1.引言

1.1 電動執行器的發展

電動執行器，又稱電動執行機構、電裝、電動頭，是一種自動控制領域的常用機電一體化設備，是自動化儀表終端三大組成部分(檢測設備、調節設備和執行設備)中的執行設備，主要作用是對一些閥門、擋板等設備進行自動操作，控制其開關和調節，代替人工作業。

1.2 研究背景及意義

我國目前的電動執行器還以角行程、直行程和多轉式這些傳統的電動執行器為主，現有的執行器在使用時還會遇見各式各樣的問題，需要專業的技術員去鉆研改進，與國際水平相比還存在結構上簡單，功能弱、智能化程度低等缺點。目前上海沃電、溫州瑞基、溫州澳托克、英國rotork等產品在市場上均有很強的影響力，但市場上銷售的基本型電動執行器功能單一，而功能強大的執行器價格又很高，基于以上原因，本文討論設計一臺性價比高的智能電動執行器。

1.3 系統功能描述

本設計力求執行器在功能上齊全，在性能上穩定，在價格上便宜。

執行器具體功能：

(1)本地操作：本地點動操作；本地保持操作。

(2)遠方操作：遠方手動操作；遠方自動操作。

(3)液晶界面顯示：開度顯示；狀態顯示；報警顯示；菜單顯示。

(4)數據保存：將用戶設置后的數據存入單片機的EEPROM。

1.4 系統框圖

系統總體框圖如圖1所示。

2.系統硬件電路設計

2.1 系統電源電路設計

本系統需要的電源主要有三種：

(1)+5V:用于CPU板卡供電

(2)+12V_D:用于換相繼電器

(3)+12V_A:用于4-20mA電流產生

要將380V交流電變為直流首先要變壓、整流、穩壓，所以電源部分就會包括變壓器、整流電路、穩壓電路這三個部分。

整流電路：可采取最通用最可靠的橋式整流。

穩壓電路：可使用ST公司的LM78XX系列三端穩壓芯片。

2.2 380V電源鑒相電路設計

鑒相電路目的是想判別輸入信號的相位差，將相位差轉換成不同的信號以便后級使用。根據這一原則，首先輸入信號要為方波，而本設計使用的380V正弦信號，所以第一步要做的就是將正弦信號轉為方波。由于系統控制器采用的是單片機，其供電為5V直流信號，需要鑒相的信號是380V高壓信號，為了避免在控制的時候收到高壓信號的干擾，在電路設計時還要考慮前后級之間的隔離。在鑒別相序的時候采取軟件來進行相序分析。本設計采用Atmega128單片機作為處理器，資源富裕完全有空間來完成鑒相功能，而且采取軟件處理可以減少硬件電路的設計調試，也可減小最后PCB的面積。

鑒相前級采樣電路由兩部分組成：正弦信號變換為方波，電源隔離。

2.3 紅外遙控發射電路設計

通用紅外遙控系統由發射和接收兩大部分組成。發射部分包括鍵盤、編碼調制、LED紅外發送器；接收部分包括LED紅外接收器、光電放大器、解調和解碼電路。

紅外遙控系統框圖如圖2所示。