转换电路,所述V/I转换电路输出电流。
2.根据权利要求1所述的电动执行器的大比例变速调节机构，其特征在于：所述单片机为单片机8051、单片机8031或单片机8098中的一种。
3.根据权利要求1所述的电动执行器的大比例变速调节机构，其特征在于：所述模拟开关为模拟开关CD5043。
4.根据权利要求1所述的电动执行器的大比例变速调节机构，其特征在于：所述滤波电路包括两级串联的RC滤波。
5.根据权利要求1所述的电动执行器的大比例变速调节机构，其特征在于：所述精密电压源为5.000V±2mV。
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