CN206874923U - 一种电动执行机构控制电路和电动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动执行机构控制电路和电动执行机构，包括状态输入模块、处理器模块、转向控制模块和转动控制模块，状态输入模块、转向控制模块、转动控制模块均连接于处理器模块；状态输入模块包括用于输入状态电流的电流输入单元、用于输入状态电压的电压输入单元和用于与电位器连接的电位器输入单元；转动控制模块包括数模转换单元和转动控制单元，处理器模块、数模转换单元、转动控制单元依次连接；数模转换单元用于由处理器模块生成输出控制变量，转动控制单元用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。既可以调节转速，又可以调节转矩，控制平稳，精度高，可以实现阀门位置的准确定位。

Description

一种电动执行机构控制电路和电动执行机构

技术领域

本实用新型涉及阀门控制技术，尤其涉及一种电动执行机构控制电路和电动执行机构。

背景技术

目前，阀门使用的电动执行机构，控制模式一般有3种：开关型控制、三段式控制、无段智能控制模式。现有的阀门使用的电动执行机构，当采用无段控制模式时，存在控制电路板结构尺寸较大，电子元件多，难以排版；反馈信号一般采用电阻式，控制精度不是很高，执行器运行时定位不精准，执行器容易抖动的问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种电动执行机构控制电路和电动执行机构，其能解决现有的阀门使用的电动执行机构，当采用无段控制模式时，存在控制电路板结构尺寸较大，电子元件多，难以排版；反馈信号一般采用电阻式，控制精度不是很高，执行器运行时定位不精准，执行器容易抖动的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种电动执行机构控制电路，包括状态输入模块、处理器模块、转向控制模块和转动控制模块，所述状态输入模块、转向控制模块、转动控制模块均连接于所述处理器模块；

所述状态输入模块包括用于输入状态电流的电流输入单元、用于输入状态电压的电压输入单元和用于与电位器连接的电位器输入单元；所述电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均连接于所述处理器模块；

所述转向控制模块包括用于控制阀门转向的换向桥单元，所述换向桥单元连接于所述处理器模块；

所述转动控制模块包括数模转换单元和转动控制单元，所述处理器模块、数模转换单元、转动控制单元依次连接；所述数模转换单元用于由所述处理器模块生成输出控制变量，所述转动控制单元用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。

进一步地，所述转动控制单元包括选择开关和运放元件，所述选择开关连接于所述运放元件，所述元件还与所述数模转换单元连接；所述运放元件用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流，所述选择开关用于选择将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。

进一步地，所述电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均包括运算放大器，用于放大状态电流、状态电压、电位器信号。

进一步地，所述电流输入单元、电压输入单元均包括用于防止过电压的钳位元件。

进一步地，所述换向桥单元包括两个光耦开关，所述光耦开关连接于所述处理器模块。

进一步地，所述电动执行机构控制电路还包括控制输入模块，所述控制输入模块连接于所述处理器模块，所述控制输入模块用于修改控制模式或输入控制参数。

进一步地，所述电动执行机构控制电路还包括连接于所述处理器模块的通讯模块。

一种电动执行机构，包括上述任一项所述的电动执行机构控制电路。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：通过状态输入模块获取阀门的电流参数、电压参数和电位器信息；然后处理器模块对参数信息进行运算，之后由转向控制模块控制阀门的转向，由转动控制模块对阀门进行电压控制或电流控制实现转动。既可以调节转速，又可以调节转矩，控制平稳，精度高，可以实现阀门位置的准确定位。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的电动执行机构控制电路的结构示意图；

图2为图1中状态输入模块的电路示意图；

图3为图1中转向控制模块的电路示意图；

图4为图1中转动控制模块的电路示意图；

图5为图1中控制输入模块的电路示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示的电动执行机构控制电路，包括状态输入模块110、处理器模块120、转向控制模块130和转动控制模块140，状态输入模块110、转向控制模块130、转动控制模块140均连接于处理器模块120。

其中，状态输入模块110包括用于输入状态电流的电流输入单元、用于输入状态电压的电压输入单元和用于与电位器连接的电位器输入单元；电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均连接于处理器模块120。

图1中，电流输入单元包括端子in_mA+和端子in_mA-，用于获取阀门的电流参数；电压输入单元包括端子in_10V，用于获取阀门的电压参数；电位器输入单元包括端子pot-0、端子pot-mid以及端子pot-100％，分别用于连接于电位器的三端。

转向控制模块130包括用于控制阀门转向的换向桥单元，换向桥单元连接于处理器模块120。处理器模块120控制换向桥单元中开关元件的导通和关断，完成换向功能。转向控制模块130的输出为端子UP和端子DOWN，当电流方向是由端子UP流向端子DOWN，则阀门向一个方向转动；当电流方向是由端子DOWN流向端子UP，则阀门向另一个方向转动。

转动控制模块140包括数模转换单元(图未示)和转动控制单元(图未示)，处理器模块120、数模转换单元、转动控制单元依次连接；数模转换单元用于由处理器模块120生成输出控制变量，转动控制单元用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。

处理器模块120根据状态输入模块110获取到的参数计算需要输出的控制量。控制量经数模转换单元转换为模拟信号，即输出控制变量。进一步，输出控制变量可以由转动控制单元转换为转动控制电压或转动控制电流，以实现对阀门转动的电压控制或电流控制。

本实用新型提供的电动执行机构控制电路，通过状态输入模块110获取阀门的电流参数、电压参数和电位器信息；然后处理器模块120对参数信息进行运算，之后由转向控制模块130控制阀门的转向，由转动控制模块140对阀门进行电压控制或电流控制实现转动。既可以调节转速，又可以调节转矩，控制平稳，精度高，可以实现阀门位置的准确定位。

进一步地，状态输入模块110的电路示意图如图2所示。电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均包括运算放大器，用于放大状态电流、状态电压、电位器信号。在本实施例中，采用集成有四个运算放大器的LM224芯片。

在本实施例中，电流输入单元的端子in_mA+和端子in_mA-输入的电流先经电容滤波，然后通过运算放大器放大后输入至处理器模块120的端口I-in。电压输入单元的端子in_10V输入的电压经电容滤波，然后通过运算放大器放大后输入至处理器模块120的端口U-in。连接于电位器的端子pot-mid获取电位器的电位放大后输入处理器模块120的端口pot-in。

进一步地，电流输入单元、电压输入单元均包括用于防芯片止过电压的钳位元件。端子in_mA+和端子in_mA-的输入经钳位二极管D6和钳位二极管D7限制过电压，端子in_10V的输入经钳位二极管D11限制过电压。以防止阀门输出的电压过高损坏电动执行机构控制电路。

进一步地，转向控制模块130的电路示意图如图3所示。转向控制模块130包括用于控制阀门转向的换向桥单元，换向桥单元连接于处理器模块120。换向桥单元包括开关管Q1、Q2以及开关管U3、U4。开关管U3、U4连接于处理器模块120，由处理器模块120控制通或断，从而改变转向控制模块130输出电流的流向，即从端子UP流向端子DOWN或从端子DOWN流向端子UP，从而改变阀门转动的方向。

进一步地，在本实施例中，换向桥单元包括两个光耦开关U3、U4，型号为MOC3041，光耦开关连接于处理器模块120。隔离开低电压的控制信号和高电压的阀门驱动电压。

进一步地，转动控制模块140的电路示意图如图4所示。转动控制模块140包括数模转换单元和转动控制单元。数模转换单元的输入端SDI、SCK、LATCH连接于处理器模块120，通过74HC595芯片并行输出经电阻R47、R45…R72转换为模拟的电压值，通过引脚DAC1输入转动控制单元。

转动控制单元包括选择开关SW2和运放元件U14，选择开关SW2连接于运放元件U14，运放元件U14还与数模转换单元连接。运放元件U14用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流，选择开关SW2用于选择将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。当转换开关由左至右第2个和第3个开关开通，第4个开关关断时，转动控制模块140的输出端子out_20mA/10V输出0-20mA的转动控制电流。当转换开关由左至右第2个和第4个开关开通，第3个开关关断时，转动控制模块140的输出端子out_20mA/10V输出0-10V的转动控制电压。实现对阀门转动的电压控制或电流控制。

进一步地，电动执行机构控制电路还包括如图5所示的控制输入模块150。控制输入模块150连接于处理器模块120，控制输入模块150用于修改控制模式或输入控制参数。处理器模块120选用stm8s105_LQFP48芯片。控制输入模块150包括J6中的4个按钮，可以用于向处理器模块120输入控制参数或修改控制模式。

进一步地，电动执行机构控制电路还包括连接于处理器模块120的通讯模块(图未示)。可以实现远程控制。

本实用新型还提供了一种电动执行机构，包括前述的电动执行机构控制电路。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种电动执行机构控制电路，其特征在于：包括状态输入模块、处理器模块、转向控制模块和转动控制模块，所述状态输入模块、转向控制模块、转动控制模块均连接于所述处理器模块；

所述状态输入模块包括用于输入状态电流的电流输入单元、用于输入状态电压的电压输入单元和用于与电位器连接的电位器输入单元；所述电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均连接于所述处理器模块；

所述转向控制模块包括用于控制阀门转向的换向桥单元，所述换向桥单元连接于所述处理器模块；

所述转动控制模块包括数模转换单元和转动控制单元，所述处理器模块、数模转换单元、转动控制单元依次连接；所述数模转换单元用于由所述处理器模块生成输出控制变量，所述转动控制单元用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。

2.如权利要求1所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：所述转动控制单元包括选择开关和运放元件，所述选择开关连接于所述运放元件，所述元件还与所述数模转换单元连接；所述运放元件用于将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流，所述选择开关用于选择将输出控制变量转换为转动控制电压或转动控制电流。

3.如权利要求1或2所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：所述电流输入单元、电压输入单元、电位器输入单元均包括运算放大器，用于放大状态电流、状态电压、电位器信号。

4.如权利要求1或2所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：所述电流输入单元、电压输入单元均包括用于防止过电压的钳位元件。

5.如权利要求1或2所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：所述换向桥单元包括两个光耦开关，所述光耦开关连接于所述处理器模块。

6.如权利要求1或2所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：还包括控制输入模块，所述控制输入模块连接于所述处理器模块，所述控制输入模块用于修改控制模式或输入控制参数。

7.如权利要求1或2所述的电动执行机构控制电路，其特征在于：还包括连接于所述处理器模块的通讯模块。

8.一种电动执行机构，包括如权利要求1-7中任一项所述的电动执行机构控制电路。