基于智能型电动执行器的设计方案
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电动执行器的主要作用是通过控制交流电机运动从而控制阀门开度的变化，并将开度及执行器状态实时显示出来。本设计方案采用Atmega128作为主控芯片以便满足系统需求和提高控制精度。通过对电动执行器各个模块的分析制作，证实了本方案对一些现有的模块电路进行了改进，提高了电路性能，具有较强的实用性。 1.引言 1.1 电动执行器的发展 电动执行器，又称电动执行机构、电装、电动头，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备，是自动化仪表终端三大组成部分(检测设备、调节设备和执行设备)中的执行设备，主要作用是对一些阀门、挡板等设备进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。 1.2 研究背景及意义 我国目前的电动执行器还以角行程、直行程和多转式这些传统的电动执行器为主，现有的执行器在使用时还会遇见各式各样的问题，需要专业的技术员去钻研改进，与国际水平相比还存在结构上简单，功能弱、智能化程度低等缺点。目前上海沃电、温州瑞基、温州澳托克、英国rotork等产品在市场上均有很强的影响力，但市场上销售的基本型电动执行器功能单一，而功能强大的执行器价格又很高，基于以上原因，本文讨论设计一台性价比高的智能电动执行器。 1.3 系统功能描述 本设计力求执行器在功能上齐全，在性能上稳定，在价格上便宜。 执行器具体功能： (1)本地操作：本地点动操作;本地保持操作。 (2)远方操作：远方手动操作;远方自动操作。 (3)液晶界面显示：开度显示;状态显示;报警显示;菜单显示。 (4)数据保存：将用户设置后的数据存入单片机的EEPROM. 1.4 系统框图 系统总体框图如图1所示。
2.系统硬件电路设计 2.1 系统电源电路设计 本系统需要的电源主要有三种： (1) 5V:用于CPU板卡供电 (2) 12V_D:用于换相继电器 (3) 12V_A:用于4-20mA电流产生 要将3 8 0 V交流电变为直流首先要变压、整流、稳压，所以电源部分就会包括变压器、整流电路、稳压电路这三个部分。 整流电路：可采取最通用最可靠的桥式整流。 稳压电路：可使用ST公司的LM78XX系列三端稳压芯片。 2.2 380V电源鉴相电路设计 鉴相电路目的是想判别输入信号的相位差，将相位差转换成不同的信号以便后级使用。根据这一原则，首先输入信号要为方波，而本设计使用的380V正弦信号，所以第一步要做的就是将正弦信号转为方波。由于系统控制器采用的是单片机，其供电为5V直流信号，需要鉴相的信号是380V高压信号，为了避免在控制的时候收到高压信号的干扰，在电路设计时还要考虑前后级之间的隔离。在鉴别相序的时候采取软件来进行相序分析。本设计采用Atmega128单片机作为处理器，资源富裕完全有空间来完成鉴相功能，而且采取软件处理可以减少硬件电路的设计调试，也可减小最后PCB的面积。 鉴相前级采样电路由两部分组成：正弦信号变换为方波，电源隔离。 2.3 红外遥控发射电路设计 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。发射部分包括键盘、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括LED红外接收器、光电放大器、解调和解码电路。 红外遥控系统框图如图2所示。
2.4 交流电机控制电路设计 交流电机控制电路如图3所示。 |
