CN207319060U - 调节阀的性能参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种调节阀的性能参数检测装置，包括拉绳传感器、位置传感器、导航按键、A/D转换模块、D/A转换模块和ARM控制器；导航按键接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送至ARM控制器ARM控制器将接收到的控制参数进行分析，并输出位置控制信号至D/A转换模块，由位置传感器将位置控制信号发送至调节阀，控制阀门进行开启或关闭角度的调整，调整过程中，阀门进行转动，带动拉绳传感器和位置传感器运动；通过LED显示屏显示位置传感器和拉绳传感器的波形信号，对调节阀的工况信息进行判断，实现了对调节阀的智能检测；结构简单、操作简便，在工业生产中，为调节阀的工况测试降低了成本。

Description

调节阀的性能参数检测装置

技术领域

本实用新型涉及电动执行器检测技术领域，特别涉及一种调节阀的性能参数检测装置。

背景技术

由于市场上常见的调节阀，一般体型较大，精度要求高，要求调节阀上的定位器与拉绳传感器的线性度越相近越好，且误差越小越好。但是现有的调节阀，不具备安装前进行工况检测的条件，都是在安装之后才能通过测试判断其工况参数是否合乎标准；由于把调节阀一个个安装在工况上再调整参数是不现实的，因此急需一种能够在安装前检测调节阀工况参数的检测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在解决安装前调整调节阀位置传感器与拉绳传感器线性度与各个参数的问题。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，包括拉绳传感器、位置传感器、导航按键、A/D转换模块、D/A转换模块和ARM控制器；

所述导航按键与ARM控制器的输入管脚相连接；所述ARM控制器的输出管脚通过D/A转换模块连接位置传感器，所述位置传感器连接调节阀；所述调节阀连接拉绳传感器；所述拉绳传感器固定设置在调节阀上；所述拉绳传感器、位置传感器、导航按键、A/D转换模块、D/A转换模块均与ARM控制器相连接；所述ARM控制器连接供电电源。

优选的，所述导航按键包括增加键、减少键和复位键；所述增加键、减少键和复位键分别连接ARM控制器的输入管脚。

优选的，所述拉绳传感器包括不锈钢绳、带有螺纹的轮毂和旋转感应器；所述带有螺纹的轮毂与旋转感应器相连接；所述带有螺纹的轮毂外部缠绕所述不锈钢绳钢绳；所述不锈钢绳的自由端固定在调节阀上

所述调节阀旋转时拉动不锈钢绳，带有螺纹的轮毂随不锈钢绳转动时，旋转感应器跟随轮毂转动并采集转动数据。

进一步，所述拉绳传感器通过连接正交编码器与ARM控制器相连接；所述旋转感应器为增量编码器，所述增量编码器与正交编码器相连接。

优选的，所述ARM控制器与位置传感器之间还设有HART模块；所述HART模块用于将D/A转换模块输出的模拟量和ARM控制器输出的数字量进行融合。

优选的，所述ARM控制器连接LED显示屏。

根据本实用新型实施例的提供的一种调节阀的性能参数检测装置，相比于现有的调节阀的检测至少具有以下优点：

1、利用ARM控制器、位置传感器、拉绳传感器与导航按键相结合，通过操作导航按键，对调节阀进行调整，通过对位置传感器和拉绳传感器采集的信息，结合ARM控制器接收到的信号波形，即可对调节阀的工况信息进行判断，实现了对调节阀的智能检测；结构简单、操作简便，在工业生产中，为调节阀的工况测试降低了成本。

2、在ARM控制器与位置传感器之间设置HART模块，实现了ARM控制器与D/A转换模块输出信号的数字通信与模拟信号4-20mA兼容，延时小，反应快，不需要外部供电，简化了电路结构。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的电路结构示意图；

图2为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的检测方法的流程图；

图3为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的供电电源的电路原理图；

图4(A)为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的导航按键的电路原理图；

图4(B)为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的导航按键的另一部分电路原理图；

图5为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的A/D转换模块的电路原理图；

图6为本实用新型一种调节阀的性能参数检测装置的D/A转换模块的电路原理图；

图中:1、ARM控制器；2、拉绳传感器；3、位置传感器；4、导航按键；5、A/D转换模块；6、D/A转换模块；7、LED显示屏；8、供电电源；9、Hart模块；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种调节阀的性能参数检测装置，包括拉绳传感器2、位置传感器3、导航按键4、A/D转换模块5、D/A转换模块6和ARM控制器1；所述导航按键4与ARM控制器1的输入管脚相连接；导航按键4用于接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送至ARM控制器1；ARM控制器1的输出管脚通过D/A转换模块6连接位置传感器3，位置传感器3连接调节阀10；调节阀10连接拉绳传感器2；ARM控制器1用于将接收到的控制参数进行分析，并输出位置控制信号至D/A转换模块6，D/A转换模块6将接收到的位置控制信号，发送至位置传感器3，位置传感器3将位置控制信号发送至调节阀10，调节阀10根据接收到的位置控制信号控制阀门调整开启或关闭的角度；拉绳传感器2固定设置在调节阀10上，调节阀10调整开启或关闭的角度时，带动拉绳传感器2和位置传感器3运动，位置传感器3和拉绳传感器2运动过程中再次采集拉绳信息和位置信息，并发送至ARM控制器。

如图5和图6所示，A/D转换模块采用型号为MCP3425模数转换芯片，将采集到位置传感器反馈的4～20mA信号进行转换后发送到ARM控制器。D/A模数转换：采用AD7792数模转换芯片，将按键输出的信号进行转换后形成4～20mA信号发送给拉绳传感器和位置传感器。

ARM控制器将在此采集的拉绳信息和位置信息发送至LED显示屏；LED显示屏用于显示拉绳传感器和位置传感器发送至ARM控制器的信号波形，用于用户根据信号波形测算多个调整参数；调整参数至少包括调节阀响应时间，调节阀动作误差、位置传感器和拉绳传感器的超调量、拉绳传感器线性度；并根据测算的调整参数，判断调节阀工况是否符合标准。

由于调节阀响应时间过长，容易出现滞后，从而严重影响调节过程的品质，如果在拉绳传感器和位置传感器中测量量滞后，ARM控制器不能将被控变量的变化及时、如实的送到调节器，使调节器仍按过时信号来工作，导致过渡时间加长，超调量增加；因此检测超调量是否正常即可判断，调节阀的调节器输出的气动信号管路是否正常，如果调节阀膜头上的空间容积较大即气动管路过长，必然使调节阀动作迟缓。

如图3所示，ARM控制器还连接供电电源；供电电源的型号采用REF3025AIDBZR,通过供电电源模块将输入电源转换成3.3V直流电源，为ARM控制单元提供工作电压。

如图4所示，导航按键包括增加键TAMP、减少键WKUP和复位键RESET；增加键TAMP、减少键WKUP和复位键RESET分别连接ARM控制器的输入管脚；导航按键将用户输入的增加量、减少量和复位指令，发送至ARM控制器。

拉绳传感器包括不锈钢绳、带有螺纹的轮毂和旋转感应器；带有螺纹的轮毂与旋转感应器相连接；带有螺纹的轮毂外部缠绕不锈钢绳钢绳；不锈钢绳的自由端固定在调节阀上。调节阀旋转时拉动不锈钢绳，带有螺纹的轮毂随不锈钢绳转动时，旋转感应器跟随轮毂转动并采集转动数据。

拉绳传感器通过连接正交编码器与ARM控制器相连接；旋转感应器为增量编码器，增量编码器与正交编码器相连接；正交编码器用于将增量编码器采集到的旋转数据，进行解码后，发送至ARM控制器，进行读取。需要说明的是，因为选用的ARM控制器型号为STM32F103ZET6自带正交编码器的功能，所以直接用ARM控制器的136管脚和137管脚与拉绳传感器的输出信号线相连接，就可以测得拉绳传感器的信号。

ARM控制器与位置传感器之间还设有HART模块；HART模块用于将D/A转换模块输出的模拟量和ARM控制器输出的数字量进行融合；实现了ARM控制器与D/A转换模块输出信号的数字通信与模拟信号4-20mA兼容，延时小，反应快，不需要外部供电，简化了电路结构。

如图2所示，本实用新型还提供一种调节阀的性能参数检测方法，包括以下步骤：

步骤S1，导航按键接收用户输入的控制参数，并将控制参数发送至ARM控制器；

步骤S2，ARM控制器将接收到的控制参数进行分析，并输出位置控制信号至D/A转换模块，D/A转换模块将接收到的位置控制信号，发送至位置传感器，位置传感器将位置控制信号发送至调节阀，调节阀根据接收到的位置控制信号控制阀门调整开启或关闭的角度；步骤S1中，控制参数包括用户操作导航按键输入的增加量、减少量和复位指令。

进一步，步骤S2中，拉绳传感器包括不锈钢绳、带有螺纹的轮毂和旋转感应器；带有螺纹的轮毂与旋转感应器相连接；带有螺纹的轮毂外部缠绕不锈钢绳钢绳；不锈钢绳的自由端固定在调节阀上；调节阀旋转时拉动不锈钢绳，带有螺纹的轮毂随不锈钢绳转动时，旋转感应器跟随轮毂转动并采集转动数据。

拉绳传感器通过连接正交编码器与ARM控制器相连接；旋转感应器为增量编码器，正交编码器用于将增量编码器采集到的旋转数据，进行解码后，发送至ARM控制器，进行读取。需要说明的是，因为选用的ARM控制器型号为STM32F103ZET6自带正交编码器的功能，所以直接用ARM控制器的136管脚和137管脚与拉绳传感器的输出信号线相连接，就可以测得拉绳传感器的信号。

步骤S3，调节阀根据接收到的控制信号，控制阀门进行开启或关闭角度的调整，调整过程中，阀门进行转动，带动拉绳传感器和位置传感器运动；位置传感器和拉绳传感器运动过程中再次采集拉绳信息和位置信息，并发送至ARM控制器，ARM控制器将在此采集的拉绳信息和位置信息发送至LED显示屏显示；

步骤S4，LED显示屏显示拉绳传感器和位置传感器发送至ARM控制器的信号波形，用于用户根据信号波形测算多个调整参数；调整参数至少包括调节阀响应时间，调节阀动作误差、位置传感器和拉绳传感器的超调量、拉绳传感器线性度；并根据测算的调整参数，判断调节阀工况是否符合标准。

由于调节阀响应时间过长，容易出现滞后，从而严重影响调节过程的品质，如果在拉绳传感器和位置传感器中测量量滞后，ARM控制器不能将被控变量的变化及时、如实的送到调节器，使调节器仍按过时信号来工作，导致过渡时间加长，超调量增加；因此检测超调量是否正常即可判断，调节阀的调节器输出的气动信号管路是否正常，如果调节阀膜头上的空间容积较大即气动管路过长，必然使调节阀动作迟缓

还包括步骤S5，利用HART模块将D/A转换模块输出的模拟量和ARM控制器输出的数字量进行融合。实现了ARM控制器与D/A转换模块输出信号的数字通信与模拟信号4-20mA兼容，延时小，反应快，不需要外部供电，简化了电路结构。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，包括拉绳传感器、位置传感器、导航按键、A/D转换模块、D/A转换模块和ARM控制器；

所述导航按键与ARM控制器的输入管脚相连接；所述ARM控制器的输出管脚通过D/A转换模块连接位置传感器，所述位置传感器连接调节阀；所述拉绳传感器固定设置在调节阀上；所述拉绳传感器、位置传感器、导航按键、A/D转换模块、D/A转换模块均与ARM控制器相连接；所述ARM控制器连接供电电源。

2.根据权利要求1所述的调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，所述导航按键包括增加键、减少键和复位键；所述增加键、减少键和复位键分别连接ARM控制器的输入管脚。

3.根据权利要求1所述的调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，所述拉绳传感器包括不锈钢绳、带有螺纹的轮毂和旋转感应器；所述带有螺纹的轮毂与旋转感应器相连接；所述带有螺纹的轮毂外部缠绕所述不锈钢绳钢绳；所述不锈钢绳的自由端固定在调节阀上所述调节阀旋转时拉动不锈钢绳，带有螺纹的轮毂随不锈钢绳转动时，旋转感应器跟随轮毂转动并采集转动数据。

4.根据权利要求3所述的调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，所述拉绳传感器通过连接正交编码器与ARM控制器相连接；所述旋转感应器为增量编码器，所述增量编码器与正交编码器相连接。

5.根据权利要求1所述的调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，所述ARM控制器与位置传感器之间还设有HART模块；所述HART模块用于将D/A转换模块输出的模拟量和ARM控制器输出的数字量进行融合。

6.根据权利要求1所述的调节阀的性能参数检测装置，其特征在于，所述ARM控制器连接LED显示屏。