位置檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種位置檢測裝置，在編碼器體內(nèi)同時設置磁力線感應傳感器和磁脈沖感應傳感器；磁力線感應傳感器齒數(shù)不同的隨動齒輪和磁力線感應編碼電路板；在各隨動齒輪的上端軸心位置安裝有鐵硼磁鐵；磁脈沖感應傳感器包括碼盤體利磁脈沖感應編碼電路板，碼盤體內(nèi)裝有每隔60度安裝的六個圓柱形釹鐵硼磁鐵。本實用新型采用了磁力線和磁脈沖兩個位置感應系統(tǒng)來檢測閥門電動裝置運行過程中的位置信號，可以獲得閥門的實時位置，實時調整電機的動作，確保輸出軸驅動閥門等對象可靠平穩(wěn)運行到指定閥位。既用磁力線感應的方式解決了位置檢測的精度問題，又用磁脈沖檢測方式解決了位置檢測的功耗問題，大大提升了閥門電動裝置的定位精度和設備可靠性。
【專利說明】
位置檢測裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及旋轉位置檢測【技術領域】，具體涉及一種閥門電動裝置的位置檢測
目.0

【背景技術】
[0002]智能閥門電動裝置主要用于流程工業(yè)中大量使用的閥門和風門等流體機械開關或調節(jié)定位，其工作場所可能是各種各樣的，包括防爆和防護等級要求很高的環(huán)境。智能閥門電動裝置的主要控制參數(shù)是位置和轉矩兩個控制參數(shù)，位置檢測的精度決定了閥門開度的定位精度，而轉矩主要是保護智能閥門電動裝置和閥門不受損壞的。要獲取閥門電動裝置的實際位置就需要通過智能閥門電動裝置的位置檢測系統(tǒng)獲取。
[0003]目前，閥門電動裝置的位置檢測系統(tǒng)大多數(shù)采用減速齒輪組加電位器或者霍爾脈沖相對編碼器，或者采用絕對值編碼器等構成。電位器檢測由于采用減速齒輪組將多轉圈轉換為單轉圈，因此配套閥門時，口徑越大的閥門位置檢測精度越低，無法定位精度要求?；魻柮}沖相對編碼器的檢測方式，由于采用的是相對位置的計數(shù)脈沖信號，在主動力電源丟失后，需要使用備用電源或者電池給編碼器和處理器供電，持續(xù)記錄霍爾脈沖信號，如果電池沒電或者脈沖丟失，將使檢測的閥位不準確，造成電動裝置或者閥門損壞。采用絕對值編碼器的方式，由于傳統(tǒng)的絕對值編碼器采用的是單圈絕對值加上記圈裝置的做法，在記圈裝置中采用的多是齒輪組傳動并記錄轉圈數(shù)的做法，在齒輪組中齒輪出現(xiàn)問題時，將導致記圈裝置記錄的圈數(shù)出現(xiàn)很大的跳變，造成位置失準或丟失，導致故障。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種閥門電動裝置的位置檢測系統(tǒng)，將采用相對和絕對方式相結合的位置檢測方式，實現(xiàn)對閥門電動裝置位置精確可靠的測量。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:所述的閥門電動裝置包括電機驅動模塊、電機、蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)、手動操作系統(tǒng)和輸出連接系統(tǒng)，用于控制閥門的開閉，所述的位置檢測裝置包括:編碼器主軸、編碼器體及蓋和底板，以及電路板和傳感器，在編碼器體內(nèi)同時設置磁力線感應傳感器和磁脈沖感應傳感器；編碼器體的中部設置帶有中心軸孔的支撐圓盤，在盤面上圍繞主軸周圍分布設置有至少四個軸孔，編碼器底板上設置有與支撐圓盤對應的軸孔；所述磁力線感應傳感器包括安裝在各相應軸孔內(nèi)且齒數(shù)不同的隨動齒輪，和位于各隨動齒輪上方的磁力線感應編碼電路板；在支撐圓盤的中心軸孔內(nèi)的主軸上，安裝有驅動齒輪，該驅動齒輪同時與各隨動齒輪分別匹配嚙合，并在各隨動齒輪的上端軸心位置安裝有與磁力線感應編碼電路板檢測元件對應的鐵硼磁鐵；所述磁脈沖感應傳感器包括碼盤體利磁脈沖感應編碼電路板，所述碼盤體固定在編碼器主軸的最末端并與編碼器主軸同軸旋轉，碼盤體內(nèi)裝有每隔60度安裝的六個圓柱形釹鐵硼磁鐵；磁脈沖感應編碼電路板位于碼盤體下側，在磁脈沖感應編碼電路板與磁力線感應編碼電路板之間設置有防磁隔板。磁力線感應編碼電路板與磁脈沖感應編碼電路板分別通過螺釘固定在編碼器體內(nèi)壁上，并在各螺釘上分別套裝有用于支撐和隔離作用的墊圈，所述防磁隔板位于相應墊圈中間。
[0006]用于獲得旋轉軸絕對位置變化的磁力線感應傳感器，該傳感器直接與位置檢測的編碼器主軸相連，用于連續(xù)獲取閥門電動裝置多轉圈的位置變化。該傳感器采用不同齒數(shù)齒輪的錯位傳動，實現(xiàn)了多轉圈位置變化的絕對位置檢測，即使在傳感器不供電的情況下，手動改變閥位，再次上電時還能準確檢測出閥位的變化。而不是采用齒輪逐級傳動的方式，確保了在齒輪出現(xiàn)故障時，會直接停止編碼器工作，而不會出現(xiàn)跳圈的現(xiàn)象。
[0007]用于獲得旋轉軸相對位置變化的磁脈沖感應傳感器，該傳感器也直接與位置檢測的編碼器主軸相連，采用的霍爾開關式感應器件，通過安裝在編碼器主軸上的不同磁鐵組合，在一個轉圈內(nèi)感應出不同數(shù)量的脈沖，并且將脈沖信號傳輸給處理器。
[0008]主控處理器，用于對位置傳感器獲取的信號進行處理，獲得閥門電動裝置的位置信息，同時根據(jù)位置控制指令驅動電機動作，使閥門電動裝置運行到指定位置；
[0009]進一步，主控處理器在處理磁力線感應傳感器和磁脈沖感應傳感器的數(shù)據(jù)時，采用的是在主動力電源存在時，采集二者的位置信息并存儲，然后以磁力線感應傳感器的位置信息為主位置信息，以磁脈沖感應傳感器的信息為輔助信息，在磁力線感應傳感器故障后，自動切換采用磁脈沖感應傳感器的信息。在主動力電源不存在時，只采集磁脈沖感應傳感器，用于顯示和位置判斷，在主動力電源恢復后，再用磁力線感應傳感器的信息去校準磁脈沖感應傳感器的信息。
[0010]進一步，本位置檢測系統(tǒng)將提供一個擁有兩個屏幕的液晶顯示屏用于顯示實時位置信息以及傳感器故障。該液晶顯示屏在主動力電源存在時，兩個屏幕均工作；在主動力電源不存在時，用備用電源供電，只顯示低功耗的那個屏幕，用于顯示閥位信息。
[0011]進一步，本位置檢測系統(tǒng)的主控處理器，可以通過無線或者有線通信模塊將位置信息傳輸給遠程系統(tǒng)；
[0012]進一步，本系統(tǒng)還提供了備用電池用于主動力電源丟失情況下的位置檢測和顯不O
[0013]本實用新型由于采用了磁力線和磁脈沖兩個位置感應系統(tǒng)來檢測閥門電動裝置運行過程中的位置信號，經(jīng)過主控處理器的計算處理，可以獲得閥門的實時位置，實時調整電機的動作，確保輸出軸驅動閥門等對象可靠平穩(wěn)運行到指定閥位。由于既用磁力線感應的方式解決了位置檢測的精度問題，確保了閥門電動裝置在電動運行時的定位精度；又用磁脈沖檢測方式解決了位置檢測的功耗問題，當主動力電源丟失后，使用備用電池為系統(tǒng)供電時，采用低功耗的磁脈沖檢測，可以大大延長閥門電動裝置位置檢測和顯示的時間，確保手動操作時也能實時跟蹤和顯示位置；同時，使用在一臺閥門電動裝置上采用兩個不同的位置傳感器，可以實現(xiàn)冗余的位置檢測，大大提升了閥門電動裝置的設備可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型位置檢測裝置的剖面結構示意圖；
[0015]圖2是圖1的仰視圖；
[0016]圖3是圖1中碼盤的剖面結構示意圖；
[0017]圖4是圖3的A-A剖面結構示意圖。
[0018]圖中標號:1為編碼器蓋，2為編碼器主軸，3為O型密封圈，4為碼盤體，5為鐵硼鐵芯，6為銷，7為一層集成電路板，8為墊圈一，9為防磁隔板，10為墊圈二，11為二層集成電路板，12為螺釘，13為編碼器體，14為自攻螺釘，15為編碼器底板，16為粉末冶金軸承，17為銷，18為34齒齒輪，19為36齒齒輪，20為26齒齒輪，21為22齒齒輪，22為鐵硼鐵芯，23為彈性安裝板，24為墊圈，25為螺釘。

【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖1-4對本實用新型實施方式進行說明。
[0020]閥門電動裝置包括電機驅動模塊、電機、蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)、手動操作系統(tǒng)和輸出連接系統(tǒng)，用于控制閥門的開閉和位置檢測裝置。
[0021]其中的位置檢測裝置參見圖1和圖2，自上而下依次包括編碼器蓋1、編碼器體13和編碼器底板15。編碼器底板15兩側分別通過螺釘25及墊圈24安裝有彈性安裝板23。
[0022]編碼器體13的中部設置帶有中心軸孔的支撐圓盤，在盤面上圍繞主軸周圍分布設置有至少四個軸孔，編碼器底板15上設置有與支撐圓盤對應的軸孔(包括中信軸孔)。編碼器主軸2位于支撐圓盤的中心軸孔和編碼器底板15的中心軸孔內(nèi)。
[0023]編碼器主軸2的上部設置磁脈沖感應傳感器，下部設置磁力線感應傳感器。
[0024]所述磁脈沖感應傳感器包括碼盤體4利磁脈沖感應編碼電路板，碼盤體4固定在編碼器主軸的最末端并與編碼器主軸同軸旋轉，碼盤體4內(nèi)裝有每隔60度安裝的六個圓柱形釹鐵硼磁鐵；磁脈沖感應編碼電路板(一層集成電路板7)位于碼盤體4下側。在碼盤體4的上側設有套固于編碼器主軸末端的O形密封圈3。
[0025]所述磁力線感應傳感器包括安裝在支撐圓盤和編碼器底板15之間的不同齒數(shù)的隨動齒輪，如圖1中各齒輪的齒數(shù)分別為22齒齒輪21，26齒齒輪20，34齒齒輪18和36齒齒輪19，圖2、圖3和圖4中各軸孔。各隨動齒輪通過粉末冶金軸承16安裝在相應軸孔內(nèi)。在編碼器體13內(nèi)壁上，套裝有磁力線感應編碼電路板(二層集成電路板11)，該線感應編碼電路板位于各隨動齒輪上側。在各隨動齒輪的上端軸心位置，安裝有與磁力線感應編碼電路板檢測元件對應的鐵硼磁鐵。同時，在支撐圓盤的中心軸孔內(nèi)的主軸上，安裝有驅動齒輪，該驅動齒輪同時與各隨動齒輪分別匹配嚙合，傳動連接。
[0026]在磁脈沖感應編碼電路板與磁力線感應編碼電路板之間設置有防磁隔板9。磁力線感應編碼電路板與磁脈沖感應編碼電路板分別通過螺釘固定在編碼器體13內(nèi)壁上，并在各螺釘上分別套裝有用于支撐和隔離作用的墊圈一和墊圈二，所述防磁隔板位于相應墊圈中間。
[0027]本實施例中，用于獲得旋轉軸絕對位置變化的磁力線感應傳感器，該傳感器直接與位置檢測的編碼器主軸相連，用于連續(xù)獲取閥門電動裝置多轉圈的位置變化。該傳感器采用不同齒數(shù)齒輪的錯位傳動，實現(xiàn)了多轉圈位置變化的絕對位置檢測，即使在傳感器不供電的情況下，手動改變閥位，再次上電時還能準確檢測出閥位的變化。而不是采用齒輪逐級傳動的方式，確保了在齒輪出現(xiàn)故障時，會直接停止編碼器工作，而不會出現(xiàn)跳圈的現(xiàn)象。
[0028]本實施例中，用于獲得旋轉軸相對位置變化的磁脈沖感應傳感器，該傳感器也直接與位置檢測的編碼器主軸相連，采用的霍爾開關式感應器件，通過安裝在編碼器主軸上的不同磁鐵組合，在一個轉圈內(nèi)感應出不同數(shù)量的脈沖，并且將脈沖信號傳輸給處理器。
[0029]本實施例的電路板上還包括由主控處理器，用于對位置傳感器獲取的信號進行處理，獲得閥門電動裝置的位置信息，同時根據(jù)位置控制指令驅動電機動作，使閥門電動裝置運行到指定位置。
[0030]實施例2:在實施例1的結構和電路板布局集成上，主控處理器在處理磁力線感應傳感器和磁脈沖感應傳感器的數(shù)據(jù)時，采用的是在主動力電源存在時，采集二者的位置信息并存儲，然后以磁力線感應傳感器的位置信息為主位置信息，以磁脈沖感應傳感器的信息為輔助信息，在磁力線感應傳感器故障后，自動切換采用磁脈沖感應傳感器的信息。在主動力電源不存在時，只采集磁脈沖感應傳感器，用于顯示和位置判斷，在主動力電源恢復后，再用磁力線感應傳感器的信息去校準磁脈沖感應傳感器的信息。
[0031]進一步，本位置檢測系統(tǒng)將提供一個擁有兩個屏幕的液晶顯示屏用于顯示實時位置信息以及傳感器故障。該液晶顯示屏在主動力電源存在時，兩個屏幕均工作；在主動力電源不存在時，用備用電源供電，只顯示低功耗的那個屏幕，用于顯示閥位信息。
[0032]進一步，本位置檢測系統(tǒng)的主控處理器，可以通過無線或者有線通信模塊將位置信息傳輸給遠程系統(tǒng)；
[0033]另外，本系統(tǒng)還提供了備用電池用于主動力電源丟失情況下的位置檢測和顯示。
【權利要求】
1.一種位置檢測裝置，包括編碼器主軸、編碼器體及蓋和底板，以及電路板和傳感器，其特征是:在編碼器體內(nèi)同時設置磁力線感應傳感器和磁脈沖感應傳感器；所述編碼器體的中部設置帶有中心軸孔的支撐圓盤，在盤面上圍繞主軸周圍分布設置有至少四個軸孔，編碼器底板上設置有與支撐圓盤對應的軸孔；所述磁力線感應傳感器包括安裝在各相應軸孔內(nèi)且齒數(shù)不同的隨動齒輪，和位于各隨動齒輪上方的磁力線感應編碼電路板；在支撐圓盤的中心軸孔內(nèi)的主軸上，安裝有驅動齒輪，該驅動齒輪同時與各隨動齒輪分別匹配嚙合，并在各隨動齒輪的上端軸心位置安裝有與磁力線感應編碼電路板檢測元件對應的鐵硼磁鐵；所述磁脈沖感應傳感器包括碼盤體利磁脈沖感應編碼電路板，所述碼盤體固定在編碼器主軸的最末端并與編碼器主軸同軸旋轉，碼盤體內(nèi)裝有每隔60度安裝的六個圓柱形釹鐵硼磁鐵；磁脈沖感應編碼電路板位于碼盤體下側，在磁脈沖感應編碼電路板與磁力線感應編碼電路板之間設置有防磁隔板。
2.根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置，其特征是:所述磁力線感應編碼電路板與磁脈沖感應編碼電路板分別通過螺釘固定在編碼器體內(nèi)壁上，并在各螺釘上分別套裝有用于支撐和隔離作用的墊圈，所述防磁隔板位于相應墊圈中間。
3.根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置，其特征是:還設置有主控處理器，用于對位置傳感器獲取的信號進行處理，獲得閥門電動裝置的位置信息，同時根據(jù)位置控制指令驅動電機動作，使閥門電動裝置運行到指定位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置，其特征是:提供一個擁有兩個屏幕的液晶顯示屏用于顯示實時位置信息以及傳感器故障。
5.根據(jù)權利要求1所述的位置檢測裝置，其特征是:還提供了備用電池。
【文檔編號】F16K37/00GK204213452SQ201420648841
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權日:2014年11月3日
【發(fā)明者】葉嵩, 常守亮, 李彥樟 申請人:上海源致信息技術有限公司