CN201191196Y - 一种电动执行机构位置反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动执行机构位置反馈装置，包括光电式编码盘，光电式编码盘包括光发射端、光接收端和均匀分布有若干信号发生器的码盘，光发射端位于码盘的一侧，光接收端位于码盘的另一侧，光发射端包括两个光发射器，光接收端包括两个光接收器，其中一光发射器与一其中一光发射器与一光接收器构成一组光耦合，另一光发射器和另一接收器构成一组光耦合。本实用新型能检测出电机驱动轴的转动方向，结构简单，响应速度快，成本低，可广泛适用于工业中的阀门流量控制。

Description

一种电动执行机构位置反馈装置

技术领域

本实用新型涉及机电制造领域，特别是涉及电动执行机构的位置反馈装置。

背景技术

目前电动执行机构按照执行机构功能分为直行程执行机构、角行程执行机构和多转式执行机构，电动执行机构的位置信息一般是通过将与动轴匹配的电位器的反馈信号进行A/D转换后获得，过程复杂，速度低，精度差。电动执行机构的限位装置为极限开关和凸轮组成，位置信息反馈由电位器以及机械式传动装置构成。在安装或维护时，电位器必须调节到与执行机构的行程(实际应用中是变化的)匹配。这样的设计要求导致定位部件安装调试、保持和维修成本高，定位响应速度慢，不能满足工业上实时性的要求。

目前有的定位设计采用了光电数字技术，但是只能运用在位置标量检测的领域里，无法获取驱动轴的转动方向。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种电动执行机构位置反馈装置，该装置能检测出电机驱动轴的转动方向，结构简单，响应速度快，成本低。

本实用新型提供的电动执行机构位置反馈装置，包括光电式编码盘，光电式编码盘包括光发射端、光接收端和均匀分布有若干信号发生器的码盘，光发射端位于码盘的一侧，光接收端位于码盘的另一侧，光发射端包括两个光发射器，光接收端包括两个光接收器，其中一光发射器与一光接收器构成一组光耦合，另一光发射器和另一光接收器构成一组光耦合。

作为本实用新型的改进，两个光发射器与码盘的圆心距离相等，两个光接收器与所述码盘的圆心距离相等。

本实用新型采用光电编码盘技术取代传统的电阻电位器，光发射端和光接收端采用集成的双光电器件设计(光发射器S₁，S₂与光接收器R₁，R₂)，由于光接收器R₁和R₂接收光信号的时间不同，产生的脉冲信号就不同，根据这一特点，实现了电机驱动轴运动方向的判断。将本实用新型与电动执行机构控制器的软件设计相结合，使得整个电动执行机构结构简单，调试方便，响应速度快，实时性强，成本低，可广泛适用于工业中的阀门流量控制。

附图说明

图1为本实用新型位置反馈装置结构示意图；

图2为传动装置结构示意图；

图3为电动执行机构结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型位置反馈装置结构示意图，装置采用光电式编码盘，具体包括光发射端1、光接收端2和码盘5。码盘5上均匀分布信号发生器9，信号发生器9可为齿、空隙或者别的标识，用于遮断或透过光以给出位置变化的信号。码盘5的一侧放置光发射端1，另外一侧放置光接收端2。

发射端1包括采用集成光电工艺制作在一起的光发射器S₁和S₂，S₁和S₂与码盘5圆心距离相等，S₁和S₂的间距取决于位置反馈装置精度要求，S₁与S₂采用两个发光二极管或者更高准直度的半导体光源，S₁与S₂可以是不同波长的光发射器。与发射端1对应，接收端2以相同方式集成光接收器R₁和R₂，R₁和R₂可采用光电三极管。S₁与R₁构成一组光耦合，S₂与R₂构成另一组光耦合，S₁与R₂、S₂与R₁不发生光电响应。

如图2所示，驱动轴4上的传动齿轮3转速比齿轮6、7、8的转速大许多，因此使用时，将码盘5安装在驱动轴4上，随驱动轴4一起转动，有助于减小系统误差，提高定位精度。

下面以信号发生器9采用空隙为例说明本实用新型工作原理。码盘5转动，当信号发生器9转至光发射器S₁和光接收器R₁、光发射器S₂和光接收器R₂中的任一对光耦合处时，光线透过空隙，接收器R₁和R₂感应光信号，转为相应的电信号。该电信号经过比较放大电路产生一个计数脉冲信号，电动执行机构控制器通过进行相应的计数来实现定位。

由于接收器R₁和R₂接收到光信号的时间不同，产生的脉冲信号就有所不同(比如正脉冲、负脉冲或大小不同的脉冲)，根据这一特点，可以判断码盘5的运动方向从而得知驱动轴4的转动方向。

图3为电动执行机构结构示意图，当直行程电动执行机构的上下位限开关和角行程的角度位限开关产生电平的跳变时，执行机构控制器根据计数与计时总和值获得位置反馈装置运动的位置最大值ω_max和位置最小值ω_min，再将最大值ω_max和最小ω_min值与该时刻相应的位置ω值进行比较以修正ω，作为保障定位准确和智能化运行的基础，同时也精简了限位装置，减小了机构的体积。

根据存储单元中记录的最大值Tmax和最小值Tmin，求出实际开度位置的百分比η：

η＝(ω-ω_min)/(ω_max-ω_min)×100％

这一设计使得电动执性机构的定位具有自整定功能。也就是说，实际应用时只要电动执行机构上电进行阀门开关操作一次后，行程数值整定并存储于存储单元。之后，如果工作中计数出现一些误差(比如外界机械干扰等)，在转动到位限开关处时，可以自动整定数值，大大消减了传统电位器实际应用时行程匹配调整的精力消耗。

Claims (5)

1、一种电动执行机构位置反馈装置，包括光电式编码盘，光电式编码盘包括光发射端、光接收端和均匀分布有若干信号发生器的码盘，光发射端位于码盘的一侧，光接收端位于码盘的另一侧，其特征在于，光发射端包括两个光发射器，光接收端包括两个光接收器，其中一光发射器与一光接收器构成一组光耦合，另一光发射器和另一光接收器构成一组光耦合。

2、根据权利要求1所述的一种电动执行机构位置反馈装置，其特征在于，所述两个光发射器与所述码盘的圆心距离相等，所述两个光接收器与所述码盘的圆心距离相等。

3、根据权利要求1或2所述的一种电动执行机构位置反馈装置，其特征在于，所述信号发生器为齿或空隙。

4、根据权利要求1或2所述的一种电动执行机构位置反馈装置，其特征在于，所述光发射器为发光二极管。

5、根据权利要求1或2所述的一种电动执行机构位置反馈装置，其特征在于，所述光接收器为光电三极管。

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