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电容式电动角行程执行机构位置发送器设计

闫丹  
【摘要】:电动执行器是工业过程控制系统中非常重要的现场驱动装置,在冶金、电力、石油、化工等行业应用广泛。电动执行器包括电动执行机构和调节阀两部分,执行机构将控制器的控制信号转换成输出轴的角位移或直线位移,控制调节阀等截流件的位置,使被控介质按系统要求的状态变化。执行器的控制精度主要决定于执行机构的控制性能,而位置发送器又是执行机构内部的关键部件,由此可见,对位置发送器进行研究与改进具有重要的现实意义。 论文从实际工程应用出发,在查阅大量文献资料的基础上,针对电动执行机构的现状与发展趋势,分析了目前常用的两种电动角行程执行机构位置发送器(差动变压器式和电位器式)的优缺点,采用分瓣式角位移传感器,以MSP430F149单片机为核心设计了一种电动角行程执行机构位置发送器。 论文以相关文献的研究成果为基础,结合电动角行程执行机构的内部结构和工程应用,利用ANSYS软件对分瓣三层平行板电容角位移传感器进行了有限元分析和仿真研究,确定了传感器的结构及几何尺寸。根据已确定的几何尺寸,设计制作了分瓣式电容角位移传感器,以此为基础,设计了位置发送器的硬件电路和软件系统,硬件电路主要由激励电路、电容检测电路、放大电路、滤波电路、单片机控制电路、角度显示电路和模拟信号输出电路等组成,软件系统包括主程序模块、定时器模块和A/D采样模块等。论文完成了硬件系统的设计制作,编制了相关的软件,并对样机进行了调试,达到了预期目标。


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