CN111505364B - 一种抗强磁场电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗强磁场电路，属于电动执行机构技术领域，解决了强磁场环境运行的可靠性问题，其技术方案要点是包括具有信号输入端口、信号输出端口的电动执行机构主体，所述信号输出端口连接干扰隔离电路，所述干扰隔离电路包括第一二极管、第二二极管、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一电阻、第二电阻、以及第一电压源，通过利用第一光电耦合器和第二光电耦合器的连接，达到了电磁场隔离，提高工作可靠性的效果。

Description

一种抗强磁场电路

技术领域

本发明涉及电动执行机构领域，特别地，涉及一种抗强磁场电路。

背景技术

对于许多人而言，低频磁场干扰是一种最难对付的干扰，这种干扰是由直流电流或交流电流产生的。例如，由于炼钢的感应炉中有数万安培的电流，会在周围产生很强的磁场，这个强磁场会使控制系统中的磁敏感器件失灵。电解铝厂就经常会产生数万安培的电流，周围运行着的电动执行器就面临这样的考验。

电动执行器上的无源干接点继电器，霍尔电流传感器等磁敏元件等就面临这样的干扰，另外CPU软件运行的时候也可能会被干扰需做相应的处理。

智能变频电动执行机构主体01其主要由控制部分02和电动机变速器部分03组成。输入信号和位置反馈信号，同时进入智能控制器A/D转换电路，CPU进行比较运算后，输出一个和偏差方向一致的开关信号，和与偏差大小成比例的模拟信号去控制变频器，再通过变频器去控制电动机运行速度和运行方向，从而达到连续变速控制执行机构的开度，实现自动调节的目的。

电机电流检测原来采用霍尔传感器，该类型传感器极易受磁场干扰。

执行器需对外提供多对无源干触点信号，原来该信号用磁继电器提供。继电器输出具有电气隔离，输出双向导通，既可以通过交流信号又可以通过直流信号，信号压降几乎无损失的优点。但是继电器在强磁场环境下容易受到电磁干扰从而误动作。

由上可知，常规电动执行机构很难满足有效的克服强磁场干扰问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种可用于强磁场的智能变频电动执行机构，以达到降低强磁场干扰的目的。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种抗强磁场电路，包括具有信号输入端口、信号输出端口的电动执行机构主体，所述信号输出端口连接干扰隔离电路，所述干扰隔离电路包括第一二极管、第二二极管、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一电阻、第二电阻、以及第一电压源；

所述第一电压源连接第一光电耦合器的阳极和第二光电耦合器的阳极，第一光电耦合器的阴极通过第一电阻、以及第二光电耦合器的阴极通过第二电阻共同作为第一继电器控制端，

所述第一光电耦合器的集电极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极、以及第二光电耦合器的发射极共同作为第一开关控制端；

所述第二光电耦合器的集电极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极、以及第一光电耦合器的发射极共同作为第二开关控制端。

作为本发明的具体方案可以优选为：所述第一继电器控制端分别通过第一三极管和第二三极管连接第一电阻和第二电阻，第一三极管的基极通过第一辅助电阻、以及第二三极管的基极通过第二辅助电阻共同作为第一继电器控制端；

第一三极管和第二三极管的发射极共同接地；

第一三极管的集电极连接第一电阻，第二三极管的集电极连接第二电阻。

作为本发明的具体方案可以优选为：所述干扰隔离电路设置两个作为一组，第一继电器控制端共同连接，一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第一开控制端和第二开控制端；

另一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第一关控制端和第二关控制端。

作为本发明的具体方案可以优选为：一组所述干扰隔离电路的输出端连接在接插件上，接插件上的端点排布为：第一关控制端、第二关控制端、第一开控制端、第二开控制端。

作为本发明的具体方案可以优选为：多组所述干扰隔离电路的输出端在接插件上依次序排列。

采用上述可用于强磁场的智能变频电动执行机构，电动执行机构主体对重要数据实时监控。

本发明技术效果主要体现在以下方面：

1、适合强磁场环境信号传输控制，有利于提高电路信号传输稳定性，可靠性；

2、减少电路故障发生率，提高电路运行安全性，提高电路使用寿命；

3、在电路设计上降低设计和制造成本，节约资源，便于检修和后期维护。

附图说明

图1为背景技术中的智能变频电动执行机构主体结构框图；

图2为实施例中干扰隔离电路的一种电路图；

图3为实施例中干扰隔离电路的另一种电路实施电路；

图4为实施例中接插件连接结构示意图；

图5为实施例中另一个接插件的连接示意图；

图6为实施例的步骤顺序图。

附图标记：1、第一二极管；2、第二二极管；3、第一光电耦合器；4、第二光电耦合器；5、第一电阻；6、第二电阻；7、第一电压源；8、第一辅助电阻；9、第二辅助电阻；101、第一开控制端；102、第二开控制端；103、第一关控制端；104、第二关控制端；105、第一继电器控制端；11、接插件；12、第一三极管；13、第二三极管。01、智能变频电动执行机构主体；02、控制部分；03、电动机变速器部分。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，以使本发明技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本发明的限制。

参考图1所示，智能变频电动执行机构主体01其主要由控制部分02和电动机变速器部分03组成。其中对于输入口的设计，采用了本实施例中的结构，具体的，参考图2-5所示。

实施例1：

一种可用于强磁场的智能变频电动执行机构，包括具有信号输入端口、信号输出端口的电动执行机构主体。信号输出端口连接方式采用接插件连接，参考图5所示接插件的引脚以及各个引脚对应的连接位置。其中，十四好引脚悬空，使得电压源12V留有一个安全间距。对于控制信号引脚为：relay1_control，relay2_control，relay3_control，relay4_control，relay5_control；GND_12为接地引脚。此处，上述控制信号引脚为继电器控制信号的载体。

对于干扰隔离电路，具体结合图2、图3、图4进行理解。

信号输出端口连接干扰隔离电路，干扰隔离电路包括第一二极管、第二二极管、第一光电耦合器、第二光电耦合器、第一电阻、第二电阻、以及第一电压源。第一电压源采用的是12V安全电压。

参考图2所示，第一电压源连接第一光电耦合器的阳极和第二光电耦合器的阳极，第一光电耦合器的阴极通过第一电阻、以及第二光电耦合器的阴极通过第二电阻共同作为第一继电器控制端。第一光电耦合器的集电极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极、以及第二光电耦合器的发射极共同作为第一开关控制端。第二光电耦合器的集电极连接第二二极管的阴极，第二二极管的阳极、以及第一光电耦合器的发射极共同作为第二开关控制端。

第一继电器控制端：relay1_control，以此类推。

第一开关控制端，包含第一开控制端：point1_open、第一关控制端：point1_close；

第二开关控制端，包含第二开控制端：point2_open、第二关控制端：point2_close；以此类推。

参考图3所示，对上述基本电路进一步设计，第一继电器控制端分别通过第一三极管和第二三极管连接第一电阻和第二电阻，第一三极管的基极通过第一辅助电阻、以及第二三极管的基极通过第二辅助电阻共同作为第一继电器控制端。第一三极管和第二三极管的发射极共同接地；第一三极管的集电极连接第一电阻，第二三极管的集电极连接第二电阻。

参考图4所示，干扰隔离电路设置两个作为一组，第一继电器控制端共同连接，一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第一开控制端和第二开控制端。另一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第一关控制端和第二关控制端。

一组干扰隔离电路的输出端连接在接插件上，接插件上的端点排布为：第一关控制端、第二关控制端、第一开控制端、第二开控制端。多组干扰隔离电路的输出端在接插件上依次序排列。

上述电路结构，采用光耦元件来克服磁场的干扰问题。每路信号采用两个开关光耦分别控制正反两个方向的输出，两个光耦同时导通或者同时关闭。正向电压加到输出端时，电流经正向光耦正向流通，反向输出光耦电流无法通过。同理反向电压加到输出端时，电流经反向光耦反向流通，正向输出光耦电流无法通过，从而达到跟继电器同样的控制效果。

另外为了防止光耦反向承受电压，每个光耦输出端需串接上一个反向保护二极管加以保护。

具体的，如图3所示，工作过程如下，relay1_control低电平的时候三极管Q1,Q2都处于关断状态，光耦G11,G12也处于关断状态，端口两点poin1_close和point2_close都无法形成电流回路，对外呈现关断状态。二极管D11,D12起到保护光耦输出端的作用，防止光耦承受反向偏压损坏。当relay1_control变成高电平，三极管Q1,Q2导通，光耦G11,G12导通。当端口点poin1_close相对point2_close呈现高电平的时候，经D11,G11形成回路，光耦G12,D12反向截止。同理当端口点poin2_close相对point1_close呈现高电平的时候，经D12,G12形成回路，光耦G12,D12反向截止。如此设计后，客户不用注意端口两点poin1_close和point2_close的顺序，可以任意接线，从而达到继电器的信号传递效果。

实施例2：

一种抗磁方法，采用可用于强磁场的智能变频电动执行机构。采用线性光耦器件组成电流检测电路，把电流信号转换成对应的线性电压信号送到CPU处理计算得到准确的电流值，完成对电机控制。

参考图6，电动执行机构主体对重要数据实时监控，包括如下步骤：

步骤1：在EEProm预存3份准确的含CRC校验的重要数据，对正在运行的数据实施做CRC计算，

步骤2：判断CRC数据是否与原来的CRC数据一致，如果一致，程序正常执行，如果不一致，提取第一备份区里面的数据；

步骤3：判断第一备份区的数据CRC校验是否准确，如果是，则把正在运行的数据还原成第一备份区的数据，所有备份数据更新一次；如果否，进行步骤4；

步骤4：判断第二备份区的数据CRC校验是否准确，如果是，则把正在运行的数据还原成第二备份区的数据，所有备份数据更新一次；如果否，进行步骤5；

步骤5：判断第三备份区的数据CRC校验是否准确，如果是，则把正在运行的数据还原成第三备份区的数据，所有的备份数据更新一次；如果否，程序报警提示手动更新数据。

对重要数据进行实时监控，由此能够降低电磁干扰，同时能够避免程序数据错误。硬件与软件抗干扰相结合，完善系统监控程序。

当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种抗强磁场电路，包括具有信号输入端口、信号输出端口的电动执行机构主体，其特征是，所述信号输出端口连接干扰隔离电路，所述干扰隔离电路包括第一二极管(1)、第二二极管(2)、第一光电耦合器(3)、第二光电耦合器(4)、第一电阻(5)、第二电阻(6)、以及第一电压源(7)；

所述第一电压源(7)连接第一光电耦合器(3)的阳极和第二光电耦合器(4)的阳极，第一光电耦合器(3)的阴极通过第一电阻(5)、以及第二光电耦合器(4)的阴极通过第二电阻(6)共同作为第一继电器控制端(105)，

所述第一光电耦合器(3)的集电极连接第一二极管（1）的阴极，第一二极管（1）的阳极、以及第二光电耦合器(4)的发射极共同作为第一开关控制端；

所述第二光电耦合器(4)的集电极连接第二二极管(2)的阴极，第二二极管(2)的阳极、以及第一光电耦合器(3)的发射极共同作为第二开关控制端；

所述干扰隔离电路设置两个作为一组，第一继电器控制端(105)共同连接，一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第一开控制端(101)和第二开控制端(102)；

另一个干扰隔离电路的第一开关控制端和第二开关控制端分别作为第二开控制端(102)和第一开控制端(101)；

relay1-cortrol1端用于接收继电器控制信号，

第一开控制端(101)和第二开控制端(102)用于连接第一继电器以达到任意接线就能开启第一继电器的效果。

2.如权利要求1所述的一种抗强磁场电路，其特征在于：一组所述干扰隔离电路的输出端连接在接插件(11)上，接插件(11)上的端点排布为：第一关控制端(103)、第二关控制端(104)、第一开控制端(101)、第二开控制端(102)。

3.如权利要求2所述的一种抗强磁场电路，其特征在于：多组所述干扰隔离电路的输出端在接插件(11)上依次序排列。

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