[发明专利]用于提高位移/位置测量系统的可用性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提高位移/位置测量系统的可用性的方法，所述位移/位置测量系统基于滑动触头分压的电位器。

背景技术

这类位置测量系统主要使用在电-气的位置调节器以及电的调整驱动装置中以反馈实际值，并且因此是封闭的调节回路的一部分。因此位置测量系统的突然失灵导致设备功能性的直接失灵。因此限制了可用性。

封闭的调节回路的结构和工作方式是一般已知的，并且例如在http://de.wikipedia.org/wiki/Regelkreis下说明，并在图1中简要显示。

由产品说明书“Der kompakte，intelligente Stellungsregler”(ABBAutomation Products GmbH，印刷号：50/18-19DE RevA；2005年6月版)已知一种前述类型的用于气动调节驱动装置的电子位置调节器。

在这种位置调节器中参考图1，指令参量w经由额定值通道预定，它尤其是通过模拟的4～20mA输入端或现场总线例如HART、Porfibus PA、FoundationFieldbus等构成。

调节对象F_s在这种结构中构成要被定位的气动的调节驱动装置/调整驱动装置。在已知的位置调节器中，调节环节F_R、调节环节F_st和测量环节F_M装在壳体中。调节环节F_R在已知的调节驱动装置中构成为微控制器支持的系统。测量环节F_M在已知的调节驱动装置中构成为滑动触头分压的电位器，它测量要被调节的驱动装置的调节位置x。调节环节F_st在电-气的位置调节器中典型地构成为IP模块。

在此，电位器被供给恒定的且已知的基准电压，于是位置在模数转换器上通过与位移成比例的分接电压确定。在电路技术上，这种结构作为与位置相关地分接电压的分压器实现。因此在模数转换器中反馈参量r以数字形式存在。电压分接以测量电路的尽可能高的阻抗实现，以使得测量误差最小化。

微控制器支持的系统由调节差e借助于在调节器F_R中的合适的调节算法构成调节器输出参量y_r，该调节器输出参量经由合适的电子电路用于控制所述的IP模块。

在若干具体的应用中出现，属于位置测量系统的位置传感器或其它附属的组成部分不设置在相同的壳体内。在这种情况下，位置测量系统作为脱离的位移传感器设置在定位器之外。

滑动触头分压的电位器具有如下特性，即它们仅有限地抵抗振动。另外，滑动触头和电阻带(Widerstandsbahn)通过电腐蚀损耗，直至在最终数量的运动之后有故障。

在经常出现的故障中，由于滑动触头周期地围绕总是反复的点往复振动，电阻带通过磨蚀和/或电腐蚀而被损坏，因为位置调节器仅修正小的调节偏差。这主要在反馈系统中发生，例如这些系统在电-气的位置调节器或电的调整驱动装置中找到，此时它们长时间地以恒定的或基本上恒定的额定值工作。调节对象的不良的可调节性促进了故障，因为它倾向于所述的往复振动，以恒定的或基本上恒定的额定值进行调节的持续时间(此时附属的传感器范围/电位器范围被长时间地加载)以及故障的出现随着频率的增加而上升。

经常仅涉及若干角度度数的范围。滑动触头在此越来越深入到电阻带的材料中，直到它最后不能再建立接触。电位器在该点磨损并且因此不能继续用于测量。在工作范围内可能有传感器的多个点是有故障的。

另外化学影响不利地影响到滑动触头式电位器的寿命。电位器的故障导致位移/位置测量的失灵。

位移/位置测量系统的失灵不利地导致设备功能的失灵，结果位置调节器执行这样一种为其预定的定位反应，它坚持该定位反应，直到排除失灵的原因。为此设定一些定位反应，它们可以在没有位移/位置测量系统的情况下被执行。根据相应的应用可以设定，给驱动装置加载或卸载即所谓的“故障安全(Fail Safe)”，或者在实时的位置上闭锁驱动装置即所谓的“故障冻结(Fail Freeze)”。

因为失灵不能典型地预测并且在有规律的服务间歇中也不被诊断，在这样的失灵时发生过程的无计划的损失，它在使用者方面经常与高成本相关联。