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用于閥促動器的控制系統、閥促動器及相關方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201280078144.8

申請日:

2012.11.19

公開號:

CN104919231A

公開日:

2015.09.16

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16K 31/04申請日:20121119|||公開
IPC分類號: F16K31/04; F16K37/00 主分類號: F16K31/04
申請人: 芙羅服務管理公司
發明人: W.T.多倫蒂; E.凱里
地址: 美國德克薩斯州
優先權:
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司72001 代理人: 王瑋; 胡斌
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201280078144.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.04.30|||2015.10.14|||2015.09.16

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

閥促動器包括控制系統和至少一個人機接口裝置。人機接口裝置包括可由使用者操作的至少一個無線輸入裝置,以及構造成感測由使用者施加到至少一個無線輸入裝置上的力的至少一個傳感器。閥系統可包括此閥促動器。操作閥促動器的控制系統的方法包括感測施加到至少一個無線輸入裝置上的力且響應于施加的力無線地傳輸電子信號。

權利要求書

權利要求書
1.  一種閥促動器,包括:
用于控制穿過閥的至少一部分的流動且包括至少一個接收器的控制系統;以及
至少一個人機接口裝置,其包括:
 可由使用者操作的至少一個無線輸入裝置;以及
 構造成感測由使用者施加到所述至少一個無線輸入裝置上的力的至少一個傳感器,其中所述控制系統的至少一個接收器構造成電子地檢測由所述至少一個傳感器感測到的力。

2.  根據權利要求1所述的閥促動器,其特征在于,所述閥促動器包括電驅動的閥促動器。

3.  根據權利要求1所述的閥促動器,其特征在于,所述至少一個傳感器構造成感測至少一個線性力和至少一個旋轉力。

4.  根據權利要求3所述的閥促動器,其特征在于,所述至少一個傳感器構造成感測:
沿著在垂直于所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線的方向上延伸的側向平面施加的側向力;
沿著在沿所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線的方向上延伸的軸向平面施加的軸向力;以及
圍繞所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線施加的旋轉力。

5.  根據權利要求1至權利要求4中任一項所述的閥促動器,其特征在于,所述至少一個無線輸入裝置由所述控制系統無線地供能。

6.  根據權利要求5所述的閥促動器,其特征在于,所述控制系統包括用于對所述至少一個無線輸入裝置供能的感應充電器。

7.  根據權利要求1至權利要求6中任一項所述的閥促動器,其特征在于,所述至少一個無線輸入裝置固定在靜止位置。

8.  根據權利要求7所述的閥促動器,其特征在于,所述至少一個無線輸入裝置包括非可動旋鈕、非可動操縱桿和非可動軌跡球中的至少一者。

9.  根據權利要求1所述的閥促動器,其特征在于,所述接收器構造成要求在響應于所述力之前,由所述至少一個傳感器感測到所述力的大小大于閾值的大小。

10.  一種操作閥促動器的控制系統的方法,所述方法包括:
感測施加到至少一個無線輸入裝置上的力;
響應于施加的力無線地傳輸電子信號;
通過所述閥促動器的控制系統的檢測器接收所述信號;以及
通過所述閥促動器的控制系統來響應所述信號。

11.  根據權利要求10所述的方法,其特征在于,所述方法還包括通過所述控制系統對所述至少一個無線輸入裝置無線地供能。

12.  根據權利要求10或權利要求11所述的方法,其特征在于,所述方法還包括在施加所述力的同時保持所述至少一個無線輸入裝置靜止。

13.  根據權利要求10至權利要求12中任一項所述的方法,其特征在于,通過所述閥促動器的控制系統來響應所述信號包括通過至少一個指示器顯示所述閥促動器的狀態。

14.  根據權利要求10至權利要求13中任一項所述的方法,其特征在于,通過所述閥促動器的控制系統來響應所述信號包括通過至少一個顯示器將所述控制系統的菜單顯示給使用者。

15.  根據權利要求14所述的方法,其特征在于,所述方法還包括感測施加到所述至少一個無線輸入裝置上的至少一個附加力,以便導航所述控制系統的菜單。

16.  根據權利要求10至權利要求15中任一項所述的方法,其特征在于,感測施加到至少一個無線輸入裝置上的力包括:
感測沿著在垂直于所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線的方向上延伸的側向平面施加的側向力;
感測沿著在沿所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線的方向上延伸的軸向平面施加的軸向力;以及
感測圍繞所述至少一個無線輸入裝置的縱軸線施加的旋轉力。

17.  根據權利要求16所述的方法,其特征在于,通過所述閥促動器的控制系統來響應所述信號包括:
針對所述側向力提供第一響應;
針對所述軸向力提供不同于所述第一響應的第二響應;以及
針對所述旋轉力提供不同于所述第一響應和所述第二響應的第三響應。

18.  根據權利要求13所述的方法,其特征在于,感測施加到至少一個無線輸入裝置上的力包括感測線性力、感測軸向力和感測旋轉力中的至少一者。

19.  一種閥系統,包括:
閥;以及
可操作地聯接到所述閥上的權利要求1所述的閥促動器。

20.  根據權利要求19所述的閥系統,其特征在于,所述閥包括多端口閥、回轉閥、線性閥、四分之一圈閥促動器和單圈閥促動器中的至少一者。

說明書

說明書用于閥促動器的控制系統、閥促動器及相關方法
技術領域
本公開內容大體上涉及閥促動器,并且更具體地涉及用于包括無線人機接口的閥促動器的控制系統。
背景技術
閥促動器用于操作閥,且以許多形狀、尺寸、形式制造,且具有多種應用。閥促動器可由流體壓力人工地驅動、電驅動、操作,其中軸直接地或間接地連接到流體操作的活塞或其他液壓系統上。
控制系統或其至少一部分通常定位在閥促動器的外殼上,以用于控制穿過閥的流動,閥促動器經由人機接口(HMI)連接到閥上。此控制系統允許使用者控制閥促動器的各種功能和構造,在閥促動器上運行診斷,且檢查閥促動器的狀態。
大體上,此控制系統具有控制輸入,如,旋鈕,其機械地操作來與閥促動器的控制系統對接。在一些情況下,非接觸控制輸入如磁性旋鈕允許使用外部旋鈕,同時控制系統在閥促動器內密封。在此構造中,磁性旋鈕內的一個或多個磁鐵的旋轉改變由旋鈕產生的磁場。傳感器如閥促動器內的霍爾效應傳感器,感測旋鈕的磁場的變化,且將對應的輸入信號提供至控制系統。此構造可在閥促動器的外部處于濕環境的環境條件下特別有用,在濕環境中流體或其他污染物可經由直接機械連接接近閥促動器的內部構件,如通過電位計的軸。
然而,非接觸機械連接如磁性旋鈕仍可具有局限性。例如,旋鈕中的磁鐵與閥促動器內的霍爾效應傳感器之間的距離必須緊密控制,使得傳感器可檢測旋鈕的移動。如果距離增長太遠,則傳感器將不會檢測到旋鈕中的磁鐵。此外,此磁性旋鈕大體上需要移動穿過限定好的弧線,以便被感測到旋轉。因此,在設計和操作中必須特別注意確保污染物質如水和冰將不會累積在可動表面上,這可阻止旋鈕運動完全地穿過其設計的弧線。而且,可檢測到僅沿限定好的弧線運動的磁性傳感器限制了旋鈕的功能性。
最后,為了防止旋鈕由于振動或其他意外物理輸入而意外運動,可能需要旋鈕與穩健的彈簧和棘爪配合,以減小旋鈕意外移動的可能。然而,此穩健的彈簧和棘爪需要使用者以相對較強的力施加到旋鈕上來移動它們。因此,在配置一個或多個促動器之后,對旋鈕這樣施力可導致一定程度的不適,因為上述一個或多個促動器都會需要較多數目的旋鈕移動來完成閥促動器的配置。此外,旋鈕中的彈簧和棘爪可失效,從而使得旋鈕由重力或振動移動到一些意外的位置,這繼而又會將促動器置于一些意外的操作模式中。
發明內容
在一些實施例中,本公開內容包括閥促動器,其包括用于控制穿過閥的至少一部分的流動且包括至少一個接收器的控制系統,和至少一個人機接口裝置。該至少一個人機接口裝置包括可由使用者操作的至少一個無線輸入裝置,以及構造成感測由使用者施加到該至少一個無線輸入裝置上的力的至少一個傳感器。控制系統的該至少一個接收器可構造成檢測由至少一個傳感器感測到的力。
在附加實施例中,本公開內容包括一種操作閥促動器的控制系統的方法。該方法包括感測施加到至少一個無線輸入裝置上的力、響應于施加的力無線地傳輸信號、通過閥促動器的控制系統的檢測器接收信號,以及通過閥促動器的控制系統來響應信號。
在又一些實施例中,本公開內容包括閥系統,該閥系統包括閥,以及包括人機接口的閥促動器。
本領域的技術人員通過連同附圖考慮以下詳細描述而清楚本公開內容的特征、優點和各種方面。
附圖說明
盡管說明書以特別指出且明確提出認作是本公開內容的權利要求作為結束,但本公開內容的優點可在連同附圖閱讀時更容易確定本公開內容的以下描述。
圖1為電驅動的閥促動器的剖開立體視圖。
圖2為氣動驅動的閥促動器的截面視圖。
圖3為根據本公開內容的一個實施例的閥促動器的控制系統的分解透視圖。
圖4為圖3的控制系統的輸入裝置的示意圖。
圖5為根據本公開內容的另一個實施例的閥促動器的控制系統的分解透視圖。
圖6為根據本公開內容的另一個實施例的閥促動器的控制系統的分解透視圖。
圖7為示出根據本公開內容的一個實施例的操作閥促動器的控制系統的方法的圖表。
具體實施方式
本公開內容的方法、裝置、設備和系統可用于操作閥促動器。例如,本公開內容可用于無線地操作閥促動器的控制系統。
圖1示出了電驅動的閥促動器100。圖1僅示出了電驅動的閥促動器的一個版本,且不旨在將本公開內容的適用性限于任何電驅動的或其他閥促動器(例如,氣動促動器、液壓促動器等)。閥促動器100包括聯接到蝸桿軸103上的電動機104。手輪101連接到手輪接合器(adaptor)111上。手輪接合器111連接到驅動套筒102上。驅動套筒102連接到閥桿螺母(未示出)上。蝸輪110與蝸桿軸103匹配。蝸輪110還聯接到閥桿螺母上,其能夠驅動閥的閥桿。在圖1中,閥促動器100并未示為附接到閥上。電動機104或手輪101的操作升高或降低閥桿。閥桿能夠向上和向下行進穿過手輪101的中心。閥桿還可旋轉,且操作閥中的螺母,既可打開或閉合閥,也可將閥直接地旋轉至打開或閉合位置(例如,如在蝶閥、葉片閥或球閥中)。
閥促動器100可包括在操作閥中使用的任何傳動系、硬件、裝置、電子裝置和/或軟件。閥促動器100可設計成用于任何類型的閥,例如,包括線性閥、四分之一圈回轉閥、多圈回轉閥、球閥、塞閥、閘閥、蝶閥和隔膜閥。閥促動器100的構件可以以任何方式布置。如本領域中已知那樣,手輪101可定向至閥促動器100的一側。
傳動系包含任何原動件、任何手動操作的機構、任何解除接合或隔離機構、制動機構、任何速度調節機構,以及用于附接到閥上的機構。傳動系還可排除任何以上元件,或還包括附加元件。僅出于圖示的目的,圖1示出了作為原動件的電動機104,以及作為手動操作的機構的手輪101。通常,離合機構將包括在內,以便電動機104或手輪101中任一個的操作不會導致另一個的操作。舉例來說,桿105和離合器脫開機構113可提供為解除接合或隔離機構。許多離合器和接合機構是本領域中已知的。離合器脫開機構113可設計成使閥促動器100的傳動系的任何部分接合或解除接合。
在圖1中,制動機構和速度調節機構兩者都結合到蝸桿軸103和蝸輪110上。作為蝸輪110和蝸桿軸103的替代或除蝸輪110和蝸桿軸103以外,閥促動器100中可使用其他齒輪類型或不使用齒輪。用于閥促動器的齒輪類型通常基于電動機104與閥桿螺母之間的減速量(如果有)來選擇。在下文中,當提到閥促動器的傳動系的齒輪時,主要使用蝸輪和蝸桿軸的實例。然而,應當理解的是,該論述可應用于任何齒輪。如果齒輪未存在于閥促動器中,則任何可用的原動件的輸出機構也可滿足。
在圖1的實例中,如本領域中已知那樣,用于附接到閥上的機構可為閥桿螺母和相關聯的支承結構。然而,可使用本領域中已知的用于附接的任何機構。如本文使用的用語"閥"包含如本領域中使用的用語的最一般的使用,包括至少部分地控制液體、氣體和/或固體的流動的裝置的定義。電動機104可為能夠操作閥促動器的任何電驅動的原動件。
圖1還示出了用于閥促動器100的示例性控制系統106。例如,控制系統106可包括控制模塊108,以用于控制電動機104,且繪出了用于從人機接口(例如,控制面板107)接收輸入且用于將輸出發送至指示器112的電路板115。在該特定實例中,指示器112示為液晶顯示器(LCD)。可存在一個或多個指示器112。指示器的一些非限制性實例包括發光二極管(LED)和顯示器、細絲燈和撥盤(dial)。控制系統106還可包括編碼器109,其繪制為圖1中的多圈絕對值編碼器(multi-wheel absolute encoder)。在其他實施例中,編碼器109可包括不同類型的編碼器,例如,單圈絕對值編碼器、增量式編碼器等。
在一些實施例中,人機接口可為控制系統106的一部分。在其他實施例中,人機接口可形成為與控制系統106分開且遠程通信。
本公開內容不限于任何特定閥促動器,且可應用于任何閥促動器。圖2示出了如本領域中已知的一種氣動驅動的閥促動器——閥促動器140。閥促動器140示為與閥136匹配,且促動器閥桿122聯接到閥塞130上。促動器閥桿122的移動導致閥塞130的對應移動,其管理閥136的操作。閥136可為球心閥、閘閥、球閥、蝶閥、塞閥、隔膜閥或可由促動器操作的任何其他類型的閥。促動器閥桿122和閥塞130示為使用于典型的球心閥。然而,應當理解的是,任一構件都可取決于存在的閥的類型來改變。此外,當短語"傳動系"在下文中使用時,該短語包含閥促動器140的傳動構件,如,促動器閥桿122。
閥促動器140還可包括類似于如上文參照圖1所示和所述的控制系統106的控制系統。
本公開內容的實施例包括結合閥促動器的控制系統使用的人機接口,例如,如閥促動器的內部控制系統或外部(例如,遠程)控制系統。此人機接口允許閥促動器的使用者例如控制閥促動器的各種功能和構造,在閥促動器上運行診斷,和檢查閥促動器的狀態。具體而言,根據本公開內容的人機接口的實施例包括無線地和電子地與閥促動器的控制系統通信的人機接口。例如,人機接口包括與閥促動器的控制系統分開(例如,并未直接電性或機械連接)的一個或多個輸入裝置。此人機接口可允許使用者通過從人機接口發送電信號來與控制系統對接,同時控制系統至少部分地與人機接口(例如,密封在閥促動器內)隔離。
圖3為閥促動器例如上文分別參照圖1和2所示和所述的閥促動器100,140的控制系統206的分解透視圖。如圖3中所示,控制系統206可稍類似于上文參照圖1所述的控制系統106,且可包括類似的構件和構造。控制系統206包括殼體202。在一些實施例中,殼體202可為閥促動器(例如,閥促動器100,140)的殼體的一部分。在其他實施例中,控制系統可包括與閥促動器分開(例如,與閥促動器的殼體分開)的殼體。在一些實施例中,殼體202可將控制系統206的至少一部分與控制系統206和/或閥促動器所在的周圍環境至少部分地密封(例如,氣密性密封)。
殼體202可形成為允許使用者通過使使用者接近人機接口(例如,控制面板207)來操作閥促動器100(圖1)的控制系統206,人機接口具有用于操作閥促動器100(圖1)的控制系統206的一個或多個輸入和輸出裝置。例如,殼體202可包括透明窗口204,以用于觀察控制系統206的一個或多個指示器212(例如,密封在殼體202內的指示器212)。如圖所示,指示器212可包括LCD屏幕和一個或多個LED,其從控制系統輸出信號(以示出例如閥促動器100(圖1)的狀態)。在其他實施例中,指示器212可形成為殼體202的一部分,且可在殼體202中與控制系統206通信(例如,通過直接電連接或無線)。
殼體202的控制面板207還包括使用者可接近的一個或多個輸入裝置210。輸入裝置210為無線的,以允許控制系統206的其余部分與輸入裝置210置于其中的環境隔離(例如,密封),以便一個或多個使用者可接近。例如,如圖所示,輸入裝置210并未通過一條或多條(電)線或通過直接或間接機械連接物理地連接到控制系統206的至少一部分上。
殼體202的控制面板207包括用于將輸入裝置210聯接到殼體202的外部上的一個或多個支承件211。支承件211可將輸入裝置210保持在固定位置。例如,支承件211可限制輸入裝置210沿一個或多個方向移動(例如,通過平移和/或旋轉)。在此實施例中,例如如下文所述的旋鈕或操縱桿或軌跡球的固定輸入裝置210可允許輸入裝置210或其構件(例如,傳感器或輸入裝置210內的其他電子構件)比具有一個或多個可動構件的可動元件對于來自這些裝置或構件置于其中的環境的污染和/或破壞(例如,水、天氣、化學制品等)更不會受影響。
在其他實施例中,支承件211可允許輸入裝置210如下文所述那樣移置或旋轉選定量。
輸入裝置210包括一個或多個力傳感器214,以用于感測由使用者施加到輸入裝置210上的一個或多個力。在下文中參照圖4更詳細論述的力傳感器214可形成在輸入裝置210的外部上、至少部分地形成在輸入裝置210內、形成在殼體202的支承件211的外部上、至少部分地形成在支承件211附近的殼體202內、或以它們的組合形成。一個或多個電子信號響應于由使用者施加到輸入裝置210上的一個或多個力來從力傳感器214傳輸(例如,經由如下文所述的輸入裝置210的電子構件傳輸)。
仍參看圖3,控制系統206包括用于接收從力傳感器214傳輸的信號的一個部分(例如,殼體202內的內部部分)。例如,控制系統206包括電路板215(例如,印刷電路板(PCB)),其具有形成在其上的電子裝置來用于從力傳感器214接收信號(例如,一個或多個接收器216,其在一些實施例還可包括一個或多個換能器(transducer))。接收器216與閥促動器100(圖1)的控制系統208通信,且將使用者輸入從輸入裝置210傳遞至控制系統208來操作閥促動器100的各種功能。響應于使用者輸入的來自閥促動器100的控制系統208的輸出(例如,反饋)可經由指示器212傳遞至使用者。
如圖所示,指示器212還可連接或聯接到電路板215上。
在一些實施例中,控制系統206可包括用于對無線輸入裝置210無線地供能的構件。例如,電路板215可包括一個或多個無線供能裝置218(例如,磁充電器或感應充電器)。在一些實施例中,無線供能裝置218可對輸入裝置210的一個或多個電池組供能。電池組可電連接到力傳感器214和/或輸入裝置210的其他電子構件220(例如,一個或多個應答器(transponder)、一個或多個射頻識別(RFID)芯片、一個或多個換能器或其他處理器、一個或多個發送器或它們的組合)上且用于對其供能。在其他實施例中,無線供能裝置218可對使用或不使用電池組的輸入裝置210的各種構件(例如,力傳感器214和/或上文列出的其他電子構件220)直接地供能。如圖所示,無線供能裝置218可定位在鄰近各個相應輸入裝置210的電路板215上,以減小各個輸入裝置210與其對應的無線供能裝置218之間的距離。
在一些實施例中,無線供能裝置218和接收器216可形成為發送器-接收器裝置,以將信號傳輸至輸入裝置210的電子構件220(例如,應答器),且響應于傳輸的信號接收來自輸入裝置210反饋的信息。
圖4為結合如圖3中所示的控制系統206使用的輸入裝置(例如,還如參照圖3所示和所述的輸入裝置210)的示意圖。如圖4中所示,輸入裝置210可包括定位在輸入裝置210的各種部分上的力傳感器214,以取決于實施的傳感器的類型檢測由使用者施加到輸入裝置210上的各種力。例如,輸入裝置210可包括沿輸入裝置210的縱軸線L210定位的一個或多個傳感器(例如,傳感器224,226),和/或沿橫向于輸入裝置210的縱軸線L210的方向定位的一個或多個傳感器(例如,傳感器222,228)。如上文所述,力傳感器214可定位在輸入裝置210上或至少部分在輸入裝置210內,或在殼體202的一部分上(圖3)。
在一些實施例中,力傳感器214可包括應變式負荷傳感器(strain gauge load cell sensor)(例如,具有彈性元件的應變儀、電阻應變儀、箔片應變儀、半導體應變儀、薄膜應變儀、線應變儀或它們的組合)、電容傳感器、壓電力傳感器(例如,多構件壓電力換能器)、壓力傳感器(例如,液壓負荷傳感器、氣動負荷傳感器或它們的組合),或它們的組合。
力傳感器214可定位在輸入裝置210上,以感測沿一個或多個方向的力(例如,線性力,如,側向和軸向力,以及旋轉力)。例如,力傳感器214可檢測以下的一個或多個:沿橫向于(垂直于)輸入裝置210的縱軸線L210的方向施加到輸入裝置210上的側向力;沿輸入裝置210的縱軸線L210施加到輸入裝置210上的軸向力;以及圍繞輸入裝置210的縱軸線L210例如沿順時針或反時針方向施加到輸入裝置210上的旋轉力(例如,轉矩、力矩)。換言之,輸入裝置210可檢測沿輸入裝置210的X軸線、Y軸線和Z軸線(其中Z軸線對應于縱軸線L210)施加的力,其還可包括在X軸線與Y軸線之間成角度地施加的力,以及圍繞Z軸線施加到輸入裝置210上的旋轉力。換言之,輸入裝置210可檢測沿在垂直于輸入裝置210的縱軸線L210的方向上延伸的側向平面施加的側向力,沿在沿輸入裝置210的縱軸線L210的方向延伸的軸向平面施加的軸向力,以及圍繞輸入裝置210的縱軸線L210施加的旋轉力。
如上文所述,且在一些實施例中,殼體202的支承件211(圖3)可將輸入裝置210保持在固定非活動狀態中。例如,力傳感器214可選定成檢測由使用者施加到輸入裝置210上的力引起的輸入裝置210中的相對較小的變形(例如,彈性變形)。進一步舉例,在應變儀實施為一個或多個力傳感器214的情況下,應變儀可沿選定方向定位在輸入裝置210上(例如,沿縱軸線L210,與縱軸線L210成角度,如成45度、90度,或它們的組合),以便允許傳感器214檢測到可由使用者施加到輸入裝置210上的上文所述的各種方向力引起的輸入裝置210的合成變形。
在其他實施例中,殼體202的支承件211(圖3)可允許輸入裝置210的至少一些的移動,以便促動一個或多個力傳感器214。
仍參看圖4,且如上文所述,輸入裝置210可包括電子構件220,以用于處理和/或傳輸信號從力傳感器214至控制系統206的另一部分。例如,電子構件220可包括用于轉換來自力傳感器214的信號的一個或多個換能器、用于改變信號的一個或多個處理器,以及用于將信號從輸入裝置210發送至如圖3中所示的控制系統206的對應接收器216的一個或多個發送器(例如,應答器,如RFID芯片)。在一些實施例中,控制系統206還可包括一個或多個換能器和/或處理器來進一步按可能的需求改變信號。在輸入裝置210由控制系統206(圖3)遠程地供能的實施例中,電子構件220可包括用于接收來自控制系統206的感應線圈的功率的一個或多個感應線圈。
圖5為閥促動器(例如,閥促動器100,140)的控制系統306的另一個實施例的分解透視圖。如圖5中所示,控制系統306可類似于和包括上文參照圖1、3和4所述的控制系統106,206的各種構件。例如,控制系統306包括電路板215、一個或多個接收器216、指示器212和無線供能裝置218。控制系統306還可包括殼體302,其可為閥促動器的殼體的一部分,具有用于觀察控制系統306的一個或多個指示器212的透明窗口304。
控制系統306可包括具有輸入裝置310形成為操縱桿(例如,固定非可動操縱桿)的人機接口(例如,控制面板307)。類似于上文所述的輸入裝置210(圖3和4),輸入裝置包括一個或多個力傳感器214,其可包括上文列出的各種傳感器中任一種,以檢測如上文詳述的由使用者施加的任何所述的各種力。例如,輸入裝置310可檢測沿輸入裝置210的X軸線、Y軸線和Z軸線的力(其中Z軸線對應于操縱桿的縱軸線),其還可包括在X軸線與Y軸線之間成角度地施加的力,以及大致圍繞Z軸線施加到輸入裝置310上的旋轉力(例如,施加到操縱桿上的順時針或反時針的旋轉力)。
圖6為用于閥促動器(例如,閥促動器100,140)的控制系統406的又一個實施例的分解透視圖。如圖6中所示,控制系統406可類似于且包括上文參照圖1、3至5所述的控制系統106,206,306的各種構件。例如,控制系統406包括電路板215、一個或多個接收器216、指示器212和無線供能裝置218。控制系統406還可包括殼體402,其可為閥促動器的殼體的一部分,具有用于觀察控制系統406的一個或多個指示器212的透明窗口404。
控制系統406可包括具有輸入裝置410形成為軌跡球(例如,固定非可動軌跡球)的人機接口(例如,控制面板407)。類似于上文所述的輸入裝置210(圖3和4),輸入裝置410包括一個或多個力傳感器214,其可包括上文列出的各種傳感器中任一種,以檢測如上文詳述的由使用者施加的任何所述的各種力。例如,輸入裝置410可檢測沿輸入裝置210的X軸線、Y軸線和Z軸線的力,和在X軸線與Y軸線之間成角度地施加的力,以及大致圍繞Z軸線施加到輸入裝置410上的旋轉力(例如,施加到軌跡球上的順時針或反時針的旋轉力)。
在其他實施例中,輸入裝置410可形成為觸覺傳感器,其感測接觸、力和/或壓力(例如,多點觸控板或觸摸屏)。
圖7為示出操作閥促動器(例如,閥促動器100,140)的控制系統(例如,控制系統106,206,306,406)的方法。如圖7中所示,在一個動作中,控制系統感測施加到一個或多個無線輸入裝置上的力。例如,使用者可將線性力或旋轉力施加到輸入裝置(例如,定位在閥促動器的外部上的固定輸入裝置)上,其由監測輸入裝置的一個或多個傳感器檢測到。
在一些實施例中,控制系統可將足夠的功率提供至輸入裝置,使得由使用者施加的力可被感測到且傳輸回控制系統。例如,控制系統可將恒定的功率量提供至輸入裝置,使得輸入裝置能夠檢測到力,而不必預先準備。
在其他實施例中,輸入裝置可包括電源,以便感測力。例如,輸入裝置可包括電池組,使得輸入裝置能夠感測力,而不必在力被輸入之前準備好(例如,通電或被帶出睡眠模式)。
在又一些實施例中,可使用另一傳感器來向控制系統發信號來提供功率至輸入裝置,以便感測力。例如,控制系統可包括使使用者動作起作用的特征,以在力施加到輸入裝置之前控制系統做好準備(例如,與輸入裝置分開的按鈕或開關、鄰近的檢測器等)。
在另一動作中,控制系統響應于施加的力無線地傳輸信號。例如,力傳感器可將信號通過一個或多個處理器傳遞至發送器,發送器將信號傳輸至控制系統的另一部分(例如,密封在閥促動器內的部分)。在輸入裝置包括應答器(例如,RFID芯片)的實施例中,控制系統可將信號傳輸至輸入裝置,其也可提供功率至輸入裝置。響應于信號,應答器可將示出由力傳感器檢測到的力(例如,力的大小和方向)的信號傳遞回控制系統。在一些實施例中,需要由傳感器檢測到的力的大小大于預定的閾值。在此實施例中,控制系統的一部分(例如,閥促動器內的控制系統或輸入裝置的構件的一部分)可將檢測到的力大小與閾值相比較,以確定控制系統是否應當響應于施加力。
在又一個動作中,控制系統通過控制系統的檢測器接收信號且響應信號。例如,控制系統可接收和處理信號,且以一個輸出通過顯示來響應至指示器(例如,指示器112(圖3、5和6)),例如顯示閥促動器的狀態和/或控制系統的菜單,以用于操作控制系統和閥促動器中的至少一者。
如上文所述,輸入裝置可包括用于檢測沿多個方向的力的傳感器。例如,輸入裝置可感測多個平面中的力(例如,側向平面和軸向平面)和旋轉力。在此實施例中,輸入裝置可提高使用者與閥促動器的控制系統交互且操作控制系統的能力。例如,當實施構造成能夠檢測沿多個方向的力的固定旋鈕或操縱桿(例如,輸入裝置210,310(圖3和5))的一個或多個輸入裝置時,使用者可使用固定輸入裝置來將各種命令提供至控制系統,以便操作控制系統。再舉一個實例,使用者可經由控制系統的菜單或圖像用戶界面(GUI)施加線性力(例如,在沿垂直于輸入裝置的縱軸線的側向平面的任何方向上)來導航。使用者可施加軸向力(例如,通過沿軸向平面推或拉輸入裝置),或施加旋轉力來選擇菜單或GUI的各種部分。在一些實施例中,施加到輸入裝置上的旋轉力可提供不同的功能性(例如,滾動特征)。在一些實施例中,如參照圖6所示和所述的輸入裝置410可以以類似方式作用。
盡管附圖中描述和示出了某些實施例,但此類實施例不僅是示范性的且不限制本公開內容的范圍,且本公開內容不限于所示和所述的特定構造和布置,因為所述實施例的各種其他添加和修改和刪除將對于本領域的普通技術人員清楚。因此,本公開內容的范圍僅由以下權利要求的書面語言和法律等同語言限制。

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