CN201435008Y

CN201435008Y - 位置信号发送器模块

Info

Publication number: CN201435008Y
Application number: CN2009201034461U
Authority: CN
Inventors: 支树龙; 裴建峰; 裴梦昭; 范欢
Original assignee: Hebei Shenke Electronics Co Ltd
Current assignee: Hebei Shenke Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2019-06-26

Abstract

本实用新型涉及一种位置信号发送器模块，它由阀位信号采集电路、阀位信号输出电路、状态指示灯及其驱动电路、功能设定按钮开关、通讯接口和微处理器组成；阀位信号采集电路的输出端接微处理器相应的输入端，阀位信号输出电路的输入端接微处理器相应的输出端，状态指示灯及其驱动电路的输入端接微处理器相应的输出端，功能设定按钮开关接微处理器的按键输入端，通讯接口接微处理器的通用串口。本实用新型设置了3个LED，用于指示设定、零点和满度三个状态。本实用新型还设有按钮开关电路和通讯接口，工作人员可以根据用户需求通过计算机或JC1001编程器对位置信号发送器模块进行参数设定和功能方式选择。

Description

位置信号发送器模块

技术领域

本实用新型涉及自动化控制系统中电动执行机构内部一种将位置信号转换成电信号的转换单元。

背景技术

位置信号发送器是自动化控制系统中电动执行机构内部的一个重要部件。它输出的信号反映了电动执行机构的当前工作状态，上位机根据位置信号发送器模块反馈来的电流信号，对执行单元进行调节。所以，位置信号发送器模块对整个系统运行的可靠性及调节精度都是至关重要的。以往的位置信号发送器模块内部大多采用分立元件，元器件参数的离散性大，性能不稳定，受各种工业干扰影响较大，致使其综合误差增加。同时在对位置信号发送器模块的零点及满度调试时，需通过调节位置信号发送器模块上的两个多圈电位器来实现，且需反复操作多次才能实现准确定位，给现场调试带来诸多不便。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题提供一种位置信号发送器模块，内部以仪表专用微处理器为核心，采用数字技术对各种类型的信号进行处理，并通过软件屏蔽干扰信号。本实用新型设置了3个LED指示灯和2个标定按钮开关，指示灯用于指示位置信号发送器模块的设定、零点和满度三个状态，执行机构零点与满度的标定均由模块上的两个标定按钮开关完成。本实用新型还设有通讯接口，可以根据用户的不同需求通过计算机或手持式编程器对位置信号发送器模块进行参数设定和功能方式选择。

本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型由阀位信号采集电路、阀位信号输出电路、状态指示灯及其驱动电路、功能设定按钮开关、通讯接口和微处理器组成；阀位信号采集电路的输出端接微处理器相应的输入端，阀位信号输出电路的输入端接微处理器相应的输出端，状态指示灯及其驱动电路的输入端接微处理器相应的输出端，功能设定按钮开关接微处理器的按键输入端，通讯接口接微处理器的通用串口。

本实用新型所述阀位信号采集电路由阀位传感器W1、电容C1-C3、电阻R1-R3组成；阀位传感器W1采用多圈式电位器，阀位传感器W1的1脚经端子CT1-3后接于地，阀位传感器W1的2脚依次经过端子CT1-4、电阻R2、电阻R3后接于微处理器U1的43脚上，阀位传感器W1的3脚经端子CT1-5后接微处理器U1的44脚上，且微处理器的12脚和44脚都接+5V电压，电阻R1接于端子CT1-3和端子CT1-4之间，电容C1、电容C2、电容C3均为滤波电容，电容C2一端接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C2另一端接地，电容C3接于微处理器U1的43脚和地之间，电容C1接于微处理器U1的44脚和地之间，所述微处理器U1采用JC755。

本实用新型所述阀位信号输出电路由光耦U2、反相器U4、集成运放器U5、三极管T1-T2、三端基准稳压源U3、稳压管DW1、二极管D1、电容C4-C6、电阻R5-R12组成；微处理器U1的13脚经过电阻R5后接于光耦U2的2脚，光耦U2的3脚接于反相器U4的2脚，反相器U4的4脚依次经电阻R8和电阻R9后接于集成运放器U5的3脚，集成运放器U5的6脚经电阻R11后接三极管T2的基极，三极管T1和三极管T2组合成复合管，三极管T1的基极接三极管T2的发射极，三极管T1的集电极和三极管T2的集电极相接，且节点经过电阻R12后接于端子CT1-1上，端子CT1-2接地，光耦U2的4脚经稳压管DW1后接于+24V电压，稳压管DW1的阴极接+24V电压，光耦U2的3脚依次经电阻R6和电阻R7后接于地，三端基准稳压源U3的2脚接于反相器U4的5脚，三端基准稳压源U3的3脚接于反相器U4的3脚，且三端基准稳压源U3的3脚接于电阻R6与电阻R7的节点上，三端基准稳压源U3的1脚和2脚短接，反相器U4的5脚接稳压管DW1的阳极，集成运放器U5的2脚经电阻R10后接稳压管DW1的阳极，电容C4、电容C5为滤波电容，电容C4一端接于稳压管DW1的阳极，电容C4另一端接于电阻R8和电阻R9的节点上，电容C5的一端接于集成运放器U5的3脚，C5另一端接于DW1的阳极，三极管T1的发射极接集成运放器U5的2脚，二极管D1和电容C6并联连接，二极管D1的阴极接于端子CT1-1上，二极管D1的阳极接于端子CT1-2上。

本实用新型所述状态指示灯及其驱动电路由LED驱动芯片U6、发光二极管LED1-LED3、三极管T3、电阻R13-R16组成；微处理器U1的LED输出端口的35脚、30脚、29脚接LED驱动芯片U6的输入端口的1脚、4脚、5脚，LED驱动芯片U6的输出端口的16脚、13脚、12脚分别经过电阻R13、电阻R14、电阻R15后分别接于发光二极管LED1的阴极、发光二极管LED2的阴极、发光二极管LED3的阴极，LED1的阳极、LED2的阳极和LED3的阳极相连，且节点接于三极管T3的集电极上，三极管T3的基极经过R16后接微处理器U1的7脚，三极管T3的发射极接+5V电压，所述LED驱动芯片U6采用ULN2003。

本实用新型所述功能设定按钮开关电路由按钮开关K1-K2、二极管D2-D3、电阻R17组成；微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K1和二极管D2后接于微处理器U1的51脚，且微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K2和二极管D3后接于微处理器U1的6脚，二极管D2和二极管D3为保护二极管，电阻R7为上拉电阻，且接于+5V电压与微处理器U1的25脚之间。

本实用新型设有通讯接口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R18后接于微处理器U1的23脚上，端子COM-RXD经过电阻R19后接微处理器U1的24脚上，端子COM-GND接地。

本实用新型的有益效果如下：

以仪表专用微处理器为核心，采用数字技术。本实用新型所采用的微处理器具有可以选择电流/电压/单圈/多圈电位器/脉冲等输入信号，本实用新型在无其他约定的情况下，设置为电阻信号，电阻式阀位传感器(单圈/多圈电位器)的阻值可在1～5KΩ范围内任选。本实用新型先将阀位传感器采集到的位置信号输送到微处理器芯片内部，微处理器通过内部的高精度A/D转换器采样后将位置信号转换成数字信号，然后将处理后的数字信号再转换成标准的4～20mA或0～10mA的电流信号传输到上位机中去(输出信号可以由软件设定为0～10mA或4～20mA标准直流电流信号)。使控制人员及时了解现场管道的阀门开度情况。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是本实用新型的原理图。

具体实施方式

由图1可知，本实用新型由阀位信号采集电路、阀位信号输出电路、状态指示灯及其驱动电路、功能设定按钮开关、通讯接口和微处理器组成；阀位信号采集电路的输出端接微处理器相应的输入端，阀位信号输出电路的输入端接微处理器相应的输出端，状态指示灯及其驱动电路的输入端接微处理器相应的输出端，功能设定按钮开关接微处理器的按键输入端，通讯接口接微处理器的通用串口。

由图2可知，阀位信号采集电路由阀位传感器W1、电容C1-C3、电阻R1-R3组成；阀位传感器W1采用多圈式电位器，阀位传感器W1的1脚经端子CT1-3后接于地，阀位传感器W1的2脚依次经过端子CT1-4、电阻R2、电阻R3后接于微处理器U1的43脚上，阀位传感器W1的3脚经端子CT1-5后接微处理器U1的44脚上，且微处理器的12脚和44脚都接+5V电压，电阻R1接于端子CT1-3和端子CT1-4之间，电容C1、电容C2、电容C3均为滤波电容，电容C2一端接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C2另一端接地，电容C3接于微处理器U1的43脚和地之间，电容C1接于微处理器U1的44脚和地之间，所述微处理器U1采用JC755。

阀位信号输出电路由光耦U2、反相器U4、集成运放器U5、三极管T1-T2、三端基准稳压源U3、稳压管DW1、二极管D1、电容C4-C6、电阻R5-R12组成；微处理器U1的13脚经过电阻R5后接于光耦U2的2脚，光耦U2的3脚接于反相器U4的2脚，反相器U4的4脚依次经电阻R8和电阻R9后接于集成运放器U5的3脚，集成运放器U5的6脚经电阻R11后接三极管T2的基极，三极管T1和三极管T2组合成复合管，三极管T1的基极接三极管T2的发射极，三极管T1的集电极和三极管T2的集电极相接，且节点经过电阻R12后接于端子CT1-1上，端子CT1-2接地，光耦U2的4脚经稳压管DW1后接于+24V电压，稳压管DW1的阴极接+24V电压，光耦U2的3脚依次经电阻R6和电阻R7后接于地，三端基准稳压源U3的2脚接于反相器U4的5脚，三端基准稳压源U3的3脚接于反相器U4的3脚，且三端基准稳压源U3的3脚接于电阻R6与电阻R7的节点上，三端基准稳压源U3的1脚和2脚短接，反相器U4的5脚接稳压管DW1的阳极，集成运放器U5的2脚经电阻R10后接稳压管DW1的阳极，电容C4、电容C5为滤波电容，电容C4一端接于稳压管DW1的阳极，电容C4另一端接于电阻R8和电阻R9的节点上，电容C5的一端接于集成运放器U5的3脚，C5另一端接于DW1的阳极，三极管T1的发射极接集成运放器U5的2脚，二极管D1和电容C6并联连接，二极管D1的阴极接于端子CT1-1上，二极管D1的阳极接于端子CT1-2上。

状态指示灯及其驱动电路由LED驱动芯片U6、发光二极管LED1-LED3、三极管T3、电阻R13-R16组成；微处理器U1的LED输出端口的35脚、30脚、29脚接LED驱动芯片U6的输入端口的1脚、4脚、5脚，LED驱动芯片U6的输出端口的16脚、13脚、12脚分别经过电阻R13、电阻R14、电阻R15后分别接于发光二极管LED1的阴极、发光二极管LED2的阴极、发光二极管LED3的阴极，LED1的阳极、LED2的阳极和LED3的阳极相连，且节点接于三极管T3的集电极上，三极管T3的基极经过R16后接微处理器U1的7脚，三极管T3的发射极接+5V电压；指示灯LED1(红色)为设定状态指示灯，当本实用新型进入设定状态后亮，LED2(绿色)为下限指示灯，执行机构到达下限位置时亮，LED3(黄色)为上限指示灯，执行机构到达上限位置时亮，所述LED驱动芯片U6采用ULN2003。

功能设定按钮开关电路由按钮开关K1-K2、二极管D2-D3、电阻R17组成；微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K1和二极管D2后接于微处理器U1的51脚，且微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K2和二极管D3后接于微处理器U1的6脚，二极管D2和二极管D3为保护二极管，电阻R7为上拉电阻，且接于+5V电压与微处理器U1的25脚之间；利用按钮开关K1、K2的通、断改变引脚的电势，达到调用程序菜单中相应参数的目的，K1为设定按钮开关，K2为确认按钮开关，执行机构零点与满度的标定由操作这两个按钮完成。

本实用新型的通讯接口为通用串口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R18后接于微处理器U1的23脚上，端子COM-RXD经过R19后接微处理器U1的24脚上，端子COM-GND接地；工作人员可以根据用户需求通过计算机或JC1001编程器对位置信号发送器模块进行参数设定和功能方式选择。

执行机构零点与满度的标定方式：

先按住位置信号发送器模块上的确认按钮开关K1，再按设定按钮开关K2，然后同时松开，则进入零点与满度的标定状态，同时LED1红色指示灯亮；转动操作执行机构手轮使执行机构输出臂，动作至系统要求的零点位置，按确认按钮开关K2确认；转动操作执行机构手轮使执行器的输出臂，动作至系统要求的满度位置，按确认按钮开关K2确认；最后先按下模块上的设定按钮开关K1，再按确认按钮开关K2，然后同时松开即退出标定状态，同时LED1红色指示灯灭。

阀位传感器W1将电动执行机构的位置信号输入到微处理器U1，微处理器U1再通过内置的A/D、D/A转换器对数据进行处理，同时将干扰信号滤除，保证信号质量。转换后的信号再由微处理器U1输出，经光藕U2光电隔离、再通过三极管T1、T2放大后，输出标准的4～20mA或0～10mA电流信号到上位机。

本实用新型将电动执行机构内部的位置信号转换成电信号，通过电信号可直接反映阀门位置的开度。它作为重要的现场监控信号，直接送到上位机中去，使控制人员及时了解现场管道的阀门开度情况。微处理器具有的数字抗干扰功能不仅可以对突变的、能量较大的脉冲有很好的抑制作用，不易受周边环境的影响，而且对信号回路中的共模或串模等原因造成的异常信号变化，同样可起到良好的抑制作用。因此系统的稳定性就会相应的提高。本实用新型外部没有任何可调整元器件，执行机构的零点与满度的设定均由模块上的两个按钮开关完成，现场调试时不需要任何专用工具，调试工作既快捷又简便。

Claims

1、一种位置信号发送器模块，其特征在于它由阀位信号采集电路、阀位信号输出电路、状态指示灯及其驱动电路、功能设定按钮开关、通讯接口和微处理器组成；阀位信号采集电路的输出端接微处理器相应的输入端，阀位信号输出电路的输入端接微处理器相应的输出端，状态指示灯及其驱动电路的输入端接微处理器相应的输出端，功能设定按钮开关接微处理器的按键输入端，通讯接口接微处理器的通用串口。

2、根据权利要求1所述的位置信号发送器模块，其特征在于所述阀位信号采集电路由阀位传感器W1、电容C1-C3、电阻R1-R3组成；所述阀位传感器W1采用多圈式电位器，阀位传感器W1的1脚经端子CT1-3后接于地，阀位传感器W1的2脚依次经过端子CT1-4、电阻R2、电阻R3后接于微处理器U1的43脚上，阀位传感器W1的3脚经端子CT1-5后接微处理器U1的44脚上，且微处理器的12脚和44脚都接+5V电压，电阻R1接于端子CT1-3和端子CT1-4之间，电容C1、电容C2、电容C3均为滤波电容，电容C2一端接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C2另一端接地，电容C3接于微处理器U1的43脚和地之间，电容C1接于微处理器U1的44脚和地之间，所述微处理器U1采用JC755。

3、根据权利要求1所述的位置信号发送器模块，其特征在于所述阀位信号输出电路由光耦U2、反相器U4、集成运放器U5、三极管T1-T2、三端基准稳压源U3、稳压管DW1、二极管D1、电容C4-C6、电阻R5-R12组成；微处理器U1的13脚经过电阻R5后接于光耦U2的2脚，光耦U2的3脚接于反相器U4的2脚，反相器U4的4脚依次经电阻R8和电阻R9后接于集成运放器U5的3脚，集成运放器U5的6脚经电阻R11后接三极管T2的基极，三极管T1和三极管T2组合成复合管，三极管T1的基极接三极管T2的发射极，三极管T1的集电极和三极管T2的集电极相接，且节点经过电阻R12后接于端子CT1-1上，端子CT1-2接地，光耦U2的4脚经稳压管DW1后接于+24V电压，稳压管DW1的阴极接+24V电压，光耦U2的3脚依次经电阻R6和电阻R7后接于地，三端基准稳压源U3的2脚接于反相器U4的5脚，三端基准稳压源U3的3脚接于反相器U4的3脚，且三端基准稳压源U3的3脚接于电阻R6与电阻R7的节点上，三端基准稳压源U3的1脚和2脚短接，反相器U4的5脚接稳压管DW1的阳极，集成运放器U5的2脚经电阻R10后接稳压管DW1的阳极，电容C4、电容C5为滤波电容，电容C4一端接于稳压管DW1的阳极，电容C4另一端接于电阻R8和电阻R9的节点上，电容C5的一端接于集成运放器U5的3脚，C5另一端接于DW1的阳极，三极管T1的发射极接集成运放器U5的2脚，二极管D1和电容C6并联连接，二极管D1的阴极接于端子CT1-1上，二极管D1的阳极接于端子CT1-2上。

4、根据权利要求1所述的位置信号发送器模块，其特征在于所述状态指示灯及其驱动电路由LED驱动芯片U6、发光二极管LED1-LED3、三极管T3、电阻R13-R16组成；微处理器U1的LED输出端口的35脚、30脚、29脚接LED驱动芯片U6的输入端口的1脚、4脚、5脚，LED驱动芯片U6的输出端口的16脚、13脚、12脚分别经过电阻R13、电阻R14、电阻R15后分别接于发光二极管LED1的阴极、发光二极管LED2的阴极、发光二极管LED3的阴极，LED1的阳极、LED2的阳极和LED3的阳极相连，且节点接于三极管T3的集电极上，三极管T3的基极经过R16后接微处理器U1的7脚，三极管T3的发射极接+5V电压，所述LED驱动芯片U6采用ULN2003。

5、根据权利要求1所述的位置信号发送器模块，其特征在于所述功能设定按钮开关电路由按钮开关K1-K2、二极管D2-D3、电阻R17组成；微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K1和二极管D2后接于微处理器U1的51脚，且微处理器U1的25脚依次经过按钮开关K2和二极管D3后接于微处理器U1的6脚，二极管D2和二极管D3为保护二极管，电阻R7为上拉电阻，且接于+5V电压与微处理器U1的25脚之间。

6、根据权利要求1所述的位置信号发送器模块，其特征在于设有通讯接口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R18后接于微处理器U1的23脚上，端子COM-RXD经过电阻R19后接微处理器U1的24脚上，端子COM-GND接地。