专利名称：嵌入式比例控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种比例控制器，用来控制和驱动各种电液比例阀的装置，属于液压控制技术领域。
背景技术：
比例控制器是电液比例阀的控制和驱动装置。目前现有的比例控制器多采用模拟电路组成，来完成控制信号的斜坡时间调节、频率调节、增益调节和功率放大等功能。但模拟式的比例控制器均存在着操作和调节不方便，调节电位器易磨损而损坏、数据不可读无法与其他器件通讯、存在固有的温漂特性，难以保证控制精度和可靠性等缺点，且控制功能单一，一旦制成后，要改变功能必须更换电路。
发明内容
本发明目的在于克服上述缺点，提供一种嵌入式式比例控制器，达到高控制精度、 强抗干扰能力的目的，且具有功能调整方便、可以和其他器件进行通讯等特点。本发明是通过以下技术方案实现的
一种嵌入式比例控制器，包括壳体和安装在壳体内的电路板，电路板上的电路结构是由一个嵌入式微处理器及与嵌入式微处理器相连的外围电路和给嵌入式微处理器和外围电路供电的电源模块构成，嵌入式微处理器包括一个A/D转换单元、一个存储器和PWM输出控制单元、数字量输入输出单元、一个逻辑控制单元和一个接口控制单元。外围电路包括一个输入信号调理电路、一个功率放大电路、一个显示电路、一个反馈指示电路、一个RS232 接口电路、一个键盘输入电路和一个电源模块。电压输入端和电流输入端经输入信号调理电路与A/D转换单元相连，功率放大电路与PWM输出控制单元相连，显示电路与数字量输入输出单元相连。PWM输出控制单元与功率放大电路相连，功率放大电路直接驱动电液比例阀。反馈电路检测电液比例阀的工作情况并与嵌入式微处理器相连，嵌入式微处理器获得反馈信号后进行相关处理和预算后再输出给PWM输出控制单元。从后接线面板接线柱接进来的弱电压或者弱电路输入信号从电压输入端和电流输入端接入，经过输入信号调理电路调理后接入嵌入式微处理器的A/D转换单元。A/D转换单元将其转换为数字信号，嵌入式微处理器对这些数字信号按照需要进行阀芯零点调整、斜坡时间调整、颤振频率调整以及增益调整等处理，通过PWM调制之后经功率放大电路放大来驱动电液比例阀。本发明与现有技术相比具有以下显而易见的突出实质性特点和显著优点
1、本发明均采用数字电路完成，与现有技术比保证了电液比例阀的控制精度和可靠性。2、本发明的一些信号处理功能通过修改储存器内的程序来实现，灵活性强。3、本发明采用数字电路的信号处理方案更加方便、而且抗干扰能力强，且可以采用密码保护技术，用户参数更加安全。
4、本发明可以和其他器件进行通信，便于远程控制。
图1是本发明的电路原理框图。图2是本发明的工作流程框图。图3是本发明的前控制面板图。图4是本发明的后接线面板图。图5是本发明的三维透视图。
具体实施例方式本发明的优选实施例结合
如下 实施例一
参见图1和图5，本嵌入式比例控制器，包括壳体和安装在壳体内的电路板，电路板上的电路结构是由一个嵌入式微处理器及与嵌入式微处理器相连的外围电路和给嵌入式微处理器和外围电路供电的电源模块构成，嵌入式微处理器包括一个A/D转换单元、一个存储器和PWM输出控制单元、数字量输入输出单元、一个逻辑控制单元和一个接口控制单元。 外围电路包括一个输入信号调理电路、一个功率放大电路、一个显示电路、一个反馈指示电路、一个RS232接口电路、一个键盘输入电路和一个电源模块。电压输入端和电流输入端经输入信号调理电路与A/D转换单元相连，功率放大电路与PWM输出控制单元相连，显示电路与数字量输入输出单元相连。实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下
所述电压输入端10通过U/U转换电路19经输入信号调理电路21和A/D转换单元241 相连，所述电流输入端10经过I/U转换电路20通过输入信号调理电路21与A/D转换单元 241相连，所述的电压输入端10和电流输入端11与壳体1后接线面板8上的接线柱9相连。所述显示电路27和和安装在壳体1前控制面板3上的一个数码管5相连。所述壳体1的前控制面板3的下面一字排列安装六个调节旋钮4与电路板6相连。实施例三
如图1所示本嵌入式比例控制器，以嵌入式微处理器为核心，其包括A/D转换单元、PWM 输出控制单元、逻辑控制单元、数字量输入输出单元、接口控制单元、存储器等。如图6所示的嵌入式比例控制器三维透视图，嵌入式微处理器和各种外围电路都印制在电路板6上， 电路板6接收后接线面板8上的接线柱9输入的电压或者电流信号后经过输入调理电路和 A/D转换单元转换为数字信号输入给嵌入式微处理器，也可以通过外围键盘输入电路直接将数字信号输入给嵌入式微处理器，嵌入式微处理器对该数字信号进行调节和处理其中包括电流闭环PID调节、零位调节、斜坡时间调节、增益调节和颤振信号调节等。壳体1前控制面板3下方一字排列的六个旋钮4分别用于调节以下量信号的斜坡上升时间、信号的斜坡下降时间、最大电流设定、最小电流设定、颤振信号的频率设定和输入信号。处理和调节后的信号经由PWM输出控制单元输出给功率放大电路，功率放大电路对PWM信号进行功率放大后连接接线柱9，接线柱9与电液比例阀相连接。壳体1内装有外部电源2，外部电源2接收电源接口 7的220V工作电压后输出MV电压，输出端通过导线与电路板6上电源模块相连。嵌入式微处理器上的数字量输入输出单元与显示电路相连，显示电路与前控制面板3上的数码管5相连，实时显示各种输出信息。本发明的软件流程图如图2所示，系统上电后首先对嵌入式微处理器进行初始化，接着等待用户输入参数，确认接收参数成功之后进入PWM输出程序，系统有输出后进入采样子程序，然后判断采样数值和程序内预设的数值之差是否在误差范围内，如果不在，则进入参数调整程序，对相应的输入信号进行PID闭环调节直至输出在精度要求范围内。本发明的外形结构如图3、图4、图5所示，按钮4和数码管5安装在前控制面板3 上，接线柱9、电源接口 7和RS232接口 10安装在后接线面板8上。在壳体1前后分别装有前控制面板3和后接线面板8，壳体1内装有外部电源2和电路板6。
权利要求
1.嵌入式比例控制器，其特征在于包括壳体(1)和安装在壳体内的电路板(6)，其特征在于所述电路板(6)上的电路结构是由一个嵌入式微处理器(24)及与嵌入式微处理器 (24)相连的外围电路和给嵌入式微处理器和外围电路供电的电源模块(18)构成，所述的嵌入式微处理器(24)包括一个A/D转换单元(241)、一个存储器和PWM输出控制单元(242)、 数字量输入输出单元(244)、一个逻辑控制单元(243)和一个接口控制单元(245)，所述的外围电路包括一个输入信号调理电路(21)、一个功率放大电路(25)、一个显示电路(27)、 一个反馈指示电路(26)、一个RS232接口电路(23)、一个键盘输入电路(22)和一个电源模块(18)，电压输入端(10)和电流输入端(11)经输入信号调理电路(21)与A/D转换单元 (241)相连，功率放大电路(25)与PWM输出控制单元(242)相连，显示电路(27)与数字量输入输出单元(244)相连。
2.按照权利要求1所述的嵌入式比例控制器，其特征在于所述电压输入端(10)通过 U/U转换电路(19)经输入信号调理电路(21)和A/D转换单元(Ml)相连，所述电流输入端 (10)经过I/U转换电路(20)通过输入信号调理电路(21)与A/D转换单元(241)相连，所述的电压输入端(10)和电流输入端(11)与壳体(1)后接线面板(8)上的接线柱(9)相连。
3.按照权利要求1所述的嵌入式比例控制器，其特征在于所述的显示电路(27)和安装在壳体(1)前控制面板(3)上的一个数码管(5)相连。
4.按照权利要求1所述的嵌入式比例控制器，其特征在于所述的壳体(1)的前控制面板(3)的下面一字排列安装六个调节旋钮(4)与电路板(6)相连。
全文摘要
本发明涉及一种嵌入式比例控制器，它包括壳体和安装在壳体内的电路板，电路板上的电路结构是由一个嵌入式微处理器及与嵌入式微处理器相连的外围电路和给嵌入式微处理器和外围电路供电的电源模块构成，嵌入式微处理器包括一个A/D转换单元、一个存储器和PWM输出控制单元、数字量输入输出单元、一个逻辑控制单元和一个接口控制单元。外围电路包括一个输入信号调理电路、一个功率放大电路、一个显示电路、一个反馈指示电路、一个RS232接口电路、一个键盘输入电路和一个电源模块。电压输入端和电流输入端经输入信号调理电路与A/D转换单元相连，功率放大电路与PWM输出控制单元相连，显示电路与数字量输入输出单元相连。本发明信号处理方便，抗干扰能力强，且和上位机可以进行通讯，针对不同的比例阀只需修改软件参数即可，无需改动硬件电路。
文档编号G05D11/13GK102183973SQ20111004306
公开日2011年9月14日 申请日期2011年2月23日 优先权日2011年2月23日
发明者程大伟, 邢科礼, 金侠杰 申请人:上海大学