多功能電動伺服放大器的製作方法
2023-07-06 01:36:06
專利名稱：多功能電動伺服放大器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種伺服放大器，確切地說是一種與電動執行器配用的一種電動伺服放大器。
目前見到的電動伺服放大器，僅能接收單一模擬調節儀表的控制信號和手動信號，不能和微型機算機配用，控制信號之間相互切換時常帶來擾動，影響工作，並且不具備分程調節功能，使用不便，應用適應性不廣泛。
本實用新型的目的是提供一種不僅能接收調節儀表的模擬信號，還能和微型計算機配套，接受微機的控制信號，工作狀態受微機識別和跟蹤，能分程調節、正反作用切換及上、下限雙向限幅功能，以及各路信號之間的切換無擾動的一種多功能電動伺服放大器。
為完成上述的目的所採用的技術方案圖2為多種功能電動伺服放大器電路圖；
圖1為多功能電動伺服放大器結構原理方框圖；根據圖1和圖2所示，本實用新型由模擬儀表、手動和微機三路輸出信號轉換器、閥位信號轉換器、顯示選擇開關、控制選擇開關、輸入信號和閥位信號指示表、分程調節轉換器、正反作用轉換器、雙向限幅電路、比較器、三位開關電路、輸出觸點保護電路、直流穩壓電源組成，其中a.輸入信號轉換電路，由輸入端與模擬調節儀表輸出相連接的模擬信號轉換電路，模擬轉換電路由運算放大器F1、電阻R1～R8、電容器C1和C2、電位器W1組成；輸入端與微型計算機輸出端相連接的微機信號轉換電路，微機信號轉換電路由運算放大器F2、電阻R9～R13、電容器C3和C4組成；輸入端與電位器W3中心抽頭相連接的手動信號轉換電路構成，手動信號轉換電路由運算放大器F3、電阻R14～R18、電容C5、電位器W2組成；上述三個信號轉換電路的輸出端分別和控制選擇開關K1－2及顯示選擇開關K2的三個分接點相連接。
b.執行迴路，由運算放大器F4、電阻R19～R24、電位器W4和W5、電容C6和C7、二極體D1組成的分程調節轉換電路的輸入端和控制選擇開關K1－2總接點相連接，輸出端和由運放F6～F8、電阻R33～R43、電容C12～C13、二極體D2和D3、電位器W7和W8組成雙向限幅電路的輸入端相接；雙向限幅電路的輸出端和正反作用轉換電路的輸入端相接，其正、反作用轉換電路由運放F9、電阻R44～R52、電容C14～C18、二極體D4、電位器W9組成；正反作用輸入端和正反作用選擇開關K3分接點「反」端相連，分接點「正」端和雙向限幅電路二極體D2負端相接，選擇開關K3總接點和由運算放大器F10、電阻R53～R58、電容C19～C22組成，比較器中的運算放大器F10正輸入通道端相接，負輸入通道端與閥位信號轉換電路運放F14輸出端相接；比較器輸出端和由運算放大器F11～F13、電阻R59～R75、電容C23和C24、電位器W10、二極體D5和D6、三極體T1和T2組成三位開關的輸入端相接；三位開關輸出端和由電阻R76和R77、電容C25和C26、二極體D7和D10組成輸出觸點保護電路的輸入端及繼電器J1和J2線包相接所組成，上述的輸入端中的繼電器J1和J2也可改用可控矽觸點輸出電路，克服繼電器觸點經常打火造成接觸不良的問題。
c.微機跟蹤信號迴路微機跟蹤信號轉換電路由運算放大器F5、電阻R25～R32、電容C8～C11、電位器W6組成，其輸入端與控制選擇開關K1－2總端相連接，輸出端提供控制信號與微機相連組成。
d.顯示迴路由模擬信號轉換電路、手動信號轉換電路、微機信號轉換電路三路信號輸出端分別與顯示選擇開關K2的分接點相接，選擇開關K2的總接點與由電阻R94和R95、電位器W11、二極體D11組成信號轉換電路輸入端相接，輸出端和電錶M1相連而組成。
e.閥位信號迴路由三極體F3、電阻R80～R82、電位器W12、二極體D12組成閥位信號轉換電路1，輸入端接電動執行器閥位信號，輸出端接比較器與由運算放大器F14、電阻R83～R93、電位器W13～W15、電容C33～C35、二極體D13組成閥位信號轉換電路2輸入端連接，閥位信號轉換電路2輸出端和表頭M2相連接。閥位信號電源由電源變壓器、二極體橋路D14、電容C27～C32、濾波器Z1和Z2、電阻R78和R79組成進行供電；閥位信號選擇開關K4總端通過電阻R85與運放F14正輸入端相連，分端I與電阻R89相接組成。
本實用新型根據圖1結合圖2作進一步說明本實用新型由三路輸入信號轉換器、閥位信號轉換器、顯示選擇開關、控制選擇開關、輸入信號和閥位信號指示表、分程調節轉換器、正反作用轉換器、雙向限幅電路、比較器、三位開關電路、輸出觸點保護電路、手動操作齒輪、直流穩壓電源等組成。模擬調節儀表輸入信號、微機輸入信號、手動信號和閥位信號、分別通過各自的信號轉換電路將信號轉換為儀表內部統一信號，使儀表既可接收模擬儀表的0～10mA和4～20mA控制信號，又可接收微機的0～10mA和4～20mA或1～5V的控制信號，從而增強與外部儀表和執行器的適配能力。
與閥位信號轉換電路聯接設置閥位信號電源和閥位選擇開關K4、K4有W和I兩個位置，若閥位信號是電位器信號，將K4置W位置即可，若閥位信號是連續電流信號為0～10mA或4～20mA，則將K4置I位置。若閥位信號是電位器信號，一般需該儀表向「閥位電位器」提供一直流穩壓電源，本實用新型設置了閥位信號電源。當K4置「W」位置時，將閥位信號電源和閥位電位器接通，並將閥位開度信號取來，當K4置「I」位置時；便將閥位信號電源和儀表外部斷開，同時將連續電流式閥位信號取回來，上述閥位輸出信號由表頭M2顯示出來，完成閥位轉電路既可接收0～10mA和 4～20mA連續電流閥位信號，又可接收0～1KΩ電位器閥位信號。
「顯示選擇開關」K2，欲顯示哪路信號時，將K2置相應位置，各路輸入信號，經K2選擇後送「顯示信號轉換器」其大小由表頭M1顯示出來，閥位信號經信號轉換器轉換後，直接由表頭M2連續顯示出來。
K1為控制選擇開關，系統欲用哪路信號控制電動執行器，將K1置相應位置即可。K1共有二把刀、三個位置，其中一把刀(K1－2)用於控制信號切換，一把刀(K1－1)用於輸出，即將「控制狀態」信號輸出給微機，K1置「模擬」位置時，則閥門開度由模擬調節儀表送來的0～10mA或4～20mA信號控制；K1置「微機」位置時，則閥門開度由微機送來的0～10mA或4～20mA信號控制；K1置「手動」位置時，則閥門開度直接由手動齒輪控制，欲使閥門開大，則逆時針旋轉齒輪即可；欲使閥門關小，則反之。
儀表控制信號經K1選擇送「分程調節電路」，其輸出經「雙向限幅電路」處理後，再送「正反作用轉換電路」，在「正反作用轉換電路」部分，設置了「正反作用選擇開關」K3，將K3置「正」位置，則儀表為「正作用」；將K3置「反」位置，則儀表為「反作用」使用、調整方便。
經處理後的儀表控制信號UK和閥位反饋信號UF同時送比較器，其輸出送三位開關電路，三位開關輸出經「輸出觸點保護電路」處理後，直接驅動電動執行器。若電動執行器功率較大，外接兩個中間繼電器J1J2起此作用。
本實用新型在進行手動，模擬和微機信號之間相互切換時能實現無擾動切換。主要採取措施一方面將經K1選擇後的控制信號轉換為驅動電動執行器的開關信號，另一方面將經K1選擇後的「控制信號」和「控制狀態」信號同時送給微機判別和跟蹤，使系統可隨時由「手動」或「模擬」向「微機」切換，不需「平衡」，即可做到無擾動。微機只需識別本實用新型送給它的「控制狀態」信號是「0」還是「1」，便知道是否需要跟蹤。當「控制狀態」信號為「1」時，表明選擇的微機控制信號，因而微機不必跟蹤；相反，當「控制狀態」信號為「0」時，表明選擇的「控制信號」不是微機送來的，因而微機必須隨時跟蹤本實用新型的控制信號。控制狀態信號是從「控制選擇開關」K1獲得。當K1置「微機」位置時，K1－1輸出接通，本實用新型的「控制狀態」信號為「1」；當K1是「手動」或「模擬」位置時，K1－1輸出斷開，本實用新型的「控制狀態」信號為「0」，微機就是根據K1－1信號是「0」還是「1」，來決定是否跟蹤，因此微機跟蹤電路不但能將輸出狀態送給微機識別，而且還能將控制信號送給微機跟蹤。
分程調節功能是分程調節轉換電路能將輸出信號任意分程，輸入0～5mA，對應閥位開度為0％～100％或100％～0％，5～10mA時，對應閥位開度為0％～100％或100％～0％。在使用時有「分程調節」要求的，則可自行調整分程調節電位器，可滿足「分程調節」的所有要求。
對於可靠性要求較高的電力、石化等行業中，為了克服繼電器觸點經常打火造成接觸不良問題，本實用新型還可將輸出觸點保護電路中的繼電器用可控矽即固態繼電器觸點輸出。
採用本實用新型後，由於有微機配套，微機能對控制信號識別和跟蹤，各路信號之間實現無擾動切換，儀表內部設有手動信號，更提高了系統的可靠性，儀表有分程調節功能，滿足了在空調系統中常常一路控制信號需控制二個或二個以上執行器動作的要求，並有正反作用切換功能和上、下限雙向限幅功能給系統設計帶來極大方便。
權利要求1.一種多功能電動伺服放大器，由信號轉換電路，限幅電路，比較器電路，三位開關電路。輸出觸點保護電路，信號指示表頭，及電源所組成，其特徵在於a.輸入信號轉換電路，由輸入端與模擬調節儀表輸出相連接的模擬信號轉換電路(運放F1，電阻R1～R8，電容C1，C2，電位器W1組成)；輸入端與微型計算機輸出端相連接的微機信號轉換電路(運放F2，電阻R9～R13，電容C3～C4組成)；輸入端與電位器W3中心抽頭相接的手動信號轉換電路(運放F3，電阻R14～R18，電容C5，電位器W2組成)構成；三個信號轉換電路的輸出端分別和控制選擇開關K1-2，及顯示選擇開關K2的三個分接點相連接；b.執行迴路，由分程調節轉換電路(運放F4，電阻R19～R24，電位器W4，W5，電容C6，C7，二極體D1組成)輸入端和控制選擇開關K1-2總接點相連接，輸出端和雙向限幅電路(運放F6～F8，電阻R33～R43，電容C12～C13，二極體D2，D3，電位器W7，W8組成)的輸入端相接；雙向限幅電路的輸出端和正反作用轉換電路(運放F9，電阻R44～R52，電容C14～C18，二極體D4，電位器W9組成)的輸入端相接，正反作用輸出端和正反作用選擇開關K3分接點「反」端相連；分接點「正」端和雙向限幅電路二極體D2負端相接；K3總接點和比較器(運放F10，電阻R53～R58，電容C19～C22組成)運放後F10正輸入通道端相接；負輸入通道端與閥位信號轉換電路運放F14輸出端相接；比較器輸出端和三位開關(運放F11～F13，電阻R59～R75，電容C23，C24，電位器W10，二極體D5，D6，三極體T1，T2組成)的輸入端相接；三位開關輸出端和輸出觸點保護電路(電阻R76，R77，電容C25，C26，二極體D7～D10組成)的輸入端及繼電器J1、J2線包相接所組成；c.微機跟蹤信號迴路，由微機跟蹤信號轉換電路(由運放F5，電阻R25～R32，電容C8～C11，電位器W6組成)的輸入端與控制選擇開關K1-2總端相連接，輸出端提供控制信號與微機相連組成；d.顯示迴路，由模擬信號轉換電路，手動信號轉換電路，微機信號轉換電路，三路信號輸出端分別與顯示選擇開關K2的分接點相接，K2的總接點與信號轉換電路(電阻R94，R95，電位器W11，二極體D11組成)輸入端相接，輸出端和電錶M1相連而組成；e.閥位信號迴路，由閥位信號轉換電路1(三極體T3，電阻R80～R82，電位器W12，二極體D12組成)輸入端接電動執行器閥位信號，輸出端接比較器和閥位信號轉換電路2(由運放F14，電阻R83～R93，電位器W13～W15，電容C33～C35，三極體D13組成)閥位信號轉換電路2輸出端和表頭M2相連接；並由閥位信號電源(由電源變壓器，二極體橋式整流塊D14，電容C27～C32，濾波器Z1，Z2，電阻R78，R79組成)供電；閥位信號選擇開關K4總端通過電阻R85與運放F14正輸入端相連，分端I與電阻R89相接組成。
2.根據權利要求1所述的多功能電動伺服放大器，其特徵在於所述的輸入信號轉換電路既可接收模擬儀表的0～10mA(或4～20mA)控制信號，又可接收微機的0～10mA(或4～20mA，或1～5V)的控制信號。
3.根據權利要求1所述的多功能電動伺服放大器，其特徵在於所述的閥位轉換電路既可接收0～10mA(或4～20mA)連續電流閥位信號，又可接收0～1KΩ電位器閥位信號。
4.根據權利要求1所述的多功能電動伺服放大器，其特徵在於所述的微機跟蹤電路不但能將輸出狀態送給微機識別，而且還能將控制信號送給微機跟蹤。
5.根據權利要求1所述的多功能電動伺服放大器，其特徵在於所述的分程調節轉換電路能將輸入信號任意分程；輸入0～5mA，對應閥位開度為0％～100％(或100％～0％)，5～10mA時對應閥位開度為0％～100％(或100％～0％)。
6.根據權利要求1所述的多功能電動伺服放大器，其特徵在於所述的輸出開關電路既可用繼電觸觸點輸出，又可用可控矽(固態繼電器)觸點輸出。
專利摘要一種多功能電動伺服放大器，是由信號轉換電路，限幅電路、比較器電路、三位開關電路、輸出觸點保護電路信號指示表頭及電源所組成，其特徵在於還包括有輸入信號轉換電路，執行迴路，微機跟蹤信號迴路、顯示迴路和閥位信號迴路。該放大器能同時接收模擬調節儀表和微機送來的控制信號，微機能對控制信號識別和跟蹤，實現無擾動信號切換，並設有手動信號，更提高了系統可靠性；同時有「分程調節」功能，正反作用切換功能，和上、下限雙向限幅功能給系統設計帶來極大方便。
文檔編號G05B11/18GK2068251SQ9020718
公開日1990年12月26日 申請日期1990年4月27日 優先權日1990年4月27日
發明者丁明濤, 劉明, 王德芳, 邱欽倫, 陳漢民 申請人:江蘇靖江縣揚子江自動化儀表廠