CN203239668U - 电液伺服阀数字控制器 - Google Patents

Abstract

电液伺服阀数字控制器，属于电液伺服阀控制技术领域。本实用新型为解决现有伺服阀控制器由于采用模拟电路结构，使得抗干扰能力差的问题。它CAN总线接口电路的控制信号传输端连接微控制器的控制信号传输端，微控制器的控制信号输出端连接DA转换器的数字信号输入端，DA转换器的模拟信号输出端连接伺服阀驱动电路的驱动信号输入端，伺服阀驱动电路输出的驱动信号作为电液伺服阀的伺服阀线圈驱动信号；伺服阀驱动电路输出的驱动信号连接过流保护电路的采集信号输入端，过流保护电路的报警信号输出端连接伺服阀驱动电路的报警信号输入端；过流保护电路的报警控制信号输出端连接微控制器的报警控制信号输入端。本实用新型用于控制电液伺服阀。

Description

电液伺服阀数字控制器

技术领域

本实用新型涉及电液伺服阀数字控制器，属于电液伺服阀控制技术领域。

背景技术

伺服阀控制器应包含调零电路、颤振信号电路、限流保护电路及功率放大电路等，调零电路用以实现零偏补偿，颤振电路用以提高伺服阀的分辨率及克服阀芯的库伦摩擦力。对于某一类型的伺服阀，其控制器参数调整均是通过调整电路中的电阻或电容等元件实现系统参数的改变，由于电子元件参数老化及温漂等影响，使得伺服阀控制器性能存在时变特性，同时，由于控制器均由模拟电路组成，造成控制器体积较大、抗干扰能力较差。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有伺服阀控制器由于采用模拟电路结构，使得抗干扰能力差的问题，提供了一种电液伺服阀数字控制器。

本实用新型所述电液伺服阀数字控制器，它包括CAN总线接口电路、微控制器、DA转换器、伺服阀驱动电路和过流保护电路，

CAN总线接口电路用于接收远距离传输的指令信号，CAN总线接口电路的控制信号传输端连接微控制器的控制信号传输端，微控制器的控制信号输出端连接DA转换器的数字信号输入端，DA转换器的模拟信号输出端连接伺服阀驱动电路的驱动信号输入端，伺服阀驱动电路输出的驱动信号作为电液伺服阀的伺服阀线圈驱动信号；

伺服阀驱动电路输出的驱动信号连接过流保护电路的采集信号输入端，过流保护电路的报警信号输出端连接伺服阀驱动电路的报警信号输入端；过流保护电路的报警控制信号输出端连接微控制器的报警控制信号输入端。

它还包括报警指示电路，报警指示电路的报警信号输入端连接过流保护电路的报警信号输出端。

本实用新型的优点：本实用新型采用总线方式进行指令信号的传输，采用微控制器实现伺服阀所需调零信号、颤振信号的生成，提高了信号的传输速率及系统的抗干扰能力，简化了控制器的硬件结构。

本实用新型结构设计合理，体积小，参数调节方便，抗干扰能力强，能显著提高伺服阀控制器的性能。

附图说明

图1是本实用新型所述电液伺服阀数字控制器的结构框图；

图2是伺服阀驱动电路的电路原理图；

图3是过流保护电路的电路原理图；

图4是报警指示电路的电路原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述电液伺服阀数字控制器，它包括CAN总线接口电路1、微控制器2、DA转换器3、伺服阀驱动电路4和过流保护电路5，

CAN总线接口电路1用于接收远距离传输的指令信号，CAN总线接口电路1的控制信号传输端连接微控制器2的控制信号传输端，微控制器2的控制信号输出端连接DA转换器3的数字信号输入端，DA转换器3的模拟信号输出端连接伺服阀驱动电路4的驱动信号输入端，伺服阀驱动电路4输出的驱动信号作为电液伺服阀的伺服阀线圈驱动信号；

伺服阀驱动电路4输出的驱动信号连接过流保护电路5的采集信号输入端，过流保护电路5的报警信号输出端连接伺服阀驱动电路4的报警信号输入端；过流保护电路5的报警控制信号输出端连接微控制器2的报警控制信号输入端。

本实施方式中，伺服阀驱动电路4用以将DA转换器3输出的电压信号进行功率放大，以满足伺服阀要求。过流保护电路5用以保护伺服阀，使其免受过大电流危害。伺服阀驱动电路4将转换后的电流信号输出给伺服阀线圈，完成指令信号到伺服阀的传输。

所述控制器各单元间采用总线方式进行指令信号的传输。

所述微控制器2为浮点型DSP，所述的DA转换器3为16位精度。

具体实施方式二：下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，本实施方式还包括报警指示电路6，报警指示电路6的报警信号输入端连接过流保护电路5的报警信号输出端。

本实用新型中所述伺服阀驱动电路4由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一模拟控制开关MC、电容C1、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2和第三运算放大器U3组成，

第一模拟控制开关MC的常闭触点连接端E为伺服阀驱动电路4的驱动信号输入端，第一模拟控制开关MC的常闭触点连接第一模拟控制开关MC的动触点，第一模拟控制开关MC的常开触点连接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接地，第一模拟控制开关MC的放大器信号输入端连接过流保护电路5的报警信号F端，该报警信号F端为过流保护电路5的报警信号输出端，第一模拟控制开关MC的放大器控制信号输出端连接第一模拟控制开关MC的触点控制信号输入端，第一模拟控制开关MC的动触点与第一运算放大器U1的正输入端之间连接第二电阻R2，第一模拟控制开关MC的动触点与第二电阻R2之间连接电容C1的一端，电容C1的另一端接地；

第一运算放大器U1的负输入端连接第一运算放大器U1的输出端，第一运算放大器U1的输出端与第二运算放大器U2的负输入端之间连接第三电阻R3，第二运算放大器U2的正输入端连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端接地，第二运算放大器U2的负输入端与第二运算放大器U2的输出端之间连接第四电阻R4，第二运算放大器U2的输出端与第三运算放大器U3的负输入端之间连接第六电阻R6，第三运算放大器U3的负输入端连接第七电阻R7的一端，第七电阻R7的另一端连接第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端接地，第七电阻R7和第九电阻R9之间的连接端连接电液伺服阀的伺服阀线圈正连接端P，第三运算放大器U3的正输入端连接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端接地，第三运算放大器U3的输出端连接电液伺服阀的伺服阀线圈负连接端Q。

所述伺服阀驱动电路4为电流负反馈电路，它将电压信号转换成电流信号。

所述过流保护电路5由第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十七电阻R27、第二十八电阻R28、第四运算放大器U4、第五运算放大器U5、第六运算放大器U6、第七运算放大器U7、第八运算放大器U8、第九运算放大器U9、第十运算放大器U10、第十一运算放大器U11、差动放大器L、电压比较器T、第一可调电阻R01、第二可调电阻R02、第三可调电阻R03、第二模拟控制开关MA和复位开关KEY组成，

第四运算放大器U4的正输入端连接电液伺服阀的伺服阀线圈正连接端P，第四运算放大器U4的负输入端连接第四运算放大器U4的输出端，第五运算放大器U5的正输入端连接电液伺服阀的伺服阀线圈负连接端Q，第五运算放大器U5的负输入端连接第五运算放大器U5的输出端；第四运算放大器U4的输出端与差动放大器L的负输入端之间连接第十电阻R10，第五运算放大器U5的输出端与差动放大器L的正输入端之间连接第十一电阻R11，差动放大器L的正输入端连接第十三电阻R13的一端，第十三电阻R13的另一端接地，差动放大器L的负输入端与差动放大器L的输出端之间连接第十二电阻R12，差动放大器L的输出端连接第六运算放大器U6的正输入端，第六运算放大器U6负输入端连接第六运算放大器U6的输出端，

第六运算放大器U6的输出端与第七运算放大器U7的负输入端之间连接第十四电阻R14，第七运算放大器U7的负输入端与第七运算放大器U7的输出端之间连接第二十电阻R20，第七运算放大器U7的正输入端与第八运算放大器U8的负输入端之间依次连接第十五电阻R15和第十七电阻R17，第十五电阻R15与第十六电阻R16并联，第十五电阻R15和第十七电阻R17之间的连接端连接第八运算放大器U8的输出端，第八运算放大器U8的输出端与第八运算放大器U8的负输入端之间连接第二十一电阻R21，第八运算放大器U8的正输入端与第六运算放大器U6的输出端之间连接第十八电阻R18，第十八电阻R18与第十九电阻R19并联，

第七运算放大器U7的输出端与第九运算放大器U9的正输入端之间连接第一可调电阻R01，第七运算放大器U7的输出端同时连接第一可调电阻R01的调节端，第九运算放大器U9的正输入端连接第二十四电阻R24的一端，第二十四电阻R24的另一端接地，第九运算放大器U9的负输入端连接第九运算放大器U9的输出端，第九运算放大器U9的输出端连接电压比较器T的正输入端，电压比较器T的负输入端连接第十运算放大器U10的输出端，第十运算放大器U10的输出端连接第十运算放大器U10的负输入端，第十运算放大器U10的正输入端连接第二模拟控制开关MA的动触点，第二模拟控制开关MA的动触点与其常闭触点连接，第二模拟控制开关MA的常闭触点连接第二十二电阻R22的一端，第二十二电阻R22的另一端接地，第二模拟控制开关MA的常闭触点连接第二可调电阻R02的一端，第二可调电阻R02的另一端连接+15V电源，该+15V电源连接第二可调电阻R02的调节端，第二模拟控制开关MA的常开触点连接第三可调电阻R03的一端，第三可调电阻R03的另一端连接复位开关KEY的动触点，复位开关KEY的动触点连接复位开关KEY的常闭触点，复位开关KEY的常闭触点连接-5V电源，复位开关KEY的常开触点连接+15V电源，复位开关KEY的动触点连接第三可调电阻R03的调节端，第二模拟控制开关MA的常开触点连接第二十三电阻R23的一端，第二十三电阻R23的另一端接地，第二模拟控制开关MA的放大器信号输入端连接过流保护电路5的报警信号F端，第二模拟控制开关MA的放大器控制信号输出端连接第二模拟控制开关MA的触点控制信号输入端，

电压比较器T的输出端连接第十一运算放大器U11的正输入端，第十一运算放大器U11的负输入端连接第十一运算放大器U11的输出端，第十一运算放大器U11的输出端为过流保护电路5的报警信号F端；

第十一运算放大器U11的输出端连接第二十七电阻R27的一端，第二十七电阻R27的另一端连接第二十八电阻R28的一端，第二十八电阻R28的另一端接地，第二十七电阻R27和第二十八电阻R28之间的连接端为过流保护电路5的报警控制信号输出端。

过流保护电路5由检测元件、绝对值电路、报警电路及复位电路组成。它通过由第四运算放大器U4和第五运算放大器U5组成的电压跟随器对伺服阀线圈两端电压进行检测，通过差动放大器L得到伺服阀线圈的电势差，其具有正负两种可能，为方便比较，将此电势差信号经绝对值运算放大器处理，处理后的信号通过电压比较器T与额定电压值进行比较，使电压比较器T输出高、低电平的控制信号。第二模拟控制开关MA在接收到控制信号瞬间，使电压比较器T一端信号恒为负值，以实现控制信号的稳定输出，避免控制信号高低电平的反复出现，实现可靠保护；第一模拟控制开关MC用于切断DA转换器3与伺服阀驱动电路4之间的连接，未发生报警时，DA转换器3与伺服阀驱动电路4连接，发生报警时，DA转换器3与伺服阀驱动电路4断开，同时将伺服阀驱动电路4输入接零，进而保证输出信号为零。复位开关KEY用于将电路由报警状态恢复到正常运行状态。

当第十一运算放大器U11输出报警信号时，微控制器2通过CAN总线接收报警控制信号。

所述报警指示电路6由第三模拟控制开关MB、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第一发光二极管D1和第二发光二极管D2组成，

第三模拟控制开关MB的动触点接地，第三模拟控制开关MB的动触点连接第三模拟控制开关MB的常闭触点，该常闭触点连接第二十六电阻R26的一端，第二十六电阻R26的另一端连接第二发光二极管D2的负极，第二发光二极管D2的正极连接+15V电源，该+15V电源连接第一发光二极管D1的正极，第一发光二极管D1的负极连接第二十五电阻R25的一端，第二十五电阻R25的另一端连接第三模拟控制开关MB的常开触点，

第三模拟控制开关MB的放大器信号输入端连接过流保护电路5的报警信号F端，第三模拟控制开关MB的放大器控制信号输出端连接第三模拟控制开关MB的触点控制信号输入端。

本实施方式中，第三模拟控制开关MB控制正常运行指示灯第二发光二极管D2的正常运行和报警指示灯第一发光二极管D1的点亮和熄灭。

本实用新型的运行包括以下三种工况：

工况一：当过流保护电路5采集的信号小于基准信号时，即伺服阀电流小于额定电流时，第一模拟控制开关MC、第二模拟控制开关MA和第三模拟控制开关MB的常闭触点接通，各电路动作如下：

过流保护电路5：伺服阀线圈实时反馈信号与基准信号进行比较，不产生报警信号。

伺服阀驱动电路4：控制信号经第一模拟控制开关MC、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2输出伺服阀所需的电流，进而控制系统正常工作。

报警指示电路6：基准电压+15V经第二发光二极管D2、第二十六电阻R26及第三模拟控制开关MB的常闭触点构成闭环，第二发光二极管D2点亮，指示电路工作正常。

工况二：当过流保护电路5采集的信号大于基准信号时，即伺服阀电流大于额定电流时，第一模拟控制开关MC、第二模拟控制开关MA和第三模拟控制开关MB的常开触点接通，各电路动作如下：

过流保护电路5：伺服阀线圈实时反馈信号与基准信号进行比较，产生报警信号。电压-5V、第三可调电阻R03、第二十三电阻R23及第二模拟控制开关MA的常闭触点在电压比较器T引脚产生负电压，由于采集信号实时为正电压，从而保证了控制信号可靠、稳定输出。

伺服阀驱动电路4：第一模拟控制开关MC常开触点接通，切断控制信号通路，功放无输出电流。

报警指示电路6：基准电压+15V经第一发光二极管D1、第二十五电阻R25及第三模拟控制开关MB的常开触点构成闭环，第一发光二极管D1点亮，指示电路处于过流状态。

微控制器2：微控制器2接收过流保护电路5的报警控制信号后，通过CAN总线接口电路1向远程控制端发出故障信息。

工况三：故障排除后，按下复位开关KEY，基准电压+15V、第三可调电阻R03、第二十三电阻R23及第二模拟控制开关MA的常闭触点在在电压比较器T引脚产生高于伺服阀额定电压值电压，电压比较器T无控制信号输出，既无报警信号产生，所有电路恢复至工况一。

Claims (2)

1.一种电液伺服阀数字控制器，其特征在于，它包括CAN总线接口电路(1)、微控制器(2)、DA转换器(3)、伺服阀驱动电路(4)和过流保护电路(5)，

CAN总线接口电路(1)用于接收远距离传输的指令信号，CAN总线接口电路(1)的控制信号传输端连接微控制器(2)的控制信号传输端，微控制器(2)的控制信号输出端连接DA转换器(3)的数字信号输入端，DA转换器(3)的模拟信号输出端连接伺服阀驱动电路(4)的驱动信号输入端，伺服阀驱动电路(4)输出的驱动信号作为电液伺服阀的伺服阀线圈驱动信号；

伺服阀驱动电路(4)输出的驱动信号连接过流保护电路(5)的采集信号输入端，过流保护电路(5)的报警信号输出端连接伺服阀驱动电路(4)的报警信号输入端；过流保护电路(5)的报警控制信号输出端连接微控制器(2)的报警控制信号输入端。

2.根据权利要求1所述的电液伺服阀数字控制器，其特征在于，它还包括报警指示电路(6)，报警指示电路(6)的报警信号输入端连接过流保护电路(5)的报警信号输出端。

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