專(zhuān)利名稱(chēng)：電液比例閥微機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種電液比例閥控制器，屬于電液比例閥所用控制器的改造技術(shù)。
現(xiàn)有的電液比例閥控制器大多采用線性放大電路的結(jié)構(gòu)，因線性放大電路為模擬電路，因此該種控制器的性能不夠穩(wěn)定，功能不強(qiáng)，調(diào)整及維修較困難，且只能用于單一品種的電液比例閥控制。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種采用單片機(jī)的數(shù)字式控制器，其控制功能大大增加，性能穩(wěn)定，可靠性高，調(diào)整及維修方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于不同種類(lèi)的電液比例閥控制。
本實(shí)用新型的原理方框圖如附圖所示，包括有微機(jī)處理系統(tǒng)(1)、顯示電路(2)、信號(hào)輸入電路(3)、開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)，顯示電路(2)與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的輸出端連接，開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)的輸入端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接，輸出端分別與電液比例閥及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸入端連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸出端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)及工作情況

圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2.a為本實(shí)用新型中微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.b為本實(shí)用新型中顯示電路(2)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.c為本實(shí)用新型中信號(hào)輸入電路(3)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.d為本實(shí)用新型中開(kāi)關(guān)功破及反饋信號(hào)處理電路(4)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2.e為本實(shí)用新型中模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型中控制面板的結(jié)構(gòu)示意圖本實(shí)用新型的原理方框圖及其電路結(jié)構(gòu)示意圖如附圖所示，包括有微機(jī)處理系統(tǒng)(1)、顯示電路(2)、信號(hào)輸入電路(3)、開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)，其中微機(jī)處理系統(tǒng)(1)包括有單片機(jī)8031，地址譯碼器74LS138、程序存貯器2764、數(shù)據(jù)存貯器2864、鎖存器74LS373，單片機(jī)P2口的P2.0～P2.3分別與程序存貯器2764和數(shù)據(jù)存貯器2864的A8～A12連接，且單片機(jī)8031的P0.0～P0.7通過(guò)鎖存器與程序存貯器的A0～A7連接，單片機(jī)8031P2口的P2.5～P2.7通過(guò)譯碼器與數(shù)據(jù)存貯器2864的片選信號(hào)CE連接，如圖2.a所示。顯示電路(2)包括有5個(gè)串變并寄存器74LS164.4位數(shù)碼管和4個(gè)發(fā)光二極管LED1～4,4個(gè)寄存器74LS164接在微機(jī)處理系統(tǒng)(1)中單片機(jī)8031的P1.0與P1.3接口，4位數(shù)碼管及4個(gè)發(fā)光二極管分別與寄存器74LS164的輸出端連接，如圖2.b所示。信號(hào)輸入電路(3)包括有按鍵K1～K4，選擇開(kāi)關(guān)DIP1、DIP2，外控開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入1～8，按鍵K1～K4及選擇開(kāi)關(guān)DIP1、DIP2分別與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)中單片機(jī)8031的P1.1、P1.4、P1.2、P1.5、P3.4、P3.5接口連接，外控開(kāi)關(guān)信號(hào)1～8通過(guò)寄存器74LS245與單片機(jī)8031的數(shù)據(jù)總線D0～D7連接，且由單片機(jī)8031的地址線Y0進(jìn)行選通，如圖2.c所示。開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)包括有反相器74LS04、三極管T1、T2、運(yùn)算放大器IC1、IC2及其電阻R1～R14、電容C1～C3等外圍元件，反相器74LS04的輸入端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)中單片機(jī)8031的P1.6接口連接，輸出端通過(guò)電阻R1與三極管T1的基極連接，三極管T1的發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻R4與三極管T2的基極連接，電阻R2連接在三極管T1的基極與發(fā)射極之間，三極管T2的發(fā)射極與電源連接，集電極與電液比例閥的電磁鐵PEM連接；運(yùn)算放大器IC1的同相輸入端通過(guò)電阻R7、R6與電磁鐵PEM連接，反相輸入端通過(guò)電阻R10與其輸出端連接；運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端通過(guò)電阻R11與IC1的輸出端連接，IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R12接地，IC2的輸出端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸入端X1連接；上述開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)設(shè)置有兩組，另一組中的反相器74LS04的輸入端與單片機(jī)8031的P1.7接口連接，該組電路的輸出端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸入端X4連接，控制電液比例方向閥時(shí)，用上述兩組，控制電液比例壓力閥和流量閥則只用其中一組，如圖2d所示。模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)包括有A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109、電子開(kāi)關(guān)CD4052，電子開(kāi)關(guān)為雙四選-模擬信號(hào)開(kāi)關(guān)，其輸入端與開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)的輸出端連接，電子開(kāi)關(guān)CD4052的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109的輸入端連接，電子開(kāi)關(guān)CD4052的選擇通道A、B與單片機(jī)8031的P3.0接口連接，A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109的輸出端與單片機(jī)8031的數(shù)據(jù)線D0～D7連接，ICL7109的HBEN、LBEN、RUN、STATUS、CE端分別與8031的Y6、Y5、P3.1、P3.2、RD端連接，如圖2.e所示。
圖3為本實(shí)用新型控制面板的結(jié)構(gòu)示意圖，上述顯示電路(2)中的4位數(shù)碼管對(duì)應(yīng)面板左上角的電流顯示(段數(shù))，4個(gè)發(fā)光二極管LED1～4對(duì)應(yīng)面板右上角上的“工作”、“手動(dòng)”、“輸入”、“模擬”四個(gè)狀態(tài)，信號(hào)輸入電路(3)中的按鍵K1～K4對(duì)應(yīng)面板下方的“模式選擇”、“啟停行選”、“一位選”、“十字選”，選擇開(kāi)關(guān)輸入DIP1、DIP2用于選擇電液比例閥的種類(lèi)，其設(shè)置在面板內(nèi)，“啟停行選”作為本實(shí)用新型的“工作”和“模擬”狀態(tài)的啟停按鈕，又作為“輸入”參數(shù)時(shí)，選擇某行輸入或改變參數(shù)；上述“模式選擇”用于選擇“工作”、“手動(dòng)”、“輸入”、“模擬”四種狀態(tài)之一，“一位選”和“十字選”分別為“手動(dòng)”時(shí)，直接減小和增加輸出電流以及在“輸入”時(shí)，選擇某位(閃動(dòng))和某字(按鍵數(shù)遞增)。
本實(shí)用新型在使用時(shí)，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，通過(guò)“模式選擇”選擇“輸入”狀態(tài)，并通過(guò)“啟停行選”、“一位選”和“十字選”進(jìn)行參數(shù)輸入，因按鍵K1～K4與單片機(jī)8031的P1.1、P1.4、P1.2、P1.5接口連接，因此，輸入的參數(shù)經(jīng)微機(jī)處理系統(tǒng)(1)進(jìn)行處理，由其軟件直接生成PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，兩路PWM信號(hào)經(jīng)單片機(jī)8031的P1.6、P1.7接口而進(jìn)入開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)中的反相器74LS04，再經(jīng)三極管T1、T2開(kāi)關(guān)功放，提供驅(qū)動(dòng)電流給比例閥電磁鐵(PEM)，通過(guò)改變PWM信號(hào)的占空比，即可改變PEM上的電流值，運(yùn)算放大器IC1及其外圍元件組成快速濾波電路，將反饋電壓信號(hào)的交流成份濾掉，并盡量減小延時(shí)時(shí)間，保證輸入輸出的線性關(guān)系，運(yùn)算放大器IC2及其外圍元件主要將輸出信號(hào)設(shè)置成所要求的電壓值進(jìn)入模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)，由于模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)中的A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109只能輸入一路模擬電壓，因此，由于開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)中輸出的兩路反饋信號(hào)在進(jìn)入ICL7109轉(zhuǎn)換器前，需經(jīng)電子開(kāi)關(guān)CD4052進(jìn)行切換，當(dāng)其選擇通道A=B=0時(shí)，選X1通道，當(dāng)A=B=1時(shí)，選擇通道X4,ICL7109的轉(zhuǎn)換輸出低八位直接直入單片機(jī)8031的D0～D7八位數(shù)據(jù)線，而高四位接入D0～D3，通過(guò)控制以分時(shí)讀取數(shù)據(jù)，Y5、Y6為地址選通信號(hào)，而P3.1、P3.2、RD則為控制轉(zhuǎn)換及讀出數(shù)據(jù)信號(hào)。隨后，微機(jī)處理系統(tǒng)(1)對(duì)ICL7109的轉(zhuǎn)換輸出進(jìn)行處理再由顯示電路(2)輸出，顯示電路(2)中的串變并寄存器74LS164將單片機(jī)8031輸出的串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為并行信號(hào)，74LS164能鎖存輸出狀態(tài)，輸出端有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，可經(jīng)限流電阻直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管和數(shù)碼管工作，從二極管和數(shù)碼管可直觀地看到控制器的輸出。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有的控制器相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用單片機(jī)數(shù)字控制，控制功能大大增強(qiáng)，可靠性高，性能穩(wěn)定，調(diào)整、維修方便；2、由微機(jī)處理系統(tǒng)直接生成PWM信號(hào)，并采用T1、T2三極管驅(qū)動(dòng)電液比例閥電磁鐵負(fù)載，其電路簡(jiǎn)單，發(fā)熱少，溫漂小；3、適應(yīng)性強(qiáng)，可對(duì)三種電液比例閥(流量閥、壓力閥、方向閥)進(jìn)行控制，并可根據(jù)相應(yīng)比例閥調(diào)整參數(shù)，以滿足控制對(duì)象的要求；4、可控制起動(dòng)和停止的過(guò)渡過(guò)程，使機(jī)構(gòu)達(dá)到快速平滑運(yùn)動(dòng)；5、可對(duì)輸出量進(jìn)行定時(shí)控制，并可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置幾十個(gè)預(yù)置給定，由外部開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換，以達(dá)到控制過(guò)程根據(jù)時(shí)間或外部切換信號(hào)而改變輸出量的目的。
權(quán)利要求1.一種電液比例閥微機(jī)控制器，其特征在于包括有微機(jī)處理系統(tǒng)(1)、顯示電路(2)、信號(hào)輸入電路(3)、開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)，顯示電路(2)與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的輸出端連接，信號(hào)輸入電路(3)與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的輸入端連接，開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)的輸入端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接，輸出端分別與電液比例閥及模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(4)的輸入端連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸出端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于上述微機(jī)處理系統(tǒng)(1)包括有單片機(jī)、譯碼器、存貯器和鎖存器，其中存貯器包括有程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器，單片機(jī)P2口的P2.0～P2.3分別與程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器的A8～A12連接，且單片機(jī)的P0.0～P0.7通過(guò)鎖存器與程序存貯器的A0～A7連接，單片機(jī)P2口的P2.5～P2.7通過(guò)譯碼器與數(shù)據(jù)存貯器的片選信號(hào)CE連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制器，其特征在于上述單片機(jī)為8031，程序存貯器為2764，數(shù)據(jù)存貯器為2864，鎖存器為74LS373，譯碼器為74LS138。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于上述顯示電路(2)包括有若干個(gè)串變并寄存器、若干位數(shù)碼管及若干個(gè)發(fā)光二極管，若干個(gè)串變并寄存器并接在微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的接口端，數(shù)碼管及發(fā)光二極管分別與串變并寄存器的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制器，其特征在于上述串變并寄存器為74LS164，設(shè)置有5個(gè)，數(shù)碼管為4位數(shù)碼管，發(fā)光二極管設(shè)置有4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于上述信號(hào)輸入電路(3)包括有按鍵輸入、造反開(kāi)關(guān)輸入及外控開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入，按鍵輸入及選擇開(kāi)關(guān)輸入與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的接口連接，外控開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入通過(guò)寄存器與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)的數(shù)據(jù)總線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制器，其特征在于上述按鍵輸入包括有4個(gè)按鍵K1～K4，選擇開(kāi)關(guān)輸入包括有兩個(gè)開(kāi)關(guān)DIP1、DIP2，外控開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入包括有8路，其通過(guò)地址線選通，寄存器為74LS245。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于上述開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)包括有反相器、三極管T1、T2、運(yùn)算放大器IC1、IC2及其外圍元件，反相器的輸入端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接，輸出端通過(guò)電阻R1與三極管T1的基極連接，三極管T1的發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻R4與三極管T2的基極連接，三極管T2的發(fā)射極與電源連接，集電極與電液比例閥的電磁鐵PEM連接；運(yùn)算放大器IC1的同相輸入端通過(guò)電阻R7、R6與電磁鐵PEM連接，反相輸入端通過(guò)電阻R10與其輸出端連接；運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端通過(guò)電阻R11與IC1的輸出端連接，IC2的同相輸入端通過(guò)電阻R12接地，IC2的輸出端與模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)的輸入端連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，其特征在于上述開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)設(shè)置有兩組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于上述模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5)包括有A/D轉(zhuǎn)換器及電子開(kāi)關(guān)，電子開(kāi)關(guān)的輸入端與開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路(4)的輸出端連接，電子開(kāi)關(guān)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接，電子開(kāi)關(guān)的選擇通道與微機(jī)處理系統(tǒng)(1)連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制器，其特征在于上述A/D轉(zhuǎn)換器為ICL7109芯片，電子開(kāi)關(guān)為雙四選-模擬信號(hào)開(kāi)關(guān)CD4052。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種電液比例閥控制器。包括有微機(jī)處理系統(tǒng)、顯示電路、信號(hào)輸入電路、開(kāi)關(guān)功放及反饋信號(hào)處理電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。本實(shí)用新型由于采用微機(jī)處理數(shù)字控制,因此,其控制功能大大增強(qiáng),可靠性高,性能穩(wěn)定,調(diào)整、維修方便;同時(shí),本實(shí)用新型采用微機(jī)處理系統(tǒng)直接生成PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào),并采用三極管驅(qū)動(dòng)電液比例閥電磁鐵負(fù)載,其電路簡(jiǎn)單,發(fā)熱少,溫漂小;另外,本實(shí)用新型適用性強(qiáng),可用于三種電液比例閥(流量閥、壓力閥、方向閥)進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G05B11/36GK2312390SQ97240338
公開(kāi)日1999年3月31日 申請(qǐng)日期1997年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月18日
發(fā)明者唐露新, 吳黎明, 王桂棠, 李定華, 蘇德純 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)