ZPE系列伺服放大器 ZPE－2030

ZPE系列伺服放大器电动伺服放大器是电动执行器的辅助单元，和执行机构配套可组成比例式电动执行机构。它的功能相当于气动执行器中的阀门定位器。所以，一些西欧国家又把电动伺服放大器称为电动阀门定位器。

   电动伺服放大器在比例式电动执行机构系统中（见图1）主要有二大功能：①将调节器输入信号和位置反馈信号进行综合比较，并将其偏差进行放大；②作为驱动伺服电机的功率放大级，以足够的功率去驱动伺服电机旋转。

   ZPE-2030型电动伺服放大器是专门为DDZ-S型电动执行机构配套而设计的新产品，也可以作为一个通用单元应用于其它类型的电动执行机构上。和其它类型的电动伺服放大器相比，它具有如下特点：

    ①采用信号隔离器代替原来电动伺服放大器中的前置级磁放大器，具有体积小、反应灵敏、无交流分量、性能稳定、抗干扰能力强、加工方便等优点；
    ②具有断输入信号、断位置反馈信号及断电源三断保护和逻辑保护（如有偏差信号无输出，无偏差信号有输出和可控硅短路、开路保护）等事件信号处理功能；
    ③ 专用电路模块化；
    ④ 可以和三相功率控制器组合起来成为三相伺服放大器。

    1 主要技术性能

    ① 输入信号：4~20mA，d.c.
    ② 输入电阻：250Ω
    ③ 输入通道：2个（相互电隔离）
    ④ 死区：0.5%~5%可调
    ⑤ 输出功率：220V，a.c.；5A（*大）
    ⑥ 保护功能：断信号保护、断电源保护和逻辑保护
    ⑦ 电源电压；220V，a.c.；50Hz
    ⑧ 使用环境条件：工作温度为0~50℃；相对温度为10%~70%；大气压力为86~106kPa；周围空气中无具有腐蚀作用的介质

    2 工作原理

   ZPE-2030型电动伺服放大器由信号隔离器、综台放大电路、触发器、固态继电器以及逻辑保护、断信号保护电路等组成。其原理框图如图2所示。

    2.1 信号隔离器

   信号隔离器主要作用是将输入信号、位置反馈信号和放大器电路三者进行相互隔离（即没有相同公共端，以提高系统抗干扰能力），其实质是一个隔离式电流/电压转换电路，将输入4~20mA电流转换成1~5V电压送到综合放大电路进行综合运算。

   隔离的方法通常采用变压器、光电元件、电容等方法。本产品采用光电元件隔离，其精度为0.1%~0.25%；绝缘电阻>50MΩ；绝缘强度为1500V，a.c.。

    2.2 综合放大电路

   采用集成电路（IC）的综合放大电路主要将输入信号和位置反馈信号进行综合比较，将其偏差进行放大。通常，放大倍数K约为60。这里设置了“调零”电路，调节“凋零”电位器可使输入信号和位置反馈信号相等时，其放大电路输出为零。

    2.3 触发器

   触发器是一个开关电路，调整开关触发的阔值就相当调整放大器的死区。正偏差时，触发器I动作；负偏差时，触发器Ⅱ动作；无偏差时（或小于死区）两者都不动作。

    2.4 固态继电器

    它是一个无触点功率放大元件，将弱电转变成强电输出。

    2.5 断信号保护电路

   其主要功能是检查输入信号是否断落，若信号开路或短路时，便有一个开关信号发出到事件处理电路，输出事件信号。这里设定电流为3mA，当信号小于3mA时，视为断信号保护处理。

    2.6 逻辑保护电路

   该电路主要是作逻辑判断，如有偏差信号无输出，无偏差信号有输出或可控硅开路、短路时便有逻辑信号输出到事件处理电路，输出事件信号。

    2.7 断电源保护电路

    断电源或断熔断丝时有事件信号输出。

    2.8 事件处理电路

    规定事件时输出触点为短路状态，无事件时输出触点为开路状态。

    3 仪表安装、使用和调校

    3.1 仪表安装和接线

    本仪表为架装式仪表，主要有机芯和外壳两大部分组成，整个机芯可以从机壳中抽出。

   接线端子在面板上，采用新型接线式接插件，插头可以从插座上拔下，接好线后再插上，用螺钉固紧。这样既保留了接线端子方便接线的优点，又保留了接插件方便调换的优点。

    仪表安装主要靠仪表前面板2只安装孔，用2只M5螺钉固定在架子上。

    3.2 仪表的调整和校对

   本仪表单独校对时，可用2台信号源作输入信号，用2只灯泡（交流220V/100W）作为负载（也可以用单相伺服电机作负载）。

    仪表调校步骤如下：

    ① 接线

    仪表调校前需按图3进行接线。

    ② 调零

   合上开关K₁与K₂，将信号都调整到12mA，用万用表（直流电压档）在印制电路板测试点0，1（印制电路板上有标志）上测量电压，如电压不为零，可调节“调零”电位器，使测量电压为零。

    ③ 调死区

   用万用表测量印制电路板测试点0，2（印制电路板上有标志）上电压，调节“死区”设定电位器，一般当电压为0.8V左右时，死区为150μA。

   实测死区时可按下述方法进行：合上开关K₁，K₂，K₃及K_4，将信号都调整到12mA，此时使信号源2保持不变，缓慢增加信号源1电流，使负载灯泡1亮，记下此时电流值，再缓慢减小信号源1电流，直到负载灯泡2亮，记下此时电流值，两者之差的***为死区值。

    ④ 断信号保护检验

   信号源调节在4mA以上，先接通开关K₂且断开开关K₁，此时印制电路板上断信号指示灯亮，测量输出端⑦与⑧应为短路状态其后接通开关K₁，此时断信号指示灯熄，接线端子⑦与⑧为开路状态。其后断开开关K₂，此时印制电路板上断位置反馈指示灯亮，接线端子⑦与⑧应为短路状态。*后接通开关K₂，此时断位置反馈指示灯熄，端子⑦与⑧应为开路状态。

    ⑤ 逻辑保护检验

   合上开关K₁，K₂，K₃及K₄，当两路输入信号无偏差时，两负载灯炮不亮。当调节输入信号1大干输入信号2时（偏差值应大于死区值），负载灯泡1亮，此时断开开关K₃，负载灯泡1熄，放大器印制电路板上正转逻辑保护指示灯亮，测量输出端子⑦与⑧应为短路状态。再将K₃合上，负载灯泡1亮，正转逻辑保护指示灯熄，测量输出端子⑦与⑧应为开路状态同样。当调节输入信号1小于输入信号2时（偏差值应大于死区值），负载灯泡2亮，此时断开K₄，灯泡2熄，印制电路板上反转逻辑保护指示灯亮，测量输出端子⑦与⑧应为短路状态。再合上K₄，负载灯泡2亮，反转逻辑保护指示灯熄，测量端子⑦与⑧应为开路状态。

    ⑥ 断电源保护检验

   断开放大器电源，测量端子⑦与⑧应为短路状态，接通放大器电源（其它情况均为正常状态），测量端子⑦与⑧应为开路状态。

   放大器自校完成后，将其与操作器、执行机构接成系统试验时，只需按要求调整“死区”即可正常工作。

    3.3 仪表维修、故障分析与排除

    3.3.1 维修注意事项

    ①保险丝熔断时，未经查明原因，不要先换保险丝通电，更不能用铜丝或大容量的保险丝来替代。
    ② 更换电子元件时，切勿带电操作

    3.3.2 定期检查

    定期检查通常一年检查一次，检查内容有：

    ① 灰尘**；
    ② 继电器触点接触是否良好，指示灯是否损坏；
    ③ 其余按调校方法**检查。

    3.3.3 故障分析与排除

    常见故障和产生原因以及排除措施列于表1。