本實(shí)用新型涉及機(jī)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

氣動(dòng)執(zhí)行器是一種使用壓縮空氣推動(dòng)薄膜或活塞運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)閥桿動(dòng)作實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于氣動(dòng)執(zhí)行器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出推力大，動(dòng)作平穩(wěn)可靠，并且安全防爆等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工等對(duì)安全要求較高的生產(chǎn)過(guò)程中。氣動(dòng)執(zhí)行器經(jīng)常用作生產(chǎn)過(guò)程工況調(diào)整的遠(yuǎn)程操作或自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度或液體管道閥門(mén)開(kāi)度，控制氣體或液體在管道中的流量。在運(yùn)行實(shí)踐中，由于諸多原因，例如：環(huán)境溫度和濕度的變化；壓縮空氣氣源壓力變化；流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)管道閥門(mén)液體中存在沙石；風(fēng)門(mén)擋板或閥門(mén)兩端承受過(guò)大的壓力差等原因，經(jīng)常造成氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作不正常，出現(xiàn)卡澀、抖動(dòng)、遲滯等故障，這些故障會(huì)造成生產(chǎn)過(guò)程的不穩(wěn)定、低效率，甚至中斷生產(chǎn)過(guò)程。因此，氣動(dòng)執(zhí)行器的日常監(jiān)測(cè)與檢修維護(hù)一直是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一項(xiàng)重要的工作。

目前氣動(dòng)執(zhí)行器日常監(jiān)測(cè)與維護(hù)都是基于維護(hù)人員的巡檢觀察和運(yùn)行人員的主觀判斷，缺乏科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段和科學(xué)的數(shù)據(jù)分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中氣動(dòng)執(zhí)行器日常監(jiān)測(cè)與維護(hù)缺乏科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段和數(shù)據(jù)分析的不足，提供了一種氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺少科學(xué)監(jiān)測(cè)手段和科學(xué)數(shù)據(jù)分析方法的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置，包括微處理器，以及分別與微處理器連接的溫濕度傳感器、三軸加速度傳感器、模擬量隔離輸入通道、LED指示燈及藍(lán)牙模塊；溫濕度傳感器，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器的周?chē)h(huán)境的溫濕度信息，并將其傳送至微處理器；三軸加速度傳感器，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器閥桿的振動(dòng)信息，并將其傳送至微處理器；模擬量隔離輸入通道，用于接入來(lái)自遠(yuǎn)方操作器的開(kāi)度指令信息、來(lái)自氣動(dòng)執(zhí)行器的閥位反饋信息、來(lái)自壓縮空氣氣源壓力傳感器的氣源壓力信息；LED指示燈，用于顯示氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息；藍(lán)牙模塊，用于將氣動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給外部智能設(shè)備；微處理器根據(jù)開(kāi)度指令信息、閥位反饋信息、氣源壓力信息、振動(dòng)信息以及溫濕度信息，控制LED指示燈顯示氣動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，并控制藍(lán)牙模塊將氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置采集的所述開(kāi)度指令信息、閥位反饋信息、氣源壓力信息及振動(dòng)信息傳輸給外部智能設(shè)備。

進(jìn)一步地，模擬量隔離輸入通道具有4個(gè)通道，分別用于接入開(kāi)度指令信息、閥位反饋信息、氣源壓力信息及流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體的流量信息。

進(jìn)一步地，還包括機(jī)殼，微處理器、溫濕度傳感器、三軸加速度傳感器、模擬量隔離輸入通道、LED指示燈及藍(lán)牙模塊容置在機(jī)殼的內(nèi)部。

進(jìn)一步地，機(jī)殼上對(duì)應(yīng)LED指示燈的位置設(shè)有透光孔，透光孔用于LED指示燈的光透出機(jī)殼。

進(jìn)一步地，還包括與微處理器連接的FLASH存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)溫濕度信息、閥位反饋信息、氣源壓力信息、振動(dòng)信息、報(bào)警模型及報(bào)警閾值。

進(jìn)一步地，還包括與微處理器連接的USB接口，用于通過(guò)USB接口讀取FLASH存儲(chǔ)器內(nèi)的各類(lèi)信息。

進(jìn)一步地，還包括與微處理器連接的實(shí)時(shí)鐘模塊，用于為監(jiān)測(cè)裝置提供基準(zhǔn)實(shí)時(shí)鐘。

本實(shí)用新型有益效果在于，本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)采集、記錄氣動(dòng)執(zhí)行器周邊環(huán)境溫度與濕度變化情況、氣動(dòng)執(zhí)行器振動(dòng)情況、氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作情況、壓縮空氣氣源壓力和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量，并通過(guò)內(nèi)置報(bào)警模型進(jìn)行分析計(jì)算，自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息，提醒維護(hù)人員及時(shí)維修或安排維護(hù)計(jì)劃。本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置還可以通過(guò)內(nèi)置藍(lán)牙模塊將氣動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳給檢修維護(hù)人員，為氣動(dòng)執(zhí)行器檢修維護(hù)提供了科學(xué)的分析與決策手段。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的外觀示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的端子接線(xiàn)圖。

附圖標(biāo)號(hào)：

微處理器 11

FLASH存儲(chǔ)器 12

實(shí)時(shí)鐘模塊 13

溫濕度傳感器 14

三軸加速度傳感器 15

模擬量隔離輸入通道 16

開(kāi)度指令信息 161

閥位反饋信息 162

壓力傳感器 163

流量傳感器 164

LED指示燈 17

藍(lán)牙模塊 18

USB接口 19

電源模塊 20

機(jī)殼 31

LED透光孔 32

中間接線(xiàn)端子穿出孔 33

USB連接件穿出孔 34

外殼固定螺孔 35

中間接線(xiàn)端子 36

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的組成結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，本實(shí)用新型提出的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置，包括微處理器11，以及分別與微處理器11連接的溫濕度傳感器14、三軸加速度傳感器15、模擬量隔離輸入通道16、LED指示燈17及藍(lán)牙模塊18；溫濕度傳感器14，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器的周?chē)h(huán)境的溫濕度信息，并將其傳送至微處理器11；三軸加速度傳感器15，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器閥桿的振動(dòng)信息，并將其傳送至微處理器11；模擬量隔離輸入通道16，用于接入來(lái)自遠(yuǎn)方操作器的開(kāi)度指令信息161、來(lái)自氣動(dòng)執(zhí)行器的閥位反饋信息162、來(lái)自壓縮空氣氣源壓力傳感器163的氣源壓力信息；LED指示燈17，用于顯示氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息；藍(lán)牙模塊18，用于將氣動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給外部智能設(shè)備；微處理器11根據(jù)開(kāi)度指令信息161、閥位反饋信息162、氣源壓力信息以及溫濕度信息，控制LED指示燈17顯示氣動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，并控制藍(lán)牙模塊18將氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給外部智能設(shè)備。

其中，微處理器11，是氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的核心，用于控制全部信息的采集、存儲(chǔ)和傳輸，并完成采集信息的計(jì)算、報(bào)警控制等功能。

溫濕度傳感器14，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器的周?chē)h(huán)境的溫濕度信息，將其傳送至微處理器11并存儲(chǔ)至FLASH存儲(chǔ)器12。

三軸加速度傳感器15，用于采集并生成待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器閥桿的振動(dòng)信息，將其傳送至微處理器11并存儲(chǔ)至FLASH存儲(chǔ)器12。

LED指示燈17，用于顯示氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息。具體地，LED指示燈17設(shè)置為8個(gè)LED燈，指示涵義可以通過(guò)軟件指定，例如：監(jiān)測(cè)裝置供電指示、監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)指示、氣動(dòng)執(zhí)行器環(huán)境溫度異常報(bào)警、氣動(dòng)執(zhí)行器環(huán)境濕度異常報(bào)警、氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作異常報(bào)警、氣動(dòng)執(zhí)行器振動(dòng)大報(bào)警、壓縮空氣氣源壓力異常報(bào)警和氣動(dòng)執(zhí)行器抖動(dòng)報(bào)警。

藍(lán)牙模塊18，用于將待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給外部智能設(shè)備。該藍(lán)牙模塊18是氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的無(wú)線(xiàn)通信接口，用于與其它智能設(shè)備(如智能手機(jī)等)通信。

電源模塊20，用于將外接直流24V電源轉(zhuǎn)換為監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部電路工作需要的各電壓等級(jí)電源。

在其中一個(gè)具體實(shí)施例中，模擬量隔離輸入通道16，用于接入來(lái)自遠(yuǎn)方操作器的開(kāi)度指令信息161、來(lái)自氣動(dòng)執(zhí)行器的閥位反饋信息162、來(lái)自壓縮空氣氣源壓力傳感器163的氣源壓力信息和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量傳感器164的流量信息。具體地，模擬量隔離輸入通道16設(shè)有4個(gè)通道，每個(gè)通道均接收直流4～20mA電流信息。模擬量隔離輸入通道16分別與來(lái)自其它設(shè)備的開(kāi)度指令信息161和來(lái)自氣動(dòng)執(zhí)行器閥位定位器的閥位反饋信息162相連，同時(shí)與壓縮空氣氣源壓力傳感器163和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量傳感器164相連，用于接入開(kāi)度指令信息161、閥位反饋信息162、壓縮空氣氣源壓力信息和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體的流量信息，該流量信息用作判斷氣動(dòng)執(zhí)行器障礙或故障的輔助信息。具體地，模擬量隔離輸入通道16連接待監(jiān)測(cè)的氣動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)方操作器或自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器、閥位定位器、壓力傳感器和流量傳感器，用于將由遠(yuǎn)方操作器或自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器產(chǎn)生的開(kāi)度指令信息161、閥位定位器采集的閥位反饋信息162、壓力傳感器163采集的氣源壓力信息和所述流量傳感器164采集的流經(jīng)氣動(dòng)執(zhí)行器的流量信息傳送至所述微處理器11。

在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置還包括與微處理器11連接的FLASH存儲(chǔ)器12，用于存儲(chǔ)溫濕度信息、閥位反饋信息、氣源壓力信息、振動(dòng)信息、流量信息、報(bào)警模型及報(bào)警閾值。FLASH存儲(chǔ)器12在沒(méi)有電流供應(yīng)的條件下能夠長(zhǎng)久地保存數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。

在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置還包括與微處理器11連接的USB接口19，用于通過(guò)USB接口19讀取FLASH存儲(chǔ)器內(nèi)的各類(lèi)信息。USB接口19是氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的本地?cái)?shù)據(jù)傳輸接口，通過(guò)此接口可以讀取FLASH存儲(chǔ)器12中存儲(chǔ)的各類(lèi)信息。

在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置還包括與微處理器11連接的實(shí)時(shí)鐘模塊13，用于為監(jiān)測(cè)裝置工作提供基準(zhǔn)實(shí)時(shí)鐘。

將本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置用螺釘固定在待監(jiān)測(cè)氣動(dòng)執(zhí)行器的閥桿外表面上，通過(guò)溫濕度傳感器14、三軸加速度傳感器15、開(kāi)度信息161、閥位反饋信息162、壓力傳感器163及流量傳感器164實(shí)時(shí)采集、記錄氣動(dòng)執(zhí)行器周邊環(huán)境溫濕度變化情況、氣動(dòng)執(zhí)行器振動(dòng)情況、氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作情況、壓縮空氣氣源壓力和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量，并通過(guò)微處理器11根據(jù)內(nèi)置的報(bào)警模型進(jìn)行分析計(jì)算，自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息，控制LED指示燈17顯示氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警信息，提醒維護(hù)人員及時(shí)維修或安排維護(hù)計(jì)劃。微處理器11控制藍(lán)牙模塊18將氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸給維護(hù)人員手持智能設(shè)備，如智能手機(jī)、PDA等進(jìn)行通信，將采集記錄的氣動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳，以便于維護(hù)人員離線(xiàn)分析。

在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的電路元器件裝配于一電路板上，電路板安裝全部電路元器件，包括：微處理器11、FLASH存儲(chǔ)器12、實(shí)時(shí)鐘模塊13、溫濕度傳感器14、三軸加速度傳感器15、模擬量隔離輸入通道16、LED指示燈17、藍(lán)牙模塊18、USB接口19、電源模塊20和中間接線(xiàn)端子36。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型不具體限定上述電路元器件在電路板的布局及線(xiàn)路設(shè)計(jì)。該電路板裝配于一機(jī)殼中。如圖2所示，本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的外觀示意圖，包括：機(jī)殼31、LED透光孔32、中間接線(xiàn)端子穿出孔33、USB連接件穿出孔34、外殼固定螺孔35。

其中，機(jī)殼31，用工業(yè)塑料材料制作，機(jī)殼31內(nèi)部安裝監(jiān)測(cè)裝置電路板。LED透光孔32，用于將LED指示燈17的光透出機(jī)殼31。中間接線(xiàn)端子穿出孔33，用于將中間接線(xiàn)端子穿出機(jī)殼31。USB連接件穿出孔34，用于將USB接口19連接器穿出機(jī)殼31。外殼固定螺孔35，是固定螺釘?shù)拇┛?，用多個(gè)螺釘將氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置用螺釘固定在氣動(dòng)執(zhí)行器閥桿外表面上。

本實(shí)用新型還包括中間接線(xiàn)端子36，其為現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部電路接線(xiàn)的接線(xiàn)端子，用于將外部電源和外部信號(hào)接入氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置。圖3為本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置的端子接線(xiàn)圖，如圖3所示，中間接線(xiàn)端子的輸入端連接來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的電源和各種信號(hào)，輸出端連接至監(jiān)測(cè)裝置。其中，中間接線(xiàn)端子36接線(xiàn)包括：DC24，直流24V電源；開(kāi)度指令信息，來(lái)自其它設(shè)備的開(kāi)度指令信息；閥位反饋信息，來(lái)自氣動(dòng)執(zhí)行器閥位定位器的閥位反饋信息；氣源壓力信息，來(lái)自壓縮空氣氣源壓力傳感器的壓縮空氣氣源壓力信息；流量信息，來(lái)自流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量傳感器的流量信息。

本實(shí)用新型有益效果在于，本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置可以實(shí)時(shí)采集、記錄氣動(dòng)執(zhí)行器周邊環(huán)境溫度與濕度變化情況、氣動(dòng)執(zhí)行器振動(dòng)情況、氣動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作情況、壓縮空氣氣源壓力和流經(jīng)風(fēng)門(mén)擋板氣體或流經(jīng)閥門(mén)液體流量，并通過(guò)內(nèi)置報(bào)警模型進(jìn)行分析計(jì)算，自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信息，提醒維護(hù)人員及時(shí)維修或安排維護(hù)計(jì)劃。本實(shí)用新型的氣動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)裝置還可以通過(guò)內(nèi)置藍(lán)牙模塊將氣動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳給檢修維護(hù)人員，為氣動(dòng)執(zhí)行器檢修維護(hù)提供了科學(xué)的分析與決策手段。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。