CN106017535A - 一种电机驱动阀位置传感器标定装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机驱动阀位置传感器标定装置和方法，包括：与被标定电机驱动阀的阀瓣接触并检测所述阀瓣直线位移的直线位移传感器，所述的直线位移传感器与检测控制器连接，所述检测控制器与被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器连接。本发明采用直线传感器对整体完成装配的电机驱动阀的阀瓣位置进行实际检测，并将检测的参数写入电机驱动阀自带的角位移传感器中，形成与实际位置精确对应的角位移参数。与现有的电机驱动阀的角位移传感器的标定方式相比，本发明使用电机驱动阀上自带的电机来驱动阀瓣动作，检测过程涵盖了阀内部所有的电器和机械的误差，消除电机和阀的机械结构对标定结果的影响，效率高，标定准确度高。

Description

一种电机驱动阀位置传感器标定装置和方法

技术领域

本发明涉及一种电机驱动阀位置传感器标定装置和方法，是一种机电一体化系统的标定装置和方法，是一种自动控制电磁阀的传感器标定装置和方法。

背景技术

电机驱动阀内部安装有位置传感器，用于实时检测阀瓣位置，以便将阀瓣位移的信号传递出去，作为上位机控制的参数。电机驱动阀内部的位置传感器通常为角位移传感器，通过检测电机转动的旋转角度，换算为阀瓣的线位移。在制造过程中，新装配完成的电机驱动阀内，角位移传感器所检测的阀瓣位置参数与实际阀瓣位置之间，由于电机运转的误差、传动机构的制造精度、安装误差、等原因，往往不能精确对应。因此，需要对位置传感器进行标定，使阀瓣的实际位置与阀内角位移传感器所检测的位置一致。

现有的电机控制阀标定装置是采用外力控制阀瓣动作，然后对阀内部的位移传感器进行标定。现有的标定装置存在如下缺点：外力驱动阀瓣动作，阀自带的电机不工作，电机对环境的影响无法体现在标定结果中；由外力驱动阀瓣动作进行的标定过程中未考虑阀自身存在的机械间隙，会导致标定结果与整个阀实际工作过程中的输出偏差较大。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种电机驱动阀位置传感器标定装置和方法。所述的装置和方法采用电机驱动阀自身的电机驱动阀瓣动作，标定阀内部的位置传感器，可消除阀自身的机械间隙对位置传感器标定结果的影响，还可以消除电机在工作过程中对环境变化的影响，使标定结果更准确。

本发明的目的是这样实现的：一种电机驱动阀位置传感器标定装置，包括：与被标定电机驱动阀的阀瓣接触并检测所述阀瓣直线位移的直线位移传感器，所述的直线位移传感器与检测控制器连接，所述检测控制器与被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器连接。

进一步的，所述的检测控制器包括：与所述电机控制端电连接的主控板，所述的主控板具有人机交互能力的中央控制器电连接，所述的中央控制器与编程器电连接，所述的主控板与所述的直线位移传感器，所述的编程器与角位移传感器电连接。

进一步的，所述的中央控制器具有显示屏，所述的显示屏安装在控制台上，所述的控制台还设有主电源控制开关、压紧器控制开关、编程器电源开关。

进一步的，直线位移传感器安装在检测台上，所述的检测台上还设有将被标定电机驱动阀临时固定在检测位置的压紧器、电连接被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器的线束插座。

进一步的，所述的压紧器包括：将被标定电机驱动阀整体夹紧的汽缸，所述的汽缸与气阀连接，所述的气阀与所述的压紧器控制开关电连接。

一种上述标定装置的电机驱动阀位置传感器标定方法，所述方法的步骤如下：

电机驱动阀与标定装置连接的步骤：用于打开主电源开关，将被标定电机驱动阀放置在标定装置的检测台面上，使阀瓣与直线位移传感器紧密接触，打开压紧器控制开关，驱动气缸夹紧被标定电机驱动阀，将电机驱动阀的线束插头插在检测台的线束插座上；

启动编程器的步骤：用于打开编程器电源开关，启动编程器；

选定目标位置个数的步骤：选定目标位置个数N，如果已选定目标位置个数，则跳过本步骤；

选定目标位置的步骤：用于通过角位移传感器将阀瓣处于一个选定目标位置n；

检测阀瓣位置的步骤：用于通过直线位移传感器检测阀瓣的实际位置；

比较和调整的步骤：用于比较阀瓣的实际位置是否与选定的目标位置相同：

如果实际位置小于目标位置，则电机正转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤；

如果实际位置等于目标位置，则进入下一步骤；

如果实际位置大于目标位置，则电机反转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤；

标定位置传感器的步骤：用于将实际位置与目标位置相等的标定数据通过编程器写入角位移传感器中；

判断是否为结束的步骤：用于将当前的选定目标位置n加1，并判断n+1是否大于N，如果小于等于N则回到“检测阀瓣位置的步骤”，如果大于N则结束。

本发明产生的有益效果是：本发明采用直线传感器对整体完成装配的电机驱动阀的阀瓣位置进行实际检测，并将检测的参数写入电机驱动阀自带的角位移传感器中，形成与实际位置精确对应的角位移参数。与现有的电机驱动阀的角位移传感器的标定方式相比，本发明使用电机驱动阀上自带的电机来驱动阀瓣动作，对阀和标定机械装置都无伤害，相应时间短，控制精度高，检测过程涵盖了阀内部所有的电器和机械的误差，消除电机和阀的机械结构对标定结果的影响，效率高，标定准确度高。本发明可用于各种带可编程位置传感器且其传感器需要标定的直流电机驱动阀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述标定装置的原理示意图；

图2是本发明的实施例二所述检测控制器的原理示意图；

图3是本发明的实施例四所述检测台的结构示意图；

图4是本发明的实施例五所述标定方法的流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种电机驱动阀位置传感器标定装置，如图1所示，图中细实线表示电连接，粗实线表示机械传动路线。本实施例包括：与被标定电机驱动阀的阀瓣1接触并检测所述阀瓣直线位移的直线位移传感器2，所述的直线位移传感器与检测控制器3电连接，所述检测控制器与被标定电机驱动阀的电机4控制端和角位移传感器5电连接。

本实施例所述的被检测的电机驱动阀是指电机驱动的阀门，可以应用在汽车的EGR等系统中。其阀中通常带有电动机（可以是直流电机）和机械减速器，通过电机的驱动，带动阀瓣运动，形成开闭。为精确的控制阀瓣的开闭位置，在电机与减速器的连接轴上通常设置角位移传感器，以检测电机的旋转圈数，以此判定阀瓣的运动位置。由于阀瓣的直线运动，而角位移传感器所检测的是电机的旋转圈数，因此，角位移传感器所检测的阀瓣位置是间接的。要精确的确定阀瓣的准确位置，应当 排除电机的旋转误差、减速器的旋转误差。而减速器的旋转误差中包含了零件的制造误差和安装误差。因此，精确的标定角位移传感器不写涵盖这些误差。

本实施例的基本原理是：利用直线位移传感器检测阀瓣的实际位置，再通过编程器将实际检测的位置参数写入电机驱动阀自带的角位移传感器中，实现精确标定。

本实施例所述的检测控制器可以是专门设计的带有储存和运算功能的电子数字处理设施，也可以是通过多种现有成熟的电子设备组合而成。例如：可以使用现成的通用计算机，加上专门用于电器控制的主控板，以及专门用于对被标定电机驱动阀中的角位移传感器写参数用的编程器。将这些电子设备组合在一起形成完整的控制-检测-写参数的标定系统。

为了方便进行控制和操作，可以设置控制台。在控制台上设置各种按钮，以及显示屏和与显示屏构成人机界面的鼠标或键盘。也可以使用触摸屏将所有控制和显示都组合到触摸屏中，并以触摸屏为中心组成控制台，将控制台与作为中央处理器的电脑、主控板和编程器连接在一起构成检测控制器。

为方便快速的标定电机驱动阀，可以设计带有整体将电机驱动阀临时固定设施的检测台。将电机驱动阀整体临时固定可以有多种方式，如弹性夹持器或采用气动夹紧的方式将电机驱动阀固定在检测位置。检测位置上设置位移传感器，电机驱动阀临时固定检测位置时，阀瓣可以直接接触直线位移传感器，直线位移传感器可以测得阀瓣的位移。

检测台上还可以设置电机驱动阀的线束连接插座，使检测控制器与电机驱动阀的电机控制端和传感器信号输出端的连接线集成在一个线束插座上，与电机驱动阀的电机控制端和传感器信号输出端连线插头相配合。

所述的直线位移传感器和角位移传感器分别是一种可以检测直线运动位置变化和旋转运动位置变化的传感器，可以是带有记忆和简单运算功能的智能化传感器。直线位移传感器固定安装在检测台上，用于检测阀瓣的实际位置，作为标定过程中阀瓣位置的参考值。角位移传感器是被标定电机驱动阀自带的传感器，安装在电机驱动阀的电机旋转轴上，检测电机的旋转圈数，是被主要标定的对象。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于检测控制器的细化。本实施例所述的检测控制器包括：与所述电机控制端电连接的主控板，所述的主控板与具有人机交互能力的中央控制器电连接，所述的中央控制器与编程器电连接，所述的主控板与所述的直线位移传感器，所述的编程器与角位移传感器电连接，如图2所示。

所述的主控板为电机驱动阀的驱动电机提供动力源和伺服控制信号的板卡。即可以是专门设计的板卡也可以是购买的现成板卡。

所述的中央控制器为具有数字存储和运算能力，并具有操控软件的电子数字处理系统。可以是通用PC机或工控计算机，或者是专用平板电脑。因此，这一系统应具有人机交互的显示屏和键盘、鼠标，或触摸屏。

主控板集成了信号采集单元和电机驱动单元，将主控板与直线位移传感器和驱动电机连接，可实时采集直线位移传感器和阀内角位移传感器的输出信号，通过主控板内的控制算法，实现闭环控制，驱动电机运动，使阀瓣到达期望位置。

中央控制器和主控板之间通过可根据需要选择相应的通讯方式进行数据和命令的传输。显示屏上可以显示为控制标定进行的程序界面，开发工具可自行选择。

所述的编程序为电机驱动阀内部安装的角位移传感器配套的编程器，是标准通用的电子部件，通过连接的电脑，可以对程序控制器、一些带有记忆和简单运算功能的智能型传感器进行程序编辑和写入。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于中央显示器的细化。本实施例所述的中央控制器的显示屏安装在控制台上，所述的控制台还设有主电源控制开关、压紧器控制开关、编程器电源开关。

为了检测标定方便，可以将显示屏和一些功能性的按键安装在一个控制台上，或者控制面板上。如果显示屏是纯粹的显示屏，不能进行人机交互，则还需要在控制台上设计鼠标和键盘，以便在配合显示屏进行人机交互。

电源控制开关是对整个电机驱动阀位置传感器标定装置电源供给的总控。

压紧器控制开关控制是将被标定电机驱动阀临时固定的设施，可以是电动、气动或液压夹紧装置的电控按钮。

编程器电源开关是为了保证编程器的安全，使用一个单独的开关控制编程器的开关状态，防止编程器受到大电压冲击后损坏。

在控制台上分别清楚标识显示屏和操作按钮的作用，使得操作更清晰，降低操作失误率，提高工作效率。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于直线位移传感器的细化。本实施例所述直线位移传感器安装在检测台6，所述的检测台上还设有将被标定电机驱动阀临时固定在检测位置的压紧器7，电连接被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器的线束插座8，如图3所示。

检测台是进行检测的工作台，在工作台上设置了检测位，检测位上安装了直线位移传感器，以及压紧器。压紧器将被标定电机驱动阀临时固定在检测位上，使阀瓣与直线位移传感器接触，以便检测阀瓣的实际运动位置。

工作台上设有与电机驱动阀连接的线束插座，可以与电机驱动阀的线束插头对接，使标定过程更方便，避免了操作人员在标定过程中进行繁琐的接线工作，也避免了可能发生的接线错误导致设备和人身安全事故的发生。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于压紧器的细化。本实施例所述的压紧器包括：将被标定电机驱动阀整体夹紧的汽缸，所述的汽缸与气阀连接，所述的气阀与所述的压紧器控制开关电连接。

需要标定的电机驱动阀在检测台上临时固定，以防操作过程中电机驱动阀的位置变化，导致结果不准确。压紧器为一端为固定端，另一端为非固定端。将非固定端与气缸连接，气缸通过电磁阀控制加压方向。当压紧器控制开关拨向“固定”一侧时，气阀得电，气缸加压，气缸杆推动非固定端，将被标定电机驱动阀推向固定端，并将其固定。当压紧器控制开关拨向“松开”，气阀失电，气缸反向运动，非固定端离开被标定电机驱动阀，将其松开。

实施例六：

本实施例是一种使用上述实施例所述标定装置的电机驱动阀位置传感器标定方法，标定方法的流程如图4所示。

所述方法的原理：直线位移传感器用于采集的阀瓣实际动作距离，作为标定的依据。由标定人员根据需要提前选定需标定的位置，例如选取标定4个点。依据进行设计，即选取4个需标定的位置，分别赋值N=1~4，其中N=1为阀瓣初始位置点，N=4为阀瓣全开位置点。直线位移传感器实时检测阀瓣当前位置，当检测到阀瓣位置与目标位置不相等时，由主控板内部的控制算法控制输出电机正转或反转信号，控制电机正反转直至阀瓣到达目标位置。当阀瓣到达目标位置后，此时角位移传感器的相对位置作为标定数据由编程器写入角位移传感器，完成当前目标位置点N的传感器标定。当标定完成N=4的位置点后，标定过程结束。

所述方法的具体步骤如下：

1）电机驱动阀与标定装置连接的步骤：用于打开主电源开关，将被标定电机驱动阀放置在标定装置的检测台面上，使阀瓣与直线位移传感器紧密接触，打开压紧器控制开关，驱动气缸夹紧被标定电机驱动阀，将电机驱动阀的线束插头插在检测台的线束插座上。打开主电源开关，即启动这样控制器，及主控板，同时启动气压系统，将电机驱动阀临时固定在检测台上。

2）启动编程器的步骤：用于打开编程器电源开关，启动编程器。为防止冲击编程器应后启动。

3）选定目标位置个数的步骤：选定目标位置个数N，如果已选定目标位置个数，则跳过本步骤。目标位置个数越多则标定的精度越高，但标定的次数就会增加，因此，选定个数要根据精度的要求和工作效率的要求综合考虑。

4）选定目标位置的步骤：用于通过角位移传感器将阀瓣处于一个选定目标位置n。通常情况下从n=1开始，即阀瓣完全关闭的情况下，作为第一个选定点，然后逐个进行检测和标定，直到n=N，完成检测和标定。

5）检测阀瓣位置的步骤：用于通过直线位移传感器检测阀瓣的实际位置。这是达到某个确定的位置后，通过直线位移传感器检测阀瓣的实际位置。

6）比较和调整的步骤：用于比较阀瓣的实际位置是否与选定的目标位置相同：

如果实际位置小于目标位置，则电机正转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤；

如果实际位置等于目标位置，则进入下一步骤；

如果实际位置大于目标位置，则电机反转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤。

本步骤是利用直线位移传感器对角位移传感器进行标定的关键步骤。

7）标定位置传感器的步骤：用于将实际位置与目标位置相等的标定数据通过编程器写入角位移传感器中。

8）判断是否为结束的步骤：用于将当前的选定目标位置n加1，并判断n+1是否大于N，如果小于等于N则回到“检测阀瓣位置的步骤”，如果大于N则结束。本步骤是一种循环过程，即对每一点进行检测和标定，标定结束和进入下一个点进行检测和标定。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置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，可以对本发明的技术方案（比如整个装置的连接方式、电机驱动阀的形式、步骤的先后顺序等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电机驱动阀位置传感器标定装置，其特征在于，包括：与被标定电机驱动阀的阀瓣接触并检测所述阀瓣直线位移的直线位移传感器，所述的直线位移传感器与检测控制器连接，所述检测控制器与被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器连接。

2.根据权利要求1所述的标定装置，其特征在于，所述的检测控制器包括：与所述电机控制端电连接的主控板，所述的主控板具有人机交互能力的中央控制器电连接，所述的中央控制器与编程器电连接，所述的主控板与所述的直线位移传感器，所述的编程器与角位移传感器电连接。

3.根据权利要求2所述的标定装置，其特征在于，所述的中央控制器具有显示屏，所述的显示屏安装在控制台上，所述的控制台还设有主电源控制开关、压紧器控制开关、编程器电源开关。

4.根据权利要求3所述的标定装置，其特征在于，直线位移传感器安装在检测台上，所述的检测台上还设有将被标定电机驱动阀临时固定在检测位置的压紧器、电连接被标定电机驱动阀的电机控制端和角位移传感器的线束插座。

5.根据权利要求4所述的标定装置，其特征在于，所述的压紧器包括：将被标定电机驱动阀整体夹紧的汽缸，所述的汽缸与气阀连接，所述的气阀与所述的压紧器控制开关电连接。

6.一种使用权利要求5所述标定装置的电机驱动阀位置传感器标定方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

电机驱动阀与标定装置连接的步骤：用于打开主电源开关，将被标定电机驱动阀放置在标定装置的检测台面上，使阀瓣与直线位移传感器紧密接触，打开压紧器控制开关，驱动气缸夹紧被标定电机驱动阀，将电机驱动阀的线束插头插在检测台的线束插座上；

启动编程器的步骤：用于打开编程器电源开关，启动编程器；

选定目标位置个数的步骤：选定目标位置个数N，如果已选定目标位置个数，则跳过本步骤；

选定目标位置的步骤：用于通过角位移传感器将阀瓣处于一个选定目标位置n；

检测阀瓣位置的步骤：用于通过直线位移传感器检测阀瓣的实际位置；

比较和调整的步骤：用于比较阀瓣的实际位置是否与选定的目标位置相同：

如果实际位置小于目标位置，则电机正转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤；

如果实际位置等于目标位置，则进入下一步骤；

如果实际位置大于目标位置，则电机反转，达到选定的目标位置，并进入下一步骤；

标定位置传感器的步骤：用于将实际位置与目标位置相等的标定数据通过编程器写入角位移传感器中；

判断是否为结束的步骤：用于将当前的选定目标位置n加1，并判断n+1是否大于N，如果小于等于N则回到“检测阀瓣位置的步骤”，如果大于N则结束。