基于光学引擎的阀门行程传感器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于光学引擎的阀门行程传感器，电路部分放置于防爆腔体内，腔体的前盖与圆筒支架螺接，圆筒支架上固定有轴承，传动轴卡在轴承上，定位圆筒螺接于传动轴上；腔体前室内的主ＰＣＢ板上设有数据处理芯片、发光二极管，且主ＰＣＢ板的中间开口处设有光学传感器；后腔内的副ＰＣＢ板上设有Ｄ／Ａ转换模块，主、副ＰＣＢ板通过电缆连接进行数据通讯及供电；主ＰＣＢ板上的光学传感器正对着定位圆筒，将检测的定位圆筒边缘扫过的圆周位移量传送至数据处理芯片，芯片根据位移量及定位圆筒的直径换算出阀杆的角行程和直行程的数字信号，传送至Ｄ／Ａ转换模块，转换成模拟量信号。本实用新型专利技术的优点是能够准确测量阀门的角行程与直行程。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

基于光学引擎的阀门行程传感器
本技术涉及一种行程传感器，特别涉及一种基于光学引擎的阀门行程传感 器，用于阀门阀杆的角行程和直行程的检测。
技术介绍
光学跟踪原理是当物体移动时，其在某一平面移动的轨迹形成一组连续的图像， 通过一个光感应器将其高速拍摄下来，其移动轨迹便会被记录为一组高速拍摄的连贯图 像，将这些图像传输到一块专用的图像分析芯片对移动轨迹上摄取的一系列图像进行分析 处理，通过对这些图像上特征点位置的变化进行分析，来判断物体的移动方向和移动距离， 从而得出物体在该平面X，y方向的移动数值。光学引擎是由CMOS图像感应器和光学定位DSP组成，前者负责图像的收集并将其 同步为二进制的数字图像矩阵，而DSP则负责相邻图像矩阵的分析比较，并据此计算出物 体的位置偏移。如何将传动结构阀杆朝某一方向移动的距离或者旋转的角度精确测量出来转换 为数字信号，并转换成符合工业标准的模拟量信号，目前尚没有良好的解决方案。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是要提供一种通过位移量或者旋转的角度精确 计算出阀杆的角行程和直行程的基于光学引擎的阀门行程传感器。为了解决上述的技术问题，本技术提供了一种基于光学引擎的阀门行程传感 器，该传感器的电路部分放置于防爆腔体内，防爆腔体的前盖与圆筒支架螺接，圆筒支架上 固定有轴承，一传动轴卡在轴承上，一定位圆筒螺接于传动轴上；所述防爆腔体分为前、后 两室，前室内设有主PCB板，主PCB板上设有数据处理芯片、发光二极管，且主PCB板的中间 开口处设有光学传感器，其开口大小与透镜体的顶部大小相匹配，PCB板固定螺丝将主PCB 板、透镜体卡具及透镜体固定于防爆腔体的前腔；后腔内设有副PCB板，副PCB板上设有D/ A转换模块和电源模块，主、副PCB板通过一电缆连接进行数据通讯及供电；主PCB板上的 光学传感器正对着定位圆筒，将检测的定位圆筒边缘扫过的圆周位移量传送至数据处理芯 片，数据处理芯片根据位移量及定位圆筒的直径换算出相应阀杆的角行程和直行程的数字 信号，通过电缆传送至D/A转换模块，转换成模拟量信号，并远传。所述主、副PCB板分别固定在防爆腔体内的隔断体上。所述防爆腔体内的隔断 体上设有一通道，一电缆贯穿该通道连接主、副PCB板，且通道内布满密封胶来隔开前、后 腔。副PCB板上有自适应电源模块，该电源模块能够自适应输入的电源类型，如220VAC或 24VDC,从而对整个电路部分进行供电。D/A转换模块对从主PCB板传过来的数据进行转换， 将其转换为符合工业标准的模拟量信号，如4-20mA、频率、脉冲等。所述的防爆腔体，是由固定螺丝将后盖、腔体、防爆玻璃体及前盖固定，之间用0 型圈密封，能用于防爆的场合。 D- )。定义顺时针方向为正，逆时针方向为负。其中Rl、R2、D的单位为毫米。本技术的优越功效在于能够准确测量阀门的角行程与直行程，角行程 可以精确到0. 5°以下，直行程可以精确到0. 5mm以内；量程比宽，且没有死角，比传统的行 程传感器更精确、更灵敏，测量范围更广。光学引擎的分辨率位为1200dpi，即定位圆筒边缘每扫过1英寸的位移即产生 1200个脉冲信号，其可以扫描X轴以及Y轴方向上的位移，其有4个引脚用于发生脉冲信 号，即XA、XB、YA JB，分别代表X轴以与Y轴正反两个方向上的位移。在本应用中Y轴方向 上位移为零，不需要考虑，只需要考虑X轴方向上的位移。假设光学引擎传输了 XA个脉冲，则其表示定位圆筒顺时针转动的角度 = (XA/1200*25. 4)*180/(3. 14*R),其中 R 的单位为毫米；若传输了 XB个脉冲，则其表示定位圆筒逆时针转动的角度0 = (XB/1200*25. ) *180/(3. 1，其中 R 的单位为毫米。当进行角行程检测时，得到的即为角行程。当进行直行程检测时，如图3所示，若光学引擎传输了 XA个脉冲，贝IJD=2R2*sin( 0 /2) ；若光学引擎传输了 XB个脉冲，则CN 201818889 Ui兑明 2/5 页所述防爆腔体的前腔深度使得防爆玻璃体与透镜体卡具的背面紧密贴合。所述主PCB板上的透镜体上有两个透镜，发光二极管发出光线通过其 中一个透镜反射后穿过防爆玻璃体以及防爆腔前盖上的窗口照射在定位圆筒 上，部分光线经漫反射通过另一个透镜后被光学传感器接收。当定位圆筒转动 时，光学传感器检测定位圆筒边缘扫过的圆周位移长度并将该位移数据传送到 数据处理芯片进行处理，数据处理芯片根据位移量及定位圆筒的直径换算出相 应阀杆的角行程和直行程的数字信号，其计算原理如图2所示，定位圆筒的直径 为R，当其沿某一方向转动某一角度时，其边缘扫过的圆周位移为C，则扫过的角度附图说明 图1为本技术的结构示意图；4图2为本技术的计算角行程的原理图；图3为本技术的计算直行程的原理图；图中标号说明1 一防爆腔后盖；3—防爆墙前盖；5—圆筒支架；7 —电源接线端子；9一电源模块；11一PCB 板间电缆；13—透镜体卡具；15—防爆玻璃体；17—光学传感器；19一定位圆筒；21—防爆腔固定螺丝；23—PCB板固定螺丝；25—轴承；27—套筒固定孔；四一前后腔体通道。具体实施方式请参阅附图所示，对本技术作进一步的描述。如图1所示，本技术提供了一种基于光学引擎的阀门行程传感器，该传感器 的电路部分放置于防爆腔体2内，防爆腔体2的前盖3与圆筒支架5通过支架固定螺丝M 螺接，支架固定螺丝M通过轴承固定支架观将轴承25固定在圆筒支架5上，一传动轴4 卡在轴承25上，一定位圆筒19通过圆筒固定螺栓沈螺接于传动轴4上；所述防爆腔体2 分为前、后两室，前室内设有主PCB板12，主PCB板12上设有数据处理芯片18、发光二极管 16，且主PCB板12的中间开口处设有光学传感器17，其开口大小与透镜体14的顶部大小相 匹配，PCB板固定螺丝23将主PCB板12、透镜体卡具13及透镜体14固定于防爆腔体2的 前腔；后腔内设有副PCB板6，副PCB板6上设有D/A转换模块10和电源模块9，主PCB板 12与副PCB板6通过一电缆11连接进行数据通讯及供电；主PCB板12上的光学传感器17 正对着定位圆筒19，将检测的定位圆筒19边缘扫过的圆周位移量传送至数据处理芯片18， 数据处理芯片18根据位移量及定位圆筒19的直径换算出相应阀杆的角行程和直行程的数 字信号，通过电缆11传送至D/A转换模块10，转换成模拟量信号，并远传。所述主PCB板12与副PCB板6分别固定在防爆腔体内的隔断体上。所述防爆腔 体内的隔断体上设有一通道四，一电缆11贯穿该通道四连接主PCB板12与副PCB板6， 且通道四内布满密封胶来隔开前、后腔。副PCB板6上有自适应电源模块9，该电源模块9 能够自适应输入的电源类型，如220VAC或MVDC，从而对整个电路部分进行供电。D/A转换 模块10对从主PCB板12传过来的数据进行转换，将其转换为符合工业标准的模拟量信号， 如4-20mA、频率、脉冲等，然后通过信号接线端子8进行远传。2—防爆腔体； 4一传动轴； 6—副PCB板； 8—信号接线端子；10 — D/A转换模块； 12—主 PCB 板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光学引擎的阀门行程传感器，其特征在于：该传感器的电路部分放置于防爆腔体内，防爆腔体的前盖与圆筒支架螺接，圆筒支架上固定有轴承，一传动轴卡在轴承上，一定位圆筒螺接于传动轴上；所述防爆腔体分为前、后两室，前室内设有主ＰＣＢ板，主ＰＣＢ板上设有数据处理芯片、发光二极管，且主ＰＣＢ板的中间开口处设有光学传感器，ＰＣＢ板固定螺丝将主ＰＣＢ板、透镜体卡具及透镜体固定于防爆腔体的前腔；后腔内设有副ＰＣＢ板，副ＰＣＢ板上设有Ｄ／Ａ转换模块和电源模块，主、副ＰＣＢ板通过一电缆连接进行数据通讯及供电；主ＰＣＢ板上的光学传感器正对着定位圆筒，将检测的定位圆筒边缘扫过的圆周位移量传送至数据处理芯片，数据处理芯片根据位移量及定位圆筒的直径换算出相应阀杆的角行程和直行程的数字信号，通过电缆传送至Ｄ／Ａ转换模块，转换成模拟量信号，并远传。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王成刚，
申请(专利权)人：王成刚，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]