一种闭环高精度定量阀，包括阀体，阀体的阀杆通过下联轴器、传动轴和上联轴器连接步进电机的输出轴一端，步进电机接控制器，在所述传动轴上设置有用以检测传动轴角向转动位移即阀门开度增量的空心式光电编码器，光电编码器的内圈固定在传动轴上同步转动，光电编码器的底座固定在传动轴的外部支撑板上保持静止不动，光电编码器的数据输出端接控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致，本发明专利技术能够依靠编码器的精密角位移反馈，实现阀门开度的闭环精密控制，比现有技术使用的依靠步进电机细分提高阀门精度更可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种阀门，特别涉及一种闭环高精度定量阀。
技术介绍
造纸的定量控制由质量控制系统(QCS, Quanlity Control System,造纸行业术语，是指对造纸生产过程中定量、水份、灰份和厚度等参数进行在线检测和控制。)测得成纸定量去控制定量阀的开度，国内外的定量阀均采用步进电机经过减速器驱动阀芯旋转实现流量调节的方式，没有检测阀芯的真实开度，属于开环驱动。例如国内的技术专利200620130207.1公开了一种“定量阀”，即采用此结构。现有阀门依靠步进电机的细分，达到所谓的10000步、50000步甚至更高水平的控制不是真实的，带有预测性和臆猜性，因为毕竟没有真正的检测阀门的角位移用于反馈控制。由于步进电机属于开环驱动，在阀门长时间运行后阀芯、阀杆或者是传动机构磨损造成阀门运行阻力增大，极容易出现“丢步”现象，即驱动电机接收到了控制脉冲，但是电机由于某种原因没有转动，阀芯也没有产生转角，出现了和控制脉冲不一致的定位情况，因此，阀门的精度受到了影响。针对这一问题，需要开发新型的定量阀，提闻阀门的精度。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种闭环高精度定量阀，采用闭环技术来检测阀芯的实际旋转角度反馈给控制系统进行闭环控制，解决单纯采用步进电机驱动存在的丢步问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种闭环高精度定量阀，包括阀体12，阀体12的阀杆11通过下联轴器10、传动轴4和上联轴器3连接步进电机I的输出轴一端，步进电机I接控制器由其控制转动方式，在所述传动轴4上设置有用以检测传动轴4角向转动位移即阀门开度增量的空心式光电编码器，光电编码器的内圈7固定在传动轴4上同步转动，光电编码器的底座8固定在传动轴4的外部支撑板9上保持静止不动，光电编码器的数据输出端接控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机I驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致。在所述传动轴4外部设置有开关组6，所述开关组6包括:用以检测阀门全开状态的全开位置检测开关6-1 ；用以检测阀门全关状态的全关位置检测开关6-2 ；用以检测阀门正向极限位置的正向超程保护开关6-3 ；以及用以检测阀门反向极限位置的反向超程保护开关6-4 ；所述开关组6将检测的结果送入控制器，若阀门到达极限位置，则控制器控制使得步进电机I停止转动。所述全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2为光电开关，二者的光轴沿传动轴轴心间隔为90度；所述正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4为机械行程开关，二者触头间距在90-95度之间。所述传动轴4上安装有用以触动全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2的第一摆臂5-1，以及用以触碰正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4的第二摆臂5-2。控制电源的一端通过所述正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4的常闭触点连接控制器的中间继电器线圈一端，所述中间继电器的一对常开触点连接在步进电机I驱动器的接触器线圈上。在所述传动轴4上设置有机械硬限位装置14。所述机械硬限位装置14包括连接在传动轴4上的硬限位块14-0，硬限位块14_0为渐开线轮廓，和传动轴4同步转动，在传动轴4外设置有与限位块上轮廓线14-1配合限位的关限位螺栓14-2和与限位块下轮廓线14-3配合限位的开限位螺栓14-4。所述关限位螺栓14-2和开限位螺栓14-4安装在有螺纹的限位板14_5上。在所述传动轴4上设置有用以显示阀门开度的机械指示针13。所述步进电机I的输出轴另一端连接有手轮16，用以在断电状态下手动调节阀门。与现有的技术相比，本专利技术能够依靠编码器的精密角位移反馈，实现阀门开度的闭环精密控制，比现有技术使用的依靠步进电机细分提高阀门精度更可靠。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图2是本专利技术开关组结构示意图。图3是本专利技术正向超程保护开关和反向超程保护开关电气连接示意图。图4是本专利技术阀门在全关位置状态下机械硬限位装置工作示意图。图5是本专利技术阀门在全开位置状态下机械硬限位装置工作示意图。图6是本专利技术闭环控制原理。具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。如图1所示，本专利技术为一种闭环高精度定量阀，包括阀体12，阀体12的阀杆11通过下联轴器10、传动轴4和上联轴器3连接步进电机I的输出轴一端，步进电机I接有控制其转动方式的控制器，为控制转速，步进电机I的输出轴该端上设置有减速器2。其中阀杆11、下联轴器10、传动轴4、上联轴器3以及步进电机I均设置在一个密闭的壳体15内。传动轴4上设置有用以显示阀门开度的机械指示针13，步进电机I的输出轴另一端连接有手轮16。壳体15内壁上设置有一个支撑板9，传动轴4从支撑板9中穿过，传动轴4上设置有空心式的光电编码器，光电编码器的内圈7固定在传动轴4上同步转动，光电编码器的底座8固定在支撑板9上保持静止不动，光电编码器对检测传动轴4角向转动位移即阀门开度增量进行实时的测量并将监测数据传输至控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机I驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致如图2所示，为对本专利技术阀门状态进行检测和保护，在传动轴4外部设置开关组6，开关组6包括:全开位置检测开关6-1、全关位置检测开关6-2、正向超程保护开关6-3以及反向超程保护开关6-4，其中全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2为光电开关，正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4为机械行程开关，传动轴4上安装有与其同步转动的第一摆臂5-1和第二摆臂5-2，第一摆臂5-1用以触动全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2，第二摆臂5-2用以触碰正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4。其中两个光电开关的光轴间隔90度，以精确地指示阀门的全开全关状态；两个机械行程开关的触头间距稍大于90度，比如在90-95度之间，以保证在阀门正常的0-90度运行过程中不会和第二摆臂5-2触碰，但是当阀门开度越过全开和全关位置之后，则会触碰发生动作。若第一摆臂5-1转动到全开位置检测开关6-1的位置，全开位置检测开关6-1动作，向控制器发信号表示阀位到达全开位置；若第二摆臂5-2转动到全关位置检测开关6-2的位置，全关位置检测开关6-2动作，向控制器发信号表示阀位到达全关位置。若由于某种问题阀芯越过了全开和全关的位置继续旋转，为了防止阀芯的过度旋转造成阀门损坏，增设了极限位置的电气保护，如图3所示，24V控制电源的一端通过正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4的常闭触点与控制器中的一个中间继电器的线圈一端连接，中间继电器的一对常开触点连接在步进电机I的接触器线圈上。在旋转过程中第二摆臂5-2若碰下正向超程行程开关6-3和反向超程行程开关6-4之一，行程开关的常闭触点断开，则切断中间继电器的电源，中间继电器断开，中间继电器的一对常开触点断开，则断开交流接触器线圈的电源，交流接触器断开后切断步进驱动器电源，步进电机则不能继续转动，防止了阀芯的过度旋转。为了便于操作，设置了超程解除功能，控制器内安装有超程解除按钮，超程解除按钮的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种闭环高精度定量阀，包括阀体（12），阀体（12）的阀杆（11）通过下联轴器（10）、传动轴（4）和上联轴器（3）连接步进电机（1）的输出轴一端，步进电机（1）接控制器由其控制转动方式，其特征在于，在所述传动轴（4）上设置有用以检测传动轴（4）角向转动位移即阀门开度增量的空心式光电编码器，光电编码器的内圈（7）固定在传动轴（4）上同步转动，光电编码器的底座（8）固定在传动轴（4）的外部支撑板（9）上保持静止不动，光电编码器的数据输出端接控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机（1）驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致。
【技术特征摘要】
1.一种闭环高精度定量阀，包括阀体(12)，阀体(12)的阀杆(11)通过下联轴器(10)、传动轴(4)和上联轴器(3)连接步进电机(I)的输出轴一端，步进电机(I)接控制器由其控制转动方式，其特征在于，在所述传动轴(4)上设置有用以检测传动轴(4)角向转动位移即阀门开度增量的空心式光电编码器，光电编码器的内圈(7)固定在传动轴(4)上同步转动，光电编码器的底座(8 )固定在传动轴(4 )的外部支撑板(9 )上保持静止不动，光电编码器的数据输出端接控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机(I)驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致。2.根据权利要求1所述的闭环高精度定量阀，其特征在于，在所述传动轴(4)外部设置有开关组(6)，所述开关组(6)包括: 用以检测阀门全开状态的全开位置检测开关(6-1)； 用以检测阀门全关状态的全关位置检测开关(6-2)； 用以检测阀门正向极限位置的正向超程保护开关(6-3); 以及用以检测阀门反向极限位置的反向超程保护开关(6-4); 所述开关组(6 )将检测的结果送入控制器，若阀门到达极限位置，则控制器控制使得步进电机(I)停止转动。3.根据权利要求2所述的闭环高精度定量阀，其特征在于，所述全开位置检测开关(6-1)和全关位置检测开关(6-2)为光电开关,二者的光轴沿传动轴(4)轴心间隔为90度；所述正向超程保护开关(6-3)和反向超程保护开关(6-4)为机械行程开关，二者触头间距在90-95度之间。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王博，汤伟，王樨，刘庆立，董继先，王孟效，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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