引言电动执行器运行过程中需要对阀门的行程位置进行实时检测,以确保阀门的开度在指定的位置,从而实现整个流体工程系统的正常运转。所以,电动执行器中的位置传感器(也叫阀位检测装置)就显得十分重要。电动执行器的阀位检测装置经过了多年的发展,从电位器到今天的绝对位置编码器,发生了多次改变。这主要的原因是市场的要求在不断地变化,并且是在向高精度、高可靠性的方向变化。1电位器检测早期的执行器均采用电位器来检测行程位置,电位器有三个外接电气端子,两个固定端、一个变化端,变化端与电位器内部的滑动端子的电气点相连,滑动端子的机械轴与执行器的阀位轴相连,当执行器的阀位变化时,带动滑动端子在两个固定端的内部点之间滑动,电位器的输出电压随之发生改变,从而实时反映了执行器的阀位变化。由于存在滑动端子,故易磨损、寿命短,且有固定死区,不能任意安装,难以实现免开盖调试;另外,单圈电位器与变比齿轮结合应用于多回转电动执行器时导致回差大[1]。2霍尔传感器为了解决使用电位器的易磨损、寿命短、有固定死区、不能任意安装、回差大等缺陷,出现了采用非接触式的霍尔传感器方式来检测阀位。这种磁性传感器具有无磨损、精度高、无固定死区、回差小、可实现免开盖调试的特点。其工作原理是在执行器的阀位轴上装入一个塑料盘,盘内镶嵌有几组磁钢柱,磁钢盘的周围安放有两个干簧管。当执行器的阀位变化时,阀位轴上带动磁钢盘转动,盘内镶嵌的磁钢柱正对干簧管时,干簧管就输出一个脉冲信号。由于盘内镶嵌有几组磁钢柱,故阀位轴转一圈,干簧管就会输出多个脉冲信号,两个干簧管输出的脉冲数加起来就是阀位轴转一圈所得到的脉冲数,得到的脉冲数存放在脉冲计数器中。如果把全关位置的脉冲数设定为0,执行器带动阀门从全关到全开所得到的脉冲数设定为全开位置,则读出执行器运行到任何位置时的脉冲数就可得出阀门的开度位置。使用电池来维持执行器断电后手动时的脉冲计数值和断电后的位置显示,在执行器断电后,脉冲计数器中保存的脉冲数不会丢失,阀门的开度位置在断电后记录到内置存储器中;执行器上电时读出,不需要重新设定行程。但当电池电量用完时手动可能会发生行程检测出错[2]。3绝对编码器检测为了克服脉冲编码器固有的问题,保证在执行器断电之后的阀门位置信息检测无需电池支持,做到这点则需要一套完整的绝对位置编码器。绝对位置编码器通常有光电式、电磁式或两者结合的形式。光电式绝对位置编码器是采用定位精度更高的光栅码盘信号,码盘上精确地印制上二进制编码,码盘上各圈圆环分别代表一位二进制的数字码道,在同一个码道上印制黑白等间隔图案,形成一套编码[3]。图1是光电式绝对编码器的原理示意图,黑色不透光区和白色透光区分别代表二进制的“0”和“1”。在一个四位光电码盘上,有四圈数字码道,每一个码道表示二进制的一位,里侧是高位,外侧是低位,在360°范围内可编数码数为16个。工作时,码盘的一侧放置电源,另一边放置光电接收装置,每个码道都对应有一个光电管及放大、整形电路。码盘转到不同位置,光电元件接收光信号,并转成相应的电信号,经放大整形后,成为相应数码电信号。为了克服非单值性误差,实际使用中采用循环码,习惯上又称格雷码。