液压伺服阀测试仪的制作方法

本发明属于液压伺服阀领域，涉及伺服阀的故障诊断，尤其是一种液压伺服阀测试仪。

背景技术：

在现代工业、冶金及机械制造行业，液压伺服系统的应用非常广泛，尤其在现代化的生产线，液压伺服控制系统与机械动作及电气控制系统结合紧密，包含液压伺服控制的设备一旦出现故障，维修人员很难判断是机械故障、液压控制系统故障还是电气控制系统故障，况且目前市场上液压伺服阀品牌不一、型号众多，而且伺服阀驱动马达的电流也不相同；针对这一难点，本发明采用先进的设计理念，结合大量现场故障判断过程的经验，可对市场上需使用外置放大板的的液压伺服阀进行故障判断和性能测试。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种操作简单、携带方便的液压伺服阀故障诊断测试仪。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种液压伺服阀测试仪，包括外壳、对外测试接口、压力信号采集接口、显示与控制单元和电路板，在电路板上安装可充电锂电池、电源转换模块、中央处理单元、脉宽调制放大器单元及压力信号采集单元，中央处理单元分别与脉宽调制放大器单元、压力信号采集单元i/o连接，脉宽调制放大器单元与对外测试接口i/o连接，压力信号采集单元与压力信号采集接口i/o连接，中央处理单元输出连接显示与控制单元，可充电锂电池通过电源转换模块与中央处理单元连接，可充电锂电池还分别连接对外测试接口及压力信号采集接口，所述的脉宽调制放大器单元将中央处理单元输出脉宽调制pwm信号放大到0-±100ma驱动伺服阀马达。

而且，所述的脉宽调制放大器单元包括比例放大芯片u5，中央处理单元产生的脉宽调制pwm信号通过r13连接到比例放大芯片u5，比例放大芯片u5内部有四组放大器，分别为u4:a、u4:b、u4:c、u4:d，其中u4:c作为反相器，将中央处理单元产生的脉宽调制pwm信号反向，u4:b作为加法放大器，输出±10v的脉宽调制pwm信号，u4:d、u4:a与功率放大管q9、q10及取样电阻r19组成恒流控制电路，最大电流限制在±100ma，驱动伺服阀马达线圈；当中央处理单元发出占空比50％的脉宽调制pwm信号时，伺服阀马达的线圈1和2上产生大小相等方向相反的力矩，伺服阀稳定在中位不换向，当中央处理单元发出占空比50％-99％的脉宽调制pwm信号时，伺服阀马达的线圈1的脉宽增加同时线圈2脉宽减少，伺服阀马达产生力矩，使伺服阀p-a换向；当中央处理单元发出占空比50％-1％的脉宽调制pwm信号时，伺服阀p-b换向。

而且，所述的对外测试接口采用6芯航空插头。

而且，所述的压力信号采集接口采用4芯航空插头。

而且，所述的可充电锂电池采用24v3000ma/h可充锂电池组，带充电和过流保护电路，同时配备限压25.2v的恒流充电器。

而且，所述的电源转换模块将24v电源转换成测试仪内部所需的控制电压和+2v的参考电压。

而且，所述的显示与控制单元采用串口触摸屏，通过串口与中央处理单元通信，同时将中央处理单元的各种信息及时显示出来，是纯中文的人机界面。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明可输出5khz的0-±100ma脉宽调制(pwm)信号，可直接驱动伺服阀驱动马达的两个线圈，实现伺服阀的换向；同时通过压力传感器采集液压伺服阀输出a、b腔的压力，并在屏幕上以仪表或曲线的形式显示出来，一目了然。

2、本发明自带电源，使用灵活携带方便，采用先进的触摸屏技术，全中文显示且内置说明书，操作简单，通俗易懂，一学就会。

3、本发明可快速判断在线生产和离线检修的液压伺服故障，并对液压伺服阀进行性能测试。

4、本发明通过压力信号采集单元采集伺服阀输出油口压力的方法，及时显示在屏幕上，便于使用者判断故障，及时了解伺服阀的特性。

5、本发明外壳采用铝合金型材，散热好，抗干扰；24v可充电锂电池组、中央处理单元、压力信号采集单元及触摸屏通讯安装在同一块电路板上，便于调试和日后的升级；触摸屏安装在正面，操控性、可视性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的电路框图；

图3为脉宽调制放大器单元的电路图；

图4为本测试仪的使用连接图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种液压伺服阀测试仪，包括外壳7、对外测试接口3、压力信号采集接口5、显示与控制单元4和电路板1，其中电路板上安装24v可充电锂电池8、电源转换模块9、中央处理单元(cpu)10、脉宽调制放大器单元2、压力信号采集单元6；见附图1。

中央处理单元分别与脉宽调制放大器单元、压力信号采集单元i/o连接，脉宽调制放大器单元与对外测试接口i/o连接，压力信号采集单元与压力信号采集接口i/o连接。中央处理单元输出连接显示与控制单元。可充电锂电池组通过电源转换模块与中央处理单元连接，为中央处理单元供电。同时，可充电锂电池还分别连接对外测试接口及压力信号采集接口，通过接口为待测液压阀及压力传感器供电。如图2所示。

中央处理单元(cpu)采用国产stc单片机，串口1用于程序下载和程序升级，串口2用来与触摸屏通讯，pca端口用来输出脉宽调制(pwm)信号，模拟量输入单元用来处理压力传感器采集的0-10v信号。

脉宽调制放大器单元将中央处理单元发出的输出脉宽调制(pwm)信号放大到0-±100ma驱动伺服阀马达；中央处理单元u1产生的脉宽调制(pwm)信号，通过r13连接到比例放大芯片u5，比例放大芯片u5内部由四组放大器，其中u4:c作为反相器，将中央处理单元u1产生的脉宽调制(pwm)信号反向，u4:b作为加法放大器，输出±10v的脉宽调制(pwm)信号，u4:d、u4:a与功率放大管q9、q10及取样电阻r19组成恒流控制电路，最大电流限制在±100ma，驱动伺服阀马达线圈；当中央处理单元u1发出占空比50％的脉宽调制(pwm)信号时，伺服阀马达的线圈1和2上产生大小相等方向相反的力矩，伺服阀稳定在中位不换向，当中央处理单元u1发出占空比50％-99％的脉宽调制(pwm)信号时，伺服阀马达的线圈1的脉宽增加同时线圈2脉宽减少，伺服阀马达产生力矩，使伺服阀p-a换向；同理，当中央处理单元u1发出占空比50％-1％的脉宽调制(pwm)信号时，伺服阀p-b换向；由于采用了恒流控制，即使输出短路也不会对本仪器造成任何影响。如图3所示。

所述的对外测试接口采用6芯航空插头，所述的压力信号采集接口采用4芯航空插头。

可充电锂电池采用24v3000ma/h可充锂电池组，带充电和过流保护电路，同时配备限压25.2v的恒流充电器，确保使用者的安全，电池组第一为外接传感器提供电能，第二为测试仪内部提供电能。

电源转换模块将24v电源转换成测试仪内部所需的控制电压和+2v的参考电压。

显示与控制单元采用串口触摸屏，通过串口与中央处理单元通信，同时将中央处理单元的各种信息及时显示出来，是纯中文的人机界面。

压力传感器通过4芯航空插头连接到压力信号采集单元，中央处理单元将采集到的0-10v压力信号，以压力表或曲线的形式在触摸屏上显示出来，便于使用者进行故障判定和性能测试。

外壳采用铝合金型材，耐油、消除电磁干扰，适用工业、冶金及制造行业等环境。外接口全部采用防水航空插头,用来连接待测试的液压控制阀和压力传感器，满足恶劣环境下的故障判断和测试需求。

本发明的使用方法为：

将本测试仪19的6芯航空插头11通过电缆12连接到待检测的液压伺服阀13；将4芯航空插头18和与之相连的压力传感器16,通过快速测压线15连接到待检测液压阀的输出b腔；将4芯航空插头和与之相连的压力传感器17,通过快速测压线14连接到待检测液压阀的输出a腔；打开电源开关，按照说明选择相应的参数即可进行测试。本发明有手动测试和自动测试两种选择,使用者可根据实际情况进行；使用者仅需要对给定信号、阀芯位移反馈信号和a、b腔的压力简单分析，即可判断出是机械故障还是液压、电气控制故障；如图4所示。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。