兩位閥通用微型電動驅動器的制造方法
【專利摘要】兩位閥通用微型電動驅動器，其雙端出軸步進電機一端連接齒輪系統(tǒng)，齒輪系統(tǒng)連接直流電機，另一端連接減速箱，減速箱安置的偏心塊與用于銷接兩位閥中心軸的偏心銷連接，用于安置兩位閥的小套筒通過連接環(huán)與驅動器本體上設置的大套筒連接固定；該驅動器的手動控制器電連接驅動器控制模塊，驅動器控制模塊電連接雙端出軸步進電機，直流電機電連接驅動器控制模塊。該驅動器利用一個雙端出軸步進電機，一端通過減速器控制U型偏心傳動裝置向兩位閥提供同步旋轉，另外一端通過齒輪傳動，驅動隨動電機，向控制模塊提供反饋信息，能準確的適應不同的兩位閥、能夠較快速的切換閥位、外形比較小型化且易于更換和安裝不同規(guī)格閥頭。
【專利說明】兩位閥通用微型電動驅動器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及分析儀器，具體是一種電動閥驅動裝置，特別是一種能適應多種閥的兩位閥通用微型電動驅動器。
【背景技術】
[0002]流動注射分析(FIA, Flow Injection Analysis)的出現(xiàn)擺脫了傳統(tǒng)的反應須達到穩(wěn)態(tài)的觀念制約，在精確的時間控制條件下，即使物理和化學未達平衡也可進行檢測(Ruzicka J.Flow injection analysis [Μ].2rd.1988, New York: Wiley.)，令分析效率得到極大提高，也減少了試劑的用量，提高了結果的重現(xiàn)性，改善了方法的靈敏度。
[0003]流動注射分析儀器主要由蠕動泵、進樣閥、傳輸管道及流通型檢測器等部分組成。進樣閥性能的好壞是流動注射分析儀器的重要指標之一。由美國VICI公司生產的低壓用Cheminert (化學惰性)閥/進樣閥在很多領域得到了應用。其公司也生產有OEM通用電驅動器，該驅動器允許儀器制造商使用單一電機及控制軟件操控多種Cheminert轉換閥。但是其驅動器價格昂貴，不易采購，最重要的一點是體積比較大，在一些對體積有要求的領域不適用，特別是像原位儀器中，對各個部件不僅有體積的要求，還對部件功率有比較高的要求，因此迫切需要一種體積比較小，自適應多種閥頭的驅動器。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的在于提供一種能準確的適應不同的兩位閥、能夠較快速的切換閥位、外形比較小型化的易于更換和安裝不同規(guī)格閥頭的兩位閥通用微型電動驅動器。
[0005]本實用新型的兩位閥通用微型電動驅動器，其雙端出軸步進電機一端連接齒輪系統(tǒng)，齒輪系統(tǒng)連接直流電機，另一端連接減速箱，減速箱安置的偏心塊與用于銷接兩位閥中心軸的偏心銷連接，用于安置兩位閥的小套筒通過連接環(huán)與驅動器本體上設置的大套筒連接固定；
[0006]該驅動器的手動控制器電連接驅動器控制模塊，驅動器控制模塊電連接雙端出軸步進電機，直流電機電連接驅動器控制模塊。
[0007]雙端出軸步進電機的前軸伸出長度15?20mm，后軸伸出長度3?8 mm ;所述前軸為連接減速箱一端的軸。
[0008]所述減速箱的減速比為1:120。
[0009]為了使驅動器工作更加穩(wěn)定，小套筒和大套筒為同軸鑄鋁圓形套筒。
[0010]所述齒輪系統(tǒng)的驅動齒輪為銅質齒輪,模數為1、齒數為18,隨動齒輪為銅質齒輪，模數為1、齒數為8。
[0011]為便于安裝固定兩位閥，小套筒設置用于安裝偏心銷的開口。
[0012]考慮到散熱，在大套筒尾部設置散熱后蓋。
[0013]本實用新型從連接方便考慮，手動控制器通過RS-232協(xié)議連接驅動器控制模塊。
[0014]本實用新型中，驅動器控制模塊通過步進電機驅動電路連接雙端出軸步進電機，同時對雙端出軸步進電機的公共端連線。
[0015]直流電機通過電流放大電路及其后分開的過零比較電路和絕對值電路連接驅動器控制模塊；電源電路中設置正負電源變換電路。
[0016]本實用新型中未采用價格昂貴的伺服電機作為執(zhí)行器件，而采用了雙端出軸步進電機。本實用新型中信號反饋部分則采用了直流電機作為反饋器件，開發(fā)了直流電機的新穎用法。進而形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0017]本實用新型利用電機可逆運行原理，采用了直流電機作為雙端出軸步進電機的隨動部件，通過齒輪嚙合和雙端出軸步進電機進行連接。當雙端出軸步進電機運動時，通過齒輪帶動直流電機運動。由電磁感應原理可知，直流電機電力給予端就會產生電能信號，并且此信號不僅能反應雙端出軸步進電機運動速度的快慢，還能反應雙端出軸步進電機的運動方向。本實用新型利用這反饋信號，進行前端信號處理，送入驅動器控制模塊，進而控制雙端出軸步進電機的運動，最終控制兩位閥的準確切換。
[0018]本實用新型利用直流電機反饋信號和雙端出軸步進電機的電流信號共同判斷當前閥體的切換角度，進行準確的角度切換。采用雙信號比對判斷，閥切換過程中沒有加入任何機械微調，這能消除閥/驅動器未校準引起的相關問題。這不但意味著不需要校正，還意味著可以將本驅動器安裝到閥上可以使閥旋轉到常用的30°、45°、60°或任意角度。
[0019]本實用新型采用雙圓套筒結構，驅動器本體和閥體是分開的，通過一個安裝在減速箱出軸上的U型偏心塊和安裝在兩位閥中心軸上的偏心銷，易于更換和安裝不同規(guī)格閥頭。
[0020]本實用新型具有的優(yōu)點在于:能夠準確的適應不同的兩位閥；能夠較快速的切換閥位；兩位閥和驅動器分體設計，易于更換和安裝；采用了異于常規(guī)的直流電機用法，降低了驅動器的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實施例結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型實施例整體電路框圖；
[0023]圖3為本實用新型實施例電源電路框圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型作詳細說明。
[0025]圖1中，有兩位閥1、偏心銷2、U型偏心塊3、連接環(huán)4、減速箱5、雙端出軸步進電機6、大套筒7、直流電機8、驅動器控制模塊9、手動控制器10、散熱后蓋11、隨動齒輪12、驅動齒輪13、小套筒14。
[0026]雙端出軸步進電機6 —端連接齒輪系統(tǒng)，齒輪系統(tǒng)連接直流電機8，另一端連接減速箱5，減速箱5安置的U型偏心塊3與用于銷接兩位閥I中心軸的偏心銷2連接，用于安置兩位閥I的小套筒14通過連接環(huán)4與驅動器本體上設置的大套筒7連接固定；
[0027]該驅動器的手動控制器10電連接驅動器控制模塊9，驅動器控制模塊9電連接雙端出軸步進電機6，直流電機8電連接驅動器控制模塊9。
[0028]雙端出軸步進電機的前軸伸出長度17mm，后軸伸出長度5mm ;所述前軸為連接減速箱一端的軸。
[0029]減速器5的減速比為1:120。
[0030]為了使驅動器工作更加穩(wěn)定，小套筒14和大套筒7為同軸鑄鋁圓形套筒。
[0031]齒輪系統(tǒng)的驅動齒輪13為銅質齒輪,模數為1、齒數為18,隨動齒輪12為銅質齒輪，模數為1、齒數為8。
[0032]小套筒14設置用于安裝偏心銷2的開口。
[0033]在大套筒7尾部設置散熱后蓋11。
[0034]手動控制器10通過RS-232協(xié)議連接驅動器控制模塊9。
[0035]見圖2。驅動器控制模塊9通過步進電機驅動電路連接雙端出軸步進電機6，同時對雙端出軸步進電機6的公共端連線。
[0036]直流電機8通過電流放大電路及其后分開的過零比較電路和絕對值電路連接驅動器控制模塊9 ;電源電路中設置正負電源變換電路(見圖3)。
[0037]由手動控制器10發(fā)出切換閥位控制信息，通過RS-232協(xié)議傳送給驅動器控制模塊9，驅動器控制模塊9通過步進電機驅動電路控制雙端出軸步進電機6運動，同時對雙端出軸步進電機6的公共端連線進行電流采樣，通過信號處理電路反饋給驅動控制模塊9中的微處理器。雙端出軸步進電機6發(fā)生運動時由于其雙端出軸，將帶動兩端同步運動，一端通過驅動齒輪13帶動隨動齒輪12，進而帶動直流電機8運動，從而在直流電機8電力給予端產生反應雙端出軸步進電機6的運動情況的電信號。此電信號通過一系列信號處理電路，也送入驅動控制模塊9中的微處理器。另一端則通過1:120減速比的減速箱5增大力矩后再通過U型偏心塊3和偏心銷2轉動兩位閥I，進行閥位的切換。
[0038]驅動器上電初始化時，驅動器驅動兩位閥I以中等速度運轉而驅動器控制模塊9同時對雙端出軸步進電機6的電流信號和直流電機8的反饋信號進行檢測，以逐次逼近方式監(jiān)測兩位閥I的停止。一旦旋轉的角度被檢測和重復確認，角度被驅動控制模塊9中的微處理器記下來且控制驅動器變?yōu)樽罡咚龠M行兩位閥I的切換。閥位置記憶被保持直到斷電。
[0039]見圖3。驅動控制模塊9中的微處理器通過手動控制器10獲得控制信息，然后控制步進電機驅動電路。步進電機驅動電路驅動雙端出軸步進電機6執(zhí)行動作，同時電流采樣電路對雙端出軸步進電機6公共端進行電流采樣后送入微處理器中。本實用新型利用了電磁感應原理，將直流電機8作為信號產生及反饋器件，而非執(zhí)行器件。直流電機8通過隨動齒輪12從驅動齒輪13中獲取了驅動動力后，從電機電力給予端產生電信號，此電信號連接到電流放大電路中，然后分為兩信號，一端通過過零比較電路連接到微處理器中，一端則通過絕對值電路后也送入微處理器中。由于兩位閥I到極點位置時，雙端出軸步進電機6會由于逐次逼近的原因出現(xiàn)不停正反運動的情況，此時也會帶動直流電機8不停正反轉運動。這個正反轉運動表現(xiàn)在電路的信號是過零比較電路會輸出一個頻率比較高的斬波；由于頻率比較高，絕對值電路則會輸出一個恒定范圍的電壓值，這兩個信號反映了雙端出軸步進電機6遇到的阻力情況，并反饋給微處理器。微處理器利用以上得到的三個反饋信號，判斷雙端出軸步進電機6的運動情況，進而控制兩位閥I的閥位切換。
[0040]本實用新型所述的兩位閥通用微型電動驅動器采用轉速反饋和電流反饋的雙閉環(huán)控制調節(jié)，能夠根據不同的閥位進行準確而較快速的切換。通過分體和模塊化設計(指驅動器本體和閥體是分開的)，使更換兩位閥變得十分容易，使產品的通用性、互換性、可維修性得到加強，提高了驅動器的穩(wěn)定性和可靠性。
[0041]見圖3。從外部電路獲取+12V電源后經過兩次變換分別獲得了 +5V和微處理器需要的+3V。由于電路中的數據處理電路需要雙電源供電，所以本實用新型設置了正負電源變換電路。整體而言，驅動器只需從外部獲取+12V電源供給就可以使整個驅動器工作，簡化了電源供給，使將本實用新型單獨使用或者嵌入到其他儀器中變得方便和容易。
[0042]本實用新型的上述實施例僅僅是為說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化和變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本實用新型的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之列。
【權利要求】
1.兩位閥通用微型電動驅動器，其特征在于:雙端出軸步進電機一端連接齒輪系統(tǒng)，齒輪系統(tǒng)連接直流電機，另一端連接減速箱，減速箱安置的偏心塊與用于銷接兩位閥中心軸的偏心銷連接，用于安置兩位閥的小套筒通過連接環(huán)與驅動器本體上設置的大套筒連接固定； 手動控制器電連接驅動器控制模塊，驅動器控制模塊電連接雙端出軸步進電機，直流電機電連接驅動器控制模塊。
2.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:雙端出軸步進電機的前軸伸出長度15?20mm,后軸伸出長度3?8_ ;所述前軸為連接減速箱一端的軸。
3.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:減速箱的減速比為1:120。
4.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:小套筒和大套筒為同軸鑄鋁圓形套筒。
5.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:齒輪系統(tǒng)的驅動齒輪為銅質齒輪，模數為1、齒數為18,隨動齒輪為銅質齒輪,模數為1、齒數為8。
6.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:小套筒設置用于安裝偏心銷的開口。
7.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:在大套筒尾部設置散熱后蓋。
8.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:手動控制器通過RS-232協(xié)議連接驅動器控制豐吳塊。
9.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:驅動器控制模塊通過步進電機驅動電路連接雙端出軸步進電機，同時對雙端出軸步進電機的公共端連線。
10.根據權利要求1的驅動器，其特征在于:直流電機通過電流放大電路及其后分開的過零比較電路和絕對值電路連接驅動器控制模塊；電源電路中設置正負電源變換電路。
【文檔編號】F16K31/05GK203413209SQ201320479575
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權日:2013年8月7日
【發(fā)明者】郭慶, 許金, 梁英, 胡鴻志, 徐翠鋒, 胡錦泉 申請人:桂林電子科技大學