电动执行机构电子行程部件的研究与设计

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在光编信号采集电路中，主控，cpu通过采集两路脉冲信号，经过数据分析和方向判断，计算出当前阀位状态，然后通过串行总线，将阀位数据传送至人机对话拈，通过人机界面显示出当前阀位状态。

4应用分析4.1应用中出现的问题电动执行机构输出轴转速范围-般为5r/m至160r/m。不同规格型号的电动执行机构，其转速相差较大，对于高转速型电动执行机构，由于输出轴输出速度较快，从而使光电编码器的光栅盘随之高速旋转，使得光电编码器输出的波形受到双二极管通断速度的影响，波形变为不理想的脉冲方波，导致光电编码器在高速运行时出现性能不稳定情况。

4.2问题分析为解决此故障现象，需从光电编码器电路设计上进行原理分析。图8、图9、图1O为不同条件下(波形产生电路R3、R4阻值变化)的波形采集图。

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葺鬟翻弱麟攀 鞭疆 m由以上采集波形可以看 出，光 电编码器输出端信号的下降沿随着信号产生电路上R3、R4阻值的增大变得越来越平缓，经过双非门u1整形后 ，光电编码器输出端波形的高电平宽度变宽，低电平宽度变窄，这是因为在5V供 电条件下，双非门U1的高电平门槛 电压VT约为3V，低电平门槛电压VT-约为1.7V，如图11双非门工作原理图所示，所以当光 电编码器输出端信号的下降沿越来越平缓时，电压下降时间也随之增加，双非f]U1的输出端信号的低电平时间会变长，即低电平宽度变宽，高电平宽度变窄，双非flut的输出端信号还要经过-个三极管反向后输出到光电编码器输出端，所以，此时编码器输出端信号的高电平宽度就变宽，低电平宽度就变窄了，受此影响，光电编码器两路输出信号形成的相交脉冲信号也比较窄，这样就很容易造成光编信号采集端信号采集困难或造成脉冲信号丢失，其次，从图中数据分析，当R3R4：5.1K时，相交脉冲信 号间隔时间大约为50us，此时光栅盘转速约为1875r/m，当转速达lJ2500r/m甚至更高时，间隔时间更短，从而影ICPU中断读取时间，造成数据丢失。由此分析，传感器输出端电阻R3、R4阻值取值不能太大。

v 睾兰 三图1 1双非门工作原理图GNDV0HVOL另外，根据电路分析及采集信号阁，光电编码器器输出端信号的电压峰值随着R3、R4g[：i值的减小而变小，由图8 hi以看到，当R31K，R4：IK时，VR3、VR4约为4.1V，而从实验过程中发现 ，R3lK，R41K时，VR3、VR4有时不能达到2.7V，即达不到双非 门U1的门槛 电压VT，所以会造成光电编码器没有信号输出，在 同样 的条件下之所 以会出现两种不同的结果，是因为器件的离散性造成的，因为从上述波形图中可以看出，传感器的输出信号为模拟信号，所以传感器的输出效果跟器件本身有很大的关系，即同-器件在同-条件下有可能产生不同的模拟信号，从双非f3U1输出端的信号就会随之变化 ，如果相差较大，那么得到的结果也会有较大区别。由此分析，传感器输出端电阻R3、R4阻值取值也不能太校另外在图9、图10中可以观察到，当R32.2K，R42.2K时，VR3、VR4约为4.4V，R3、R4取值大于2.2K时，VR3、VR4也都约为4.5V。

综合分析考虑，为适应高速型电动执行机构和不同的电源供电方式(5VDC、3.3.VDC)，光电编码器信号产生电路R3、R4阻值大小设置为1.5K较为合适。

5结论通过采用光电编码器作为电动执行机构行程检测部件，使电动执行机构实现了电子式行程设计，提高了阀门行程精度和阀位分辨率，实现了阀门的精确定位，有效的简化了电动执行机构的调试过程，提高了现场调试效率，方便了现场维护，适应了现代工业技术水平高速发展的要求。