一種閉環(huán)高精度定量閥，包括閥體，閥體的閥桿通過下聯(lián)軸器、傳動軸和上聯(lián)軸器連接步進電機的輸出軸一端，步進電機接控制器，在所述傳動軸上設(shè)置有用以檢測傳動軸角向轉(zhuǎn)動位移即閥門開度增量的空心式光電編碼器，光電編碼器的內(nèi)圈固定在傳動軸上同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器的底座固定在傳動軸的外部支撐板上保持靜止不動，光電編碼器的數(shù)據(jù)輸出端接控制器，控制器將接收的實際閥門開度增量與控制器向步進電機驅(qū)動單元發(fā)送的代表閥門開度增量的脈沖進行實時比較，并調(diào)整脈沖使實際閥位與設(shè)定的閥位一致，本發(fā)明專利技術(shù)能夠依靠編碼器的精密角位移反饋，實現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)精密控制，比現(xiàn)有技術(shù)使用的依靠步進電機細分提高閥門精度更可靠。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種閥門，特別涉及一種閉環(huán)高精度定量閥。
技術(shù)介紹
造紙的定量控制由質(zhì)量控制系統(tǒng)(QCS, Quanlity Control System,造紙行業(yè)術(shù)語，是指對造紙生產(chǎn)過程中定量、水份、灰份和厚度等參數(shù)進行在線檢測和控制。)測得成紙定量去控制定量閥的開度，國內(nèi)外的定量閥均采用步進電機經(jīng)過減速器驅(qū)動閥芯旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的方式，沒有檢測閥芯的真實開度，屬于開環(huán)驅(qū)動。例如國內(nèi)的技術(shù)專利200620130207.1公開了一種“定量閥”，即采用此結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有閥門依靠步進電機的細分，達到所謂的10000步、50000步甚至更高水平的控制不是真實的，帶有預(yù)測性和臆猜性，因為畢竟沒有真正的檢測閥門的角位移用于反饋控制。由于步進電機屬于開環(huán)驅(qū)動，在閥門長時間運行后閥芯、閥桿或者是傳動機構(gòu)磨損造成閥門運行阻力增大，極容易出現(xiàn)“丟步”現(xiàn)象，即驅(qū)動電機接收到了控制脈沖，但是電機由于某種原因沒有轉(zhuǎn)動，閥芯也沒有產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，出現(xiàn)了和控制脈沖不一致的定位情況，因此，閥門的精度受到了影響。針對這一問題，需要開發(fā)新型的定量閥，提聞閥門的精度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本專利技術(shù)的目的在于提供一種閉環(huán)高精度定量閥，采用閉環(huán)技術(shù)來檢測閥芯的實際旋轉(zhuǎn)角度反饋給控制系統(tǒng)進行閉環(huán)控制，解決單純采用步進電機驅(qū)動存在的丟步問題。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:一種閉環(huán)高精度定量閥，包括閥體12，閥體12的閥桿11通過下聯(lián)軸器10、傳動軸4和上聯(lián)軸器3連接步進電機I的輸出軸一端，步進電機I接控制器由其控制轉(zhuǎn)動方式，在所述傳動軸4上設(shè)置有用以檢測傳動軸4角向轉(zhuǎn)動位移即閥門開度增量的空心式光電編碼器，光電編碼器的內(nèi)圈7固定在傳動軸4上同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器的底座8固定在傳動軸4的外部支撐板9上保持靜止不動，光電編碼器的數(shù)據(jù)輸出端接控制器，控制器將接收的實際閥門開度增量與控制器向步進電機I驅(qū)動單元發(fā)送的代表閥門開度增量的脈沖進行實時比較，并調(diào)整脈沖使實際閥位與設(shè)定的閥位一致。在所述傳動軸4外部設(shè)置有開關(guān)組6，所述開關(guān)組6包括:用以檢測閥門全開狀態(tài)的全開位置檢測開關(guān)6-1 ；用以檢測閥門全關(guān)狀態(tài)的全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2 ；用以檢測閥門正向極限位置的正向超程保護開關(guān)6-3 ；以及用以檢測閥門反向極限位置的反向超程保護開關(guān)6-4 ；所述開關(guān)組6將檢測的結(jié)果送入控制器，若閥門到達極限位置，則控制器控制使得步進電機I停止轉(zhuǎn)動。所述全開位置檢測開關(guān)6-1和全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2為光電開關(guān)，二者的光軸沿傳動軸軸心間隔為90度；所述正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4為機械行程開關(guān)，二者觸頭間距在90-95度之間。所述傳動軸4上安裝有用以觸動全開位置檢測開關(guān)6-1和全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2的第一擺臂5-1，以及用以觸碰正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4的第二擺臂5-2。控制電源的一端通過所述正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4的常閉觸點連接控制器的中間繼電器線圈一端，所述中間繼電器的一對常開觸點連接在步進電機I驅(qū)動器的接觸器線圈上。在所述傳動軸4上設(shè)置有機械硬限位裝置14。所述機械硬限位裝置14包括連接在傳動軸4上的硬限位塊14-0，硬限位塊14_0為漸開線輪廓，和傳動軸4同步轉(zhuǎn)動，在傳動軸4外設(shè)置有與限位塊上輪廓線14-1配合限位的關(guān)限位螺栓14-2和與限位塊下輪廓線14-3配合限位的開限位螺栓14-4。所述關(guān)限位螺栓14-2和開限位螺栓14-4安裝在有螺紋的限位板14_5上。在所述傳動軸4上設(shè)置有用以顯示閥門開度的機械指示針13。所述步進電機I的輸出軸另一端連接有手輪16，用以在斷電狀態(tài)下手動調(diào)節(jié)閥門。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本專利技術(shù)能夠依靠編碼器的精密角位移反饋，實現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)精密控制，比現(xiàn)有技術(shù)使用的依靠步進電機細分提高閥門精度更可靠。附圖說明圖1是本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)開關(guān)組結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專利技術(shù)正向超程保護開關(guān)和反向超程保護開關(guān)電氣連接示意圖。圖4是本專利技術(shù)閥門在全關(guān)位置狀態(tài)下機械硬限位裝置工作示意圖。圖5是本專利技術(shù)閥門在全開位置狀態(tài)下機械硬限位裝置工作示意圖。圖6是本專利技術(shù)閉環(huán)控制原理。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本專利技術(shù)的實施方式。如圖1所示，本專利技術(shù)為一種閉環(huán)高精度定量閥，包括閥體12，閥體12的閥桿11通過下聯(lián)軸器10、傳動軸4和上聯(lián)軸器3連接步進電機I的輸出軸一端，步進電機I接有控制其轉(zhuǎn)動方式的控制器，為控制轉(zhuǎn)速，步進電機I的輸出軸該端上設(shè)置有減速器2。其中閥桿11、下聯(lián)軸器10、傳動軸4、上聯(lián)軸器3以及步進電機I均設(shè)置在一個密閉的殼體15內(nèi)。傳動軸4上設(shè)置有用以顯示閥門開度的機械指示針13，步進電機I的輸出軸另一端連接有手輪16。殼體15內(nèi)壁上設(shè)置有一個支撐板9，傳動軸4從支撐板9中穿過，傳動軸4上設(shè)置有空心式的光電編碼器，光電編碼器的內(nèi)圈7固定在傳動軸4上同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器的底座8固定在支撐板9上保持靜止不動，光電編碼器對檢測傳動軸4角向轉(zhuǎn)動位移即閥門開度增量進行實時的測量并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至控制器，控制器將接收的實際閥門開度增量與控制器向步進電機I驅(qū)動單元發(fā)送的代表閥門開度增量的脈沖進行實時比較，并調(diào)整脈沖使實際閥位與設(shè)定的閥位一致如圖2所示，為對本專利技術(shù)閥門狀態(tài)進行檢測和保護，在傳動軸4外部設(shè)置開關(guān)組6，開關(guān)組6包括:全開位置檢測開關(guān)6-1、全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2、正向超程保護開關(guān)6-3以及反向超程保護開關(guān)6-4，其中全開位置檢測開關(guān)6-1和全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2為光電開關(guān)，正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4為機械行程開關(guān)，傳動軸4上安裝有與其同步轉(zhuǎn)動的第一擺臂5-1和第二擺臂5-2，第一擺臂5-1用以觸動全開位置檢測開關(guān)6-1和全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2，第二擺臂5-2用以觸碰正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4。其中兩個光電開關(guān)的光軸間隔90度，以精確地指示閥門的全開全關(guān)狀態(tài)；兩個機械行程開關(guān)的觸頭間距稍大于90度，比如在90-95度之間，以保證在閥門正常的0-90度運行過程中不會和第二擺臂5-2觸碰，但是當閥門開度越過全開和全關(guān)位置之后，則會觸碰發(fā)生動作。若第一擺臂5-1轉(zhuǎn)動到全開位置檢測開關(guān)6-1的位置，全開位置檢測開關(guān)6-1動作，向控制器發(fā)信號表示閥位到達全開位置；若第二擺臂5-2轉(zhuǎn)動到全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2的位置，全關(guān)位置檢測開關(guān)6-2動作，向控制器發(fā)信號表示閥位到達全關(guān)位置。若由于某種問題閥芯越過了全開和全關(guān)的位置繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，為了防止閥芯的過度旋轉(zhuǎn)造成閥門損壞，增設(shè)了極限位置的電氣保護，如圖3所示，24V控制電源的一端通過正向超程保護開關(guān)6-3和反向超程保護開關(guān)6-4的常閉觸點與控制器中的一個中間繼電器的線圈一端連接，中間繼電器的一對常開觸點連接在步進電機I的接觸器線圈上。在旋轉(zhuǎn)過程中第二擺臂5-2若碰下正向超程行程開關(guān)6-3和反向超程行程開關(guān)6-4之一，行程開關(guān)的常閉觸點斷開，則切斷中間繼電器的電源，中間繼電器斷開，中間繼電器的一對常開觸點斷開，則斷開交流接觸器線圈的電源，交流接觸器斷開后切斷步進驅(qū)動器電源，步進電機則不能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，防止了閥芯的過度旋轉(zhuǎn)。為了便于操作，設(shè)置了超程解除功能，控制器內(nèi)安裝有超程解除按鈕，超程解除按鈕的一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種閉環(huán)高精度定量閥，包括閥體（12），閥體（12）的閥桿（11）通過下聯(lián)軸器（10）、傳動軸（4）和上聯(lián)軸器（3）連接步進電機（1）的輸出軸一端，步進電機（1）接控制器由其控制轉(zhuǎn)動方式，其特征在于，在所述傳動軸（4）上設(shè)置有用以檢測傳動軸（4）角向轉(zhuǎn)動位移即閥門開度增量的空心式光電編碼器，光電編碼器的內(nèi)圈（7）固定在傳動軸（4）上同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器的底座（8）固定在傳動軸（4）的外部支撐板（9）上保持靜止不動，光電編碼器的數(shù)據(jù)輸出端接控制器，控制器將接收的實際閥門開度增量與控制器向步進電機（1）驅(qū)動單元發(fā)送的代表閥門開度增量的脈沖進行實時比較，并調(diào)整脈沖使實際閥位與設(shè)定的閥位一致。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種閉環(huán)高精度定量閥，包括閥體(12)，閥體(12)的閥桿(11)通過下聯(lián)軸器(10)、傳動軸(4)和上聯(lián)軸器(3)連接步進電機(I)的輸出軸一端，步進電機(I)接控制器由其控制轉(zhuǎn)動方式，其特征在于，在所述傳動軸(4)上設(shè)置有用以檢測傳動軸(4)角向轉(zhuǎn)動位移即閥門開度增量的空心式光電編碼器，光電編碼器的內(nèi)圈(7)固定在傳動軸(4)上同步轉(zhuǎn)動，光電編碼器的底座(8 )固定在傳動軸(4 )的外部支撐板(9 )上保持靜止不動，光電編碼器的數(shù)據(jù)輸出端接控制器，控制器將接收的實際閥門開度增量與控制器向步進電機(I)驅(qū)動單元發(fā)送的代表閥門開度增量的脈沖進行實時比較，并調(diào)整脈沖使實際閥位與設(shè)定的閥位一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)高精度定量閥，其特征在于，在所述傳動軸(4)外部設(shè)置有開關(guān)組(6)，所述開關(guān)組(6)包括: 用以檢測閥門全開狀態(tài)的全開位置檢測開關(guān)(6-1)； 用以檢測閥門全關(guān)狀態(tài)的全關(guān)位置檢測開關(guān)(6-2)； 用以檢測閥門正向極限位置的正向超程保護開關(guān)(6-3); 以及用以檢測閥門反向極限位置的反向超程保護開關(guān)(6-4); 所述開關(guān)組(6 )將檢測的結(jié)果送入控制器，若閥門到達極限位置，則控制器控制使得步進電機(I)停止轉(zhuǎn)動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閉環(huán)高精度定量閥，其特征在于，所述全開位置檢測開關(guān)(6-1)和全關(guān)位置檢測開關(guān)(6-2)為光電開關(guān),二者的光軸沿傳動軸(4)軸心間隔為90度；所述正向超程保護開關(guān)(6-3)和反向超程保護開關(guān)(6-4)為機械行程開關(guān)，二者觸頭間距在90-95度之間。4...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王博，湯偉，王樨，劉慶立，董繼先，王孟效，
申請(專利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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