阀门阀位变送器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种阀门阀位变送器，包括主控模块、倾角传感器、双积分电路模块、电压跟随及AD反馈电路模块、电压转换电流输出电路模块、信息反馈及方向控制电路模块、系统电源管理模块，所述倾角传感器与主控模块电连接，主控模块与信息反馈及方向控制电路模块、双积分电路模块电连接，双积分电路模块与电压跟随及AD反馈电路模块电连接，电压跟随及AD反馈电路模块与电压转换电流输出电路模块电连接。其精度高、操作简单、价格低廉，既有极高的抗干扰能力，又保证了系统测量与结果间的高线性度。

Valve position transmitter

【技术实现步骤摘要】
阀门阀位变送器
本技术属于阀门设备领域，尤其涉及一种阀门阀位变送器。
技术介绍
阀门中的阀位变送器是将阀门开度的状态转换成直流源信号输出，从而通过工业控制系统控制阀门的精确位置，或者直接用于开度指示。目前的阀门阀位变送器由于其主要利用模拟电路对角度的测量及转换，普遍存在精度不高，线性度差，抗干扰能力不足等问题。同时，使用操作复杂，需要复杂的安装要求，及精确的安装定位才能够保证测验结果的准确性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足之处，本技术提供一种阀门阀位变送器，其精度高、操作简单、价格低廉，既有极高的抗干扰能力，又保证了系统测量与结果间的高线性度。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种阀门阀位变送器，包括主控模块、倾角传感器、双积分电路模块、电压跟随及AD反馈电路模块、电压转换电流输出电路模块、信息反馈及方向控制电路模块、系统电源管理模块，所述倾角传感器与主控模块电连接，主控模块与信息反馈及方向控制电路模块、双积分电路模块电连接，双积分电路模块与电压跟随及AD反馈电路模块电连接，电压跟随及AD反馈电路模块与电压转换电流输出电路模块电连接。在上述技术方案中，所述主控模块包括一个8位的主MCU及外围元件电路。在上述技术方案中，所述倾角传感器包括重力倾角传感器及外围元件电路。在上述技术方案中，所述双积分电路模块包括2个电阻R5、R11及2个电容C8、C11，并通过线路PIA1与主控模块连接，接受其输出的PWM信号。在上述技术方案中，所述电压跟随及AD反馈电路模块包括2个运算放大器(U2A、U2B)、电阻R10及电容C3，并通过VPWM线路与双积分电路模块连接，接受其输出的电压信号。在上述技术方案中，所述电压转换电流输出电路模块包括2个运算放大器(U6A、U6B)、1个三极管Q1、1个高精度反馈电阻R6及相应外围元件电路，并通过VOut线路与电压跟随及AD反馈电路模块连接，并接受其输出的电压信号。在上述技术方案中，所述信息反馈及方向控制电路模块包括1个发光二极管D1、1个电阻R1、1个二极管D4构成，D1和R1通过线路T0LED与主控模块连接。在上述技术方案中，所述系统电源管理模块包括2个三端稳压芯片及外围元件电路构成，该模块将5-24V直流电，转换为3.3V直流电，以供系统各功能模块。本技术的有益效果是：主要测量部分都使用了数字电路，既有极高的抗干扰能力，又保证了系统测量与结果间的高线性度，更实现了正反向结果及系统量程灵活设置，极大的方便了安装与使用；同时，系统采用了2级反馈机制调整机制，构建了2级闭环控制结构，保证的输出具有极高的精度，与市场上同类型产品对比，有精度高、操作简单、价格低廉的特点；本技术不仅可以用于阀门的开闭状态测量，还可以用于多种需要测量倾角位置的工业、民用场景。附图说明图1为本技术的结构框图。图2为图1中主控模块的电路结构图。图3为图1中倾角传感器的电路结构图。图4为图1中双积分电路模块的电路结构图。图5为图1中电压跟随及AD反馈电路模块的电路结构图。图6为图1中电压转换电流输出电路模块的电路结构图。图7为图1中信息反馈及方向控制电路模块的电路结构图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术作进一步说明。如图1所示的一种阀门阀位变送器，包括主控模块、倾角传感器、双积分电路模块、电压跟随及AD反馈电路模块、电压转换电流输出电路模块、信息反馈及方向控制电路模块、系统电源管理模块，所述倾角传感器与主控模块电连接，主控模块与信息反馈及方向控制电路模块、双积分电路模块电连接，双积分电路模块与电压跟随及AD反馈电路模块电连接，电压跟随及AD反馈电路模块与电压转换电流输出电路模块电连接。该变送器附着在阀门本体上，随着阀门开启而改变角度，角度改变后，判断当前重力倾斜角度，并将倾斜角度通过PWM、积分变换、阻抗变换、电流转换，最终变换为4-20mA的电流信号想其他工业控制系统提供输出。其中重力倾斜角度的测量、PWM输出等主要测量模块都是数字化电路，在具有极高的抗干扰能力的同时，具有极高的线性输出，另外，通过反馈构建了闭环的控制输出结构，具有极高的输出精度。如图2所示，所述主控模块包括一个8位的主MCU及外围元件电路。MCU可以使用STM8S003F、C8051F030等8位MCU芯片，优选STM8S003F。其中电容C10用于电源去耦，电阻R12用MCU启动。其主要负责通过SCL、SDA线路(I2C总线)与2-倾角传感器连接，并读取其的重力倾角测量的数字结果，并将结果转换为10位PWM控制信号，通过线路T0LED、PIA1将PWM结果分2路输出到其他模块。如图3所示，所述倾角传感器包括重力倾角传感器及外围元件电路。倾角传感器可以使用ADXL345、MMA8452等芯片，优选MMA8452。其中，C7用于电源去耦。其主要负责通过重力测量传感器芯片的重力倾角状态，并用10位数字方式表达测量结果，通过SCL、SDA线路(I2C总线)与主控模块连接，该模块通过AIN的反馈线路，测量输出信号是否是正确的输出结果，从而对PWM进行反馈调整，构建闭环的反馈调整机制，保证输出的精度。如图4所示，所述双积分电路模块包括2个电阻R5、R11及2个电容C8、C11构成，并通过线路PIA1与主控模块连接，接受其输出的PWM信号。该模块有R5和C8、R11和C11构成2个串联的积分电路，将数字PWM信号，精确的转换为电压信号，通过VPWM输出到其他模块。2个串联的积分电路虽然能够精确的进行数字模拟的转换，但也会造成输出负载能力极差。如图5所示，所述电压跟随及AD反馈电路模块包括2个运算放大器(U2A、U2B)、电阻R10及电容C3，并通过VPWM线路与双积分电路模块连接，接受其输出的电压信号。由于VPWM线路上的电压信号负载能力极差，该模块利用U2A构成高输入阻抗的高输出推动能力的电压跟随器，保证输出高负载能力的同时，输出与输入严格匹配的电压信号到VOut线路上；U2B同样构建成电压跟随器，用于保护VOut输出不受干扰的同时，通过R10和C13构建的积分电路将输出电压通过线路AIN反馈到主控模块，由主MCU进行AD测量，并实现反馈调整。该模块的2个运算放大器U2A、U2B可以使用LM358等运算放大电路阵列芯片。如图6所示，所述电压转换电流输出电路模块包括2个运算放大器(U6A、U6B)、1个三极管Q1、1个高精度反馈电阻R6及相应外围元件电路，并通过VOut线路与电压跟随及AD反馈电路模块连接，并接受其输出的电压信号。该模块通过R6将输出线路Iout输出的电流转换为电压差，通过U6B构建的电压跟随器反馈到U6A构建的放大电路中，从而自动控制Q1上C极与E极间的电流，从而实现输入电压与输出电流的线性控制。如图7所示，所述信息反馈及方向控制电路模块包括1个发光二极管D1、1个电阻R1、1个二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阀门阀位变送器，其特征是：包括主控模块、倾角传感器、双积分电路模块、电压跟随及AD反馈电路模块、电压转换电流输出电路模块、信息反馈及方向控制电路模块、系统电源管理模块，所述倾角传感器与主控模块电连接，主控模块与信息反馈及方向控制电路模块、双积分电路模块电连接，双积分电路模块与电压跟随及AD反馈电路模块电连接，电压跟随及AD反馈电路模块与电压转换电流输出电路模块电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种阀门阀位变送器，其特征是：包括主控模块、倾角传感器、双积分电路模块、电压跟随及AD反馈电路模块、电压转换电流输出电路模块、信息反馈及方向控制电路模块、系统电源管理模块，所述倾角传感器与主控模块电连接，主控模块与信息反馈及方向控制电路模块、双积分电路模块电连接，双积分电路模块与电压跟随及AD反馈电路模块电连接，电压跟随及AD反馈电路模块与电压转换电流输出电路模块电连接。


2.根据权利要求1所述的阀门阀位变送器，其特征是：所述主控模块包括一个8位的主MCU及外围元件电路。


3.根据权利要求1所述的阀门阀位变送器，其特征是：所述倾角传感器包括重力倾角传感器及外围元件电路。


4.根据权利要求1所述的阀门阀位变送器，其特征是：所述双积分电路模块包括2个电阻R5、R11及2个电容C8、C11，并通过线路PIA1与主控模块连接，接受其输出的PWM信号。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王洪运，李铭，
申请(专利权)人：湖北洪城通用机械有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42