專利名稱：一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動執行器的位置反饋裝置，尤其是一種采用了非接觸數字檢測方式的多功能位置反饋裝置。
背量技術目前，電動執行器的位置反饋裝置若要具備掉電后的位置記憶功能一般采用兩種方式，一種是采用電位器或其他模擬測量元件檢測執行器的位置輸出，另一種是采用備用電源裝置檢測執行器的位置輸出。電位器或其他模擬測量元件均采用接觸式測量方式，接觸式測量會帶來機械磨損，造成測量元件早期失效，直接影響電動執行器的控制精度和使用壽命。而采用備用電源裝置電路復雜，產品成本較高。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，可以克服機械式測量和備用電源裝置的缺陷，提高電動執行器的使用壽命、降低產品成本并擴展其功能。
本發明所采取的技術方案是一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，包括電機1、支撐板2、支柱3和底座4，電機1安裝在支撐板2上，支撐板2通過支柱3固定在底座4上。還包括軸套5、軸承6、彈性卡圈7、絲套8、絲杠9、齒輪10、傳感器盤11、傳感器座12、傳感器盤磁鋼13、測步霍爾開關14、輔電路板15傳感器座磁鋼16、測位霍爾開關17、主電路板18。軸套5安裝在支撐板2上，軸承6通過彈性卡圈7固定在底座4上，絲套8套接在軸套5和軸承6內，絲杠9配合連接在絲套8的內部，齒輪10通過一固定銷固定在絲套8的外圓上并與電機1的輸出軸相嚙合，傳感器盤11固定在電機1的輸出軸上，傳感器座12固定在絲杠9的頂部，多個傳感器盤磁鋼13均勻鑲嵌在傳感器盤11的底面上，測步霍爾開關14通過輔電路板15安裝在傳感器盤11的下部并與傳感器盤磁鋼13運動軌跡的感應區相對應，傳感器座磁鋼16鑲嵌在傳感器座12的端部，多個測位霍爾開關17垂直排列固定在主電路板18上并與傳感器座磁鋼16運動軌跡的感應區相對應，輔電路板15上的測步霍爾開關14與主電路板18上的控制電路電連接。
測步霍爾開關14由兩個并排安裝的霍爾開關H所構成。
控制電路由單片機IC1、存儲器IC2、光電耦合器IC3/IC4、可控硅D1/D2及多個霍爾開關H所構成。單片機IC1的輸入接口分別與焊接在輔電路板15和主電路板18上的霍爾開關H相連，單片機IC1的數據端與存儲器IC2相接，單片機IC1的輸出接口通過光電耦合器IC3/IC4與可控硅D1/D2的控制極相連接，可控硅D1/D2連接到電機1的接線端。
本發明的優點是由于在本裝置中安裝有測步霍爾開關和測位霍爾開關，它們與對應的磁鋼構成非接觸式檢測元件，而不產生電動執行器的機械摩擦，從使位置反饋裝置的有效工作時間延長、提高了位置反饋裝置的檢測精度和降低了位置反饋裝置的生產成本，同時可以通過單片機擴展其應用功能和獲得更高的工作可靠性。
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為圖1的A向視圖。
圖3為本發明的控制電路圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的描述如圖1、圖2所示，一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，包括電機1、支撐板2、支柱3和底座4，電機1安裝在支撐板2上，支撐板2通過支柱3固定在底座4上。還包括軸套5、軸承6、彈性卡圈7、絲套8、絲杠9、齒輪10、傳感器盤11、傳感器座12、傳感器盤磁鋼13、測步霍爾開關14、輔電路板15傳感器座磁鋼16、測位霍爾開關17、主電路板18。軸套5安裝在支撐板2上，軸承6通過彈性卡圈7固定在底座4上，絲套8套接在軸套5和軸承6內，絲杠9配合連接在絲套8的內部，齒輪10通過一固定銷固定在絲套8的外圓上并與電機1的輸出軸相嚙合，當電機1轉動時，帶動齒輪10及絲套8轉動，進而帶動絲杠9發生垂直運動。傳感器盤11固定在電機1的輸出軸上，傳感器座12固定在絲杠9的頂部。多個傳感器盤磁鋼13均勻鑲嵌在傳感器盤11的底面上，本發明中傳感器盤磁鋼的數目為四個，測步霍爾開關14通過輔電路板15安裝在傳感器盤11的下部并與傳感器盤磁鋼13運動軌跡的感應區相對應，每當傳感器盤磁鋼13旋轉到測步霍爾開關14的上部時，其電磁感應信號便通過測步霍爾開關傳送到主電路板18的控制電路中。傳感器座磁鋼16鑲嵌在傳感器座12的端部，多個測位霍爾開關17垂直排列固定在主電路板18上，本發明中測位霍爾開關的數目為6個，傳感器座磁鋼16隨絲杠9的垂直運動而與按垂直方向間隔排列的測位霍爾開關產生電磁感應信號，該電磁感應信號輸出到控制電路中。
如圖2所示，測步霍爾開關14由兩個并排安裝的霍爾開關H所構成，以取得兩個霍爾開關在某一時刻同時導通的信號。
如圖3所示，控制電路由型號為STC89LE58RD的單片機IC1、型號為24LC16B的存儲器IC2、兩只型號為TLP521-1的光電耦合器IC3/IC4、兩只雙向可控硅D1/D2及多個霍爾開關H所構成，該霍爾開關H即為測步霍爾開關和測位霍爾開關，單片機IC1的輸入接口分別與焊接在輔電路板15上的測步霍爾開關和焊接在主電路板18上的測位霍爾開關相連，單片機IC1的數據端與存儲器IC2相接，以在掉電后保存數據。單片機IC1的輸出接口通過具有隔離作用的光電耦合器IC3/IC4與可控硅D1/D2的控制極相連接，可控硅D1/D2連接到電機1的接線端，以控制電機的正轉和反轉。
本發明的工作原理是經行程定位操作，確定測步霍爾開關在全行程中同時導通的次數和測位霍爾開關在全行程中的狀態變化并存入相應存儲單元。在運行狀態中單片機接收外部輸入的電機運轉指令，令電機正轉、反轉或停轉，絲杠隨電機轉動產生相應的位移，在此過程中反饋裝置將測步霍爾開關測得的正轉同時導通和反轉同時導通的次數進行增減運算，不間斷地將絲杠當前位置至下限點的距離反饋到單片機內部的存儲單元。至此電動執行器反饋裝置完成了該裝置的最基本功能在電動執行器運行時，實時跟蹤電動執行器的輸出值。
本發明在電動執行器運行中還具有過載保護功能由于機械故障或外部原因使電機堵轉時，測步霍爾開關不發出脈沖輸出，單片機在判明有運轉指令而測不到測步脈沖時，可認定電動執行器過載，并及時發出電機停轉指令，實現了過載保護功能。
本發明在電動執行器運行過程中還具有行程自動校正功能由于機械磨損，上限點和下限點的位置會發生變化，運行中絲杠位置經過各分區的臨界點時，會與存儲單元中已存的行程定位參數進行比較，出現差異時可將該區的導通次數值進行修改，并按新的行程定位參數運行。
本發明在電動執行器掉電時會將當前行程定位參數從存儲單元送存到掉電保護電路即存儲器IC2中，當電動執行器再上電后，將行程定位參數從掉電保護電路調回存儲單元，同時按外部給定的目標命令，令絲杠向指定區域移動，移動過程中一旦絲杠位置經過某一分區的臨界點即可確定當前位置，這樣無論掉電時絲杠位置是否因手動產生位移，位置反饋裝置均可快速重新確定當前位置，開始執行實時位置跟蹤。
綜上所述，位置反饋裝置實現了非接觸數字式位置檢測，同時兼有過載保護、行程自動校正和再上電后的實時跟蹤功能。
權利要求
1.一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，包括電機(1)、支撐板(2)、支柱(3)和底座(4)，電機(1)安裝在支撐板(2)上，支撐板(2)通過支柱(3)固定在底座(4)上；其特征在于還包括軸套(5)、軸承(6)、彈性卡圈(7)、絲套(8)、絲杠(9)、齒輪(10)、傳感器盤(11)、傳感器座(12)、傳感器盤磁鋼(13)、測步霍爾開關(14)、輔電路板(15)傳感器座磁鋼(16)、測位霍爾開關(17)和主電路板(18)；軸套(5)安裝在支撐板(2)上，軸承(6)通過彈性卡圈(7)固定在底座(4)上，絲套(8)套接在軸套(5)和軸承(6)內，絲杠(9)配合連接在絲套(8)的內部，齒輪(10)通過一固定銷固定在絲套(8)的外圓上并與電機(1)的輸出軸相嚙合；傳感器盤(11)固定在電機(1)的輸出軸上，傳感器座(12)固定在絲杠(9)的頂部，多個傳感器盤磁鋼(13)均勻鑲嵌在傳感器盤(11)的底面上，測步霍爾開關(14)通過輔電路板(15)安裝在傳感器盤(11)的下部并與傳感器盤磁鋼(13)運動軌跡的感應區相對應，傳感器座磁鋼(16)鑲嵌在傳感器座(12)的端部，多個測位霍爾開關(17)垂直排列固定在主電路板(18)上并與傳感器座磁鋼(16)運動軌跡的感應區相對應；輔電路板(15)上的測步霍爾開關(14)與主電路板(18)上的控制電路電連接。
2.根據權利要求1所述用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，其特征在于所述的測步霍爾開關(14)由兩個并排安裝的霍爾開關(H)所構成。
3.根據權利要求1所述用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，其特征在于所述的控制電路由單片機(IC1)、存儲器(IC2)、光電耦合器(IC3、IC4)、可控硅(D1、D2)及多個霍爾開關(H)所構成；單片機(IC1)的輸入接口分別與焊接在輔電路板(15)和主電路板(18)上的霍爾開關(H)相連，單片機(IC1)的數據端與存儲器(IC2)相接，單片機(IC1)的輸出接口通過光電耦合器(IC3、IC4)與可控硅(D1、D2)的控制極相連接，可控硅(D1、D2)連接到電機(1)的接線端。
全文摘要
本發明涉及一種用于電動執行器的非接觸數字式位置反饋裝置，適用于直行程電動執行機構。它由軸套、軸承、絲套、絲杠、齒輪、磁鋼、測步霍爾開關和測位霍爾開關所構成。絲套的上、下端分別安裝在軸套和軸承內，絲杠運行于絲套內，齒輪固定在絲套的外圓上并與電機的輸出軸相嚙合，測步霍爾開關及測位霍爾開關分別與磁鋼的感應區相對應，由單片機對霍爾開關的輸出信號進行檢測，實時跟蹤電動執行器的輸出值，并通過光電偶合器及可控硅對電機的正、反轉及運行位置進行控制，以通過非接觸位置檢測方式提高電動執行器的使用壽命和降低產品成本，具有過載保護和再上電后的實時跟蹤功能。
文檔編號G05G1/015GK1908846SQ200610112529
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月23日 優先權日2006年8月23日
發明者王建成 申請人:王建成