電磁開關液壓多路閥控制裝置的製作方法

2023-04-25 18:09:01

專利名稱：電磁開關液壓多路閥控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁開關液壓閥的控制裝置，尤其是一種基於分 段電流負反饋原理的電磁開關液壓多路閥控制裝置，屬於液壓控制電 路才支術領域。
技術背景電磁開關液壓多路閥是液壓傳動與控制的基礎元件，廣泛應用於 各種行走液壓控制系統(如各種工程機械、工程車輛等)。傳統的電 磁開關液壓多路閥中各聯電磁開關閥、尤其是單聯電磁開關閥由於釆 用開關電路作為控制裝置，長期以來存在以下問題1、 工作可靠性、穩定性較差；由於製造加工精度及對油液汙染度的影響，電》茲開關液壓閥開啟 時所需克服的靜摩擦力較大，而開關電磁鐵的特性是剛開啟時工作 時氣隙大，因此電磁鐵的推力小，結果導致電磁閥剛開啟時容易出現 卡澀、卡死現象，影響系統工作的可靠性；在電^f茲閥完全打開進入保 持狀態後，只需較小的電磁推力就可以克服液動力等作用力的影響， 而此時由於電磁鐵工作氣隙小，所提供的電磁推力遠大於液動力，不 能合理利用電磁鐵的電磁性能；此外，由於電源電壓的波動及其它外 界因素的影響，開關電磁鐵的驅動電流易受到幹擾，也容易造成開關 電磁鐵推力的不穩定，影響系統工作的穩定性。2、 電磁鐵功耗大，發熱嚴重。在現有的電;茲開關液壓多路閥中，各聯電石茲開關閥為了在閥開啟 時提供較大的推力，通常採用提高驅動電流的措施，而電磁閥在開啟、 完全打開、保持工況下採用相同大小的驅動電流。由於電石茲開關液壓閥在完全打開及保持工況下實際所需的驅動電流遠小於開啟時的驅 動電流，結果造成電磁閥的功耗大，發熱嚴重，直接影響開關電磁鐵 的使用壽命。

發明內容
本發明要解決技術問題是針對以上現有技術存在的缺點，提出 一種有助於提高液壓多路閥工作可靠性和穩定性、且降低電磁鐵熱耗 延長其使用壽命的電磁開關液壓多路閥控制裝置。
為了解決以上技術問題，本發明的電磁開關液壓多路閥控制裝置 包括
分段電流發生電路，用以在多路閥開啟時，輸出大電流，而在多 路閥開啟完成後，輸出維持電流；
電流調節電路，用以將分段電流發生電路輸出的電流與負反饋 電路的反饋電流疊加後輸出；
脈寬調製電路，用以將電流調節電路輸出的電流信號轉換成對應 的脈寬調製信號；
功率驅動電路，用以將脈寬調製電路輸出的脈寬調製信號放大後 輸出控制液壓多路岡的電磁鐵；
電流負反饋電路，用以將控制液壓多路閥電磁鐵的迴路電流反饋 到電流調節電路。
工作時，分段電流發生電路在輸入信號的控制下，首先產生電磁 鐵開啟所需的較大電流，通過後續電路的處理後，驅動液壓多路閥電 磁鐵在開啟瞬間產生較大推力，使其可靠開啟動作。在其完全開啟後， 分段電流發生電路產生維持電磁閥開啟所需要的較小電流，因此可以 降低功耗，減小溫升，提高開關電磁鐵的使用壽命。同時，脈寬調製 式功率放大使功放管始終工作在飽和區或截止區，進一步降低了功耗，不但提高了效率，也有助於提高了可靠性。而電流負反饋電路則 消除了電源電壓及其它外界因素對控制電流的幹擾，避免了因此而導 致的閥芯顫動以及液壓油被攪動引起的溫升，從而使控制裝置運行穩 定，並有效抑制了液壓油的溫升。
與現有技術相比，本發明採用分段電流控制，消除了電磁閥在剛
開啟時容易卡澀、卡死現象，保證了開啟的開靠性；利用脈寬調製使 功率放大電路始終工作在開關狀態，減少了電路的發熱量，有利於節 約能源，提高工作的穩定性；而藉助電流負反饋消除了閥芯的顫振， 則有效地降低了系統油液的溫度，實現了節能，提高了多路閥工作可
靠性。


下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明一個實施例的電路框圖。
圖2是圖1實施例的分段電流發生電路原理圖。
圖3是圖1實施例的電流調節電路原理圖。
圖4是圖1實施例的脈寬調製電路原理圖。
圖5是圖1實施例的功率驅動電路原理圖。
圖6是圖1實施例的電流負反饋電路原理圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的電磁開關液壓多路閥控制裝置如圖1所示，主要由分 段電流發生電路2、電流調節電路3、脈寬調製電路4、功率驅動電 路5、電流負反饋電路7構成。圖中l是控制信號，6是液壓多路閥 電磁鐵。
以上電路的基本連接關係為分段電流發生電路2接收輸入信號1,其輸出與電流調節電路器3的輸入相連。電流調節電路3將分段 電流發生電路2的輸出信號與電流負反饋電路7的反饋信號進行綜 合，傳輸給與^U目連的脈寬調製電路4。脈寬調製電路4把接收到的 輸入信號轉換成與之相關的脈寬調製信號輸出給與之相連的功率驅 動電路5。功率驅動電路5對輸入信號進行放大後驅動液壓多路閥電 磁鐵6工作，同時液壓多路閥電磁鐵的迴路電流經負反饋電路7反饋 到電流調節電路器3。圖2所示為本實施例的分段電流發生電路，電源端VCC通過並聯 的第一和第二模擬開關電路後經加法器A3輸出，兩模擬開關電路分 別由可調電阻R1、 R2經電壓跟隨器A1、 A2後接模擬開關器件Kl、 K2構成，其中第一模擬開關電路中的模擬開關器件K1的控制端接控 制信號輸入I,第二模擬開關電路中的模擬開關器件K2的控制端接 控制信號輸入接控制信號經同或門(要求真值表為1，0—1 1, l—0 0， 0—0 )的輸出端。兩可調電阻調節後的輸入電壓經電壓跟隨器後輸入模擬開關，由 模擬開關控制其至加法器的通斷。模擬開關器件Kl的通斷直接由輸 入的控制信號控制，當該控制信號為高電平時模擬開關Kl導通。模 擬開關2由控制信號經同或門控制。當要求液壓多路閥開啟的信號到 來時，調節好可調電阻R1、 R2的大小，即可得到寬度合適的脈沖信 號，此脈沖信號的高電平控制模擬開關K2閉合，兩路電源同時作用， 經第一加法器A1相加後，產生較大的電流輸出。經過所需時間後， 模擬開關K2因輸入的控制信號變為低電平而斷開，此時只有餘下一 路電源作用，輸出電流變小，以此實現分段電流輸出控制。圖3所示的電流調節電路由輸入端(即A4的反相輸入端)分別 接分段電流發生電路輸出端和電流負反饋電路反饋端的第二加法器A4構成，因此可以接收來自分段電流發生電路和電流負反饋電路的 電流，並對它們求和，得到兩個電流量的差值，再把這個差值輸出給 後續的脈寬調製器電路。
圖4所示為本實施例的脈寬調製電路，該電路由同相和^^相輸入 端分別接電流調節電路的輸出以及三角波發生電路的比較器A5構 成，其中的三角波發生電路由二級運算放大器A6、 A7以及電容C4-1、 電阻R4-2、 R4-4組成，該電路所產生的三角波輸入比較器A5後，以 電流調節電路產生的輸入信號作為參考電壓，經過比較後得到與電流 調節電路產生的信號相對應的脈寬調製波。把此脈寬調製波輸送到功 率驅動電路，可以使該電路中的放大器件始終工作在飽和狀態或截止 狀態，從而減少放大器件的發熱，降低電路對散熱的要求，減小電路 板體積，提高電路穩定性。
圖5所示為功率驅動電路由作為放大器件的場效應構成。通常經 脈寬調製輸出得到的信號不足於驅動液壓多路閥電磁鐵，需經過放 大。在該電路中放大作用主要由場效應Ql管完成。在脈寬調製電路 的作用下，場效應管一直工作在開關狀態，可有效減小它們的發熱量。
圖6所示為電流負反饋電路。該電路由同相和反相輸入端分別接 串聯在液壓多路閥電磁鐵迴路中採樣電阻兩端的放大器A8構成。該 放大器把採樣回來的信號進行放大後反饋到信號調節電路。調節該電 路中的電阻R6-2可以得到不同的增益。利用電流負反4齎可以屏蔽電 源電壓等外界因素的幹擾，消除電磁閥芯的顫振，從而抑制閥芯攪動 引起的油液溫升。
實驗證明，本實施例的電磁開關液壓多路閥控制裝置能夠在多路 閥開啟的瞬間提供較大的電流以使起開關作用的電磁鐵產生較大的 推力，克服原有技術中開關電磁閥在剛開啟時容易造成卡澀、卡死的弊病，保證多路閥中各聯液壓多路閥開啟時的可靠性；在各聯液壓多 路閥完全打開進入保持狀態後，提供較低的、僅維持液壓多路閥保持 狀態所需要的電流，以降低開關電磁鐵的功耗，減小溫升，從而顯著 提高開關電磁鐵的使用壽命。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替 換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1. 一種電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵在於主要由以下電路組成分段電流發生電路，用以在多路閥開啟時，輸出大電流，而在多路閥開啟完成後，輸出維持電流；電流調節電路，用以將分段電流發生電路輸出的電流與負反饋電路的反饋電流疊加後輸出；脈寬調製電路，用以將電流調節電路輸出的電流信號轉換成對應的脈寬調製信號；功率驅動電路，用以將脈寬調製電路輸出的脈寬調製信號放大後輸出控制液壓多路閥的電磁鐵；電流負反饋電路，用以將控制液壓多路閥電磁鐵地迴路電流反饋到電流調節電路。
2. 根據權利要求1所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵 在於所述分段電流發生電路由電源端通過並聯的第一和第二模擬開 關電路後經加法器輸出構成，所述兩模擬開關電路分別由第一和第二 可調電阻經第一和第二電壓跟隨器後接第一和第二模擬開關器件構 成，所述第 一模擬開關電路中的第 一模擬開關器件的控制端接控制信 號輸入，所述第二模擬開關電路中的第二模擬開關器件的控制端接控 制信號輸入接控制信號經同或門的輸出端。
3. 根據權利要求2所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵 在於所述電流調節電路由輸入端分別接分段電流發生電路輸出端和 電流負反饋電路反饋端的第二加法器構成。
4. 根據權利要求3所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵在於所述脈寬調製電路由同相和反相輸入端分別接電流調節電路的 輸出以及三角波發生電路的比較器構成。
5. 根據權利要求4所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵 在於所述三角波發生電路由二級運算放大器以及阻容器件組成。
6. 根據權利要求4所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵 在於所述功率驅動電路由作為放大器件的場效應構成。
7. 根據權利要求6所述電磁開關液壓多路閥控制裝置，其特徵 在於所述電流負反饋電路由同相和反相輸入端分別接串聯在液壓多 路閥電》茲《失迴路中採樣電阻兩端的》文大器構成。
全文摘要
本發明涉及一種基於分段電流負反饋原理的電磁開關液壓多路閥控制裝置，屬於液壓控制電路技術領域。該裝置主要由分段電流發生電路、電流調節電路、脈寬調製電路、功率驅動電路、電流負反饋電路組成。與現有技術相比，本發明採用分段電流控制，消除了電磁閥在剛開啟時容易卡澀、卡死現象，保證了開啟的開靠性；利用脈寬調製使功率放大電路始終工作在開關狀態，減少了電路的發熱量，有利於節約能源，提高工作的穩定性；而藉助電流負反饋消除了閥芯的顫振，則有效地降低了系統油液的溫度，實現了節能，提高了多路閥工作可靠性。
文檔編號G05F1/10GK101290073SQ20081002322
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者孫曉斌, 琪 王, 王成平, 王成生, 邱敏秀 申請人:江蘇悅達專用車有限公司;浙江大學