一种简易直流液压系统的优化控制电路的制作方法

本发明创造属于电力电子领域，尤其是涉及一种简易直流液压系统的优化控制电路。

背景技术：

直流液压控制系统是以直流电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要。为了节约成本，目前在很多领域依然使用简易直流液压系统的控制系统，如图1所示，这样的简易控制系统没有配备DSP等具有计算功能的高级芯片，而只使用一个硬件开关或者MOS管构成的开关电路来控制液压系统中电机。

对于通过硬件开关来控制的液压系统来说，强弱电没有分离，任何意外都可以使操作人员直接接触数百伏的高压电，安全性大大降低；而对于通过一个MOS管构成的开关电路来说，如图1，由于液压机起动时由于转速n＝0，电枢电动势Ea＝0，而且电枢电阻Ra很小，所以起动电流将达很大值，输出转矩也随之增加，当输出转矩达到溢流阀设置压力时，开始推动溢流阀打开，但是由于电气时间常数远远小于机械时间常数，在电机转速增大之前，电流上升太快，使板子MOS管烧毁。与开通相同的道理，在关断的时候电机会产生很大的续流电流，使续流二极管的温度会很快升高而失效，综上所述直流液压机简易的控制电路具有很高的故障率。

现有的直流液压系统大多单独在室外使用，通常的电源来源是蓄电池，蓄电池的电压范围是100V-400V，现在的直流液压控制系统除了使用DSP等高级计算芯片的电路，就是十分简陋的硬件开关或者单MOS管开关电路，针对简单的直流液压系统的控制电路很少有人开发。因为液压电机的启动电流以及续流电流很大，无论是DSP芯片控制电路还是简陋的硬件开关电路和单MOS管开关电路，对液压机的控制都没有做到很好的兼容，经常发生人身安全事故或者器件烧坏等问题。

因此，传统的直流液压系统具有如下缺点

1、使用DSP等高级芯片的控制电路成本较高；

2、简易直流液压系统控制电路安全性能很低；

3、因为没有合理的解决启动、关闭电流的冲击，导致器件故障率高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种简易液压系统的优化控制电路，以解决现有技术中存在的成本高，安全性差，控制电路故障率高的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种简易直流液压系统的优化控制电路，包括电源电路以及控制电路，所述电源电路用于为控制电路提供电源；

所述电源电路包括主控芯片，所述主控芯片的输出端连接变压器，通过变压器得到12V电压，变压器的输出端连接到固定电压稳压器的输入端，得到5V电压为各芯片供电，5V电压连接降压电阻和发光二极管；

所述控制电路包括主控芯片，所述主控芯片连接贴片晶振，所述主控芯片的输出端连接PWM驱动集成芯片的输入端，PWM驱动集成芯片经过滤波电路连接开关MOS管，开关MOS管与电源之间并联续流二极管和液压电机。

进一步的，所述电源电路还包括压敏电阻，所述压敏电阻串联的电源的输入端。

进一步的，所述电源电路还包括直插式电容器，所述直插式电容器并联在电源的正负极之间。

进一步的，所述电源电路中的主控芯片采用型号为UC2845D8的电流模式PWM控制器。

进一步的，所述固定电压稳压器的型号为TLV1117-50IKVUR。

进一步的，所述控制电路的主控芯片还通过两个MOS管连接双色二极管。

进一步的，所述控制电路中的主控芯片采用型号为UC2845D8的单片机。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种简易液压系统的优化控制电路具有以下优势：

(1)本发明创造只使用低成本器件，便可使简易直流液压系统的控制电路得到很大的优化，独创的电源电路设计可以兼容100V-400V的直流蓄电池输入，且通过变压器实现强弱电分离，增加操作人员的安全性；

(2)本发明创造的电路中的单片机可通过可调PWM实现液压电机的软启动，设置启动时的占空比为百分之五十，随后在两秒的时间内将PWM占空比平滑的提升到百分之百并保持到开关关闭；在关闭液压机的时候使用同样的原理，大大减小了启动电流以及续流电流，使电路的稳定性得到提升；

(3)本发明创造单片机与双色LED灯显示电路配合使液压机的压力状态可以显示给操作人员，增加液压机的控制性。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1是液压系统单一MOS管控制电路的电路图；

图2是本发明创造实施例所述的直流液压系统控制电路电源电路图；

图3是本发明创造实施例所述的直流液压系统控制电路图。

附图标记说明：

T1-变压器，U1-固定电压稳压器，U2-电流模式PWM控制器，M1-MOS管，U3-共阳双色二极管，U4-PWM驱动集成芯片，U5-单片机，J1-四脚直插接口，B1-液压电机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图2所示，本直流液压的优化控制系统电源部分是通过型号为UC2845D8的电流模式PWM控制器U2作为主控芯片，其与变压器T1相连，随后将变压器的12V输出与型号为TLV1117-50IKVUR的固定电压稳压器U1连接。R5、R7的压敏电阻串联在电源的输入，E1-E8的直插式电容器并联在电源的正负极之间；5V电源后接一个降压电阻R18和发光二极管D4。加上电路中其他辅助电容电阻，使得电源电路兼容更大范围的输入电压。

如图3所示，本直流液压的优化控制系统控制部分是通过型号为UC2845D8的单片机U5作为主控芯片，贴片晶振D5与XTAL2、XTAL1引脚相连，四脚直插接口J1与RXD和TXD引脚相连，P1.2引脚作为PWM软开关信号的输出引脚，与PWM驱动集成芯片U4相连，随后进过滤波电路连接到开关MOS管Q3上，续流二极管D6与液压电机并联在电源与开关MOS管之间。此外控制部分还配置了双色二极管U3显示电路，单片机上P1.0引脚输出状态信号连接到显示信号的输入端，通过两个MOS管Q1、Q2后连接到双色二极管，显示绿色时表示正常压力，显示红色时表示满载压力。

在电源部分：电流模式PWM控制器U2在电路中采用电流连续(CCM)模式。

在MOS管M1开通的时候，电源电压u₁＝E+加在变压器的一次绕组上，在二次绕组上感应的电压为一次绕组上的电流在线性增加，由可知，电流i₁的最大值变压器铁芯被磁化，磁通线性增加，

当MOS管M1关断时，一次绕组开路，二级绕组工作，二级绕组电压u₂＝V₀，二级绕组电流线性下降，电流i₂最小值变压器铁心去磁，磁通线性减小，

由ΔΦ₁＝ΔΦ₂可知，其中

MOS管M1电压应力：

二极管D1的电压应力：

此时，负载电流i₂等于二极管电流的平均值，由变压器的工作原理，N₁i_1min＝N₂i_2min；N₁i_1max＝N₂i_2max可得

第三绕组上反馈电压是同样的原理，这样就得到了稳定的12V直流电压，再通过型号为TLV1117-50IKVUR的固定电压稳压器U1，得到稳定的5V电压为各芯片供电。由于有压敏电阻R5、R7的存在，可有效缓解开通电压的冲击，实现上电的平滑启动。5V电压之后的发光二极管可显示电路是否正常工作。

在控制部分：通过型号为UC2845D8单片机U5的控制，按下控制器液压启动开关后，采用半压启动，再逐步调整到全压工作，输出占空比由百分之五十逐步增加到百分之百，用时2S完成软起整个过程；在关断时重复上述过程，减小续流电流。贴片晶振D5为单片机提供准确的计时，两个MOS管Q1、Q2后连接到双色二极管，显示绿色时表示正常压力，显示红色时表示满载压力。

本发明创造工作时按下启动开关后电路自动上电，采用半压启动，再逐步调整到全压工作，按指示灯的显示可实现液压的精确控制，关断时只需关闭开关，系统自动实现平稳关断。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。