CN217388472U - 一种基于电流控制电动执行机构的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电动调节阀技术领域，尤其涉及一种基于电流控制电动执行机构的系统，包括：第一隔离模块、取样电阻、MCU控制模块、驱动模块、DAC转换模块、第二隔离模块、编码器、电机传动机构和电机执行机构；第一隔离模块分别与取样电阻、MCU控制模块电性连接；MCU控制模块的一个输出端分别与DAC转换模块和第二隔离模块电性连接；MCU控制模块的另外一个输出端分别与电机传动机构以及电机执行机构连接；电机传动机构分别与编码器以及MCU控制模块电性连接。本实用新型通过主控芯片、驱动芯片、隔离模块、编码器组成的系统控制电动执行机构带动调节阀运行，保证电动调节阀的控制精度和稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动调节阀技术领域，尤其涉及一种基于电流控制电动执行机构的系统。
背景技术
电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表；在现代工业生产过程中，电动调节阀应用非常普遍，其作用也非常重要。电动执行机构是电动调节阀的大脑，随电动调节阀的普遍应用，电动执行机构应用领域越来越广，与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：电动调节阀节能环保、安装快捷方便。
实用新型内容
针对现有算法的不足，本实用新型通过主控芯片、驱动芯片、隔离模块、编码器组成的系统控制电动执行机构带动调节阀运行，保证电动调节阀的控制精度和稳定运行。
本实用新型所采用的技术方案是：一种基于电流控制电动执行机构的系统包括：第一隔离模块、取样电阻、MCU控制模块、驱动模块、DAC转换模块、第二隔离模块、编码器、电机传动机构和电机执行机构；
第一隔离模块分别与取样电阻、MCU控制模块电性连接；
MCU控制模块的一个输出端分别与DAC转换模块和第二隔离模块电性连接；
MCU控制模块的另外一个输出端分别与电机传动机构以及电机执行机构连接；
电机传动机构分别与编码器以及MCU控制模块电性连接。
进一步的，电机传动机构包括电机和机械传动装置，由电机带动机械传动装置运动，机械传动机构带动电机执行机构运动，电机执行机构控制电动调节阀的开度；
进一步的，第一隔离模块和第二隔离模块输入端串联滤波器，用于滤除电流信号中的杂波；
进一步的，电机分别与第一光耦模块和第二光耦模块连接，用于隔离电机输入信号和输出信号。
本实用新型的有益效果是：
1、通过4-20mA电流信号控制电动执行机构运行，保证电动调节阀的工作。
2、电机通过两个光耦模块对电机的输入输出信号隔离，并对MCU正反转信号隔离，避免相互干扰。
附图说明
图1是本实用新型的基于电流控制电动执行机构的系统连接图；
图2是本实用新型滤波器与电源连接示意图；
图3是本实用新型第一隔离模块与采用电阻连接示意图；
图4是本实用新型电机与第一光耦模块和第二光耦模块连接示意图；
图5是本实用新型电机与编码器连接截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，一种基于电流控制电动执行机构的系统包括：第一隔离模块、取样电阻、MCU控制模块、驱动模块、DAC转换模块、第二隔离模块、编码器、电机传动机构和电机执行机构；
隔离模块型号：T2230P、MCU控制模块：STM32F103、驱动模块型号：BTA06-600BWRG、编码器型号：WDH22L SEP W360M-1430、DAC转换模块型号：AD5410AREZ；
第一隔离模块分别与取样电阻、MCU控制模块电性连接；
MCU控制模块的一个输出端分别与DAC转换模块和第二隔离模块电性连接；
MCU控制模块的另外一个输出端分别与电机传动机构以及电机执行机构连接；
电机传动机构分别与编码器以及MCU控制模块电性连接。
如图2所示，当交流电机运行时，需要提供交流220V电压，电网提供交流电压带有杂波，对后续的元器件容易产生干扰，为保证整个系统的可靠运行，在输入电源AC220V的后端加上滤波器，通过滤波器滤除杂波，保证后续电路安全。
如图3所示，在4-20mA电流源后端加上第一隔离模块,通过第一隔离模块将信号源输出的电流I1携带的其他信号进行滤波处理，再输出稳定的电流信号I1，保证取压电阻R产生稳点的电源U1＝I1R。
如图4所示，电机驱动采用光耦控制，隔离输入信号和输出信号，减少互相干扰，保证系统的稳定；当电机接收到MCU正转指令时，第一光耦的3和4通道接通，AC220V-L交流电依次通过第一光耦的3、4通道、电机的CW和N至AC220V-N，此时220V交流电机内部有电流流通，电机正转；当接收到MCU反转指令时，第二光耦的3和4通道接通，AC220V-L交流电依次通过第二光耦的3和4通道、电机的CCW和N至AC220V-N,此时220V交流电机内部有电流流通，电机反转。
如图5所示，将编码器的输出轴与AC220V交流电机的转子共轴，可以实时监测220V交流电机运行状态，并将当前位置反馈给MCU控制模块,保证电动执行机构的控制精度和可靠运行。
系统工作原理：
当整个系统通电后，MCU控制模块采集编码器当前位置的数字量值，设为A，MCU控制模块将采集的数字量A进行处理转换为开度值B，通过B的值可以判断电动执行机构角度；主控芯片MCU将开度值B转换成数字量C，再通过SPI总线传送给DAC转换模块，DAC转换模块将数字量C转换成电流信号I并传送给第二隔离模块，第二隔离模块将电流信号I携中杂波滤除，并输出稳定的电流信号I给上位机的控制软件，控制软件中预设开度值，便于控制软件确定当前给定开度和实际开度是否一致。
例如：当信号源给定一个电流信号I1时(4mA≤I1≤20mA)，通过第一隔离模块将信号源电流I1杂波滤除，并输出稳定的电流信号I1，电流I1通过取样电阻R产生的压降为U1＝I1R，MCU控制模块采集U1值并经过内部ADC模块转换为开度值D；
MCU控制模块将内部实际开度值B与给定开度值D比较，来控制220V交流驱动的方向，方向判断规则如下：
1、当B>D时，MCU控制模块会给驱动模块动作指令，驱动模块驱动220V交流电机反转，220V交流电机反转时带动编码器和机械传动装置转动，直到开度值B约等于开度值D时，MCU控制模块停止向驱动模块发送指令，220V交流电机停止运行，电动执行机构停止，并将当前位置通过电流的方式传给控制软件。
2、当B<D时，MCU控制模块会给驱动模块动作指令，驱动模块驱动220V交流电机正转，220V交流电机正转时带动编码器和机械传动装置转动，直到开度值B约等于开度值D时，MCU控制模块停止向驱动模块发送指令，220V交流电机停止运行，电动执行机构停止，并将当前位置通过电流的方式传给控制软件。
3、当B约等于D时，MCU控制模块不给驱动模块动作指令，220V交流电机停止运行，电动执行机构停止，并将当前位置通过电流的方式传给控制软件。
本实用新型的有益效果：通过4-20mA电流信号控制电动执行机构运行，保证电动调节阀的工作；电机通过两个光耦模块对电机的输入输出信号隔离，并对MCU正反转信号隔离，避免相互干扰。
本申请不涉及对计算机软件做出创造性改进，本申请所涉及的控制软件为现有技术。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，包括：第一隔离模块、取样电阻、MCU控制模块、驱动模块、DAC转换模块、第二隔离模块、编码器、电机传动机构和电机执行机构；
第一隔离模块分别与取样电阻、MCU控制模块电性连接；
MCU控制模块的输出端依次与DAC转换模块和第二隔离模块电性连接；
MCU控制模块的输出端还分别与驱动模块、电机传动机构以及电机执行机构连接；
电机传动机构依次与编码器和MCU控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，电机传动机构包括：电机和机械传动装置，电机带动机械传动装置运动，机械传动机构带动电机执行机构运动，通过电机执行机构控制电动调节阀的开度。
3.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，第一隔离模块和第二隔离模块输入端串联滤波器，用于滤除电流信号中的杂波。
4.根据权利要求2所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，电机分别与第一光耦模块和第二光耦模块连接，用于隔离电机输入信号和输出信号。
5.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，MCU控制模块的型号为STM32F103。
6.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，DAC转换模块的型号为AD5410AREZ。
7.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，驱动模块的型号为BTA06-600BWRG。
8.根据权利要求1所述的基于电流控制电动执行机构的系统，其特征在于，编码器型号为WDH22L SEP W360M-1430。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202221183106.6U CN217388472U (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种基于电流控制电动执行机构的系统 |
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| CN217388472U true CN217388472U (zh) | 2022-09-06 |
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Family Applications (1)
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| CN202221183106.6U Active CN217388472U (zh) | 2022-05-17 | 2022-05-17 | 一种基于电流控制电动执行机构的系统 |
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2022
- 2022-05-17 CN CN202221183106.6U patent/CN217388472U/zh active Active
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