专利名称：电动执行器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动执行器，特别是一种数字化、智能化的电动执行器。
在80年代以前，我国应用的都是老II型III型单元仪表，主要是简单的晶体管组成的模拟电路来控制阀门等，这种机构精度低、传动体积大、非常笨重。到了80年代末90年代初，通过国外一些先进技术的引进，使电动执行机构有了很大的技术改进和提高，运用了数字技术和模拟技术的混合控制，使其精度和各项指标都有了很大的提高。但是，由于其所选用的都是普通交流电机加伺服控制，所以在考虑极限工况时要增大安全系数，从而会有一倍以上的经济浪费；另外，现有的调节阀所实现的流量特性曲线都是由阀芯本身的几何形状来实现的，如果要改变特性曲线的话，只有拆卸阀门更换阀芯才能实现。
因此现有的电动执行器存在着如下的问题1、不能自动实现抗过载功能；2、不能实现特性曲线的智能化定义。
本实用新型的技术方案是一种电动执行器，包括微处理器CPU、面板按键参数设定装置、信号输入设备、LED显示器、电机、机械减速器、位置传感器、位置信号输出装置、故障报警装置，其特征在于，面板按键参数设定装置通过一输入电路与中央处理器CPU的输入控制端口相连，从而通过该装置输入电动执行器的工作参数；信号输入设备与CPU的信号输入端口相连；外部设备与CPU通过Rs485通讯口相连；位置信号输出装置与CPU的信号输出端口相连；故障报警器与CPU的故障报警声音接点输出端口相连；LED显示器与CPU的显示输出端口相连；CPU的功率信号输出端口与功率驱动器相连，从而将CPU的驱动数据传递给与功率驱动器相连的电机，电机与一过热过压保护装置相连，而后者与CPU的过热过压信号输入端口连接；电机还与一机械减速器连接；所述机械减速器分别与位置传感器、碟形弹簧、力矩开关、限位开关连接；而位置传感器与CPU的位置信号输入端口相连，从而将其所探测到的位置数据传递给CPU；力矩开关与CPU的力矩输入端口连接；限位开关与CPU的限位开关信号输入端口连接；碟形弹簧与所调节的对象连接。
上述电动执行器的电机为数字化步进电机。
在工作时，中央处理器CPU对面板按键所设定的参数、信号输入装置所输入的4-20mA或1-5V的输入信号以及外部通讯设备通过RS485通讯端口输入的数据进行处理，CPU将处理结果一方面通过LED显示器显示出来，另一方面通过功率驱动器传递给电机，然后电机通过机械减速器以及碟形弹簧软连接来驱动控制阀、风门、挡板等调节对象；位置传感器将其所探测的位置数据传递给CPU，力矩开关、限位开关也均将其上的数据通过各自的输入端口反馈给CPU，CPU将上述数据的处理结果通过Rs485通讯端口将数据输出给外部通讯设备、同时通过位置信号输出端口进行4-20mA或1-5V的位置信号输出，如有输出位置或线路或器件故障，CPU将报警信号通过报警信号输出端口传递给报警装置进行故障报警等。如此经过多次循环，从而实现对调节对象的智能控制。
在本实用新型中，所采用的电机为步进电机。从图2A和图2B可以看出，步进电机的转矩随着转速的变化很大，而交流电机转矩随着转速变化很小，因此只要根据实际输出力的需要，再通过改变频率的大小即可改变转矩。
图3为实现特性曲线智能化定义的程序原理图。首先进行系统初始化，从键盘输入应用参数，自动等待传感器信号，判断是否自动加力；如“否(NO)”，则转入自动等待传感器信号，如“是(Yes)”，则自动装入第一当脉冲频率值，然后判断位置是否到位，如到位(OK)，则转入自动等待传感器信号，如未到位(NO)，则自动装入第二当脉冲频率值，然后判断位置是否到位，如到位(OK)，则转入自动等待传感器信号，如未到位(NO)，则报警。
图4为本实用新型所用调节阀的固有特性曲线图，图5是实现图4中相应曲线间变化的程序原理图。以往的执行器都是接受多大百分比的信号执行器就有相等的百分比行程的输出。若有一信号Ia，它能使阀杆行程走La，则它所对应的流量分别为直线Qa1抛物线Qa2等百分比为Qa3，但要使流量都为Qa1时其开度就不一样了，它们分别为La、Lb、Lc，而这时所对应的输入信号分别为Ia、Ib、IC。本执行器可以使同一输入信号Ia走出不同行程La、Lb、Lc，从而实现相应曲线间的变化，直线→等百(等百分比)、直线→抛物线、抛物线→等百(等百分比)。
本实用新型与现有技术相比，由于采用了微处理器和定位非常准确的数控步进电机，通过软件实现了自动抗过载功能以及特性曲线的智能调节，极大地节约了工程造价，避免了不必要的经济浪费。
权利要求1.一种电动执行器，包括微处理器CPU、面板按键参数设定装置、信号输入设备、LED显示器、电机、机械减速器、位置传感器、位置信号输出装置、故障报警装置，其特征在于，面板按键参数设定装置通过一输入电路与中央处理器CPU的输入控制端口相连，从而通过该装置输入电动执行器的工作参数；信号输入设备与CPU的信号输入端口相连；外部设备与CPU通过Rs485通讯口相连；位置信号输出装置与CPU的信号输出端口相连；故障报警器与CPU的故障报警声音接点输出端口相连；LED显示器与CPU的显示输出端口相连；CPU的功率信号输出端口与功率驱动器相连，从而将CPU的驱动数据传递给与功率驱动器相连的电机，电机与一过热过压保护装置相连，而后者与CPU的过热过压信号输入端口连接；电机还与一机械减速器连接；所述机械减速器分别与位置传感器、碟形弹簧、力矩开关、限位开关连接；而位置传感器与CPU的位置信号输入端口相连，从而将其所探测到的位置数据传递给CPU；力矩开关与CPU的力矩输入端口连接；限位开关与CPU的限位开关信号输入端口连接；碟形弹簧与所调节的对象连接。
2.根据权利要求1所述的电动执行器，其特征在于，所说电机为数字化步进电机。
专利摘要本实用新型公开了一种电动执行器，包括微处理器CPU、面板按键参数设定装置、信号输入设备、LED显示器、电机、机械减速器、位置传感器、位置信号输出装置、故障报警装置等。它可以通过独特算法的软件实现自动抗过载功能和自定义特性曲线功能，可广泛应用于冶金、石油、电站、化工、轻纺等工业部门的生产过程的自动调节。
文档编号G05D3/12GK2570835SQ0223975
公开日2003年9月3日 申请日期2002年7月10日 优先权日2002年7月10日
发明者马广维 申请人:马广维