採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置的製作方法

2023-09-20 08:57:05 2

專利名稱：採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測執行器力矩的測量裝置。
背景技術：
在使用電動執行器控制閥門運行的過程中，需要實時地、連續地檢測執行器受到 的力矩，這樣才能在執行器受到超過預先設定的力矩保護值的情況下，讓執行器立即停止 運行，避免把閥門的閥杆擰斷、或者執行器堵轉。根據電機學裡面的一個測量力矩的公式T = k*I*O*C0S θ，k是一個係數，I是 電機轉子電流，φ是磁通，COS θ是I與Φ的夾角θ的餘弦。但是實際操作過程中，電機轉子電流不好直接測量，磁通也不好測量，所以在使用 電子電路實現單相電動執行器力矩的測量時，帶來很多問題。對於三相定子星形接法的執 行機構，磁通很容易通過某一相定子繞組纏繞幾圈線圈來獲得，但是單相電機的定子繞組 結構與三相星形接法的不同，所以這個磁通線圈不容易找到適合的位置，所以這個磁通信 號不容易得到。對三角形接法的三相電機，同樣存在這樣的難點。

實用新型內容針對現有技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種設計合理、有效的檢測單 相電動執行器力矩的測量裝置。為實現上述目的，本實用新型技術方案為採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置，其包括一電流測量電路、一 磁通測量電路及一電流與磁通的夾角測量電路，還包括一 DSP處理器，所述的電流測量電 路將採集到的電流信號依序通過一絕對值電路、一濾波電路後，發送至DSP處理器；所述的 磁通測量電路將採集到的磁通信號依序通過一絕對值電路、一濾波電路後，發送至DSP處 理器；所述的電流與磁通的夾角測量電路將採集到的電流信號和磁通信號分別發送至比 較電路，產生的兩路信號同時通過一異或門電路後，通過一濾波電路，最後發送至DSP處理 器；所述的DSP處理器處理採集到的電流、磁通。上述技術方案的有益之處在於本實用新型將測量力矩的公式中的I近似地利用電機定子的電流來代替，這樣電 流的檢測變得很容易。對於單相電機的磁通，模擬出一個電壓信號來進行替換，從而使單相 電動執行器的力矩檢測變得比較容易、可行。本實用新型採用上述力矩測量裝置的電子電路，對磁通信號、電流信號，以及磁通 信號與電流信號二者的夾角分別進行檢測，然後通過DSP處理器、按照T = k*I*O*C0S θ 這個公式進行運算，便可以測量出電動執行器的力矩，從而實現對閥門的可靠保護。採用上 述力矩測量裝置的電子電路加DSP處理器對電動執行器進行控制，使用電子電路少，達到 了降低成本的目的。而且重複性非常好，不存在採用壓力傳感器帶來的時間使用比較長以 後，彈形形變量變化，從而特性曲線偏移，造成誤差。[0011]本實用新型力矩測量裝置同樣適用於三相、定子三角形接法的電動執行器力矩的 檢測。
圖1是本實用新型工作原理圖；圖2是本實用新型工作流程圖。
具體實施方式
現結合附圖和實施例說明本實用新型。如圖1、2所示，本實用新型單相電動執行器力矩的測量裝置包括一電流測量電 路、一磁通測量電路及一電流與磁通的夾角測量電路，還包括一 DSP處理器。所述的電流測量電路中的電流信號是通過一個微型精密電流互感器，對電流進行 採集的。然後通過一個絕對值電路，再通過一濾波電路進行濾波、調理後，進入DSP處理器 進行A/D轉換。也可以不使用A/D轉換，而是通過VFC集成電路(比如VFC320、AD654等)， 把電壓信號變換為相應的頻率信號，然後由DSP處理器對此頻率信號進行測量，同樣可以 達到目的。所述的磁通測量電路對磁通信號，也通過一個絕對值電路，再通過一濾波電路進 行濾波、調理，進入DSP處理器進行A/D轉換。同時，所述的電流與磁通的夾角測量電路是將電流信號與磁通信號分別通過一過 零比較電路，產生兩路方波信號，然後再進入⑶4070異或門電路，再通過一濾波電路進行 低通濾波，得到平滑的直流電壓信號，這個信號即是電流與磁通的夾角信號θ，再去DSP 處理器進行處理。所述的DSP處理器是根據採集到的電流信號I、磁通信號Φ，以及電流與磁通的夾 角信號θ，根據力矩公式T = k*i*ct*cose進行數學運算，便可以得到力矩的大小。倘若不想通過DSP處理器直接計算T = k*I*0*cos θ，也可以通過硬體電路來實 現T = k*I*c5*C0S θ，而採用一般的單片機來對最後的力矩信號進行A/D轉換，從而實時檢 測出電動執行器的當前力矩。對T = k*I*ct*C0S θ，可以採用集成的模擬乘法器，但是價格 可能比較貴，所以也可以採用運算放大器來搭建這個硬體乘法器(比如大家熟悉的時間分 割乘法器等等)。採用硬體乘法器的好處是，可以降低軟體開銷，降低編程的難度，實時性比 較高，不需要使用高速的單片機或者DSP就可以完成檢測，缺點是硬體開銷會變大。
權利要求採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置，特徵在於其包括一電流測量電路、一磁通測量電路及一電流與磁通的夾角測量電路，還包括一DSP處理器，所述的電流測量電路其將採集到的電流信號依序通過一絕對值電路、一濾波電路後，發送至DSP處理器；磁通測量電路其將採集到的磁通信號依序通過一絕對值電路、一濾波電路後，發送至DSP處理器；電流與磁通的夾角測量電路其將採集到的電流信號和磁通信號分別發送至比較電路，產生的兩路方波信號同時通過一異或門電路後，通過一濾波電路，最後發送至DSP處理器；DSP處理器處理採集到的電流、磁通，以及電流與磁通的夾角信號。
2.如權利要求1所述的採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置，其特徵在 於電流測量電路是通過一電流互感器對電流進行採集的。
專利摘要本實用新型公開一種採用電子電路實現單相電動執行器力矩的測量裝置，其包括一電流測量電路、一磁通測量電路及一電流與磁通的夾角測量電路，還包括一DSP處理器。電流測量電路將採集到的電流信號發送至DSP處理器進行A/D轉換；磁通測量電路其將採集到的磁通信號發送至DSP處理器進行A/D轉換；電流與磁通的夾角測量電路將採集到的兩路方波信號轉換成直流電壓信號。DSP處理器對磁通信號、電流信號，以及磁通信號與電流信號二者的夾角分別進行檢測，然後通過DSP處理器、按照T＝k×I×Φ×cosθ這個公式進行運算，便可以測量出電動執行器的力矩，從而實現對閥門的可靠保護。
文檔編號G01L3/00GK201680936SQ20092018306
公開日2010年12月22日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者肖長松 申請人:廈門弗瑞特流體控制有限公司