CN221004001U - 一种电动执行器中的光电角度控制结构及其测试电路 - Google Patents

Abstract

一种电动执行器中的光电角度控制结构，包括有执行器壳体、骨架板组件、电机、齿轮传动机构、输出件，安装内腔中设有反射型光电传感器，齿轮传动机构包括有角度反馈齿轮，骨架板组件中开设有检测窗口，反射型光电传感器通过检测窗口与角度反馈齿轮的位置相互对应；角度反馈齿轮的一部分区域上镀覆有反光层以形成若干个反光区域，另一部分区域形成非反光区域，反射型光电传感器能够检测并区分出反光区域。本申请采用角度反馈齿轮通过电镀或刷漆等方式代替打孔，因此成型工艺更加简单，且成型后的产品一致性更好。角度反馈齿轮自身结构强度增加，承受更大的扭矩和减速比，大大降低受损的几率。

Description

一种电动执行器中的光电角度控制结构及其测试电路

技术领域

本实用新型涉及一种电动执行器中的光电角度控制结构及其测试电路。

背景技术

流量计量的仪器仪表，比如水表、电表、燃气表等已经日常生活、生产中必不可少的设备，以水表为例，传统的水表都包括水表壳体和设在水表壳体内的计量机芯，这里计量机芯基本都是机械的数字轮盘，会记录下计量值。智能仪表是将执行器与传统的仪表结合在一起，从而实现智能控制仪表开关的功能。执行器是自动控制系统中的执行机构和控制阀组合体，它在自动控制系统中的作用是接受来自调节器发出的信号，以其在工艺管路的位置和特性，调节工艺介质的流量，从而将被控数控制在生产过程所要求的范围内。在这类智能水表上通常还会加装执行器，执行器是用于控制水表中的仪表开启或者关闭用的，即当服务器端或者操作人员移动端显示控制电路上记录的计量信号达到阈值的情况下，可以驱动执行器来执行关闭或开启动作，所以现阶段的智能水表基本会包括采集器、PCB电路板、执行器这三个大部件组成。

电动执行器，是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。执行机构使用液体、气体、电力或其它能源并通过电机、气缸或其它装置将其转化成驱动作用。现有电动执行器定位方式主要有簧片定位、微动开关定位，其大都只能实现简单的开、关两个位置的定位操控，无法满足现有市场上的需求。例如，将电动执行器与水表连接，需要调节水表的流量，但是上述的定位方式只能实现开、关功能，无法实现智能化的调节功能。

现有技术示例，本案申请人的一项在先申请，参阅专利文献CN214889196U，公开了一种高精度双重密封电动执行器，包括外壳体和内壳体，内壳体具有内腔体，外壳体与内壳体之间形成外腔体；内腔体中设有电机、受电机驱动的传动机构、与传动机构相连的输出阀杆、以及与传动机构相适配的光电感应装置，其中输出阀杆能够伸出至外壳体之外；外腔体中设有供电组件和控制电路板，控制电路板分别与电机和光电感应装置电连接。其中，所述的传动机构为齿轮传动机构，所述的光电感应装置包括光电传感器和光电信号齿轮，所述的光电信号齿轮上开设有若干个通孔，所述的光电信号齿轮与所述的齿轮传动机构相啮合并至少部分处于光电传感器的感应区域中。

上述技术方案，在生产和使用中存在一定的缺陷，例如：1、生产中，需要对普通的齿轮进行打孔加工以成型出用于配合光电传感器的通孔，且为了提高检测精度，通孔的数量需要为多个，导致加工流程和工艺更加复杂，且齿轮大多是金属件，冲孔后的产品一致性降低；2、是冲孔后齿轮自身的强度将大打折扣，导致使用过程中无法承受大扭矩，更容易发生变形、破裂的情况，从而导致整个执行器无法正常使用；3、智能仪表的部分使用场景是在土壤等环境中，因此使用过程中，一旦有杂质进入至执行器内部，将会侵占通孔，导致光电传感器无法精准的检测到通孔的位置，从而使得相应的功能失效。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种电动执行器中的光电角度控制结构及其测试电路。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种电动执行器中的光电角度控制结构，包括有：

执行器壳体，其具有安装内腔；

骨架板组件，其设置在所述的安装内腔中；

电机，其安装在骨架板组件的上端；

齿轮传动机构，其设置骨架板组件内，并与所述的电机形成传动配合；

输出件，其安装在所述骨架板组件的下端，并与所述的齿轮传动机构形成传动配合；

所述的安装内腔中设有反射型光电传感器，所述的反射型光电传感器通过线缆与控制装置形成通信连接，所述的齿轮传动机构包括有角度反馈齿轮，所述的骨架板组件中开设有检测窗口，所述反射型光电传感器通过检测窗口与所述角度反馈齿轮的位置相互对应；

所述角度反馈齿轮的一部分区域上镀覆有反光层以形成若干个反光区域，另一部分区域形成非反光区域，所述的反射型光电传感器能够检测并区分出所述的反光区域。

关于上述技术方案的进一步设置为，所述的反光区域与非反光区域呈等距间隔排布。

优选的，相邻的反光区域之间间隔30度的中心角角度。

关于上述技术方案的优选设置为，所述的反光层呈白色。

具体的，所述的反射型光电传感器包括有光信号发射件和光信号接收件；所述的光信号发射件发出检测光线至反光区域后形成反射光线后，所述的光信号接收件接收所述的反射光线。

需要注意的是，所述的光信号发射件与光信号接收件相互独立设置。

优选的，所述的光信号发射件为发光灯珠，所述的光信号接收件为光敏二极管。

本实用新型的另一项技术方案，提供了一种测试电路，应用于如前所述的电动执行器中的光电角度控制结构，包括有：

测试机电路模块，用于检测电路波形图；

光敏二极管，用于接收发射光线并将其转换为电流或电压信号，其具有红线端、黑线端和蓝线端；

所述测试机电路模块的负极连接于所述光敏二极管的红线端，所述测试机电路模块的正极和所述光敏二极管的黑线端并联于同一个输入电源VCC，所述所述光敏二极管的蓝线端串联于接地脚GND。

所述光敏二极管的黑线端与输入电源VCC之间串联有分流电阻。

本实用新型的有益效果在于：

一、角度反馈齿轮通过电镀或刷漆等方式代替打孔，因此成型工艺更加简单，且成型后的产品一致性更好。

二、角度反馈齿轮取消打孔后，其自身结构强度增加，从而承受更大的扭矩和减速比，大大降低受损的几率，确保长时间稳定、可靠的使用。

三、由于角度反馈齿轮不存在通孔结构，因此不必担心杂质进入所造成的影响，适应于各种环境中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的局部爆炸图。

图3是反光区域与非反光区域的光路对比示意图。

图4是角度反馈齿轮的正反端面的对比示意图。

图5是测试电路的电路结构原理图。

图6是角度反馈齿轮运转时的检测电路波形图。

图中：1、执行器壳体；101、安装内腔；2、骨架板组件；201、检测窗口；3、电机；4、齿轮传动机构；401、角度反馈齿轮；401a、反光区域；401b、非反光区域；5、输出件；6、反射型光电传感器；601、光信号发射件；602、光信号接收件；603、检测光线；604、反射光线；7、测试机电路模块；8、光敏二极管；9、分流电阻；S、红线端；V、黑线端；G、蓝线端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。应当说明的是，实施例只是对本实用新型的具体阐述，其目的是为了让本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，不应视为对本实用新型的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域所属的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

参照图1～图4，一种电动执行器中的光电角度控制结构，包括有：

执行器壳体1，其具有安装内腔101；

骨架板组件2，其设置在所述的安装内腔101中；

电机3，其安装在骨架板组件2的上端；

齿轮传动机构4，其设置骨架板组件2内，并与所述的电机3形成传动配合；

输出件5，其安装在所述骨架板组件2的下端，并与所述的齿轮传动机构4形成传动配合；

所述的安装内腔101中设有反射型光电传感器6，所述的反射型光电传感器6通过线缆与控制装置(控制电路板，其安装位置不做限定)形成通信连接，所述的齿轮传动机构4包括有角度反馈齿轮401，所述的骨架板组件2中开设有检测窗口201，所述反射型光电传感器6通过检测窗口201与所述角度反馈齿轮401的位置相互对应；

所述角度反馈齿轮401的一部分区域上镀覆有反光层以形成若干个反光区域401a，另一部分区域形成非反光区域401b，所述的反射型光电传感器6能够检测并区分出所述的反光区域401a。

上述内容为本实用新型的基础结构方案，与现有技术不同的是，采用特制的角度反馈齿轮401，在其上面形成反光层能够被反光型光电传感器识别并以此检测出齿轮传动机构4和输出件5的运转角度，从而反射型光电传感器6代替了现有的对射型光电传感器。优势在于一是角度反馈齿轮401通过电镀或刷漆等方式代替打孔，因此成型工艺更加简单，且成型后的产品一致性更好；二是角度反馈齿轮401取消打孔后，其自身结构强度增加，从而承受更大的扭矩和减速比，大大降低受损的几率，确保长时间稳定、可靠的使用；三是不必担心杂质进入所造成的影响。

关于上述技术方案的进一步设置为，所述的反光区域401a与非反光区域401b呈等距间隔排布。例如，将整个角度反馈齿轮401作12等分，即相邻的反光区域401a之间间隔30度的中心角角度。反射型光电传感器6每检测到1次反射光线604信息，即输出角度反馈齿轮401已经转动30度的信号，以实现对运动过程中的精确位置检测功能。

当然以上划分仅为优选实施例，并不作保护范围的限定，也可根据需求将角度反馈齿轮401的反光区域401a与非反光区域401b作不等距划分。

关于上述技术方案的优选设置为，根据物体反射光的认识，物体的颜色越浅，反射光的能力越强，所述的反光层呈白色。同理，所述的角度反馈齿轮401的非反光区域401b采用深色，优选为黑色，可以达到几乎不反光的效果。从而反射型光电传感器6根据反射光的强弱能够区分角度反馈齿轮401的转动情况。

具体的，所述的反射型光电传感器6包括有光信号发射件601和光信号接收件602；所述的光信号发射件601发出检测光线603至反光区域401a后形成反射光线604后，所述的光信号接收件602接收所述的反射光线604，从而在接收发射光线的前后引发电路电压/电流的变化，以此反馈并判断出角度反馈齿轮401的运动角度。

需要注意的是，所述的光信号发射件601与光信号接收件602相互独立设置，以避免光信号接收件602工作时的电路电压/电流的变化而导致光信号发射件601无法正常运行的情况发生。

优选的，所述的光信号发射件601为发光灯珠，所述的光信号接收件602为光敏二极管8。

实施例二

参照图5～图6，本实用新型的另一项技术方案，提供了一种测试电路，应用于如前所述的电动执行器中的光电角度控制结构，包括有：

测试机电路模块7，用于检测电路波形图；

光敏二极管8，用于接收发射光线并将其转换为电流或电压信号，其具有红线端S、黑线端V和蓝线端G；

所述测试机电路模块7的负极连接于所述光敏二极管8的红线端S，所述测试机电路模块7的正极和所述光敏二极管8的黑线端V并联于同一个输入电源VCC，所述所述光敏二极管8的蓝线端G串联于接地脚GND。

光敏二极管8的工作电流很小，为了保证正常工作，则需要提供合适的电压和工作电流，为了保护光敏二极管8，所述光敏二极管8的黑线端V与输入电源VCC之间串联有分流电阻9。分流电阻9能够有效限制电路中的电流，不使它超过正常值的范围。

值得说明的是，本实用新型的其他技术方案均属于现有技术，故不作赘述。

以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型保护范围。

Claims (9)

1.一种电动执行器中的光电角度控制结构，包括有：

执行器壳体(1)，其具有安装内腔(101)；

骨架板组件(2)，其设置在所述的安装内腔(101)中；

电机(3)，其安装在骨架板组件(2)的上端；

齿轮传动机构(4)，其设置骨架板组件(2)内，并与所述的电机(3)形成传动配合；

输出件(5)，其安装在所述骨架板组件(2)的下端，并与所述的齿轮传动机构(4)形成传动配合；

其特征在于：所述的安装内腔(101)中设有反射型光电传感器(6)，所述的反射型光电传感器(6)通过线缆与控制装置形成通信连接，所述的齿轮传动机构(4)包括有角度反馈齿轮(401)，所述的骨架板组件(2)中开设有检测窗口(201)，所述反射型光电传感器(6)通过检测窗口(201)与所述角度反馈齿轮(401)的位置相互对应；

所述角度反馈齿轮(401)的一部分区域上镀覆有反光层以形成若干个反光区域(401a)，另一部分区域形成非反光区域(401b)，所述的反射型光电传感器(6)能够检测并区分出所述的反光区域(401a)。

2.根据权利要求1所述的电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：所述的反光区域(401a)与非反光区域(401b)呈等距间隔排布。

3.根据权利要求2所述的一种电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：相邻的反光区域(401a)之间间隔30度的中心角角度。

4.根据权利要求1所述的一种电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：所述的反光层呈白色。

5.根据权利要求1所述的电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：所述的反射型光电传感器(6)包括有光信号发射件(601)和光信号接收件(602)；所述的光信号发射件(601)发出检测光线(603)至反光区域(401a)后形成反射光线(604)后，所述的光信号接收件(602)接收所述的反射光线(604)。

6.根据权利要求5所述的电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：所述的光信号发射件(601)与光信号接收件(602)相互独立设置。

7.根据权利要求5所述的电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于：所述的光信号发射件(601)为发光灯珠，所述的光信号接收件(602)为光敏二极管(8)。

8.一种测试电路，应用于如权利要求7所述的电动执行器中的光电角度控制结构，其特征在于，包括有：

测试机电路模块(7)，用于检测电路波形图；

光敏二极管(8)，用于接收发射光线并将其转换为电流或电压信号，其具有红线端(S)、黑线端(V)和蓝线端(G)；

所述测试机电路模块(7)的负极连接于所述光敏二极管(8)的红线端(S)，所述测试机电路模块(7)的正极和所述光敏二极管(8)的黑线端(V)并联于同一个输入电源VCC，所述所述光敏二极管(8)的蓝线端(G)串联于接地脚GND。

9.根据权利要求8所述的测试电路，其特征在于：所述光敏二极管(8)的黑线端(V)连接有分流电阻(9)，且所述的分流电阻(9)与所述的测试机电路模块(7)并联设置。