CN2169009Y - 多功能电动伺服放大器 - Google Patents

Abstract

一种能和微机控制系统相适配的并以电动操作 器和由电动伺服放大器融为一体的小型伺服放大器， 由中央控制和功率驱动两大部分组成，中央控制由输 入和阀位信号转换器与显示切换开关、电平转换、 A/D转换和数字显示连接，另一路与比较器、三位 开关、手动/自动切换和显示切换操作键盘、状态控 制电路、联锁开关、驱动转换组成，从而完成阀位信号 和控制信号的数字显示和对电动调节阀的控制，且可 判别控制信号和阀位信号正、负极性，同时具有与微 机连接的功能。

Description

本实用新型涉及伺服放大器领域，具体说明是能和微机控制系统相适配的，以电动操作器和电动伺服放大器融为一体的伺服放大器。

目前所用的电动单元组合仪表，其电动操作器和电动伺服放大器，是两个独立的单元，电动操作器的结构为盘装式，直接装在仪表盘的盘面上，而电动伺服放大器结构为墙挂式，安装在仪表盘的盘后，因此该类产品在微机控制系统中显得不适配，同时仪表体积更显得过大，更为主要缺少的是和微机连接的功能。

本实用新型的目的是提供一种电动操作器与电动伺服放大器一体化，具有阀位信号和控制信号数字显示，且可判别控制信号和阀位信号正、负极性接线是否正确，同时具有能与微机单回路调节器及计算机连接的功能，也实现手动和自动之间的无平衡、无扰动切换，以及具备输入信号和阀位信号限幅保护，有较好可靠性的多功能小型电动伺服放大器。

为完成上述目的所采取的技术方案：整机由中央控制部分和功率驱动部分组成，中央控制部分由输入信号转换器、阀位信号转换器、显示切换开关、电平转换、A／D转换、3 1/2 位LED数字显示、比较器、三位开关、联锁开关、驱动转换电路及各种状态指示部件组成。其中精密线绕电阻R₁～R₂和R₃～R₄、电容C₁、C₂、四运放U_7－1、U_7－2LM324组成输入信号和阀位信号转换器；转换后的信号送入由四运放U_7－3LM324、电阻R₅～R₁₄、电容C₁₁～C₁₄、C₃～C₄、可变电阻WX₁～WX₃及稳压管DW₁组成的电平转换部件，转换后的电压信号送入A／D转换器；A／D转换器由规模集成U₈ICL7107、电阻R₁₅～R₅₇、电容C₂₆～C₂₉组成，大规模集成电路U₈ICL7107直接完成A／D转换译码和LED₁～LED₄组成的3 1/2 位数字显示；输入信号和阀位信号公用一组数字显示电路，通过三刀双都掷模拟开关U₄CM4053B来选择；比较器由四运放U_1－1LM324、电阻R₁₅～R₁₈、电容C₁₅～C₁₆组成，去比较输入信号UA和UF的大小；三位开关由四运放U_1－2～U_1－4LM324和电阻R₁₉R₃₅、电容C₁₇～C₂₀及三极管D₁和D₂组成，其中U₁－2为上限开关、U_1－3为反相器、U_1－4为下限开关；手动／自动状态控制部分由D型触发器U₂MC4013、U_3－1～U_3－4MC4071和操作键盘以及电阻R₃6～R₄₆、电容C₂₁～C₂₄、外控强制手动开关K组成；联锁开关由CMOS电路U₅MC4053组成，还包括电阻R₅₁～R₅₂；驱动转换部分由集成块U₆MC1413和状态输出继电器J₁组成。整机所用的直流稳压电源由PW₁和PW₂、电容C₅～C₁₀、电阻R₅₄组成。

本实用新型实施例结合附图加以详细描述。

图1为本实用新型原理框图；

图2为本实用新型电路结构图。

根据图1和图2所示，输入信号和阀位信号转换器分别为精密线绕电阻R₁和R₂，它的任务是将4～20mA输入和阀位信号分别转换为1～5V电压信号。电平转换电路是将1～5V输入或阀位信号转换为0～1V电压信号送给A／D转换器。A／D转换器U₈ICL7107直接完成A／D转换译码和功率驱动的功能，其输出可直接驱动LED整码管，将0－1V直流电压信号转换为0～100％，由LED数码管显示出来。同时输入信号和阀位信号公用一组A／D转换和数字显示，由模拟开关U₄MC4053B完成切换选择。MC4053B的一把刀用于显示切换，其A端受操作按钮V／A控制，若按下操作键盘中的V／A开关，U₄中的1端将U_7－2输出和U_7－3输入接通则数字显示电路显示输入信号的大小；若V／A键松开，则U₄中的1端将U_7－1输出和U_7－3输入接道，数字显示电路显示阀位信号的大小。输入信号和阀门信号经显示切换开关送入电平转换之前，先经U_7－1、U_7－2进行阻抗转换，这样可使电路各部分更加适配。

四运放U_1－1、R₁₅～R₁₈、C₁₅～C₁₆构成的比较器，可比较出输入信号UA和阀位信号UF的大小。四运放U_1－2、U_1－3、U_1－4和相应的R₁₉～R₃₅、C₁₇～C₂₀、D₁～D₂组成三位开关：其中U_1－2输出为“1”时，U_1－4输出为“0”；反之，U_1－4输出为“1”时，U_1－2输出为“0”。当UA＞UF时，U_1－1输出为正，U_1－2输出为“1”，U_1－4输出为“0”；当U_F＞U_A时，U_1－1输出负，U_1－3输出为正，U_1－4输出为“1”，U_1－2输出为“0”；当UA＝UF时，U_1－1输出为“0”，U_1－2和U_1－4输出均为“0”。

CMOSU₂和U₃、R₃₆～R₄₄、C₂₁～C₂₄组成手动／自动状态控制电路，结合操作键盘来完成各种状态控制。操作键盘中“手动”按钮M，经U_3－2、U_3－1和U₂的R端相连，当按下“M”钮，则U₂的Q端为“0”，“

”为“1”；操作键盘中“自动”按钮A和U₂的S端相连，当按下“A”，则U₂的Q端为“1”“

”为“0”。外控强制手动信号开关K，经U_3－1和U₂的R端相连，若K接通，则U₂的Q端输出立即变“0”，而使

端输出立即变为“1”，这时无论按下“M”或“A”，都不能改变U₂输出状态。C₂₄和R₃₆～R₃₇用于实现开机置位功能，即当电源通时，通过C₂₄和R₃₆～R₃₇，使U₂输出有一固定状态，其Q端输出为“0”，Q端输出为“1”。

CMOS三刀双掷模拟开关U₄的J₁和J₂两把刀用于手动／自动状态切换，其控制端B和C受手动／自动状态控制电路U₂和U_3－3输出控制，若U₂的Q端输出为“1”，U_3－3输出也为“1”，则为“自动”状态，U₄的J₁和J₂开关使三位开关U_1－2和U_1－4输出通过；若U₂的Q端输出为“0”，U_3－3输出也为“0”，则为“手动”状态，U₄的J₁和J₂开关将自动信号关断，而使手动操作信号通过，即为操作键盘中的“手动▲”和手动

信号通过。

由CMOS电路U₅MC4053组成的联锁开关，主要防止开和关信号同时为“1”。

驱动转换电路U₆用于驱动手动状态显示、自动状态显示、V／A状态显示、手动／自动状态输出和电动执行器的开、关信号的驱动转换，即功率驱动。对于状态输出继电器J₁，“自动”时，其常开触点接通，“手动”时，其常开触点断开。

本实用新型由PW₁和PW₂、电容C₅～C₁₀、电阻R₅₄组成±5V，直流稳压电源，即其输入为±12V直流电源，经PW₁和PW₂转换为±5V直流稳压电源。

根据上述驱动转换部分，在手动状态下，若按下“手动▲”，经手动／自动切换开关U₄和联锁开关U₅，并经U₆功率放大后，则K为“1”，功率驱动器使阀门逐步开大；反之，若按下“手动 ”，则经U₄、U₅并经U₆放大后，使G为“1”，功率驱动器使阀门逐步关小。阀位开度信号经U_7－1、U₄的开关1和U_7－3、U₈后，由LED数码管用数字方式显示出来。

Claims (1)

1、一种由信号转换电路、比较器、三位开关、电源所组成的多功能电动伺服放大器，其特征在于整机由中央控制部分和功率驱动部分组成，其中：中央控制部分：a、由精密线绕电阻R₁～R₄、电容C₁、C₂和四运放U_7-1、U_7-2LK324组成的输入信号和阀位信号转换器；b、信号转换后送入由四运放U_7-3LK324、电阻R₅～R₁₄、电容C₁₁～C₁₄、C₃～C₄、可变电阻WX₁～WX₃及稳压管DW₁组成的电平转换部件，转换后的电压信号送入A/D转换器；c、A/D转换器由大规模集成块U₈ICL7107直接完成A/D转换，其输出直接驱动LED₁～LED₄组成的31/2位数字显示器；d、输入信号和阀位信号公用一组数字显示电路，则显示切换开关来选择，显示切换开关由三刀双掷模拟开关U₄CK40538组成；e、比较器由四运放U_1-1LK324、电阻R₁₅～R₁₈、电容C₁₅～C₁₆组成，比较出输入信号UA和UF的大小；f、三位开关由四运放U_1-2～U_1-4LK324分别为上限、反相器、下限开关，电阻R₁₉～R₃₅、电容C₁7～C₂₀及二极管D₁和D₂组成；g、手动/自动状态控制部分由D型触发器U₂KC4013、U_3-1～U_3-4KC4071和操作键盘以及电阻R₃₆～R₄₆、电容C₂₁～C₂₄、外控强制手动开关K组成；h、联锁开关由CKOS电路U₅KC4053组成，还包括电阻R₅₁和R₅₂；i、驱动转换部分由集成块U₆KC1413和状态输出继电器J₁组成。

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