CN102900880B - 一种多通道比例阀控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道比例阀控制器，包括：振荡电路（1）、宽输入隔离电源（2）、通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）。通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）并联后分别与振荡电路（1）、宽输入隔离电源（2）印制导线连接。外部输入的独立控制信号，分别通过各通道控制电路，经过与振荡电路（1）的三角波进行比较生成PWM调制波形，产生与外部输入的独立控制信号成比例的驱动电流驱动比例阀电磁铁。集成三个单通道比例阀控制电路，可支持差分电压、电流等输入，实现对上升、下降时间、初始电流、最大电流的调整，具备一定集成度、通用性和互换性，增强了控制器电源适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种比例阀控制器，特别是一种多通道比例阀控制器。
背景技术
目前大多数特种车辆、工程装备大量开始使用比例阀作为节流控制方式，大多采用与比例阀生产厂家相配的比例阀控制器，该控制器一般为单通道比例阀控制器，即一个比例阀由一个控制器驱动。单通道比例阀控制器主要包括差分输入电路、斜波生成器、增益调节器、反馈控制器、功率输出级。当应用系统采用多个比例阀时需要配置多个单通道比例阀控制器，造成系统接线复杂交叉，控制器低温性能和尺寸大小已不适应对控制设备小型化、集成化的更高要求，控制器对输入电源品质要求高，降低了其可靠性和环境适应能力。
发明内容
本发明目的在于提供一种多通道比例阀控制器，解决多个控制器外部接线复杂交叉，控制器性能和尺寸大小不适应型号对控制设备小型化、集成化要求的问题。
一种多通道比例阀控制器，包括：差分输入电路、斜波生成器、增益调节器、反馈控制器、功率输出级，还包括：初始电流调节器、脉宽调制器、电压跟随器、驱动放大器、宽输入隔离电源、振荡电路。差分输入电路、斜波生成器、增益调节器、反馈控制器、功率输出级、初始电流调节器、脉宽调制器、电压跟随器和驱动放大器构成一个通道控制电路，本比例阀控制器有三个通道控制电路，分别为通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路。
通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路并联，宽输入隔离电源输出端分别与通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路的供电输入端印制导线连接，振荡电路输出端分别与通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路振荡信号输入端印制导线连接。差分输入电路的电压输出端与斜波发生器电压输入端印制导线连接，斜波发生器的电压输出端与增益调节器的电压输入端印制导线连接、增益调节器的增益调节输出端与反馈控制器的电压输入端印制导线连接。反馈控制器的电压输入端与功率输出级的采样反馈输出端印制导线连接、反馈控制器的电压输出端与初始电流调节器的电压输入端印制导线连接，初始电流调节器的电压输出端与脉宽调制器的电压输入端印制导线连接，脉宽调制器的振荡信号输入端与振荡电路输出端印制导线连接，脉宽调制器电压输出端与电压跟随器的电压输入端印制导线连接，电压跟随器的电压输出端与驱动放大器的电压输入端印制导线连接，驱动放大器的电流输出端与功率输出级的电流输入端印制导线连接，功率输出级的输出端与负载比例阀电磁铁输入端导线连接。
外部输入的电源经过宽输入隔离电源处理后，供通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路和振荡电路使用。各通道控制器分别接收来自外部输入的独立的电压信号，电压信号通过差分输入电路进行差分处理后，成为以内部地信号为相对地的电压信号，随后通过斜波发生器，使输入信号的瞬变正阶跃或负阶跃信号转变为缓变可调的斜坡上升或下降的电压波形，随后经过一级增益可调的增益调节器实现对比例阀控制器的最大电流的调整，将斜波发生器输出电压信号进行放大；反馈控制器是通过对功率输出级输出电流进行采样成电压信号后,通过PID调节实现对控制电压的适当调节，实现对比例阀控制器输出电流的闭环稳定控制；初始电流调节器是通过调节向控制电压信号加入一定量偏置电压，从而减小比例阀因其死区电流对系统线性控制的影响；脉宽调制器是通过将比例阀驱动控制电压与振荡电路的三角波进行比较生成PWM调制波形，随后电压跟随器进行阻抗变换，驱动放大器是将控制电压转换为与之成比例的功率输出级输入驱动电流，功率输出级为外接比例阀电磁铁负载提供与功率输出级输入驱动电流成比例的比例阀驱动电流回路。工作过程中，通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路使用振荡电路输出的同一振荡信号，并共用宽输入隔离电源的输出电源，此外通道A控制电路、通道B控制电路、通道C控制电路相互独立工作。
该多通道比例阀控制器支持差分电压、手动电位计电压，工业标准的4-20mA电流三种信号输入。控制器可实现每一通道的比例阀针对上升时间、下降时间、初始电流、最大电流参数的独立调整，可适应多个厂商主流比例电磁阀，具备一定的通用性和互换性。该多通道比例阀控制器在原单通道比例阀控制器尺寸下，集成了宽输入隔离电源、三个通道独立比例阀控制，实现了集成化、小型化，是一种针对特种车辆、工程机械装备等较多使用比例阀环境下的控制装备。本发明改进了比例阀控制器的电源适应性，减小了因驱动电流变化对外部电源线路造成的干扰。
附图说明
图1 一种多通道比例阀控制器示意图；
图2 一种多通道比例阀控制器所述的通道A控制电路原理示意图。
1.振荡电路 2.宽输入隔离电源 3.通道A控制电路 4.通道B控制电路 5.通道C控制电路 6.比例阀A电磁铁 7.比例阀B电磁铁 8.比例阀C电磁铁 9.差分输入电路 10.斜波生成器 11.增益调节器 12.反馈控制器 13.初始电流调节器 14.脉宽调制器 15.电压跟随器 16.驱动放大器 17.功率输出级。
具体实施方式
一种多通道比例阀控制器，包括：差分输入电路9、斜波生成器10、增益调节器11、反馈控制器12、功率输出级17，还包括：初始电流调节器13、脉宽调制器14、电压跟随器15、驱动放大器16、宽输入隔离电源2、振荡电路1。差分输入电路9、斜波生成器10、增益调节器11、反馈控制器12、功率输出级17、初始电流调节器13、脉宽调制器14、电压跟随器15和驱动放大器16构成一个通道控制电路，本比例阀控制器有三个通道控制电路，分别为通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5。
通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5并联，宽输入隔离电源2输出端分别与通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5的供电输入端印制导线连接，振荡电路1输出端分别与通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5振荡信号输入端印制导线连接。差分输入电路9的电压输出端与斜波发生器10电压输入端印制导线连接，斜波发生器10的电压输出端与增益调节器11的电压输入端印制导线连接、增益调节器11的增益调节输出端与反馈控制器12的电压输入端印制导线连接。反馈控制器12的电压输入端与功率输出级17的采样反馈输出端印制导线连接、反馈控制器12的电压输出端与初始电流调节器13的电压输入端印制导线连接，初始电流调节器13的电压输出端与脉宽调制器14的电压输入端印制导线连接，脉宽调制器14的振荡信号输入端与振荡电路1输出端印制导线连接，脉宽调制器14电压输出端与电压跟随器15的电压输入端印制导线连接，电压跟随器15的电压输出端与驱动放大器16的电压输入端印制导线连接，驱动放大器16的电流输出端与功率输出级17的电流输入端印制导线连接，功率输出级17的输出端与负载比例阀电磁铁6输入端导线连接。
外部输入的电源经过宽输入隔离电源2处理后，供通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5和振荡电路1使用。各通道控制器分别接收来自外部输入的独立的电压信号，电压信号通过差分输入电路9进行差分处理后，成为以内部地信号为相对地的电压信号，随后通过斜波发生器10，使输入信号的瞬变正阶跃或负阶跃信号转变为缓变可调的斜坡上升或下降的电压波形，随后经过一级增益可调的增益调节器11实现对比例阀控制器的最大电流的调整，将斜波发生器10输出电压信号进行放大；反馈控制器12是通过对功率输出级17输出电流进行采样成电压信号后,通过PID调节实现对控制电压的适当调节，实现对比例阀控制器输出电流的闭环稳定控制；初始电流调节器13是通过调节向控制电压信号加入一定量偏置电压，从而减小比例阀因其死区电流对系统线性控制的影响；脉宽调制器14是通过将比例阀驱动控制电压与振荡电路1的三角波进行比较生成PWM调制波形，随后电压跟随器15进行阻抗变换，驱动放大器16是将控制电压转换为与之成比例的功率输出级17输入驱动电流，功率输出级17是比例阀的驱动电路，为外接比例阀电磁铁负载提供与功率输出级17输入驱动电流成比例的比例阀驱动电流回路。工作过程中，通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5使用振荡电路1输出的同一振荡信号，共同使用宽输入隔离电源2的输出电源，此外通道A控制电路3、通道B控制电路4、通道C控制电路5相互独立工作。
Claims (1)
1.一种多通道比例阀控制器，包括：差分输入电路（9）、斜波生成器（10）、增益调节器（11）、反馈控制器（12）、功率输出级（17），其特征在于还包括：初始电流调节器（13）、脉宽调制器（14）、电压跟随器（15）、驱动放大器（16）、宽输入隔离电源（2）、振荡电路（1）；差分输入电路（9）、斜波生成器（10）、增益调节器（11）、反馈控制器（12）、功率输出级（17）、初始电流调节器（13）、脉宽调制器（14）、电压跟随器（15）和驱动放大器（16）构成一个通道控制电路，本比例阀控制器有三个通道控制电路，分别为通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）；
通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）并联，宽输入隔离电源（2）输出端分别与通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）的供电输入端印制导线连接，振荡电路（1）输出端分别与通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）振荡信号输入端印制导线连接；差分输入电路（9）的电压输出端与斜波发生器（10）电压输入端印制导线连接，斜波发生器（10）的电压输出端与增益调节器（11）的电压输入端印制导线连接、增益调节器（11）的增益调节输出端与反馈控制器（12）的电压输入端印制导线连接；反馈控制器（12）的电压输入端与功率输出级（17）的采样反馈输出端印制导线连接、反馈控制器（12）的电压输出端与初始电流调节器（13）的电压输入端印制导线连接，初始电流调节器（13）的电压输出端与脉宽调制器（14）的电压输入端印制导线连接，脉宽调制器（14）的振荡信号输入端与振荡电路（1）输出端印制导线连接，脉宽调制器（14）电压输出端与电压跟随器（15）的电压输入端印制导线连接，电压跟随器（15）的电压输出端与驱动放大器（16）的电压输入端印制导线连接，驱动放大器（16）的电流输出端与功率输出级（17）的电流输入端印制导线连接，功率输出级（17）的输出端与负载比例阀电磁铁（6）输入端导线连接；
外部输入的电源经过宽输入隔离电源（2）处理后，供通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）和振荡电路（1）使用；各通道控制器分别接收来自外部输入的独立的电压信号，电压信号通过差分输入电路（9）进行差分处理后，成为以内部地信号为相对地的电压信号，随后通过斜波发生器（10），使输入信号的瞬变正阶跃或负阶跃信号转变为缓变可调的斜坡上升或下降的电压波形，随后经过一级增益可调的增益调节器（11）实现对比例阀控制器的最大电流的调整，将斜波发生器（10）输出电压信号进行放大；反馈控制器（12）通过对功率输出级（17）输出电流进行采样成电压信号后,通过PID调节实现对控制电压的适当调节，实现对比例阀控制器输出电流的闭环稳定控制；初始电流调节器（13）通过调节向控制电压信号加入一定量偏置电压，从而减小比例阀因其死区电流对系统线性控制的影响；脉宽调制器（14）通过将比例阀驱动控制电压与振荡电路（1）的三角波进行比较生成PWM调制波形，随后电压跟随器（15）进行阻抗变换，驱动放大器（16）将控制电压转换为与之成比例的功率输出级（17）输入驱动电流，由功率输出级（17）构成的比例阀驱动电路为外接比例阀电磁铁负载提供与功率输出级（17）输入驱动电流成比例的比例阀驱动电流回路；工作过程中，通道A控制电路（3）、通道B控制电路（4）、通道C控制电路（5）使用振荡电路（1）输出的同一振荡信号，共同使用宽输入隔离电源（2）的输出电源。
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