本文提出的一种基于智能型电动执行器的设计方案。方案通过采用Atmega128作为主控芯片以便满足系统需求和提高控制精度。本设计已完成整机装配，各个模块运行正常。已完成电动执行器各项功能，性能良好。各个模块采用的电路都很简单，使用的元器件也都很普通，但完全实现了电动执行器该有的功能。由于采用的电路简单使用的元器件便宜，所以大大降低了电动执行器的成本。

1.引言

1.1 电动执行器的发展

电动执行器，又称电动执行机构、电装、电动头，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备，是自动化仪表终端三大组成部分(检测设备、调节设备和执行设备)中的执行设备，主要作用是对一些阀门、挡板等设备进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。

1.2 研究背景及意义

我国目前的电动执行器还以角行程、直行程和多转式这些传统的电动执行器为主，现有的执行器在使用时还会遇见各式各样的问题，需要专业的技术员去钻研改进，与国际水平相比还存在结构上简单，功能弱、智能化程度低等缺点。目前上海沃电、温州瑞基、温州澳托克、英国rotork等产品在市场上均有很强的影响力，但市场上销售的基本型电动执行器功能单一，而功能强大的执行器价格又很高，基于以上原因，本文讨论设计一台性价比高的智能电动执行器。

1.3 系统功能描述

本设计力求执行器在功能上齐全，在性能上稳定，在价格上便宜。

执行器具体功能：

(1)本地操作：本地点动操作；本地保持操作。

(2)远方操作：远方手动操作；远方自动操作。

(3)液晶界面显示：开度显示；状态显示；报警显示；菜单显示。

(4)数据保存：将用户设置后的数据存入单片机的EEPROM。

1.4 系统框图

系统总体框图如图1所示。

2.系统硬件电路设计

2.1 系统电源电路设计

本系统需要的电源主要有三种：

(1)+5V:用于CPU板卡供电

(2)+12V_D:用于换相继电器

(3)+12V_A:用于4-20mA电流产生

要将380V交流电变为直流首先要变压、整流、稳压，所以电源部分就会包括变压器、整流电路、稳压电路这三个部分。

整流电路：可采取最通用最可靠的桥式整流。

稳压电路：可使用ST公司的LM78XX系列三端稳压芯片。

2.2 380V电源鉴相电路设计

鉴相电路目的是想判别输入信号的相位差，将相位差转换成不同的信号以便后级使用。根据这一原则，首先输入信号要为方波，而本设计使用的380V正弦信号，所以第一步要做的就是将正弦信号转为方波。由于系统控制器采用的是单片机，其供电为5V直流信号，需要鉴相的信号是380V高压信号，为了避免在控制的时候收到高压信号的干扰，在电路设计时还要考虑前后级之间的隔离。在鉴别相序的时候采取软件来进行相序分析。本设计采用Atmega128单片机作为处理器，资源富裕完全有空间来完成鉴相功能，而且采取软件处理可以减少硬件电路的设计调试，也可减小最后PCB的面积。

鉴相前级采样电路由两部分组成：正弦信号变换为方波，电源隔离。

2.3 红外遥控发射电路设计

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。发射部分包括键盘、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括LED红外接收器、光电放大器、解调和解码电路。

红外遥控系统框图如图2所示。

2.4 交流电机控制电路设计

交流电机控制电路如图3所示。

继电器驱动电路：

继电器驱动电路采取互锁的形式，防止电路在换相的时候出现短路的状况。继电器线圈上要加蓄流二极管，否则线圈中的电不能及时的放干净，在切换相序的时候也容易短路。二极管要选取开关速度快的肖特基二极管。继电器选型只要满足耐压和蓄流能力就可以了。

2.5 显示电路设计

液晶显示采用O12864SGD14CFNE型号，此种液晶体积小，但也是128X64个显示点，并且功耗低、驱动简单。

2.6 4-20mA电流产生电路设计

目前最普遍使用的电流产生原理是电压/电流转换即V/I转换，将输入的电压信号转换为具有一定关系的电流信号，通过转换的电流相当于一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。

针对本设计来说使用PWM占空比来控制4-20mA电流输出，而且也减少了外围电路的设计，增强了系统的稳定性。