一種信號采集印刷線路板及一種分體式電動執行機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種信號采集印刷線路板及采用該信號采集印刷線路板的分體式電動執行機構。該信號采集印刷線路板包括電源電路、單片機、信號處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路；編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過信號處理電路與單片機相連；電源電路與單片機相連；信號采集印刷線路板的基板采用Tg點為170℃的FR?4材質等級的PCB板材。本實用新型分體式電動執行機構可以在105℃高溫環境中長期使用，適用于高溫蒸汽管道及熱風門的控制，穩定可靠。
【專利說明】
一種信號采集印刷線路板及一種分體式電動執行機構
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種信號采集印刷線路板及采用該線路板的分體式電動執行機構。【背景技術】
[0002]電動執行機構是工業過程控制系統中一個十分重要的現場驅動裝置，其能源取用方便、安裝調試簡單，廣泛用于火電、石化、冶金、輕工建材及水處理等領域。寬廣的應用領域也導致電動執行機構經常需要面對現場的高溫環境、管道的強烈振動等各種復雜工況， 特別是在高溫蒸汽管道及熱風門的控制場合，溫度較高，一體式的電動執行機構在這些惡劣環境使用時，普遍存在元器件老化和損壞的情況，維修和更換困難;有些分體式電動執行機構，由于數據采集部分放置在控制柜單元或者耐高溫程度不足，再加上閥位采集系統的不能耐高溫，往往導致傳輸距離短、傳輸信號不穩、控制精度降低等問題。同時設于分體式電動執行機構內的電器元件分散，安裝繁瑣，且不耐高溫。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的缺陷，提供一種用于分體式電動執行機構、且耐高溫的信號采集印刷線路板。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供了一種信號采集印刷線路板，包括電源電路、 單片機、信號處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路;編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過信號處理電路與單片機相連；電源電路與單片機相連;信號采集印刷線路板的基板采用Tg點為 170 °C的FR-4材質等級的PCB板材。[〇〇〇5]其中，電源電路、信號處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均采用汽車級元器件;單片機采用汽車級單片機。
[0006]優選的單片機采用型號為 ATmega 168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Cl-15AZ、STM8AF6223IPCAU或freescale S32K144_0N77P〇
[0007]本實用新型還提供了采用上述信號采集印刷線路板的分體式電動執行機構，包括機械單元與控制柜單元;機械單元與控制柜單元相連;機械單元包括減速器箱體、電機、編碼器和上述信號采集印刷線路板;電機、編碼器和信號采集印刷線路板設于減速器箱體內； 信號采集印刷線路板的編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過高溫數據線分別與編碼器、電機、減速器箱體相連;編碼器與減速器箱體的輸出軸相連;機械單元通過信號采集印刷線路板的單片機與控制柜單元相連;單片機通過高溫電纜與控制柜單元相連。
[0008]其中，分體式電動執行機構還包括重載連接器;重載連接器設于減速器箱體外側； 信號采集印刷線路板與高溫電纜的連接處設于重載連接器內。[〇〇〇9] 編碼器采用耐高溫編碼器;其中，編碼器的磁感應芯片采用溫度使用范圍在_40°C?125°C的磁感應芯片，優選AS5045磁感應芯片，編碼器的外殼采用ABS加玻纖材質。
[0010]本實用新型相比現有技術具有以下優點:通過將機械單元的電路部分集合至信號采集印刷線路板上，方便安裝，且信號采集印刷線路板的基板及組成的各元器件均采用耐高溫材料，可以確保在105°C高溫環境中長期使用，性能穩定可靠。采用信號采集印刷線路板的分體式電動執行機構，能利用信號采集印刷線路板有效采集機械單元的各種信息并進行遠距離傳輸，有效解決了分體式電動執行機構高溫下容易老化、傳輸型號不穩、傳輸距短的問題，保證了分體式電動執行機構的控制精度。同時利用重載連接器保護高溫線纜連接處，能夠有效耐高溫，且拆裝方便，便于安裝和維護。本實用新型分體式電動執行機構可以在105°C高溫環境中長期使用，適用于高溫蒸汽管道及熱風門的控制，穩定可靠。【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型信號采集印刷線路板的原理示意圖；
[0012]圖2為本實用新型分體式電動執行機構的原理示意圖；
[0013]圖3為圖2中機械單元的結構示意圖。[0〇14]圖中，1-控制柜單兀，2-_溫電纜，3_機械單兀，2.1_減速器箱體，2.2_彳目號米集印刷線路板，2.3-電機，2.4-耐高溫編碼器，2.5-重載連接器，2.2.1-編碼器輸出信息接口電路，2.2.2-電機溫度采集接口電路，2.2.3-力矩信息接口電路，2.2.4-信號處理電路， 2.2.5-單片機，2.2.6-電源電路。【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
[0016]如圖1所示，本實用新型信號采集印刷線路板2.2包括電源電路2.2.6、單片機 2.2.5、信號處理電路2.2.4、編碼器輸出信息接口電路2.2.1、電機溫度采集接口電路 2.2.2、力矩信息接口電路2.2.3;編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路分別通過信號處理電路與單片機相連；電源電路與單片機相連;單片機采用 ATmegal68-15AZ，為汽車級單片機;信號采集印刷線路板的基板采用Tg點為170°C的FR-4材質等級的PCB板材。其中電源電路、信號處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均采用汽車級元器件，耐高溫，適用于高溫環境場合。
[0017]如圖2所示，本實用新型分體式電動執行機構包括控制柜單元1、高溫電纜3和機械單元2。控制柜單元1和機械單元2之間通過高溫電纜3相連。結合圖3,機械單元包括減速器箱體2.1、信號采集印刷線路板2.2、電機2.3、耐高溫編碼器2.4(該編碼器采用AS5045磁感應芯片和ABS加玻纖材質外殼)、重載連接器2.5。信號采集印刷線路板2.2、電機2.3、耐高溫編碼器2.4置于減速器箱體2.1內，重載連接器2.5固定在減速器箱體2.1外側，信號采集印刷線路板2.2的輸出端(即由圖3所示的單片機2.2.5輸出的信號輸出端)，通過與重載連接器2.5相連的高溫電纜與控制柜單元1連接(即為圖3所示的RS-485通訊方式連接)。結合圖 1，耐高溫編碼器2.4采集減速器箱體2.1的輸出閥位，然后將閥位信息傳輸至信號采集印刷線路板2.2的編碼器輸出信息接口電路2.2.1;電機2.3將溫度信息輸出至信號采集印刷線路板2.2的電機溫度采集接口電路2.2.2;減速器箱體2.1將輸出力矩信息輸出至信號采集印刷線路板2.2的力矩信息接口電路2.2.3;單片機2.2.5通過信號處理電路2.2.4采集編碼器輸出信息接口電路2.2.1、電機溫度采集接口電路2.2.2、力矩信息接口電路2.2.3的信息，然后通過RS-485通訊輸出至控制柜單元1，控制柜單元1輸出電源至信號采集印刷線路板2.2的電源電路2.2.6，電源電路2.2.6將電源處理后向單片機2.2.5供電，從而保證整個信號采集印刷線路板2.2的正常工作。
[0018]本實用新型由于采用的信號采集印刷線路板具備耐高溫功能，而且采用了將信號采集印刷線路板置于耐高溫機械單元的方式，可以直接采集機械單元信息，使信號可以遠距離穩定傳輸，從而克服了一體式電動執行機構無法耐高溫的問題及分體式電動執行機構無法遠距離控制和精度不高的問題，當分體式電動執行機構在高溫環境中使用時，精度依舊滿足要求。另外本實用新型采用重載連接器連接，除了耐高溫功能外，還具有拆裝方便， 便于安裝和維護的優點。
【主權項】
1.一種信號采集印刷線路板，其特征在于:所述信號采集印刷線路板包括電源電路、單 片機、信號處理電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電 路;所述編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過信號處 理電路與單片機相連;所述電源電路與單片機相連;所述信號采集印刷線路板的基板采用 Tg點為170 °C的FR-4材質等級的PCB板材。2.根據權利要求1所述的信號采集印刷線路板，其特征在于:所述電源電路、信號處理 電路、編碼器輸出信息接口電路、電機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路的各元器件均 采用汽車級元器件;所述單片機采用汽車級單片機。3.根據權利要求2所述的采集印刷線路板，其特征在于:所述單片機采用41'111叫&168-15AZ、ATmegal64P-A15AZ、ATmega32Q-15AZ、STM8AF6223IPCAUSfreescaleS32K144_ 0N77P。4.一種包含權利要求1至3任一所述信號采集印刷線路板的分體式電動執行機構，包括 機械單元與控制柜單元;所述機械單元與控制柜單元相連;其特征在于:所述機械單元包括 減速器箱體、電機、編碼器和所述信號采集印刷線路板;所述電機、編碼器和信號采集印刷 線路板設于所述減速器箱體內；所述信號采集印刷線路板的編碼器輸出信息接口電路、電 機溫度采集接口電路、力矩信息接口電路通過高溫數據線分別與編碼器、電機、減速器箱體 相連;所述編碼器與減速器箱體的輸出軸相連;所述機械單元通過所述信號采集印刷線路 板的單片機與控制柜單元相連;所述單片機通過高溫電纜與控制柜單元相連。5.根據權利要求4所述的分體式電動執行機構，其特征在于:所述分體式電動執行機構 還包括重載連接器;所述重載連接器設于所述減速器箱體外側;所述信號采集印刷線路板 與高溫電纜的連接處設于所述重載連接器內。6.根據權利要求4所述的分體式電動執行機構，其特征在于:所述編碼器采用耐高溫編 碼器;所述編碼器的磁感應芯片采用溫度使用范圍在-40 °C~125°C的磁感應芯片，外殼采用 ABS加玻纖材質。
【文檔編號】G05B19/042GK205581598SQ201620397869
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】王成, 禹建勇, 王秋萍, 馮蘭蘭, 馮搏
【申請人】南京科遠自動化集團股份有限公司