本發(fā)明創(chuàng)造屬于電力電子領(lǐng)域,尤其是涉及一種簡易直流液壓系統(tǒng)的優(yōu)化控制電路。
背景技術(shù):
直流液壓控制系統(tǒng)是以直流電機(jī)提供動(dòng)力基礎(chǔ),使用液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力,推動(dòng)液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向,從而推動(dòng)液壓缸做出不同行程、不同方向的動(dòng)作,完成各種設(shè)備不同的動(dòng)作需要。為了節(jié)約成本,目前在很多領(lǐng)域依然使用簡易直流液壓系統(tǒng)的控制系統(tǒng),如圖1所示,這樣的簡易控制系統(tǒng)沒有配備DSP等具有計(jì)算功能的高級(jí)芯片,而只使用一個(gè)硬件開關(guān)或者M(jìn)OS管構(gòu)成的開關(guān)電路來控制液壓系統(tǒng)中電機(jī)。
對(duì)于通過硬件開關(guān)來控制的液壓系統(tǒng)來說,強(qiáng)弱電沒有分離,任何意外都可以使操作人員直接接觸數(shù)百伏的高壓電,安全性大大降低;而對(duì)于通過一個(gè)MOS管構(gòu)成的開關(guān)電路來說,如圖1,由于液壓機(jī)起動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)速n=0,電樞電動(dòng)勢Ea=0,而且電樞電阻Ra很小,所以起動(dòng)電流將達(dá)很大值,輸出轉(zhuǎn)矩也隨之增加,當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到溢流閥設(shè)置壓力時(shí),開始推動(dòng)溢流閥打開,但是由于電氣時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)械時(shí)間常數(shù),在電機(jī)轉(zhuǎn)速增大之前,電流上升太快,使板子MOS管燒毀。與開通相同的道理,在關(guān)斷的時(shí)候電機(jī)會(huì)產(chǎn)生很大的續(xù)流電流,使續(xù)流二極管的溫度會(huì)很快升高而失效,綜上所述直流液壓機(jī)簡易的控制電路具有很高的故障率。
現(xiàn)有的直流液壓系統(tǒng)大多單獨(dú)在室外使用,通常的電源來源是蓄電池,蓄電池的電壓范圍是100V-400V,現(xiàn)在的直流液壓控制系統(tǒng)除了使用DSP等高級(jí)計(jì)算芯片的電路,就是十分簡陋的硬件開關(guān)或者單MOS管開關(guān)電路,針對(duì)簡單的直流液壓系統(tǒng)的控制電路很少有人開發(fā)。因?yàn)橐簤弘姍C(jī)的啟動(dòng)電流以及續(xù)流電流很大,無論是DSP芯片控制電路還是簡陋的硬件開關(guān)電路和單MOS管開關(guān)電路,對(duì)液壓機(jī)的控制都沒有做到很好的兼容,經(jīng)常發(fā)生人身安全事故或者器件燒壞等問題。
因此,傳統(tǒng)的直流液壓系統(tǒng)具有如下缺點(diǎn)
1、使用DSP等高級(jí)芯片的控制電路成本較高;
2、簡易直流液壓系統(tǒng)控制電路安全性能很低;
3、因?yàn)闆]有合理的解決啟動(dòng)、關(guān)閉電流的沖擊,導(dǎo)致器件故障率高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種簡易液壓系統(tǒng)的優(yōu)化控制電路,以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高,安全性差,控制電路故障率高的問題。
為達(dá)到上述目的,本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種簡易直流液壓系統(tǒng)的優(yōu)化控制電路,包括電源電路以及控制電路,所述電源電路用于為控制電路提供電源;
所述電源電路包括主控芯片,所述主控芯片的輸出端連接變壓器,通過變壓器得到12V電壓,變壓器的輸出端連接到固定電壓穩(wěn)壓器的輸入端,得到5V電壓為各芯片供電,5V電壓連接降壓電阻和發(fā)光二極管;
所述控制電路包括主控芯片,所述主控芯片連接貼片晶振,所述主控芯片的輸出端連接PWM驅(qū)動(dòng)集成芯片的輸入端,PWM驅(qū)動(dòng)集成芯片經(jīng)過濾波電路連接開關(guān)MOS管,開關(guān)MOS管與電源之間并聯(lián)續(xù)流二極管和液壓電機(jī)。
進(jìn)一步的,所述電源電路還包括壓敏電阻,所述壓敏電阻串聯(lián)的電源的輸入端。
進(jìn)一步的,所述電源電路還包括直插式電容器,所述直插式電容器并聯(lián)在電源的正負(fù)極之間。
進(jìn)一步的,所述電源電路中的主控芯片采用型號(hào)為UC2845D8的電流模式PWM控制器。
進(jìn)一步的,所述固定電壓穩(wěn)壓器的型號(hào)為TLV1117-50IKVUR。
進(jìn)一步的,所述控制電路的主控芯片還通過兩個(gè)MOS管連接雙色二極管。
進(jìn)一步的,所述控制電路中的主控芯片采用型號(hào)為UC2845D8的單片機(jī)。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種簡易液壓系統(tǒng)的優(yōu)化控制電路具有以下優(yōu)勢:
(1)本發(fā)明創(chuàng)造只使用低成本器件,便可使簡易直流液壓系統(tǒng)的控制電路得到很大的優(yōu)化,獨(dú)創(chuàng)的電源電路設(shè)計(jì)可以兼容100V-400V的直流蓄電池輸入,且通過變壓器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)弱電分離,增加操作人員的安全性;
(2)本發(fā)明創(chuàng)造的電路中的單片機(jī)可通過可調(diào)PWM實(shí)現(xiàn)液壓電機(jī)的軟啟動(dòng),設(shè)置啟動(dòng)時(shí)的占空比為百分之五十,隨后在兩秒的時(shí)間內(nèi)將PWM占空比平滑的提升到百分之百并保持到開關(guān)關(guān)閉;在關(guān)閉液壓機(jī)的時(shí)候使用同樣的原理,大大減小了啟動(dòng)電流以及續(xù)流電流,使電路的穩(wěn)定性得到提升;
(3)本發(fā)明創(chuàng)造單片機(jī)與雙色LED燈顯示電路配合使液壓機(jī)的壓力狀態(tài)可以顯示給操作人員,增加液壓機(jī)的控制性。
附圖說明
構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解,本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造,并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中:
圖1是液壓系統(tǒng)單一MOS管控制電路的電路圖;
圖2是本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的直流液壓系統(tǒng)控制電路電源電路圖;
圖3是本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)施例所述的直流液壓系統(tǒng)控制電路圖。
附圖標(biāo)記說明:
T1-變壓器,U1-固定電壓穩(wěn)壓器,U2-電流模式PWM控制器,M1-MOS管,U3-共陽雙色二極管,U4-PWM驅(qū)動(dòng)集成芯片,U5-單片機(jī),J1-四腳直插接口,B1-液壓電機(jī)。
具體實(shí)施方式
需要說明的是,在不沖突的情況下,本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。
如圖2所示,本直流液壓的優(yōu)化控制系統(tǒng)電源部分是通過型號(hào)為UC2845D8的電流模式PWM控制器U2作為主控芯片,其與變壓器T1相連,隨后將變壓器的12V輸出與型號(hào)為TLV1117-50IKVUR的固定電壓穩(wěn)壓器U1連接。R5、R7的壓敏電阻串聯(lián)在電源的輸入,E1-E8的直插式電容器并聯(lián)在電源的正負(fù)極之間;5V電源后接一個(gè)降壓電阻R18和發(fā)光二極管D4。加上電路中其他輔助電容電阻,使得電源電路兼容更大范圍的輸入電壓。
如圖3所示,本直流液壓的優(yōu)化控制系統(tǒng)控制部分是通過型號(hào)為UC2845D8的單片機(jī)U5作為主控芯片,貼片晶振D5與XTAL2、XTAL1引腳相連,四腳直插接口J1與RXD和TXD引腳相連,P1.2引腳作為PWM軟開關(guān)信號(hào)的輸出引腳,與PWM驅(qū)動(dòng)集成芯片U4相連,隨后進(jìn)過濾波電路連接到開關(guān)MOS管Q3上,續(xù)流二極管D6與液壓電機(jī)并聯(lián)在電源與開關(guān)MOS管之間。此外控制部分還配置了雙色二極管U3顯示電路,單片機(jī)上P1.0引腳輸出狀態(tài)信號(hào)連接到顯示信號(hào)的輸入端,通過兩個(gè)MOS管Q1、Q2后連接到雙色二極管,顯示綠色時(shí)表示正常壓力,顯示紅色時(shí)表示滿載壓力。
在電源部分:電流模式PWM控制器U2在電路中采用電流連續(xù)(CCM)模式。
在MOS管M1開通的時(shí)候,電源電壓u1=E+加在變壓器的一次繞組上,在二次繞組上感應(yīng)的電壓為一次繞組上的電流在線性增加,由可知,電流i1的最大值變壓器鐵芯被磁化,磁通線性增加,
當(dāng)MOS管M1關(guān)斷時(shí),一次繞組開路,二級(jí)繞組工作,二級(jí)繞組電壓u2=V0,二級(jí)繞組電流線性下降,電流i2最小值變壓器鐵心去磁,磁通線性減小,
由ΔΦ1=ΔΦ2可知,其中
MOS管M1電壓應(yīng)力:
二極管D1的電壓應(yīng)力:
此時(shí),負(fù)載電流i2等于二極管電流的平均值,由變壓器的工作原理,N1i1min=N2i2min;N1i1max=N2i2max可得
第三繞組上反饋電壓是同樣的原理,這樣就得到了穩(wěn)定的12V直流電壓,再通過型號(hào)為TLV1117-50IKVUR的固定電壓穩(wěn)壓器U1,得到穩(wěn)定的5V電壓為各芯片供電。由于有壓敏電阻R5、R7的存在,可有效緩解開通電壓的沖擊,實(shí)現(xiàn)上電的平滑啟動(dòng)。5V電壓之后的發(fā)光二極管可顯示電路是否正常工作。
在控制部分:通過型號(hào)為UC2845D8單片機(jī)U5的控制,按下控制器液壓啟動(dòng)開關(guān)后,采用半壓啟動(dòng),再逐步調(diào)整到全壓工作,輸出占空比由百分之五十逐步增加到百分之百,用時(shí)2S完成軟起整個(gè)過程;在關(guān)斷時(shí)重復(fù)上述過程,減小續(xù)流電流。貼片晶振D5為單片機(jī)提供準(zhǔn)確的計(jì)時(shí),兩個(gè)MOS管Q1、Q2后連接到雙色二極管,顯示綠色時(shí)表示正常壓力,顯示紅色時(shí)表示滿載壓力。
本發(fā)明創(chuàng)造工作時(shí)按下啟動(dòng)開關(guān)后電路自動(dòng)上電,采用半壓啟動(dòng),再逐步調(diào)整到全壓工作,按指示燈的顯示可實(shí)現(xiàn)液壓的精確控制,關(guān)斷時(shí)只需關(guān)閉開關(guān),系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)關(guān)斷。
以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造,凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。