CN101577413A - 液压阀控制电路和用于液压阀控制电路的功能检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压阀控制电路和用于液压阀控制电路的功能检测方法。本发明提供的液压阀控制设备具有末级(20)，该末级具有两个电压馈电输入端(2、3)和至少一个用于控制液压阀(24)的致动器(241)的输出端(O1)。此外还设置用于激活和去激活末级的释放输入端以及用于在末级(20)去激活时将末级(20)的输出端(O1)和固定电位(36)连接起来的开关。在电压馈电电路(10)和末级(20)的电压馈电输入端之一(2)之间的线路中设有过电流保护装置(10)。

Description

液压阀控制电路和用于液压阀控制电路的功能检测方法

技术领域

本发明涉及一种液压阀控制电路和一种用于液压阀控制电路的功能检测方法。对于液压阀，特别是对于工作机中的液压阀，必须采取安全措施，以使得液压阀不引起对其环境有危险的运动。出于这个原因，特别是对于具有用于使控制滑阀运动的电磁线圈的液压阀，要注意能够排除无意地给电磁线圈提供电流。

背景技术

电磁线圈由末级驱动。末级由电压源提供电压。除了末级的断开功能外，末级在断开时将其输出端高电阻地接通，作为安全措施还应借助开关能将末级和电压源分开。

Bosch Rexroth公司2007年6月的文献95200号公开了一种用于且具有中央安全断路装置的液压阀的控制装置。然而问题是，用于安全断路的结构部件也要经受老化过程，并且中央安全断路装置出现故障会导致由液压阀控制的系统出现所不希望的反应。

发明内容

本发明的任务是提供一种液压阀控制设备。在这种液压阀控制设备中，当末级断路时可保证液压阀的更高的安全性。此外本发明的任务是提供一种检测这种液压阀控制电路的功能的方法。

根据本发明提供一种液压阀控制电路，这个控制电路具有末级，这个末级包括第一电压馈电输入端和第二电压馈电输入端，以及用于控制液压阀的致动器的输出端。此外，该液压阀控制设备还包括用于激活和去激活末级的释放输入端。

为了在末级去激活时将末级的输出端和固定电位连接起来而设有开关。此外，在外部电压源和末级的第一电压馈电输入端之间的线路中设有过电流保护装置。该开关和该过电流保护装置提高了液压阀控制电路运行时的安全性。

在末级去激活时要将输出端置于固定电位，这样就不再能有电流流过致动器。当末级去激活没有被执行时，在外部电压源和固定电位之间会出现短路线路。过电流保护装置会对此作出响应，其措施是它中断该电流线路。

这样就保证当末级有故障时将末级和外部电压源分开。还避免了当去激活未被执行时液压阀继续移动它的控制滑阀，并引起由液压系统所控制的设备动作，这会对其环境造成危险。

保险装置使得控制电路更加安全。可以省掉用于将末级和电源电压分开的附加措施。去掉阀门释放就够了。通过外部的安全继电器或者接触器可将电压源的断开限制在紧急故障情况下。这样就可通过一个唯一的释放输入端执行末级的断开，这就减小了液压阀控制电路有故障控制的风险。

在一种实施方式中，过电流保护装置包括熔断器。当流过保险装置的电流太高时这个熔断器就熔化。通过更换保险装置就可恢复连接。断熔器不易受干扰，因为只有电流强度才决定保险装置是否会熔化。

在另一种实施方式中，过电流保险装置包括线路保护开关。当通过开关的电流太大时，这个线路保护开关就打开开关。这种开关可多次重复使用。

可通过用于测量电压的测量电路在末级的输出端上检测电位。当这个电位和预期值有差异时，这就表示末级不是高电阻地接通它的输出端，并且因此有故障。

当测量电路测得输出端上的电位，而固定电位低于这个电位超出规定的阈值时，则在用于显示故障的故障输出端上将其输出。在这个故障输出端上给上级系统发出信号，表示液压阀控制电路有故障。还可附加地设置发光二极管，这个发光二极管也向用户发出光学信号。

通过用于测量在末级的第一电压馈电输入端上的电位的另一测量电路，可以检测过电流保护装置是否将末级和外部电压源分开，为的是也将这种情况显示给上级系统。

如果选择所述固定电位等于末级的第二电压馈电输入端上的电位，则可避免当末级去激活后在致动器上仍然可能存在有电压。

本发明还涉及将根据本发明的液压阀控制电路用于控制具有致动器的液压阀，其包括用于产生磁场的线圈。

此外，本发明还涉及一种用于检测液压阀控制电路的功能的方法。在这种方法中，首先提供一种根据本发明的液压阀控制电路。这个液压阀控制电路具有故障输出端。这个故障输出端用于当测量电路测得输出端上的电位，而固定电位低于这个电位超出规定的阈值时显示故障。

此外本方法还包括测量末级的输出端上的电压的步骤以及当固定电位低于所测得的电位超出规定的阀值时输出故障的步骤。通过这一措施可向上级系统或者用户显示在末级中存在故障。

优选液压阀控制设备具有用于测量末级的第一电压馈电输入端上的电压的另一测量电路。在此本方法还附加地包括用于测量末级的第一电压馈电输入端上的电压的步骤。

通过上述另一步骤来检测过电流保护装置是否将末级和它的外部电压源分开。也可以在测量出末级的输出端上的故障之前，过电流保护装置就已将末级和它的电压源分开。在这种情况中，也可根据在所述另一测量电路中的测量给上级系统输出故障。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行更加详细的说明。

图1：根据本发明的液压阀控制设备的结构简图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的具有液压阀24的液压阀控制设备1的结构简图。在液压阀控制设备1的内部设置有具有第一末级20、第二末级21、末级控制器22、测量电路23和保险装置40的液压阀控制电路。此外，液压阀24和保险装置40处在液压阀控制设备1之内。在液压阀控制设备1之外还设有液压缸25。

液压阀24用于驱动工作机的液压缸25。液压阀24设计成比例阀，其措施是借助线圈241和242产生磁场。液压阀24从和泵相连接的泵接口42接收液压液。这个泵给液压液提供所希望的压力。

由线圈241和242产生的磁场根据流过线圈241和242的电流使控制滑阀移动。在另一些未示出的实施方式中，使用的是由电流驱动的致动器来代替线圈。

末级20和21分别具有一个控制输入端I、两个输出端O1和O2、第一电压馈电输入端2和第二电压馈电输入端3。此外，这些末级20和21还分别具有一个输出端O。这些输出端O和末级控制器22连接。在输出端O上输出模拟电流值，以使得电流控制成为可能。此外，液压阀控制设备1还包括电压馈电输入端8、在图中未示出的用于接地的第二电压馈电输入端、释放输入端ENA、故障输出端FA、第一开关31、第二开关32、第三开关33和第四开关34。将开关31、32、33和34设计成半导体开关，例如设计成功率MOSFET。

那些和液压阀控制设备1的第二电压馈电输入端相连接的节点用接地36表示。

在液压阀1的第一电压馈电输入端8上连接外部电压源，这个外部电压源提供24伏额定电压的直流电压。保险装置40用第一接头和液压阀1的第一电压馈电输入端8连接，而保险装置40的第二接头和第一末级20的第一电压馈电输入端2并和第二末级21的第一电压馈电输入端2连接。末级20和21的第二电压馈电输入端3分别和接地36连接。

由液压阀控制设备1的上级系统在释放输入端ENA上施加电平，这个电平决定末级20和21是否允许电流流过液压阀24的磁体441和442，或者末级20和21是否高电阻地接通它们的输出端O1和O2。

在释放输入端ENA上为高电平时，末级20和21被接通，并且附加的开关31、32、33和34被打开。如果在液压阀控制设备1的释放输入端ENA上施加高电平，则这个电平被末级控制器22接收。末级控制器22输出脉冲宽度调制信号，末级20和21在它们的控制输入端1接收该信号。末级20和21分别对它们的输出端O1和O2相应地进行控制，使得电流流过线圈241和242。这个电流从第一电压馈电输入端通过末级20及21中的激励器经过输出端O1、液压阀24的线圈241到达输出端O2，并且通过末级20及21中的另一激励器并从那里到达和接地36连接的第二电压馈电输入端3。

在通常的实施方式中，末级20和21分别包括一个全桥电路。但具有高侧开关和低侧开关或者具有半桥电路的实施方式也是可行的。末级控制器22调节液压阀24的位置，其中，这个末级控制器通过反馈线路26得到有关液压阀24的控制滑阀的位置的信息。

优选借助末级控制器22中的微控制器对末级20和21进行控制。在这个实施方式中，这个微控制器也承担对末级20和21的本身的电流调节。

连接到第一末级20的输出端U2的节点用K1表示。连接在第一末级20的输出端O1上的节点用K2表示。第二末级21的输出端O1和U2与节点K4及K3连接。在节点K1和接地36之间设置第一开关31，第二开关32设置在节点K2和接地36之间，第三开关设置在节点K3和接地36之间的线路中，第四开关34设置在接点K4和接地36之间。这些开关31、32、33和34的电路输入端分别和释放输入端ENA连接。当末级20和21通过在释放输入端ENA上施加低电平而被阻断，则开关31、32、33和34全都闭合，这样，通过这些开关，将一侧的节点K1、K2、K3和K4和另一侧的接地36之间的连接连通。

如果末级20和21在去激活时将它们的输出端O1和O2高电阻地接通，则节点K1、K2、K3和K4分别处于接地电位。

截取节点K1、K2、K3和K4上的电压，并引到测量电路23。当释放输入端处于低电平时，就测量节点K1、K2、K3、K4上的电压。如果所有电压都低于特定的阈值，例如为0.1伏，这样就保证了不再有电流流过线圈241和242。

如果相反，在节点K1、K2、K3和K4中的至少一个节点上的电压高于阈值，则测量电路23在故障输出端FA上输出故障。在这种情况中，估计是在第一电压馈电输入端2和输出端O1和O2中的一个输出端之间的激励器激励其输出端O1或者O2为激活。这意味着，通过末级控制器22使末级20和21去激活不起作用了。

作为附加的安全措施设有保险装置40。当尽管在释放输入端ENA上有低电平仍然没有将末级20或21去激活时，较大的电流从液压阀控制设备1的第一电压馈电输入端8通过保险40、末级20和21之一到达节点K1、K2、K3和K4之一、通过开关31、32、33和34之一到达接地36。大的电流引起保险装置40中断上述连接。当这个保险装置40包括电保险装置，也称为熔断器，则在大电流时，这个熔断器被熔化，并且由此中断液压阀1的第一电压馈电输入端8与第一末级20和第二末级21的第一电压馈电输入端2之间的连接。然后必须更换熔断器。

在另一种实施方式中涉及的是一种线路保护开关，在这种开关中对电流进行测量。当电流超过预定的阈值时，该开关被打开，而不会使保险装置40长时间受损害。

这种保险装置40是如此设计的，即保护末级20和21中的激励器和半导体开关31、32、33和34防护预计的短路电流。

在另一种实施方式中，对末级20和21的第一电压馈电输入端2上的电位进行测量。当这个电位接近接地电位时，可从中推断出这个保险装置40已熔化，或者已打开它的开关。这借助故障信号被输送到上级系统或者用户。在一种实施方式中，测量电路23也用于周期性地检测开关31至34。

附图标记表

1      液压阀控制设备

2      第一电压馈电输入端

3      第二电压馈电输入端

8      第一电压馈电输入端

10     DC-DC-变压器

20     第一末级

21     第二末级

22     末级控制器

23     测量电路

24     液压阀

25     液压缸

26     反馈线路

31     第一开关

32     第二开关

33     第三开关

34     第四开关

40     保险装置

241    线圈

242    线圈

42     泵接口

Claims (12)

1.液压阀控制电路，具有下述部件：

-末级(20)，带有电压馈电输入端(2)和至少一个用于控制液压阀(24)的致动器(241)的输出端(O1)，

-释放输入端(ENA)，用于激活和去激活末级(20)，

-用于在末级(20)去激活时将末级(20)的输出端(O1)和固定电位(36)连接起来的开关(31)，

-在外部电压源(10)和末级(20)的电压馈电输入端(2)之间的线路中的过电流保护装置(40)。

2.按照权利要求1所述的液压阀控制电路，其特征在于，所述过电流保护装置(40)包括熔断器。

3.按照权利要求1所述的液压阀控制电路，其特征在于，所述过电流保护装置(40)包括线路保护开关。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的液压阀控制电路，其特征在于，设有测量电路(23)，用于测量末级(20)的输出端(K1)上的电压。

5.控制权利要求4所述的液压阀控制电路，其特征在于，设有故障输出端(FA)，用于当测量电路(23)测得输出端上的电位，而固定电位(36)低于该电位超过规定的阈值时显示故障。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的液压阀控制电路，其特征在于，设有另一测量电路，用于测量末级(20)的第一电压馈电输入端(2)上的电压。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的液压阀控制电路，其特征在于，所述固定电位是接地电位(36)。

8.按照权利要求1至6中任一项所述的液压阀控制电路，其特征在于，所述固定电位等于大地电位。

9.将按照权利要求1至8中任一项所述的液压阀控制电路用于控制具有致动器(241)的液压阀(24)的应用，所述致动器包括用于产生磁场的线圈。

10.对液压阀控制电路进行功能检测的方法，具有下述步骤：

a)提供按照权利要求5所述的液压阀控制电路(1)，

b)测量末级(20)的输出端(O1、O2)上的电位，并且当固定电位(36)低于上述输出端(O1、O2)的电位超出规定的阈值时就输出故障。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，在步骤a)中提供按照权利要求6所述的液压阀控制电路，并且设有用于测量末级(20)的第一电压馈电输入端(2)上的电压的另一步骤c)。

12.按照权利要求10或11所述的方法，其特征在于，此外还执行用于检测开关(31)的功能的步骤d)。