[发明专利]位置检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别涉及一种位置检测装置。

背景技术

工业自动化仪表(industrial process measurement and control instrument)是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表，又称工业仪表或(工业)过程检测控制仪表。工业自动化仪表的发展促进了工业生产的自动化，已成为工业生产中不可缺少的自动化工具。

电动执行机构是工业自动化仪表中的执行单元，是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。具体来说，它能够接受来自调节器、工控机、分布式控制系统(DCS，Distributed Control System)、计算机等仪表系统的控制信号，使用电动机和减速装置来移动阀门和闸门等流体机械，实现执行机构的定位功能。电动执行机构是自动控制系统中不可缺少的部分。

随着科技的进步，电动执行机构不再仅仅是起到是开关阀门的功能，目前的电动执行机构包含了位置检测装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及PID控制模块等。

电动执行机构的位置检测装置的功能是提供准确的位置信号。对于移动中的物体而言，不论其是进行旋转运动还是直线运动，通常会通过位置检测装置来检测当前的物体运动速度和位置，而直线运动多是由旋转运动通过机械装置转化过来的。因此，对于旋转运动的位置检测具有重大的意义。

旋转运动的位置检测通常涉及到多转圈转动，所谓多转圈转动即指超过360度(一圈)的转动。相对于单转圈转动而言，多转圈转动的检测成本通常较高。一般来讲，单转圈转动的位置检测通过单圈位置检测装置来检测，例如：单圈编码器，对于单圈编码器而言其只能区分一圈以内的位置，在第二圈转动中，其输出的信号与第一圈是重复的。而对于多转圈转动的位置检测而言，最初是采用将多转圈转动通过机械传动或者齿轮传动转化为单转圈转动，再采用单转圈位置检测装置进行检测，虽然，通过这种方式可以将多转圈转动转化为单转圈转动进行检测，但是这种检测方式大大降低了检测的精度。无法满足目前对多转圈转动的位置检测的要求。

随着技术的进步，出现了多转圈位置检测装置(也称位置检测装置)，例如：光电绝对值旋转编码器、多圈光电编码器、多圈磁编码器等。对于现有的多转圈位置检测装置而言，其都是将多转圈转动的位置分为两部分进行检测，一部分是单圈内的位置变化，通常通过单圈光电编码器或单圈磁编码器进行检测，并将单圈光电编码器或单圈磁编码器产生的信号反馈给位置采集单元；另一部分则是转动的圈数，通常由光电记圈装置来检测，待测对象每转动过一圈，其物理位置都将发生变化，光电记圈装置可以记录待测对象的转动圈数，并发送至位置采集单元。位置采集单元将单圈内位置变化的数据和转动圈数的数据进行整合，进而实现多转圈转动的位置的检测。

然而，对于上述的多转圈位置检测装置而言，不论是单圈采用光电编码器，多圈采用光电记圈装置，还是单圈采用磁编码器，多圈采用光电记圈装置的多转圈位置检测装置，其成本都很高，因此，如何在较低的成本下实现多转圈转动的位置检测成为目前亟待解决的问题之一。

此外，由于多转圈位置检测装置的应用场合十分复杂，要求也各不相同，很多场合要求多转圈位置检测装置在主电源掉电后仍然能通过备用电源的供电工作。一般来讲，备用电源通常为电池等小功率的电源，无法支持多转圈位置检测装置长时间的大功耗工作，因此，多转圈位置检测装置电源模块的低功耗设计也尤为重要。

然而由上述可知，目前的多转圈位置检测装置，多采用光电编码器、光电记圈装置，而光电编码器、光电记圈装置的功耗较大，通常达到几百毫瓦的功耗，在主电源工作时，采用多转圈位置检测装置检测待测对象的位置变化并通过位置检测装置的显示屏显示是没有任何问题的，但是在主电源掉电后，用有限功率的备用电池或电源工作时，由于大功耗的光电编码器、光电记圈装置的存在，会导致多转圈位置检测装置无法通过有限功率的备用电池或电源供电，进而使得处理器无法实时读取待测对象的位置变化并显示。