非接觸式線性閥門位移檢測裝置的製作方法

2023-04-23 09:18:51 2

本專利設計一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置，尤其指一種用於電動執行器並且可實現實時閥門採集的非接觸位移監測裝置。

背景技術：

電動執行器作為工藝流程以及控制理念在實際系統中的執行環節,其可靠性決定著工業過程的安全與效益。電動執行器由於電力網絡的普及、自身防爆能力的提升，尤其是可集成控制、診斷、顯示功能於一體，已經是工業自動化系統中的一個重要執行機構，廣泛應用於石油、化工、水電、船舶、冶金、能源、輕紡、食品、醫藥、城市給排水等領域。電動執行器是一種實現節約能源、保護環境、循環經濟的重要檢測與控制設備。氣動執行器可以簡單的實現快速直線循環運動，結構簡單，維護便捷，同時可以在各種惡劣工作環境中使用，如有防爆要求、多粉塵或潮溼的工況。而氣動執行器的閥門位移檢測又是一個關鍵環節，因為位移檢測的準確與否直接影響到生產過程、產品質量和節能減耗。

目前，電動執行器的位移檢測裝置一般採用，一是採用電位器或者其他模擬測量元件檢測執行器的位置輸出，通過AD轉換後獲得電位器的位置反饋信號，過程複雜，速度低，精度差；二是採用光電數位技術，採用系統供電的發那個是，一旦系統掉電便無法實現掉電後的位置採集，且光電式位置採集裝置對工作環境要求較高，易受灰塵等問題影響；三是採用備用電源的控制方式，但位移採集裝置耗電量大，經常行更換備用電源，增加售後及服務成本。

技術實現要素：

本專利提供一種操作簡單，功耗低的線性閥門位移檢測裝置，並能實時監測閥門位移的裝置。

一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置，其特徵在於，包括：

焊接在線路板（4）上的霍爾傳感器（5）；

與閥門相連的磁條（1）；

將磁性傳給霍爾傳感器的導磁體（2）。

所述霍爾傳感器傳感器（5）為開關型霍爾磁感應傳感器，可以感應磁場的變化，並輸出數位訊號。

所述磁條由多個磁鐵（11）橫向均勻分布而成，可以由磁場的大小知道閥門動作的位置，且一頭直接與閥門聯動軸相連接。

由於導磁體（2）位於磁場發生部件（磁條（11））與霍爾傳感器（5）之間，因此要求導磁體可檢測到磁場。外形猶如「n」型，上端與霍爾傳感器（5）接觸，下端與磁條（1）接觸。

本專利採用的霍爾傳感器傳感器（5）具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、輸出電壓變化大和使用壽命長等優點，採用霍爾傳感器傳感器可克服光電傳感器易受灰塵影響，對應用環境要求較高的缺陷。

本專利非接觸式線性閥門位移檢測裝置採用磁電感應技術實現了非接觸式的位移採集，克服了電位器或其他模擬測量元件檢測執行期的位置輸出過程複雜，速度低，精度差的問題；也克服了電位器或者其他模擬測量元件監測執行器的位置輸出過程複雜，速度低，精度差的問題；也克服了傳統光電式非接觸位置採集裝置在系統掉電後無法繼續採集位置信息，無法實現實時性。

圖1為本專利一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置中的磁條結構圖。

圖2為本專利一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置中的導磁體結構圖。

圖3為本專利一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置的結構圖。

圖中：

1：磁條 11：磁鐵 2：導磁體 3：電路板

4：電路板 5：霍爾傳感器

參見附圖,本專利一種非接觸式線性閥門位移檢測裝置包括霍爾傳感器（5）、磁條（1）和磁性導磁體（2）三部分組成。

由圖1所示，磁條（1）較寬的一方由多個圓形小磁鐵（11）橫向均勻分布，磁條（1）較窄的一方有兩個小圓孔，利用兩個圓孔把磁條與閥門聯動軸相連接。

由圖2所示，導磁體（2）是由兩條「L」型的鋁片構成的，它固定在一個特定的塑料外殼中，一方與霍爾傳感器（5）感應，另一端與磁條（1）感應。

由圖3所示，可以得知非接觸式線性閥門位移檢測裝置的整體結構。

霍爾傳感器（5）位於電路板（4）上，使用插針將電路板（4）固定在電路板（3）上。

信號處理電路集成在電路板（3）上，帶有霍爾傳感器（5）的電路板（4）通過插針固定在電路板（3）上，同時使兩者間產生間隙，使霍爾傳感器（5）形成固定強度的磁場。

本專利的工作原理：當閥門轉動時，聯動軸會帶動磁條（1）一起上下運動，磁條（1）上有磁鐵（11）的地方會產生磁場，導磁體（2）感應到磁場，把磁場傳送到霍爾傳感器（5），從而使霍爾傳感器（5）產生規則的脈衝信號，並發送至信號處理電路（未畫圖中）。信號處理電路（未畫圖中）通過處理該脈衝信號，判斷閥門的位置和方向。電源的控制電路實現了系統掉電後進行手動操作時的位移檢測，保證位移信息的實時性。

信號處理電路（未畫圖中）中的主控電路由信號MSP430F20120的單片機、霍爾傳感器（5）組成。霍爾傳感器（5）的輸出端接入單片機的輸入端P1.0、P1.1扣，單片機通過SPI總線方式與電動執行器主控板的主控制CPU進行通信。

電源控制電路（未畫圖中）中，無需增設電源切換控制按鈕，應用MOSFET場效應管（相當於切換開關）實現電源供電與系統供電的自動切換。當系統供電時場效應管截至，位移監測控制電路（未畫圖中）由SYS-POW-OUT部分供電，即由系統供電；系統掉電時，場效應管連接3.6V電池，由電池進行供電；霍爾傳感器的耗電量很大，應用MOSFET場效應管（相當於輸出控制開關）的柵極與單片機MSP430F20120的P2.0口EN-HELL相連接，由軟體對霍爾傳感器實現掃描式供電控制，降低系統的整體功耗，使位移檢測裝置功耗低置幾mA。電源控制電路中還可以根據需要設置整流用的二極體，以及用於測試或分壓的電阻等元件。