一种电液比例阀智能控制系统的制作方法

本发明涉及动力传动与控制技术领域，尤其涉及一种电液比例阀智能控制系统。

背景技术：

电液比例阀一直是工业使用的标准配件，对于比例阀的控制一直是工业人在不断研究的课题，而随着技术不断的革新，产品的小型化、集成化和智能化成为大势所趋，而传统的电液比例阀的放大器是采用模拟电路设计的，在实现同样功能的情况下，模拟电路比数字电路要复杂很多，无法小型化和集成化。模拟电路由于是纯硬件的电路，没有软件的控制，所以不具备智能控制能力，因此需要一种小型的、集成化的、智能的电液比例阀放大控制系统。

技术实现要素：

本发明提供一种采用数字电路对电液比例阀进行放大控制的系统，以达到更智能、更快速的比例控制效果，以及达到小型化和集成化的目的。

本发明提供的完整技术方案(发明方案)

附图说明

图1是总体框图；

图2是差分电压处理模块框图；

图3是正弦波信号处理模块框图；

图4是正弦波信号驱动模块框图；

图5是功率放大模块框图；

图6是差分电压输出模块框图；

图7是电源管理模块框图。

技术方案实现步骤：

1、该控制系统包括差分电压处理模块、处理器、正弦波信号处理模块、电源管理模块、存储器、正弦波信号驱动模块、功率放大模块、差分电压输出模块，如图1。

2、差分电压处理模块，包括差分电压输入、减法器和加法器、滤波器、线性电压，如图2。

3、正弦波信号处理模块，包括正弦波输入、缓冲电路、整形电路、放大器、有效信号，如图3。

4、正弦波信号驱动模块，包括控制信号、滤波器、放大器、正弦波驱动信号，如图4。

5、功率放大模块，包括pwm信号、三极管开关电路、mos管开关电路，如图5。

6、差分电压输出模块，包括控制信号、滤波器、缓冲器、放大器、减法器差分电压，如图6。

7、电源管理模块，包括24v输入、电源电路、+12v输出；12v输入、电源电路、-12v输出；12v输入、电源电路、5v输出；5v输入、电源电路、3.3v输出。

8、差分电压处理模块工作流程说明：该模块接收到上位机下发的差分电压，差分电压的范围一般是-10v～+10v，我们设为-vin～+vin，该电压经过减法器和加法器的同步运算，输出可用于处理器adc检查的正电压vadc，再经过滤波器处理，形成平滑度较好的输出电压，随着输入电压的不断变化，该输出电压会是线性变化的电压，设为vadc1～vacdn，该电压输入到处理器的adc模块。

9、正弦波信号处理模块工作流程说明：该模块接收到由位移传感器输入的正弦波信号，该信号先经过缓冲电路，进行阻抗转换，然后依次进入整形电路和放大器，得到有效果信号输入到处理器。

10、正弦波信号驱动模块工作流程说明：由处理器输出一定频率的控制信号，该信号经过滤波器处理，以使控制信号变的平滑，再经过放大器的放大，达到一定的幅度，再经过后级的滤波器的滤波和后面放大器的放大，输出幅度满足要求的正弦波信号，该信号做为驱动信号输入到位移传感器，以确保传感器正常工作。

11、功率放大模块工作流程说明：处理输出pwm信号，作用于三极管开关电路，该电路的切换频率会和pwm频率保持一致，然后控制mos管开关电路的实时的开和关，24v电源作用于mos管，在mos管开通时，24v作用于比例阀上的比例电磁铁，当mos管关闭时，24v不起作用。

12、差分电压输出模块工作流程说明：处理器输出控制信号，经过滤波器处理，以使控制信号变的平滑，再经过缓冲器到放大器，对控制信号进行放大，然后利用减法器和已知的电压作减法运算，用于对控制信号的微调，再输入到放大器中进行再次放大，以达到输出需要的幅度，再经过滤波处理，输出合适的差分电压信号，给到上位机，设为+vout和-vout。

13、电源管理模块工作流程说明：该模块包括5路电源，+12v和-12v主要提供给运放电路和功率放大电路使用，分别由24v和12v经过相应的电源电路进行转换；5v和3.3v主要用于处理器及相应外围电路使用，分别由12v和5v经过相应的电源电路进行转换。

14、该放大控制系统的工作原理如下：

1)当上位机输出差分电压作为控制信号给到系统后，差分电压处理模块把处理后的vadc输入到处理器，由于vadc和阀芯位置是线性关系，所以处理器计算出vadc对应的阀芯位置值ladc，并保存到存储器；

2)处理器根据正弦波信号处理模块处理后的数据，利用该数据和阀芯位置的线性关系，计算出阀芯当前的位置为lt；然后判断ladc和lt大小关系。

3)当ladc>lt时，处理器向功率放大模块输入两组不同占空比的pwm信号，分别控制两个比例电磁铁，由于电磁铁的作用力，会使阀芯向一端移动，在此过程中，处理器会通过正弦波信号处理模块持续采集和计算阀芯的位置lt，当ladc＝lt+la时，处理器向功率放大模块输出固定的pwm占空比，来控制比例电磁铁让阀芯停止移动，由于惯性的原因，阀芯停止时，刚等于ladc。所述的la是阀芯的惯性距离，因为电磁铁把电流转换为磁场作用于阀芯，电磁铁和阀芯之间产生反向的力，该力推动阀芯移动，在此移动过程中，阀芯是存在惯性的，处理器内部预置了惯性距离la；

4)当ladc<lt时，处理器向功率放大模块输入两组不同占空比的pwm信号，分别控制两个比例电磁铁，由于电磁铁的作用力，会使阀芯另一端移动，在此过程中，处理器会通过正弦波信号处理模块持续采集和计算阀芯的位置lt，当ladc＝lt-la时，处理器向功率放大模块输出固定的pwm占空比，来控制比例电磁铁让阀芯停止移动；

5)当ladc＝lt时，处理器不作处理，依然保存上次的固定的pwm输出；

6)在上述阀芯不断运动的过程中，处理器会根据不断变化的lt，输出给差分电压输出模块相应的控制信号，然后向上位持续输出不断变化的+vout和-vout，用于告诉上位机当前的放大控制系统的状态。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种采用数字电路对电液比例阀进行放大控制的系统，采用集成度高、响应快、体积小控制芯片和运算芯片，并且采用较快速的智能算法，即达到简化电路复杂度的目的，又实现更智能、更快速的比例控制效果。

技术研发人员：柳泽世;韦锦平
受保护的技术使用者：深圳国器实业有限公司
技术研发日：2019.05.13
技术公布日：2019.09.03