一種比例閥控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種比例閥控制系統(tǒng)，包括依次相連的信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)比較電路、功率驅(qū)動(dòng)電路；所述功率驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接電液比例電磁閥所述信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生信號(hào)；所述信號(hào)放大電路用于將信號(hào)放大，產(chǎn)生參考信號(hào)；所述信號(hào)比較電路的輸入端分別輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸入信號(hào)，并生成控制信號(hào)；所述控制信號(hào)輸入所述功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，所述功率驅(qū)動(dòng)電路用于將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于電液比例電磁閥。本實(shí)用新型能夠滿足液壓系統(tǒng)的手動(dòng)操作功能，采用純硬件電路的方式驅(qū)動(dòng)比例閥，應(yīng)用可靠，滿足要求，并省去了單片機(jī)控制所產(chǎn)生的軟件開發(fā)成本。
【專利說明】—種比例閥控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液壓控制系統(tǒng)，尤其涉及一種比例閥控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電液比例電磁閥(簡(jiǎn)稱比例閥)在簡(jiǎn)易的自動(dòng)控制的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，它可以根據(jù)輸入的電控制信號(hào)連續(xù)的、按比例的控制液壓系統(tǒng)中液流的壓力和流量。
[0003]電控制信號(hào)常為脈寬可調(diào)的占空比信號(hào)，目前常用的比例電磁閥電控方法是利用微控制器內(nèi)部定時(shí)器的比較輸出功能，如圖1所示，這種控制方式包括單片機(jī)及外圍電路、功率驅(qū)動(dòng)電路，并結(jié)合微型控制器底層驅(qū)動(dòng)程序輸出占空比信號(hào)，輸出信號(hào)再通過功率驅(qū)動(dòng)電路，最終作用于電液比例電磁閥，實(shí)現(xiàn)了以控制功率驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)比例閥的連續(xù)控制功能。
[0004]然而，這種比例閥控制方式由于使用微型控制器，其基本外圍電路造成設(shè)計(jì)成本高問題，并且還包括微型控制器底層驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)成本和維護(hù)成本，因此，需要一種不使用微控制器但能夠?qū)崿F(xiàn)輸出可調(diào)節(jié)的新的比例閥控制系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)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(fā)成本高的問題，提供一種純電路結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)輸出脈寬可調(diào)的占空比控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)比例閥的連續(xù)控制功能的控制系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的的比例閥控制系統(tǒng)，包括依次相連的信號(hào)發(fā)生電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)比較電路、功率驅(qū)動(dòng)電路；
[0007]所述功率驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接電液比例電磁閥；
[0008]所述信號(hào)發(fā)生電路用于產(chǎn)生信號(hào)；
[0009]所述信號(hào)放大電路用于將信號(hào)放大，產(chǎn)生參考信號(hào)；
[0010]所述信號(hào)比較電路的輸入端分別輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸入信號(hào)，并生成控制信號(hào)；
[0011]所述控制信號(hào)輸入所述功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，所述功率驅(qū)動(dòng)電路用于將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于電液比例電磁閥。
[0012]所述信號(hào)發(fā)生電路生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號(hào)；
[0013]所述信號(hào)放大電路將所述三角波信號(hào)放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號(hào)，作為參考信號(hào)；
[0014]所述信號(hào)比較電路輸出的控制信號(hào)為具有一定占空比的方波控制信號(hào)。
[0015]信號(hào)發(fā)生電路由定時(shí)芯片、電阻和電容組成，定時(shí)芯片采用SA555芯片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時(shí)芯片引腳4，另一端接電阻R7 —端；電阻R7的另一端分別接定時(shí)芯片引腳7和電阻R8 —端；電阻R8的另一端分別接定時(shí)芯片的引腳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(shí)芯片引腳5，另一端接地；定時(shí)芯片的引腳2、6連接電阻R5的同一端，電阻R5的另一端連接信號(hào)放大電路中運(yùn)算放大器D2B的同相輸入端。
[0016]信號(hào)放大電路由雙路運(yùn)算放大器、電阻和電容組成，雙路運(yùn)算放大器采用包括運(yùn)算放大器D2A和運(yùn)算放大器D2B的0P727芯片，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(yùn)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(hào)，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(lián)電阻R14后接地。
[0017]信號(hào)比較電路由比較器D3、電阻和電容組成，比較器D3采用LM193型號(hào)，其引腳I通過電阻R9連接功率驅(qū)動(dòng)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(hào)，引腳2接雙路運(yùn)算放大器的引腳7。
[0019]功率驅(qū)動(dòng)電路由功率驅(qū)動(dòng)芯片D4、電阻和二極管組成，功率驅(qū)動(dòng)芯片D4采用BTS432E2芯片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳2 ;防反接二極管Vl的正極連接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳5，負(fù)極分別連接蓄流二級(jí)管V5的負(fù)極和電液比例電磁閥；蓄流二極管V5的正極接電源地。
[0020]本實(shí)用新型的比例閥手動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠滿足液壓系統(tǒng)的手動(dòng)操作功能，而不用軟件的控制方式(自動(dòng)控制)實(shí)現(xiàn)。此設(shè)計(jì)是采用純硬件的方式驅(qū)動(dòng)比例閥，應(yīng)用可靠，滿足要求，并省去了軟件開發(fā)周期和軟件開發(fā)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有電液比例閥控制原理示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型的比例閥控制系統(tǒng)流程圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述:
[0025]如圖2所示，本實(shí)施例的比例閥控制系統(tǒng)包括依次相連的信號(hào)發(fā)生電路1、信號(hào)放大電路2、信號(hào)比較電路3、功率驅(qū)動(dòng)電路4，功率驅(qū)動(dòng)電路4的輸出端連接電液比例電磁閥。
[0026]信號(hào)發(fā)生電路I用于產(chǎn)生信號(hào)。該信號(hào)通常為符合控制周期需要的周期信號(hào)。
[0027]信號(hào)放大電路2用于將信號(hào)放大(或者同時(shí)變換信號(hào)幅值區(qū)間)，產(chǎn)生參考信號(hào)。
[0028]信號(hào)比較電路3的輸入端分別輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸入信號(hào),并生成控制信號(hào)。輸入信號(hào)的變化規(guī)律通常與需要的控制狀態(tài)相應(yīng)。
[0029]上述控制信號(hào)輸入功率驅(qū)動(dòng)電路4的輸入端，功率驅(qū)動(dòng)電路4用于將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于電液比例電磁閥。
[0030]工作過程中，信號(hào)發(fā)生電路I生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號(hào)。
[0031]信號(hào)放大電路2將上述三角波信號(hào)放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號(hào)，作為參考信號(hào)。
[0032]信號(hào)比較電路3輸出具有一定占空比的方波控制信號(hào)。
[0033]如圖3所示，本實(shí)施例的比例閥控制系統(tǒng)中，信號(hào)發(fā)生電路I由定時(shí)芯片D1、電阻和電容組成。
[0034]定時(shí)芯片Dl采用SA555芯片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時(shí)芯片Dl引腳4，另一端接電阻R7 —端；電阻R7的另一端分別接定時(shí)芯片Dl引腳7和電阻R8 —端；電阻R8的另一端分別接定時(shí)芯片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(shí)芯片Dl引腳5，另一端接地；定時(shí)芯片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(hào)放大電路中運(yùn)算放大器D2B的同相輸入端。
[0035]信號(hào)放大電路2由雙路運(yùn)算放大器、電阻和電容組成。
[0036]雙路運(yùn)算放大器采用包括運(yùn)算放大器D2A和運(yùn)算放大器D2B的0P727芯片，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(yùn)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(hào)，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(lián)電阻R14后接地。
[0037]信號(hào)比較電路3由比較器D3、電阻和電容組成。
[0038]比較器D3采用LM193型號(hào)，其引腳I通過電阻R9連接功率驅(qū)動(dòng)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(hào)，引腳2接雙路運(yùn)算放大器的引腳7。
[0040]功率驅(qū)動(dòng)電路4由功率驅(qū)動(dòng)芯片D4、電阻和二極管組成。
[0041]功率驅(qū)動(dòng)芯片D4采用BTS432E2芯片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳2 ;防反接二極管Vl的正極連接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳5，負(fù)極分別連接蓄流二級(jí)管V5的負(fù)極和電液比例電磁閥；蓄流二極管V5的正極接電源地。
[0042]工作原理:
[0043]信號(hào)發(fā)生電路I由定時(shí)芯片SA555的引腳6輸出三角波信號(hào)VI，波谷值為5V，波峰值為10V，并經(jīng)過電阻R5限流后，輸入到運(yùn)算放大器D2B的同向輸入端引腳5(運(yùn)算放大器D2B的反相輸入端引腳4亦初始三角波信號(hào)VI) ο。
[0044]信號(hào)放大電路2是將三角波信號(hào)Vl經(jīng)過放大處理形成參考信號(hào)VREF，具體計(jì)算過程如下:
[0045](I) +15V電壓經(jīng)過電阻R2和R13分壓之后，產(chǎn)生+5V的穩(wěn)定電壓并經(jīng)過電阻R3進(jìn)行限流后，輸入到運(yùn)算放大器D2A的同向輸入端引腳3 (運(yùn)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(jì)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(jié)合運(yùn)算放大器D2B引腳6的電壓信號(hào)，可以得出電阻R15兩端的分壓值V3=IlX (19X10~3)；
[0048](4)信號(hào)放大電路輸出的參考信號(hào)VREF = V3+V1 = (29 + 10) X (V1-5)。
[0049]信號(hào)比較電路3是比較器D3 (LM193)將兩輸入端電壓進(jìn)行比較，并輸出方波信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)Vin>VREF時(shí)，輸出高電平VH(VH ( 5V);當(dāng)輸入信號(hào)VirKVREF時(shí)，輸出低電平VL(VLSOV);當(dāng)輸入信號(hào)Vin = VREF時(shí)，輸出電壓為零。因此，輸出方波信號(hào)的占空比PWM=Vin/VREF_MAXX100%，其中 PWMMAX =100%, PWMMin = 0%。因此，隨著輸入電壓 Vin的變化，方波占空比也相應(yīng)的變化。
[0050]功率驅(qū)動(dòng)電路4的控制信號(hào)來自信號(hào)比較電路3的方波信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)過電阻R9限流之后，進(jìn)入功率驅(qū)動(dòng)芯片D4(BTS432E2)，驅(qū)動(dòng)電流1ut>2A。由功率驅(qū)動(dòng)芯片D4輸出相應(yīng)占空比的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)比例閥。其中，二極管Vl為防反接二極管，二極管V5
為蓄流二極管。
[0051]以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于，包括依次相連的信號(hào)發(fā)生電路(I)、信號(hào)放大電路(2)、信號(hào)比較電路(3)、功率驅(qū)動(dòng)電路(4); 所述功率驅(qū)動(dòng)電路⑷的輸出端連接電液比例電磁閥； 所述信號(hào)發(fā)生電路(I)用于產(chǎn)生信號(hào)； 所述信號(hào)放大電路(2)用于將信號(hào)放大，產(chǎn)生參考信號(hào)； 所述信號(hào)比較電路(3)的輸入端分別輸入?yún)⒖夹盘?hào)和輸入信號(hào)，并生成控制信號(hào)； 所述控制信號(hào)輸入所述功率驅(qū)動(dòng)電路(4)的輸入端，所述功率驅(qū)動(dòng)電路(4)用于將控制信號(hào)進(jìn)行功率放大并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用于電液比例電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述信號(hào)發(fā)生電路(I)生成波谷值為5V，波峰值為1V的三角波信號(hào)； 所述信號(hào)放大電路(2)將所述三角波信號(hào)放大，生成波谷值為0V，波峰值為15V的三角波信號(hào)，作為參考信號(hào)； 所述信號(hào)比較電路(3)輸出的控制信號(hào)為具有一定占空比的方波控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)發(fā)生電路(I)由定時(shí)芯片(Dl)、電阻和電容組成，定時(shí)芯片(Dl)采用SA555芯片，其引腳8接+15V電源；引腳I接電源地；電阻Rl —端接定時(shí)芯片(Dl)引腳4，另一端接電阻R7—端；電阻R7的另一端分別接定時(shí)芯片(Dl)引腳7和電阻R8—端；電阻R8的另一端分別接定時(shí)芯片(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(shí)芯片(Dl)引腳5，另一端接地；定時(shí)芯片(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(hào)放大電路中運(yùn)算放大器D2B的同相輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)放大電路(2)由雙路運(yùn)算放大器、電阻和電容組成，雙路運(yùn)算放大器采用包括運(yùn)算放大器D2A和運(yùn)算放大器D2B的OP727芯片，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(yùn)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(hào)，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(lián)電阻R14后接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)比較電路⑶由比較器D3、電阻和電容組成，比較器D3采用LM193型號(hào)，其引腳I通過電阻R9連接功率驅(qū)動(dòng)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(hào)，引腳2接雙路運(yùn)算放大器的引腳7。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的比例閥控制系統(tǒng)，其特征在于，功率驅(qū)動(dòng)電路⑷由功率驅(qū)動(dòng)芯片D4、電阻和二極管組成，功率驅(qū)動(dòng)芯片D4采用BTS432E2芯片，其引腳3接+24V電源；電阻R16 —端接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳1，另一端接電源地；限流電阻R9接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳2 ;防反接二極管Vl的正極連接功率驅(qū)動(dòng)芯片D4的引腳5，負(fù)極分別連接蓄流二級(jí)管V5的負(fù)極和電液比例電磁閥；蓄流二極管V5的正極接電源地。
【文檔編號(hào)】F16K31/02GK204042130SQ201420357787
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】李德忠, 劉海陽(yáng), 黃媛媛, 王志勇, 康亞東 申請(qǐng)人:北京航天發(fā)射技術(shù)研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院