[发明专利]一种霍尔式智能阀门定位器

说明书

技术领域

本发明涉及电子信息、检测技术和自动控制技术领域，尤其涉及一种霍尔式智能阀门定位器。

背景技术

阀门定位器是气动执行机构的关键附件之一，广泛应用于工农业生产中，尤其是过程控制工程领域。其工作原理是，通过对阀门阀位的实时采样，获取阀位的当前位置数据，并与阀位开度设定值的数据相比较，根据差值和差值变化，完成对气动阀的阀位调节与控制，使气动执行机构的阀位开度始终保持在设定值。通过位置反馈电路，可以将阀位位置数据反馈输出至系统控制器，同时可以通过按键和LCD液晶显示屏电路，进行参数的设置和修改，或调取相关数据进行显示。

目前，现有技术中的智能阀门定位器、电气阀门定位器或阀门变送器的阀位检测装置中，普遍采用的有两种结构：

其一，是“反馈连杆+齿轮组+旋转式电位器”机械结构，其中，反馈连杆与阀门的阀杆或其它运动物体连接在一起，并随着阀杆或其它物体的运动而围绕反馈连杆的另一端转动，该转动的角位移量，被传递给齿轮组件，并通过齿轮组件被放大若干倍，齿轮组带动与之相连接的旋转式电位器旋转一定的角度，通过电位器输出相应大小的电压信号，该电压信号输出至定位器主控电路进行信号的采样与数据处理。采用上述现有技术的接触式阀位测量装置，在测量过程中，位移传感器往往存在机械磨损、易受外界振动影响、精度低、结构寿命短等诸多缺点。

其二，是目前阀门定位器中的霍尔式角位移测量装置，是利用非线性测量原理进行具体测量和计算，采用上述现有技术的霍尔式角位移测量装置，在测量过程中，由于利用非线性测量原理，导致不仅计算方式复杂，而且计算时间较长，影响智能阀门定位器的控制效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种霍尔式智能阀门定位器，其中的角行程霍尔传感器能够进行角位移线性测量。一方面能够克服定位器中接触式角位移传感器存在的机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、测量精度低、结构寿命低等缺点；另一方面能够克服存在于目前霍尔式智能阀门定位器中的角位移霍尔传感器由于利用非线性测量原理，所带来的计算公式复杂、计算时间较长，而且精度较低等不良现象。同时，提高智能阀门定位器运行中的动静态性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述阀门定位器包括反馈连杆结构、角行程霍尔传感器、主控电路、电-气转换与气动放大器、反馈输出电路、附属电路。其中：

所述角行程霍尔传感器包括所述永磁磁钢构件、所述霍尔探头组成。所述永磁磁钢构件由两条所述圆弧状条形磁钢、2个“U”形导磁钢片、磁屏蔽层、以及固定与保护层组成，所述永磁磁钢构件被封装成带有圆环状沟槽的圆盘体，在圆环状沟槽之间形成一个可进行角位移测量永久磁场。所述霍尔探头可与所述阀门定位器的本体固定，所述永磁磁钢构件可与所述角行程气动执行机构的阀杆连接固定在一起，并随着阀杆的运动而绕着所述角行程霍尔传感器的转轴运动；或者当所述永磁磁钢构件与所述阀门定位器的本体固定时，通过所述反馈连杆结构将所述霍尔探头、所述直行程气动执行机构的阀杆连接在一起，当阀杆运动时带动所述霍尔探头绕所述角行程霍尔传感器的转轴转动，实现角行程或直行程阀位位移的测量；所述霍尔探头包括所述探头护层、霍尔元件及其附属电路、霍尔电路板组成，所述霍尔元件及其附属电路、所述霍尔电路板安装并密封于所述霍尔探头内，且所述霍尔附属电路的输入输出端口与所述主控电路相连接；所述霍尔探头，设置在所述永磁磁钢构件的两个圆弧状条形永久磁钢所在圆的半径之和二分之一的位置；当阀杆运动时，所述霍尔探头输出与阀杆运动位移成特定函数关系的模拟电压信号，该阀位反馈信号通过所述霍尔附属电路输出至所述主控电路；所述主控电路，在所述主控电路中对前端输入信号和阀位反馈信号进行采样、比较和数据处理，经过智能PID运算，然后通过所述电-气转换与气动放大器输出控制信号，驱动所述气动执行机构动作，从而使阀门阀位保持在某一设定开度。所述反馈输出电路可将来自所述主控电路的阀位等信息反馈输出至系统控制器；通过所述附属电路可进行人-机信息交互，进行参数设置、修改和相关数据等信息显示。

通过该阀门定位器，一方面能够克服阀门定位器中接触式传感器存在的机械磨损大、机械滞后严重、易受外界振动影响、测量精度低、结构寿命低等缺点；另一方面还能够克服目前霍尔式智能阀门定位器中角行程霍尔传感器由于利用非线性测量原理，所带来的计算公式复杂、计算时间较长，而且精度较低等不良等现象。不仅能够提高智能阀门定位器控制中的动静态性能，还能实现阀位信息的高精度反馈传输。

 附图说明