CN212156022U - 一种激光式智能阀门定位器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光式智能阀门定位器，属于门定位器技术领域。包括电源、前端检测、CPU处理器、驱动电路、压电气动放大器、压力传感器、压力处理电路、激光位移传感器、阀位处理电路、反馈件、液晶显示屏和按键；输入信号经过电源和前端检测送入CPU处理器，CPU处理器驱动电路控制压电气动放大器和激光位移传感器动作，气源经过过滤减压阀和压电气动放大器进入执行机构推动阀杆产生位移，反馈件将位移反馈到CPU处理器。有益效果是：采用非接触式阀位反馈，避免机械磨损和机械故障；不存在转角范围限制，适用于激光位移传感器量程范围内的全行程；实际阀位线性位移反馈，免调试，只需设定行程和作用方式后自检；反应速度快，精度高，无滞后。

Description

一种激光式智能阀门定位器

技术领域

本实用新型涉及一种激光式智能阀门定位器，属于阀门定位器技术领域。

背景技术

目前的智能阀门定位器，大多采用反馈连杆与执行机构的推杆进行机械连接，推杆的实际位移经过反馈板、反馈轴、齿轮机构传递到位置传感器内的电位计，由电位计将推杆的位移转换成电信号反馈给阀门定位器的微处理器。

此种阀门定位器里的位移传感器是将阀杆的位移转换成转角，具有一定的转角范围限制，安装时需要反复调试，以避免阀门实际有效行程出现在位移传感器的转角范围以外，经常因为运输过程中的颠簸导致现场安装以后产生阀门开度不准，需要重新调试；与执行机构推杆之间的连接件存在机械磨损，且在现场工况恶劣时，较容易出现机械故障。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型提供一种激光式智能阀门定位器, 安装于控制阀的气动执行机构上，通过激光位移传感器发射激光并接收漫反射回光，计算阀杆的位移并向，保证定位器给定输入信号与阀杆位置的一一对应。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：包括电源、前端检测、CPU处理器、驱动电路、压电气动放大器、压力传感器、压力处理电路、激光位移传感器、阀位处理电路、反馈件、液晶显示屏和按键；

定位器的输入信号经过电源和前端检测送入CPU处理器，CPU处理器根据定位器的输入信号计算对应的理论阀杆位置和执行机构膜头压力，并通过驱动电路控制压电气动放大器和激光位移传感器动作，气源经过过滤减压阀和压电气动放大器进入执行机构膜头，推动阀杆产生位移，反馈件固定在阀杆上随阀杆产生位移，激光位移传感器受驱动电路的激励向固定在阀杆上的反馈件投射可见光斑，反馈件漫反射的反射光在传感器内的感光片上成像，当激光位移传感器与反馈件之间的距离发生变化时，传感器感光片上的成像位置发生改变，计算分析反馈件的位移并转换成电信号，经阀位处理电路的处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，然后反馈到CPU处理器，压力传感器与执行机构膜头进气管连接，将执行机构膜头内的实际压力值转换成电信号，经压力处理电路处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，反馈到CPU处理器。

所述的CPU处理器将激光位移传感器反馈的实际阀位与输入信号对应的理论阀位进行比较，将压力传感器反馈的实际膜头压力与输入信号对应的理论膜头压力进行比较，当存在偏差时，通过驱动电路继续控制压电气动放大器和激光位移传感器的动作。

所述的CPU处理器还连接有位置反馈组件，CPU处理器将实际阀杆位移电信号反馈到控制室。

所述的CPU处理器还连接有限位开关组件，CPU处理器将阀门开位或关位进行报警，并反馈到控制室。

所述的CPU处理器通过光电耦合器连接位置反馈组件和限位开关组件，无任何电连接，具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

激光式智能阀门定位器采用铝合金外壳，表面喷塑，外壳上开有玻璃窗口，激光位移传感器发射的激光透过玻璃窗口发射到反馈件，经由反馈件漫反射的回来的激光中有一部分透过玻璃窗口由激光位移传感器接收。

所述的液晶显示屏显示阀门实际阀位对应的实际开度值；所述的按键控制选择行程和作用方式。

本实用新型的有益效果是：采用非接触式阀位反馈，无机械连接，无接触部件，无连接杠杆避免了机械磨损和机械故障；激光位移传感器不存在转角范围限制，适用于激光位移传感器量程范围内的全行程；实际阀位线性位移反馈，免调试，只需设定行程和作用方式后自检即可；激光位移传感器代替电位计，反应速度快，精度高，无滞后，不易受外界振动影响。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构原理图；

图2是本实用新型带位置反馈组件和限位开关组件的原理图。

具体实施方式

如图1所示的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：包括电源、前端检测、CPU处理器、驱动电路、压电气动放大器、压力传感器、压力处理电路、激光位移传感器、阀位处理电路、反馈件、液晶显示屏和按键；

定位器的输入信号经过电源和前端检测送入CPU处理器，CPU处理器根据定位器的输入信号计算对应的理论阀杆位置和执行机构膜头压力，并通过驱动电路控制压电气动放大器和激光位移传感器动作，气源经过过滤减压阀和压电气动放大器进入执行机构膜头，推动阀杆产生位移，反馈件固定在阀杆上随阀杆产生位移，激光位移传感器受驱动电路的激励向固定在阀杆上的反馈件投射可见光斑，反馈件漫反射的反射光在传感器内的感光片上成像，当激光位移传感器与反馈件之间的距离发生变化时，传感器感光片上的成像位置发生改变，计算分析反馈件的位移并转换成电信号，经阀位处理电路的处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，然后反馈到CPU处理器，压力传感器与执行机构膜头进气管连接，将执行机构膜头内的实际压力值转换成电信号，经压力处理电路处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，反馈到CPU处理器。

所述的CPU处理器将激光位移传感器反馈的实际阀位与输入信号对应的理论阀位进行比较，将压力传感器反馈的实际膜头压力与输入信号对应的理论膜头压力进行比较，当存在偏差时，通过驱动电路继续控制压电气动放大器和激光位移传感器的动作。

如图2所示的一种激光式智能阀门定位器，CPU处理器还连接有位置反馈组件，CPU处理器将实际阀杆位移电信号反馈到控制室。所述的CPU处理器还连接有限位开关组件，CPU处理器将阀门开位或关位进行报警，并反馈到控制室。所述的CPU处理器通过光电耦合器连接位置反馈组件，将实际阀杆位移电信号通过位置反馈组件反馈到控制室。所述的CPU处理器通过光电耦合器连接限位开关组件，将阀门开位或关位进行报警并反馈到控制室。由于光电耦合器的输入端与输出端完全实现了电气隔离，电信号信号单向传输，输出信号对输入端无影响，具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

激光式智能阀门定位器采用铝合金外壳，表面喷塑，外壳上开有玻璃窗口，激光位移传感器发射的激光透过玻璃窗口发射到反馈件，经由反馈件漫反射的回来的激光中有一部分透过玻璃窗口由激光位移传感器接收。

所述的液晶显示屏显示阀门实际阀位对应的实际开度值；所述的按键控制选择行程和作用方式。

对于气开式执行机构，当定位器接收到的输入信号（4-20mA）增加时，CPU处理器输出指令到驱动电路，一方面，驱动电路驱动压电气动放大器控制进入执行机构膜头的进气量增加，膜头内的压力升高促使执行机构推杆带动阀杆向上产生位移；另一方面，固定在阀杆上的反馈件也产生相同的位移，驱动电路激励激光位移传感器向反馈件投射可见光斑，然后激光位移传感器接收来自反馈件的漫反射光，检测分析阀杆位移并转换成电信号经过阀位处理电路反馈到CPU处理器；同时压力传感器将执行机构膜头内的实际压力值转换成电信号，经过压力处理电路的处理反馈到CPU处理器。

对于气开式执行机构，当定位器接收到的输入信号（4-20mA）降低时，CPU处理器输出指令到驱动电路，一方面，驱动电路驱动压电气动放大器控制进入执行机构膜头的排气量增加，膜头内的压力降低，膜头内的弹簧力促使执行机构推杆带动阀杆向下产生位移；另一方面，固定在阀杆上的反馈件也产生相同的位移，驱动电路激励激光位移传感器向反馈件投射可见光斑，然后激光位移传感器接收来自反馈件的漫反射光，检测分析阀杆位移并转换成电信号经过阀位处理电路反馈到CPU处理器；同时压力传感器将执行机构膜头内的实际压力值转换成电信号，经过压力处理电路的处理反馈到CPU处理器。

CPU处理器将来自激光位移传感器的阀门的实际阀位反馈值与控制信号对应的设定值进行比较，检测到偏差后，根据偏差大小和方向输出指令到驱动电路，压电阀气动放大器按指令调节执行机构膜头的进气量或排气量，直至来自激光位移传感器的阀门的实际阀位反馈值与控制信号对应的设定值无偏差时，CPU处理器不再向驱动电路输出指令，压电阀气动放大器切断与执行机构膜头相连接的气源，从而保证了阀门的实际阀位与控制信号一一对应。

定位器自动检验：将激光式智能阀门定位器安装在气动控制阀的执行机构上，将反馈件固定在执行机构推杆上，向定位器接入气源和电源，通过定位器液晶显示屏上的按键选择行程（例如16mm）和作用方式（例如气开），然后选择自动检验，自动检测过程如下：

1检查方向，作用方式气开式，增加定位器的输入信号，自动检查阀杆是否向上位移；

2检查零点0%，输入信号4mA，CPU处理器发出指令，通过驱动电路激励激光位移传感器测出零点阀位并通过阀位处理电路反馈到CPU处理器；

3跑满行程100%（16mm）：输入信号20mA， CPU处理器根据满行程16mm发出指令，通过驱动电路控制压电放大器的进气量增加促使阀杆产生向上位移，同时驱动电路激励激光位移传感器测出实际阀位并通过阀位处理电路反馈到CPU处理器，直至阀位反馈电信号与位移16mm的给定信号无偏差；

4自动检测结束后，可保存检测数据。

由于此激光式智能阀门定位器内的激光位移传感器是通过直接检测与反馈件之间的距离变化进行阀位的判断，未进行角度转换，因此，只要在激光位移传感器的量程范围内，此定位器适用于所有不超过激光位移传感器量程范围的执行机构行程，即适用于全行程、全部流量特性、无需反复调试；激光位移传感器检测到的阀杆位移变化与定位器的输入信号变化呈线性关系，且激光传感器测位移精度高、分辨率高、反应快，因此只需给定最小输入信号（4mA）时的阀门零位和最大输入信号（20mA）时的100%阀位即可，无需像其它智能阀门定位器那样对0%、25%、50%、75%、100%五点阀位进行反复调试。

Claims (8)

1.一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：包括电源、前端检测、CPU处理器、驱动电路、压电气动放大器、压力传感器、压力处理电路、激光位移传感器、阀位处理电路、反馈件、液晶显示屏和按键；

定位器的输入信号经过电源和前端检测送入CPU处理器，CPU处理器根据定位器的输入信号计算对应的理论阀杆位置和执行机构膜头压力，并通过驱动电路控制压电气动放大器和激光位移传感器动作，气源经过过滤减压阀和压电气动放大器进入执行机构膜头，推动阀杆产生位移，反馈件固定在阀杆上随阀杆产生位移，激光位移传感器受驱动电路的激励向固定在阀杆上的反馈件投射可见光斑，反馈件漫反射的反射光在传感器内的感光片上成像，当激光位移传感器与反馈件之间的距离发生变化时，传感器感光片上的成像位置发生改变，计算分析反馈件的位移并转换成电信号，经阀位处理电路的处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，然后反馈到CPU处理器，压力传感器与执行机构膜头进气管连接，将执行机构膜头内的实际压力值转换成电信号，经压力处理电路处理转换成稳定且CPU处理器可识别的电信号，反馈到CPU处理器。

2.根据权利要求1所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的CPU处理器将激光位移传感器反馈的实际阀位与输入信号对应的理论阀位进行比较，将压力传感器反馈的实际膜头压力与输入信号对应的理论膜头压力进行比较，当存在偏差时，通过驱动电路继续控制压电气动放大器和激光位移传感器的动作。

3.根据权利要求1所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的CPU处理器还连接有位置反馈组件，CPU处理器将实际阀杆位移电信号反馈到控制室。

4.根据权利要求1所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的CPU处理器还连接有限位开关组件，CPU处理器将阀门开位或关位进行报警，并反馈到控制室。

5.根据权利要求3所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的CPU处理器通过光电耦合器连接位置反馈组件，将实际阀杆位移电信号通过位置反馈组件反馈到控制室。

6.根据权利要求4所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的CPU处理器通过光电耦合器连接限位开关组件，将阀门开位或关位进行报警并反馈到控制室。

7.根据权利要求1所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：激光式智能阀门定位器采用铝合金外壳，表面喷塑，外壳上开有玻璃窗口，激光位移传感器发射的激光透过玻璃窗口发射到反馈件，经由反馈件漫反射的回来的激光中有一部分透过玻璃窗口由激光位移传感器接收。

8.根据权利要求1所述的一种激光式智能阀门定位器，其特征在于：所述的液晶显示屏显示阀门实际阀位对应的实际开度值；所述的按键控制选择行程和作用方式。

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