一種比例閥控制系統的製作方法
2023-10-05 01:01:09 1
一種比例閥控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種比例閥控制系統，包括依次相連的信號發生電路、信號放大電路、信號比較電路、功率驅動電路；所述功率驅動電路的輸出端連接電液比例電磁閥所述信號發生電路用於產生信號；所述信號放大電路用於將信號放大，產生參考信號；所述信號比較電路的輸入端分別輸入參考信號和輸入信號，並生成控制信號；所述控制信號輸入所述功率驅動電路的輸入端，所述功率驅動電路用於將控制信號進行功率放大並輸出驅動信號，所述驅動信號作用於電液比例電磁閥。本實用新型能夠滿足液壓系統的手動操作功能，採用純硬體電路的方式驅動比例閥，應用可靠，滿足要求，並省去了單片機控制所產生的軟體開發成本。
【專利說明】—種比例閥控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及液壓控制系統，尤其涉及一種比例閥控制系統。
【背景技術】
[0002]電液比例電磁閥(簡稱比例閥)在簡易的自動控制的液壓系統中應用廣泛，它可以根據輸入的電控制信號連續的、按比例的控制液壓系統中液流的壓力和流量。
[0003]電控制信號常為脈寬可調的佔空比信號，目前常用的比例電磁閥電控方法是利用微控制器內部定時器的比較輸出功能，如圖1所示，這種控制方式包括單片機及外圍電路、功率驅動電路，並結合微型控制器底層驅動程序輸出佔空比信號，輸出信號再通過功率驅動電路，最終作用於電液比例電磁閥，實現了以控制功率驅動晶片實現比例閥的連續控制功能。
[0004]然而，這種比例閥控制方式由於使用微型控制器，其基本外圍電路造成設計成本高問題，並且還包括微型控制器底層驅動程序的開發成本和維護成本，因此，需要一種不使用微控制器但能夠實現輸出可調節的新的比例閥控制系統。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是降低因微型控制器的使用造成的外圍電路、程序開發成本高的問題，提供一種純電路結構的系統輸出脈寬可調的佔空比控制信號，以實現比例閥的連續控制功能的控制系統。
[0006]本實用新型的的比例閥控制系統，包括依次相連的信號發生電路、信號放大電路、信號比較電路、功率驅動電路；
[0007]所述功率驅動電路的輸出端連接電液比例電磁閥；
[0008]所述信號發生電路用於產生信號；
[0009]所述信號放大電路用於將信號放大，產生參考信號；
[0010]所述信號比較電路的輸入端分別輸入參考信號和輸入信號，並生成控制信號；
[0011]所述控制信號輸入所述功率驅動電路的輸入端，所述功率驅動電路用於將控制信號進行功率放大並輸出驅動信號，所述驅動信號作用於電液比例電磁閥。
[0012]所述信號發生電路生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號；
[0013]所述信號放大電路將所述三角波信號放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號，作為參考信號；
[0014]所述信號比較電路輸出的控制信號為具有一定佔空比的方波控制信號。
[0015]信號發生電路由定時晶片、電阻和電容組成，定時晶片採用SA555晶片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時晶片引腳4，另一端接電阻R7 —端；電阻R7的另一端分別接定時晶片引腳7和電阻R8 —端；電阻R8的另一端分別接定時晶片的引腳6和電容C4 一端；電容C4的另一端接地；電容C9的一端接定時晶片引腳5，另一端接地；定時晶片的引腳2、6連接電阻R5的同一端，電阻R5的另一端連接信號放大電路中運算放大器D2B的同相輸入端。
[0016]信號放大電路由雙路運算放大器、電阻和電容組成，雙路運算放大器採用包括運算放大器D2A和運算放大器D2B的0P727晶片，其引腳3連接電阻R3 —端，電阻R3的另一端分別連接電阻R13和電阻R2的一端，電阻R13另一端接+15V電源，電阻R2的另一端接地；所述雙路運算放大器D2的引腳4分別接-15V電源和旁路電容Cll的一端，旁路電容Cll另一端接地；引腳5接電阻R5 ;引腳6通過限流電阻R6與引腳I相連；引腳7輸出控制信號，且通過電阻R15連接引腳6 ;引腳8分別接+15V電源和旁路電容ClO的一端，旁路電容ClO的另一端接地；引腳I通過電阻R4與引腳2相連，引腳2串聯電阻R14後接地。
[0017]信號比較電路由比較器D3、電阻和電容組成，比較器D3採用LM193型號，其引腳I通過電阻R9連接功率驅動電路4，引腳I還通過電阻R24與引腳4相連，引腳I還通過電阻R20與引腳8相連；
[0018]引腳8分別接+15V電源和電容C12的一端，旁路電容C12的另一端接地，引腳4接電源地，引腳3接輸入信號，引腳2接雙路運算放大器的引腳7。
[0019]功率驅動電路由功率驅動晶片D4、電阻和二極體組成，功率驅動晶片D4採用BTS432E2晶片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅動晶片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅動晶片D4的引腳2 ;防反接二極體Vl的正極連接功率驅動晶片D4的引腳5，負極分別連接蓄流二級管V5的負極和電液比例電磁閥；蓄流二極體V5的正極接電源地。
[0020]本實用新型的比例閥手動驅動系統的設計能夠滿足液壓系統的手動操作功能，而不用軟體的控制方式(自動控制)實現。此設計是採用純硬體的方式驅動比例閥，應用可靠，滿足要求，並省去了軟體開發周期和軟體開發成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有電液比例閥控制原理示意圖；
[0022]圖2為本實用新型的比例閥控制系統流程圖；
[0023]圖3為本實用新型的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述:
[0025]如圖2所示，本實施例的比例閥控制系統包括依次相連的信號發生電路1、信號放大電路2、信號比較電路3、功率驅動電路4，功率驅動電路4的輸出端連接電液比例電磁閥。
[0026]信號發生電路I用於產生信號。該信號通常為符合控制周期需要的周期信號。
[0027]信號放大電路2用於將信號放大(或者同時變換信號幅值區間)，產生參考信號。
[0028]信號比較電路3的輸入端分別輸入參考信號和輸入信號,並生成控制信號。輸入信號的變化規律通常與需要的控制狀態相應。
[0029]上述控制信號輸入功率驅動電路4的輸入端，功率驅動電路4用於將控制信號進行功率放大並輸出驅動信號，該驅動信號作用於電液比例電磁閥。
[0030]工作過程中，信號發生電路I生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號。
[0031]信號放大電路2將上述三角波信號放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號，作為參考信號。
[0032]信號比較電路3輸出具有一定佔空比的方波控制信號。
[0033]如圖3所示，本實施例的比例閥控制系統中，信號發生電路I由定時晶片D1、電阻和電容組成。
[0034]定時晶片Dl採用SA555晶片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時晶片Dl引腳4，另一端接電阻R7 —端；電阻R7的另一端分別接定時晶片Dl引腳7和電阻R8 —端；電阻R8的另一端分別接定時晶片Dl的引腳6和電容C4 一端；電容C4的另一端接地；電容C9的一端接定時晶片Dl引腳5，另一端接地；定時晶片Dl的引腳2、6連接電阻R5的同一端，電阻R5的另一端連接信號放大電路中運算放大器D2B的同相輸入端。
[0035]信號放大電路2由雙路運算放大器、電阻和電容組成。
[0036]雙路運算放大器採用包括運算放大器D2A和運算放大器D2B的0P727晶片，其引腳3連接電阻R3 —端，電阻R3的另一端分別連接電阻R13和電阻R2的一端，電阻R13另一端接+15V電源，電阻R2的另一端接地；所述雙路運算放大器D2的引腳4分別接-15V電源和旁路電容Cll的一端，旁路電容Cll另一端接地；引腳5接電阻R5;引腳6通過限流電阻R6與引腳I相連；引腳7輸出控制信號，且通過電阻R15連接引腳6 ;引腳8分別接+15V電源和旁路電容ClO的一端，旁路電容ClO的另一端接地；引腳I通過電阻R4與引腳2相連，引腳2串聯電阻R14後接地。
[0037]信號比較電路3由比較器D3、電阻和電容組成。
[0038]比較器D3採用LM193型號，其引腳I通過電阻R9連接功率驅動電路4，引腳I還通過電阻R24與引腳4相連，引腳I還通過電阻R20與引腳8相連；
[0039]引腳8分別接+15V電源和電容C12的一端，旁路電容C12的另一端接地，引腳4接電源地，引腳3接輸入信號，引腳2接雙路運算放大器的引腳7。
[0040]功率驅動電路4由功率驅動晶片D4、電阻和二極體組成。
[0041]功率驅動晶片D4採用BTS432E2晶片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅動晶片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅動晶片D4的引腳2 ;防反接二極體Vl的正極連接功率驅動晶片D4的引腳5，負極分別連接蓄流二級管V5的負極和電液比例電磁閥；蓄流二極體V5的正極接電源地。
[0042]工作原理:
[0043]信號發生電路I由定時晶片SA555的引腳6輸出三角波信號VI，波谷值為5V，波峰值為10V，並經過電阻R5限流後，輸入到運算放大器D2B的同向輸入端引腳5(運算放大器D2B的反相輸入端引腳4亦初始三角波信號VI) ο。
[0044]信號放大電路2是將三角波信號Vl經過放大處理形成參考信號VREF，具體計算過程如下:
[0045](I) +15V電壓經過電阻R2和R13分壓之後，產生+5V的穩定電壓並經過電阻R3進行限流後，輸入到運算放大器D2A的同向輸入端引腳3 (運算放大器D2A的反向輸入端引腳2亦初始為+5V)；
[0046](2)由上可以計算出流過電阻R14的電流I = 5+(19X10~3)，因此可以得出D2A引腳 I 的電壓 V2 = 5+1 X (10X10~3)；
[0047](3)結合運算放大器D2B引腳6的電壓信號，可以得出電阻R15兩端的分壓值V3=IlX (19X10~3)；
[0048](4)信號放大電路輸出的參考信號VREF = V3+V1 = (29 + 10) X (V1-5)。
[0049]信號比較電路3是比較器D3 (LM193)將兩輸入端電壓進行比較，並輸出方波信號。當輸入信號Vin>VREF時，輸出高電平VH(VH ( 5V);當輸入信號VirKVREF時，輸出低電平VL(VLSOV);當輸入信號Vin = VREF時，輸出電壓為零。因此，輸出方波信號的佔空比PWM=Vin/VREF_MAXX100%，其中 PWMMAX =100%, PWMMin = 0%。因此，隨著輸入電壓 Vin的變化，方波佔空比也相應的變化。
[0050]功率驅動電路4的控制信號來自信號比較電路3的方波信號，控制信號經過電阻R9限流之後，進入功率驅動晶片D4(BTS432E2)，驅動電流1ut>2A。由功率驅動晶片D4輸出相應佔空比的驅動信號，用於驅動比例閥。其中，二極體Vl為防反接二極體，二極體V5
為蓄流二極體。
[0051]以上的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種比例閥控制系統，其特徵在於，包括依次相連的信號發生電路(I)、信號放大電路(2)、信號比較電路(3)、功率驅動電路(4); 所述功率驅動電路⑷的輸出端連接電液比例電磁閥； 所述信號發生電路(I)用於產生信號； 所述信號放大電路(2)用於將信號放大，產生參考信號； 所述信號比較電路(3)的輸入端分別輸入參考信號和輸入信號，並生成控制信號； 所述控制信號輸入所述功率驅動電路(4)的輸入端，所述功率驅動電路(4)用於將控制信號進行功率放大並輸出驅動信號，所述驅動信號作用於電液比例電磁閥。
2.根據權利要求1所述的比例閥控制系統，其特徵在於， 所述信號發生電路(I)生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號； 所述信號放大電路(2)將所述三角波信號放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號，作為參考信號； 所述信號比較電路(3)輸出的控制信號為具有一定佔空比的方波控制信號。
3.根據權利要求2所述的比例閥控制系統，其特徵在於，信號發生電路(I)由定時晶片(Dl)、電阻和電容組成，定時晶片(Dl)採用SA555晶片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時晶片(Dl)引腳4，另一端接電阻R7—端；電阻R7的另一端分別接定時晶片(Dl)引腳7和電阻R8—端；電阻R8的另一端分別接定時晶片(Dl)的引腳6和電容C4 一端；電容C4的另一端接地；電容C9的一端接定時晶片(Dl)引腳5，另一端接地；定時晶片(Dl)的引腳2、6連接電阻R5的同一端，電阻R5的另一端連接信號放大電路中運算放大器D2B的同相輸入端。
4.根據權利要求2所述的比例閥控制系統，其特徵在於，信號放大電路(2)由雙路運算放大器、電阻和電容組成，雙路運算放大器採用包括運算放大器D2A和運算放大器D2B的OP727晶片，其引腳3連接電阻R3 —端，電阻R3的另一端分別連接電阻R13和電阻R2的一端，電阻R13另一端接+15V電源，電阻R2的另一端接地；所述雙路運算放大器D2的引腳4分別接-15V電源和旁路電容Cll的一端，旁路電容Cll另一端接地；引腳5接電阻R5 ;弓丨腳6通過限流電阻R6與引腳I相連；引腳7輸出控制信號，且通過電阻R15連接引腳6 ;弓丨腳8分別接+15V電源和旁路電容ClO的一端，旁路電容ClO的另一端接地；引腳I通過電阻R4與引腳2相連，引腳2串聯電阻R14後接地。
5.根據權利要求2所述的比例閥控制系統，其特徵在於，信號比較電路⑶由比較器D3、電阻和電容組成，比較器D3採用LM193型號，其引腳I通過電阻R9連接功率驅動電路4，引腳I還通過電阻R24與引腳4相連，引腳I還通過電阻R20與引腳8相連； 引腳8分別接+15V電源和電容C12的一端，旁路電容C12的另一端接地，引腳4接電源地，引腳3接輸入信號，引腳2接雙路運算放大器的引腳7。
6.根據權利要求2所述的比例閥控制系統，其特徵在於，功率驅動電路⑷由功率驅動晶片D4、電阻和二極體組成，功率驅動晶片D4採用BTS432E2晶片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅動晶片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅動晶片D4的引腳2 ;防反接二極體Vl的正極連接功率驅動晶片D4的引腳5，負極分別連接蓄流二級管V5的負極和電液比例電磁閥；蓄流二極體V5的正極接電源地。
【文檔編號】F16K31/02GK204042130SQ201420357787
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月30日 優先權日:2014年6月30日
【發明者】李德忠, 劉海陽, 黃媛媛, 王志勇, 康亞東 申請人:北京航天發射技術研究所, 中國運載火箭技術研究院