CN104500472B - 一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器，由存储模块、电源模块、核心处理模块、状态显示模块、功率驱动模块、电液比例阀、位移传感器、温度传感器、压力传感器和A/D转换器组成；本电液比例阀控制器采用传感器温度补偿措施，实时的传感器数据的反馈，能够及时修正各种误差对阀控制的影响，实现了对电液比例阀的更加稳定、精确地数字化控制，提高了环境适应能力。

Description

一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器
技术领域
本发明涉及一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器。
技术背景
如今，作为连接现代微电子技术、计算机控制技术和大功率工程控制设备之间的桥梁，电液比例阀控制技术已经广泛应用于特种车辆、工程机械等工业领域，电液比例阀控制器是通过电讯号来控制比例电磁跌，达到控制比例阀压力、流量的电器控制装置。
与传统型式的液压控制器相比，电液比例阀控制器能够根据实时传感器数据的反馈，及时修正采用多级放大器会造成误差累积和各级器件的温漂效应对阀控制的影响，实现了对阀的更加稳定、快速、精确地数字化控制。从中不难发现，传感器数据的及时、准确的数据反馈，对于电液比例的控制至关重要，然而传感器往往具有非线性及离散性，即使是同一型号或者同一批次的传感器的传感特性也会有一定的差异。传感器大多都对温度有一定的敏感度，在输入相同的物理量时，传感器的输出值随温度的变化而发生变化，因而，对传感器采取温度补偿的误差校正措施，是十分必要的。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器，该控制器是一种结构简单、控制灵活、易实现的传感器温度补偿的电液比例阀控制器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器，由存储模块、电源模块、核心处理模块、状态显示模块、功率驱动模块、电液比例阀、位移传感器、温度传感器、压力传感器和A/D转换器组成；其中状态显示模块、功率驱动模块、A/D转换器、存储模块和电源模块均与核心处理模块相连接；功率驱动模块的输出端接电液比例阀，压力传感器和位移传感器的输入端与电液比例阀连接，温度传感器的输入端与压力传感器和位移传感器连接，温度传感器、压力传感器和位移传感器的输出端与A/D转换器连接。
一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器的控制方法，包括以下步骤：
(1)配置参数，设置电液比例阀的位移和压力，并将其输入到核心处理模块；
(2)核心处理模块将步骤(1)输入的参数转换为PWM信号，并将PWM信号传输给功率驱动模块；
(3)功率驱动模块将PWM信号进行功率放大，并将放大后PWM信号传输给电液比例阀，用于驱动电液比例阀中比例电磁铁，进而带动电液比例阀阀芯发生位移；
(4)位移传感器和压力传感器实时记录下电液比例阀的位移和油路压力的数据变化，并都通过A/D转换器反馈至核心处理模块；
(5)温度传感器实时记录下此时位移传感器和压力传感器的环境温度，并都通过A/D转换器反馈至核心处理模块；
(6)核心处理模块将步骤(4)接收到的位移信号和压力信号根据步骤(5)接收到的温度信号以及位移传感器和压力传感器的修正系数进行数据校准，具体为：
将工作温度范围划分为4个区间：温度从高到低分别用区间T1、T2、T3和T4表示；在每一温度区间，传感器都有一个对应的修正系数α1、α2、α3、α4；当压力和位移传感器的环境温度在T1区间内时，他们传输的数据(包括位移信号和压力信号)要经过传感器温度补偿模块的修正系数α1的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T2区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α2的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T3区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α3的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T4区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α4的校正；
(7)核心处理模块将校准后的位移信号、压力信号、温度信号转换为PWM信号，重复步骤(2)-(6)，实现对电液比例阀的精确控制。
本发明的有益效果是：本发明是电液比例阀控制器采用传感器温度补偿措施，不仅避免了传统控制系统多级处理过程中的累积误差和各级器件的温漂效应的不利影响，同时也避免了传感器受温度变化影响出现误差对电液比例阀控制的不利影响，实现了对电液比例阀的更加稳定、精确地数字化控制，提高了环境适应能力。
附图说明
图1是一种传感器温度补偿的阀控制器的结构框图。其中有核心处理模块1、状态显示模块2、电源模块3、存储模块4、压力传感器5、位移传感器6、温度传感器7、电液比例阀8、功率驱动模块9、A/D转换器10。
图2是一种传感器温度补偿的阀控制器中温度补偿模块的结构示意图。其中T1、T2、T3、T4分别表示-20～10℃、10～40℃、40～70℃、70～100℃的温度范围。
具体实施方式
一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器，由存储模块4、电源模块3、核心处理模块1、状态显示模块2、功率驱动模块9、电液比例阀8、位移传感器6、温度传感器7、压力传感器5和A/D转换器10组成。
其中状态显示模块2、功率驱动模块9、A/D转换器10、存储模块4和电源模块3均与核心处理模块1相连接；功率驱动模块9的输出端接电液比例阀8，压力传感器5和位移传感器6的输入端与电液比例阀8连接，温度传感器7的输入端与压力传感器5和位移传感器6连接，温度传感器7、压力传感器5和位移传感器6的输出端与A/D转换器10连接。
核心处理模块1可以采用TI公司生产的DSP芯片TMS320F2808，用于根据A/D转换器10的数字信号，通过功率驱动模块9控制电液比例阀8，并将A/D转换器10的数字信号传输给状态显示模块2，状态显示模块2显示电液比例阀控制器的工作状态(位移、温度、压力)，但不限于此。
状态显示模块2可以包括日本SEIKO EPSON公司的液晶显示控制器SED1335及液晶显示屏,用于显示整个系统的配置信息和当前运行状态；包括电液比例阀控制器的工作状态(位移、温度、压力)，但不限于此。
位移传感器6、压力传感器5分别可以采用德国Inelta公司的LVDT位移传感器LVDT-IMAL4-L6和威斯特中航的溅射薄膜压力传感器CYB-11S，但不限于此。用于检测电液比例阀8的位移和压力，并将位移信号和压力信号输入到A/D转换器10。
温度传感器7可以采用德国Heraeus公司的Pt100铂电阻温度传感器，但不限于此。用于将位移传感器6和压力传感器5的环境温度的模拟信号输入到A/D转换器10。
A/D转换器10可以采用DSP芯片TMS320F2808内部集成的ADC模块，用于采集压力传感器5、位移传感器6和温度传感器7的信号，并将信号转换为数字信号发送给核心处理模块。
本发明传感器温度补偿的电液比例阀控制器的工作过程如下：
1.配置参数，设置电液比例阀8的位移和电液比例阀8的压力，并将其输入到核心处理模块1。
2.核心处理模块1将步骤1输入的参数转换为PWM信号，并将PWM信号传输给功率驱动模块9。
3.功率驱动模块9将PWM信号进行功率放大，并将放大后PWM信号传输给电液比例阀8，用于驱动电液比例阀8中比例电磁铁，进而带动电液比例阀8阀芯发生位移。
4.位移传感器6和压力传感器5实时记录下电液比例阀8的位移和油路压力的数据变化，并都通过A/D转换器10反馈至核心处理模块1。
5.温度传感器7实时记录下此时位移传感器6和压力传感器5的环境温度，并都通过A/D转换器10反馈至核心处理模块1。
6.核心处理模块1将步骤4接收到的位移信号和压力信号根据步骤5接收到的温度信号以及位移传感器6和压力传感器5的修正系数进行数据校准，具体为。
将工作温度范围划分为(4)个区间，如图2所示：温度从高到低分别用区间T1、T2、T3和T4表示；在每一温度区间，传感器都有一个对应的修正系数α1、α2、α3、α4，当工作温度在对应的工作区间内，使用对应的温度修正系数对系统的位移及压力信号进行公式矫正；当压力和位移传感器的环境温度在T1区间内时，他们传输的数据(包括位移信号和压力信号)要经过传感器温度补偿模块的修正系数α1的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T2区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α2的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T3区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α3的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T4区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α4的校正；校正后得到更加真实、准确的数据。
所述修正系数是指在数据计算、公式表达等由于理想和现实、现实和调查等产生偏差时，为了使其尽可能的体现真实性能对计算公式进行处理而加的系数，一般用α等表示。
7.核心处理模块1将校准后的位移信号、压力信号、温度信号转换为PWM信号，重复步骤2-6，实现对电液比例阀8的精确控制。

Claims (1)

1.一种传感器温度补偿的电液比例阀控制器的控制方法，所述传感器温度补偿的电液比例阀控制器由存储模块（4）、电源模块（3）、核心处理模块（1）、状态显示模块（2）、功率驱动模块（9）、电液比例阀（8）、位移传感器（6）、温度传感器（7）、压力传感器（5）和A/D转换器（10）组成；其中状态显示模块（2）、功率驱动模块（9）、A/D转换器（10）、存储模块（4）和电源模块（3）均与核心处理模块（1）相连接；功率驱动模块（9）的输出端接电液比例阀（8），压力传感器（5）和位移传感器（6）的输入端与电液比例阀（8）连接，温度传感器（7）的输入端与压力传感器（5）和位移传感器（6）连接，温度传感器（7）、压力传感器（5）和位移传感器（6）的输出端与A/D转换器（10）连接；其特征在于，包括以下步骤：
（1）配置参数，设置电液比例阀（8）的位移和压力，并将其输入到核心处理模块（1）；
（2）核心处理模块（1）将步骤（1）输入的参数转换为PWM信号，并将PWM信号传输给功率驱动模块（9）；
（3）功率驱动模块（9）将PWM信号进行功率放大，并将放大后PWM信号传输给电液比例阀（8），用于驱动电液比例阀（8）中比例电磁铁，进而带动电液比例阀（8）阀芯发生位移；
（4）位移传感器（6）和压力传感器（5）实时记录下电液比例阀（8）的位移和油路压力的数据变化，并都通过A/D转换器（10）反馈至核心处理模块（1）；
（5）温度传感器（7）实时记录下此时位移传感器（6）和压力传感器（5）的环境温度，并都通过A/D转换器（10）反馈至核心处理模块（1）；
（6）核心处理模块（1）将步骤（4）接收到的位移信号和压力信号根据步骤（5）接收到的温度信号以及位移传感器（6）和压力传感器（5）的修正系数进行数据校准，具体为：
将工作温度范围划分为4个区间：温度从高到低分别用区间T1、T2、T3和T4表示；在每一温度区间，传感器都有一个对应的修正系数α1、α2、α3、α4；当压力和位移传感器的环境温度在T1区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α1的校正，所述传输的数据包括位移信号和压力信号；当压力和位移传感器的环境温度在T2区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α2的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T3区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α3的校正；当压力和位移传感器的环境温度在T4区间内时，他们传输的数据要经过传感器温度补偿模块的修正系数α4的校正；
（7）核心处理模块（1）将校准后的位移信号、压力信号、温度信号转换为PWM信号，重复步骤（2）-（6），实现对电液比例阀（8）的精确控制。
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