JP2012077853A - Electromagnetic proportional valve drive control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば建設機械等の油圧回路で使用される電磁比例弁に用いて好適な電磁比例弁駆動制御装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic proportional valve drive control device suitable for use in an electromagnetic proportional valve used in a hydraulic circuit such as a construction machine.
一般に、例えば油圧ショベル等の建設機械では、油圧制御等に複数の電磁比例弁を使用している。このような油圧制御用の電磁比例弁では、制御対象の油圧耐量や油圧回路の応答特性の違いによって、駆動周波数等の負荷特性が異なっている。このため、電磁比例弁駆動制御装置として、複数種類の駆動周波数でPWM信号を出力可能な構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載された電磁比例弁駆動制御装置では、発振周波数設定抵抗に基づき駆動周波数の基準となる三角波を発生する三角波発生部と、比較用電圧と三角波を比較してPWM信号を出力する比較器とを備えている。そして、発振周波数設定抵抗を切り換えることによって、三角波発生部の発振周波数を変更し、駆動対象となるソレノイドの特性に合わせたPWM信号を出力している。
In general, for example, a construction machine such as a hydraulic excavator uses a plurality of electromagnetic proportional valves for hydraulic control or the like. In such an electromagnetic proportional valve for hydraulic control, load characteristics such as drive frequency differ depending on the hydraulic tolerance of the controlled object and the response characteristics of the hydraulic circuit. For this reason, the structure which can output a PWM signal with multiple types of drive frequency is known as an electromagnetic proportional valve drive control apparatus (for example, refer to patent documents 1). In the electromagnetic proportional valve drive control device described in
ところで、上述した従来技術では、駆動周波数を変更するために、発振周波数設定抵抗を切り換える回路が必要となる。これに加え、単一の制御装置で複数種類の駆動周波数のPWM信号を同時に出力するためには、駆動周波数の種類に応じて複数個の三角波発生部が必要になり、製造コストが上昇するという問題がある。 By the way, in the above-described prior art, a circuit for switching the oscillation frequency setting resistor is required to change the drive frequency. In addition, in order to simultaneously output PWM signals of a plurality of types of drive frequencies with a single control device, a plurality of triangular wave generators are required according to the types of drive frequencies, which increases manufacturing costs. There's a problem.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、簡略な構成で複数種類の駆動周波数でPWM信号を出力することができる電磁比例弁駆動制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic proportional valve drive control device capable of outputting PWM signals at a plurality of types of drive frequencies with a simple configuration. It is in.
上述した課題を解決するために、本発明は、指令値発生部と、該指令値発生部から出力される指令値に基づいてデューティ比を演算するデューティ比演算部と、前記デューティ比を有するPWM信号を発生するPWM信号発生部と、前記PWM信号に応じて電磁比例弁のコイルに通電を行うスイッチング素子と、該スイッチング素子がオフのときに前記電磁比例弁に生じる逆起電力を前記電磁比例弁の入力側に還流させる負荷電流還流素子と、前記電磁比例弁に通電する励磁電流を電圧に変換し該電圧を検出電圧とする電流・電圧変換器と、前記検出電圧を検出値として取り込むA/D変換部とを備え、前記デューティ比演算部は、前記指令値と前記検出値との差が小さくなるように前記デューティ比を演算する構成としてなる電磁比例弁駆動制御装置に適用される。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a command value generation unit, a duty ratio calculation unit that calculates a duty ratio based on a command value output from the command value generation unit, and a PWM having the duty ratio. A PWM signal generator for generating a signal; a switching element for energizing a coil of the electromagnetic proportional valve in response to the PWM signal; and a back electromotive force generated in the electromagnetic proportional valve when the switching element is off. A load current recirculation element that recirculates to the input side of the valve, a current / voltage converter that converts the excitation current that flows through the electromagnetic proportional valve into a voltage and uses the voltage as a detection voltage, and takes the detection voltage as a detection value A / D conversion unit, and the duty ratio calculation unit is configured to calculate the duty ratio so that a difference between the command value and the detection value is small. It is applied to the control device.
そして、請求項1の発明が採用する構成の特徴は、前記PWM信号発生部および前記スイッチング素子は、複数個の電磁比例弁に対応して複数個設け、前記各電磁比例弁の特性に合わせた駆動周波数を予め保存する駆動周波数保存部と、予め決められた一定周期の基準信号を出力する発振部とを備え、該各PWM信号発生部は、対応した前記電磁比例弁の特性に合わせた駆動周波数を前記駆動周波数保存部から読込む駆動周波数読込み部と、該駆動周波数読込み部によって読込んだ前記駆動周波数に応じて前記基準信号の各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えて前記デューティ比を有するPWM信号を出力するPWM信号出力部とによって構成したことにある。
A feature of the configuration adopted by the invention of
請求項2の発明では、前記発振部は、互いに所定周期を計時し所定順序に従って起動する複数個のタイマによって構成し、前記PWM信号出力部は、前記駆動周波数が高いときには、各タイマの所定周期を1周期として前記デューティ比を有するPWM信号を出力し、前記駆動周波数が低いときには、前記複数個のタイマの所定周期の合計を1周期として前記デューティ比を有するPWM信号を出力する構成としている。 According to a second aspect of the present invention, the oscillating unit includes a plurality of timers that measure a predetermined period and start in accordance with a predetermined order, and the PWM signal output unit has a predetermined period of each timer when the driving frequency is high The PWM signal having the duty ratio is output as a cycle, and when the drive frequency is low, the PWM signal having the duty ratio is output by setting the total of the predetermined cycles of the plurality of timers as one cycle.
請求項3の発明では、前記複数個の電磁比例弁は建設機械の油圧回路に設けられる構成としている。 According to a third aspect of the present invention, the plurality of electromagnetic proportional valves are provided in a hydraulic circuit of a construction machine.
請求項1の発明によれば、各PWM信号発生部は駆動周波数読込み部とPWM信号出力部とによって構成したから、駆動周波数読込み部を用いて電磁比例弁の特性に合わせた駆動周波数を駆動周波数保存部から読込み、PWM信号出力部を用いて読込んだ駆動周波数に応じて発振部が出力する基準信号の各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えて所望のデューティ比を有するPWM信号を出力することができる。このため、複数個のPWM信号発生部は、互いに異なる駆動周波数のPWM信号を同時に出力することができる。また、複数個のPWM信号発生部は、共通の駆動周波数保存部および発振部を用いることができるから、発振周波数設定抵抗を切り換える回路や複数個の三角波発生部を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, each PWM signal generation unit is constituted by the drive frequency reading unit and the PWM signal output unit, so that the drive frequency matched to the characteristics of the electromagnetic proportional valve using the drive frequency reading unit is set to the drive frequency. PWM having a desired duty ratio by switching on and off one or more times in each cycle of the reference signal output from the oscillation unit according to the drive frequency read from the storage unit and read using the PWM signal output unit A signal can be output. For this reason, the plurality of PWM signal generators can simultaneously output PWM signals having different drive frequencies. In addition, since a plurality of PWM signal generation units can use a common drive frequency storage unit and an oscillation unit, it is not necessary to provide a circuit for switching an oscillation frequency setting resistor and a plurality of triangular wave generation units, thereby reducing the manufacturing cost. Can be reduced.
請求項2の発明によれば、発振部は、互いに所定周期を計時し所定順序に従って起動する複数個のタイマによって構成した。このため、PWM信号出力部は、各タイマの所定周期を1周期としてデューティ比を有するPWM信号を出力することによって、高い駆動周波数のPWM信号を出力することができる。また、PWM信号出力部は、複数個のタイマの所定周期の合計を1周期としてデューティ比を有するPWM信号を出力することによって、低い駆動周波数のPWM信号を出力することができる。 According to the second aspect of the present invention, the oscillating unit is constituted by a plurality of timers which time each other with a predetermined period and are activated according to a predetermined order. For this reason, the PWM signal output unit can output a PWM signal having a high drive frequency by outputting a PWM signal having a duty ratio with a predetermined cycle of each timer as one cycle. Further, the PWM signal output unit can output a PWM signal having a low driving frequency by outputting a PWM signal having a duty ratio with a total of predetermined periods of a plurality of timers as one period.
請求項3の発明によれば、複数個の電磁比例弁は建設機械の油圧回路に設けられる構成としたから、油圧耐量や油圧回路の応答特性の違いが生じる場合でも、それぞれの電磁比例弁に応じた駆動周波数のPWM信号を出力することができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態による電磁比例弁駆動制御装置を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an electromagnetic proportional valve drive control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1において、1,2は駆動制御対象となる第1,第2の電磁比例弁を示し、これらの電磁比例弁1,2は、例えば油圧ショベル等のような建設機械の油圧回路に設けられると共に、誘導性負荷としてのソレノイド(コイル)を備えている。これらの電磁比例弁1,2は、後述する制御装置4を介して駆動電流I1,I2(励磁電流)の供給源となる電源3にそれぞれ接続されている。そして、第1,第2の電磁比例弁1,2は、電源3から供給される駆動電流I1,I2に応じてその開度が調整される。
In FIG. 1,
4は駆動電流I1,I2を調整して第1,第2の電磁比例弁1,2を制御する制御装置で、該制御装置4は、後述する演算処理部5および第1,第2の駆動電流回路20,25によって構成されている。
5は例えばマイクロコンピュータ等によって構成された演算処理部で、該演算処理部5は、第1,第2の信号演算部6,7を備えている。第1の信号演算部6は、第1の電磁比例弁1の開度に応じた第1の指令値P1と、第1の電磁比例弁1の駆動電流I1に対応した第1の検出電圧V1とに基づいて、第1のデューティ比D1をフィードバック演算処理し、このデューティ比D1に応じた第1のPWM信号S1を出力する。一方、第2の信号演算部7は、第2の電磁比例弁2の開度に応じた第2の指令値P2と、第2の電磁比例弁2の駆動電流I2に対応した第2の検出電圧V2とに基づいて、第2のデューティ比D2をフィードバック演算処理し、このデューティ比D2に応じた第2のPWM信号S2を出力する。
An
具体的には、第1の信号演算部6は、第1の指令値P1を出力する指令値発生部8と、第1の指令値P1と第1の検出電圧V1との差が小さくなるようにPWM信号S1のデューティ比D1をフィードバック演算処理する第1のデューティ比演算部9と、該第1のデューティ比演算部9から出力されたデューティ比D1に基づき第1のPWM信号S1を生成して出力する第1のPWM信号発生部10と、後述する第1の駆動電流回路20から出力されるアナログ信号からなる第1の検出電圧V1をデジタル信号に変換する第1のA/D変換部11と、該第1のA/D変換部11から出力された第1の検出電圧V1のA/D変換値(デジタル値)を保存する第1のA/D変換値保存部12とによって構成されている。
Specifically, the first signal calculation unit 6 reduces the difference between the command
同様に、第2の信号演算部7は、第2の指令値P2を出力する指令値発生部13と、第2の指令値P2と第2の検出電圧V2との差が小さくなるようにPWM信号S2のデューティ比D2をフィードバック演算処理する第2のデューティ比演算部14と、該第2のデューティ比演算部14から出力されたデューティ比D2に基づき第2のPWM信号S2を生成して出力する第2のPWM信号発生部15と、後述する第2の駆動電流回路25から出力されるアナログ信号からなる第2の検出電圧V2をデジタル信号に変換する第2のA/D変換部16と、該第2のA/D変換部16から出力された第2の検出電圧V2のA/D変換値を保存する第2のA/D変換値保存部17とによって構成されている。
Similarly, the second
なお、第1,第2の信号演算部6,7の機能的要素は、図2ないし図6に示す第1,第2のPWM信号演算処理のように、マイクロコンピュータ等の具体的な演算処理を示すソフトウエアによって実現されるものである。
The functional elements of the first and second
また、演算処理部5は、第1,第2のPWM信号S1,S2の駆動周波数Fとなる第1,第2の周波数F1,F2を保存する駆動周波数保存部18を備えている。この駆動周波数保存部18は、例えばROM、RAM等のメモリによって構成され、第1の電磁比例弁1の特性に合わせた第1の周波数F1を予め保存すると共に、第2の電磁比例弁2の特性に合わせた第2の周波数F2を予め保存している。このとき、第1,第2の周波数F1,F2は同じ値でもよく、互いに異なる値でもよい。そして、第1,第2の周波数F1,F2は、第1,第2のPWM信号発生部10,15によってそれぞれ読み出される。これにより、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、駆動周波数Fが第1,第2の周波数F1,F2に設定された第1,第2のPWM信号S1,S2をそれぞれ出力する。
The
19は演算処理部5に設けられた発振部で、該発振部19は、予め決められた一定周期として例えば1周期が10ms(100Hz)の基準信号Rを出力する。この発振部19は、演算処理部5内に設けられた例えば4個のタイマ19A〜19Dを組み合わせることによって構成されている。各タイマ19A〜19Dは、所定周期として例えば基準信号Rの1周期を4等分した2.5ms(400Hz)の分割周期Ta〜Tdを計時する。また、タイマ19A〜19Dは、所定順序として、第1のタイマ19A、第2のタイマ19B、第3のタイマ19C、第4のタイマ19Dの順序で起動し、この順番で起動および計時を繰り返す。このため、第1のタイマ19Aが起動してから第4のタイマ19Dの計時が終了するまでの時間が、基準信号Rの1周期に相当する。
そして、演算処理部5の第1のPWM信号発生部10は、後述の第1,第2のPWM信号演算処理を実行することによって、第1の周波数F1に応じて発振部19による基準信号Rの各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えてデューティ比D1を有する第1のPWM信号S1を出力する。同様に、第2のPWM信号発生部15は、後述の第1,第2のPWM信号演算処理を実行することによって、第2の周波数F2に応じて発振部19による基準信号Rの各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えてデューティ比D2を有する第2のPWM信号S2を出力する。
Then, the first PWM
20は第1の信号演算部6による第1のPWM信号S1に応じて第1の電磁比例弁1に駆動電流I1を供給する第1の駆動電流回路で、該第1の駆動電流回路20は、第1のPWM信号発生部10と第1のA/D変換部11に接続されている。この第1の駆動電流回路20は、第1のPWM信号S1に応じて第1の電磁比例弁1のソレノイドに通電を行う第1のスイッチング素子21と、第1のスイッチング素子21がオフ(遮断状態)のときに第1の電磁比例弁1に生じる逆起電力を第1の電磁比例弁1の入力側に還流させる第1の負荷電流還流素子22と、第1の電磁比例弁1に通電する励磁電流を電圧に変換し該電圧を第1の検出電圧V1とする第1の電流・電圧変換器23と、該第1の電流・電圧変換器23から出力される第1の検出電圧V1を増幅して第1のA/D変換部11に向けて出力する第1の増幅器24とによって構成されている。
ここで、第1の負荷電流還流素子22は、例えばカソードが第1のスイッチング素子21に接続され、アノードがグランドに接続されたダイオードによって形成されている。また、第1のスイッチング素子21は、第1のPWM信号S1に応じてオン、オフが切り換わる素子として、例えばMOSFET等を用いて形成されている。
Here, the first load
25は第2の信号演算部7による第2のPWM信号S2に応じて第2の電磁比例弁2に駆動電流I2を供給する第2の駆動電流回路で、該第2の駆動電流回路25は、第1の駆動電流回路20とほぼ同様に構成され、第2のPWM信号発生部15と第2のA/D変換部16に接続されている。このため、第2の駆動電流回路25は、第2のスイッチング素子26、第2の負荷電流還流素子27、第2の電流・電圧変換器28および第2の増幅器29によって構成されている。そして、第2の駆動電流回路25は、第2のPWM信号S2に応じて第2のスイッチング素子26のオン(通電状態)、オフ(遮断状態)が切り換わり、第2の電磁比例弁2のソレノイドに駆動電流I2を供給すると共に、第2の電磁比例弁2に通電する励磁電流を第2の検出電圧V2として検出し、第2のA/D変換部16に向けて出力する。
本実施の形態による電磁比例弁駆動制御装置は、上述の如き構成を有するもので、次に演算処理部5による第1,第2のPWM信号演算処理について、図2ないし図6を参照しつつ説明する。なお、演算処理部5を構成するマイクロコンピュータは、例えば数MHz等のように、第1,第2の電磁比例弁1,2の駆動周波数となる数百Hzに比べて十分に高速で動作する。このため、第1,第2のPWM信号演算処理は、例えば数十μs〜数百μs程度の周期で繰り返し実行されるものである。
The electromagnetic proportional valve drive control apparatus according to the present embodiment has the above-described configuration. Next, the first and second PWM signal calculation processes by the
まず、ステップ1では、デューティ比Dとして第1のデューティ比演算部9から第1のデューティ比D1を読込み、ステップ2では、駆動周波数Fとして駆動周波数保存部18から第1の周波数F1を読込む。次のステップ3では、後述するPWM信号出力処理を実行して、第1のデューティ比D1で第1の周波数F1となった第1のPWM信号S1を出力する。
First, in
続いて、ステップ4では、デューティ比Dとして第2のデューティ比演算部14から第2のデューティ比D2を読込み、ステップ5では、駆動周波数Fとして駆動周波数保存部18から第2の周波数F2を読込む。次のステップ6では、後述するPWM信号出力処理を実行して、第2のデューティ比D2で第2の周波数F2となった第2のPWM信号S2を出力する。
Subsequently, in
次に、図2中のPWM信号出力処理について、図3を参照しつつ説明する。なお、図3では、第1,第2の電磁比例弁1,2の駆動周波数D(周波数F1,F2)は、100Hz,200Hz,400Hzの3種類のうちいずれか1つが選択可能な場合を例示している。
Next, the PWM signal output processing in FIG. 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the drive frequency D (frequency F1, F2) of the first and second electromagnetic
まず、ステップ11では、駆動周波数Fが100Hzか否かを判定する。そして、ステップ11で「YES」と判定したときには、ステップ12に移って100HzのPWM信号を出力する100Hz処理を実行し、ステップ16に移ってリターンする。
First, in
一方、ステップ11で「NO」と判定したときには、ステップ13に移って駆動周波数Fが200Hzか否かを判定する。そして、ステップ13で「YES」と判定したときには、ステップ14に移って200HzのPWM信号を出力する200Hz処理を実行し、ステップ16に移ってリターンする。
On the other hand, if “NO” is determined in the
また、ステップ13で「NO」と判定したときには、ステップ15に移って400HzのPWM信号を出力する400Hz処理を実行し、ステップ16に移ってリターンする。
If “NO” is determined in
次に、図3中の100Hz処理について、図4を参照しつつ説明する。 Next, 100 Hz processing in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
まず、ステップ21では、デューティ比Dが75%よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ21で「YES」と判定したときには、ステップ22に移って、以下の数1の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する間のデューティ比DT[1]を算出する。このデューティ比DT[1]に基づいて、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。続くステップ23では、第2〜第4のタイマ19B〜19Dが分割周期Tb〜Tdを計時する間のデューティ比DT[2]〜DT[4]を100%に設定する。これにより、第2〜第4のタイマ19B〜19Dが分割周期Tb〜Tdを計時する間は、PWM信号はオンに固定され、第1のタイマ19Aが起動するときにオフに切り換わる。ステップ23が終了すると、ステップ34に移ってリターンする。
First, in
一方、ステップ21で「NO」と判定したときには、ステップ24に移ってデューティ比Dが50%よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ24で「YES」と判定したときには、ステップ25に移って、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する間のデューティ比DT[1]を0%に設定する。これにより、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する間は、PWM信号をオフに固定する。
On the other hand, if “NO” is determined in the
次に、ステップ26では、以下の数2の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第2のタイマ19Bが分割周期Tbを計時する間のデューティ比DT[2]を算出する。このデューティ比DT[2]に基づいて、第2のタイマ19Bが分割周期Tbを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。続くステップ27では、第3,第4のタイマ19C,19Dが分割周期Tc,Tdを計時する間のデューティ比DT[3],DT[4]を100%に設定する。これにより、第3,第4のタイマ19C,19Dが分割周期Tc,Tdを計時する間は、PWM信号はオンに固定され、第1のタイマ19Aが起動するときにオフに切り換わる。ステップ27が終了すると、ステップ34に移ってリターンする。
Next, in
また、ステップ24で「NO」と判定したときには、ステップ28に移ってデューティ比Dが25%よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ28で「YES」と判定したときには、ステップ29に移って、第1,第2のタイマ19A,19Bが分割周期Ta,Tbを計時する間のデューティ比DT[1],DT[2]を0%に設定する。これにより、第1,第2のタイマ19A,19Bが分割周期Ta,Tbを計時する間は、PWM信号をオフに固定する。
If “NO” is determined in the
次に、ステップ30では、以下の数3の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第3のタイマ19Bが分割周期Tcを計時する間のデューティ比DT[3]を算出する。このデューティ比DT[3]に基づいて、第3のタイマ19Cが分割周期Tcを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。続くステップ31では、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する間のデューティ比DT[4]を100%に設定する。これにより、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する間は、PWM信号はオンに固定され、第1のタイマ19Aが起動するときにオフに切り換わる。ステップ31が終了すると、ステップ34に移ってリターンする。
Next, in step 30, the duty ratio DT [3] while the third timer 19B measures the division period Tc is calculated based on the given duty ratio D using the following equation (3). . Based on this duty ratio DT [3], the third timer 19C switches the PWM signal from OFF to ON while measuring the division period Tc. In the following step 31, the duty ratio DT [4] is set to 100% while the
一方、ステップ28で「NO」と判定したときには、ステップ32に移って、第1〜第3のタイマ19A〜19Cが分割周期Ta〜Tcを計時する間のデューティ比DT[1]〜DT[3]を0%に設定する。これにより、第1〜第2のタイマ19A〜19Cが分割周期Ta〜Tcを計時する間は、PWM信号をオフに固定する。続くステップ33では、以下の数4の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する間のデューティ比DT[4]を算出する。このデューティ比DT[4]に基づいて、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。ステップ33が終了すると、ステップ34に移ってリターンする。
On the other hand, if “NO” is determined in the
これにより、第1〜第4のタイマ19A〜19Dが分割周期Ta〜Tdの合計となる10msを1周期として、デューティ比DをもったPWM信号を生成することができる。この結果、図7に示すように、PWM信号の駆動周波数Fは100Hzに設定される。これにより、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、100HzのPWM信号S1,S2を出力することができる。なお、図7は、デューティ比Dが62.5%の場合を例示したものである。
As a result, the first to
次に、図3中の200Hz処理について、図5を参照しつつ説明する。 Next, 200 Hz processing in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
まず、ステップ41では、デューティ比Dが50%よりも大きいか否かを判定する。そして、ステップ41で「YES」と判定したときには、ステップ42に移って、以下の数5の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する間のデューティ比DT[1]と、第3のタイマ19Cが分割周期Tcを計時する間のデューティ比DT[3]をそれぞれ算出する。このデューティ比DT[1],DT[3]に基づいて、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換えると共に、第3のタイマ19Cが分割周期Tcを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。
First, in step 41, it is determined whether or not the duty ratio D is greater than 50%. If “YES” is determined in step 41, the process proceeds to step 42, and the
続くステップ43では、第2,第4のタイマ19B,19Dが分割周期Tb,Tdを計時する間のデューティ比DT[2],DT[4]を100%に設定する。これにより、第2のタイマ19Bが分割周期Tbを計時する間は、PWM信号はオンに固定され、第3のタイマ19Cが起動するときにオフに切り換わる。同様に、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する間は、PWM信号はオンに固定され、第1のタイマ19Aが起動するときにオフに切り換わる。ステップ43が終了すると、ステップ46に移ってリターンする。
In the following
一方、ステップ41で「NO」と判定したときには、ステップ44に移って、第1,第3のタイマ19A,19Cが分割周期Ta,Tcを計時する間のデューティ比DT[1],DT[3]を0%に設定する。これにより、第1のタイマ19Aが分割周期Taを計時する間は、PWM信号をオフに固定すると共に、第3のタイマ19Cが分割周期Tcを計時する間は、PWM信号をオフに固定する。続くステップ45では、以下の数6の式を用いて、与えられたデューティ比Dに基づいて、第2,第4のタイマ19B,19Dが分割周期Tb,Tdを計時する間のデューティ比DT[2],DT[4]を算出する。このデューティ比DT[2],DT[4]に基づいて、第2のタイマ19Bが分割周期Tbを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換えると共に、第4のタイマ19Dが分割周期Tdを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。ステップ45が終了すると、ステップ46に移ってリターンする。
On the other hand, if “NO” is determined in step 41, the process proceeds to step 44, where the duty ratios DT [1] and DT [3 are calculated while the first and
これにより、第1,第2のタイマ19A,19Bが分割周期Ta,Tbの合計、および第3,第4のタイマ19C,19Dが分割周期Tc,Tdの合計となる5msを1周期として、デューティ比DをもったPWM信号を生成することができる。この結果、図8に示すように、PWM信号の駆動周波数Fは200Hzに設定される。これにより、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、200HzのPWM信号S1,S2を出力することができる。なお、図8は、デューティ比Dが62.5%の場合を例示したものである。
As a result, the first and
次に、図3中の400Hz処理について、図6を参照しつつ説明する。 Next, 400 Hz processing in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
ステップ51では、第1〜第4のタイマ19A〜19Dが分割周期Ta〜Tdを計時する間のデューティ比DT[1]〜DT[4]を、与えられたデューティ比Dに設定する。このデューティ比DT[1]〜DT[4]に基づいて、第1〜第4のタイマ19A〜19Dが分割周期Ta〜Tdを計時する途中でPWM信号をオフからオンに切り換える。ステップ51が終了すると、ステップ52に移ってリターンする。
In step 51, the duty ratios DT [1] to DT [4] while the first to
これにより、第1〜第4のタイマ19A〜19Dの分割周期Ta〜Td(Ta〜Td=2.5ms)を1周期として、デューティ比DをもったPWM信号を生成することができる。この結果、図9に示すように、PWM信号の駆動周波数Fは400Hzに設定される。これにより、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、400HzのPWM信号S1,S2を出力することができる。なお、図9は、デューティ比Dが62.5%の場合を例示したものである。
As a result, a PWM signal having a duty ratio D can be generated with the division periods Ta to Td (Ta to Td = 2.5 ms) of the first to
本実施の形態による電磁比例弁駆動制御装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について図1を参照しつつ説明する。 The electromagnetic proportional valve drive control apparatus according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described with reference to FIG.
制御装置4の第1の信号演算部6は、第1の指令値発生部8による第1の指令値P1と第1のA/D変換部11から入力された検出電圧V1とに基づいて、第1のPWM信号S1を生成して出力する。このとき、第1のスイッチング素子21は、第1のPWM信号S1に基づいて、そのオンとオフとが周期的に切り換わる。これにより、第1の電磁比例弁1には第1のスイッチング素子21を通じて電源3から駆動電流I1が供給され、駆動電流I1に応じて第1の電磁比例弁1の開度が調整される。
The first signal calculation unit 6 of the
また、制御装置4の第2の信号演算部7は、第2の指令値発生部13による第2の指令値P2と第2のA/D変換部16から入力された検出電圧V2とに基づいて、第2のPWM信号S2を生成して出力する。このとき、第2のスイッチング素子26は、第2のPWM信号S2に基づいて、そのオンとオフとが周期的に切り換わる。これにより、第2の電磁比例弁2には第2のスイッチング素子26を通じて電源3から駆動電流I2が供給され、駆動電流I2に応じて第2の電磁比例弁2の開度が調整される。
The second
ここで、第1の信号演算部6は、第1のデューティ比演算部9および第1のPWM信号発生部10を備えている。そして、第1のデューティ比演算部9は、第1の指令値P1と第1の検出電圧V1との差が小さくなるように、第1のデューティ比D1をフィードバック演算処理する。このとき、第1のPWM信号発生部10は、このデューティ比D1に基づいて第1のPWM信号S1のデューティ比を設定すると共に、駆動周波数保存部18に保存された第1の周波数F1を読み出して、この周波数F1で周期的に切り換わる第1のPWM信号S1を出力する。
Here, the first signal calculation unit 6 includes a first duty
また、第2の信号演算部7も、第2のデューティ比演算部14および第2のPWM信号発生部15を備え、第2のPWM信号発生部15は、第2のデューティ比演算部14によるデューティ比D2に基づいて第2のPWM信号S2のデューティ比を設定すると共に、駆動周波数保存部18に保存された第2の周波数F2を読み出して、この周波数F2で周期的に切り換わる第2のPWM信号S2を出力する。
The second
然るに、本実施の形態では、第1のPWM信号発生部10は、第1の電磁比例弁1の特性に合わせた第1の周波数F1を駆動周波数保存部18から読込み、この周波数F1に応じて基準信号Rの各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えて所望のデューティ比D1を有する第1のPWM信号S1を出力することができる。同様に、第2のPWM信号発生部15は、第2の電磁比例弁2の特性に合わせた第2の周波数F2を駆動周波数保存部18から読込み、この周波数F2に応じて基準信号Rの各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えて所望のデューティ比D2を有する第2のPWM信号S2を出力することができる。
However, in the present embodiment, the first PWM
このため、演算処理部5がソフトウエアによる第1,第2のPWM信号出力処理(図2ないし図6参照)を実行することによって、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、周波数F1,F2が互いに異なる場合でも、この周波数F1,F2の第1,第2のPWM信号S1,S2を同時に出力することができる。また、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、共通の駆動周波数保存部18および発振部19を用いることができるから、従来技術のように例えば発振周波数設定抵抗を切り換える回路や複数個の三角波発生部を設ける必要がなく、製造コストを低減することができる。
For this reason, when the
また、発振部19は、互いに分割周期Ta〜Tdを計時し所定順序に従って起動する4個のタイマ19A〜19Dによって構成した。このため、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、各タイマ19A〜19Dの分割周期Ta〜Tdを1周期とすることによって、例えば400Hzのような高い駆動周波数FのPWM信号S1,S2を出力することができる。また、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、例えば4個のタイマ19A〜19Dの分割周期Ta〜Tdのうち2個または4個の合計を1周期とすることによって、例えば200Hzや100Hzのような低い駆動周波数FのPWM信号S1,S2を出力することができる。
The oscillating
さらに、第1,第2の電磁比例弁1,2は建設機械の油圧回路に設けられる構成としたから、油圧耐量や油圧回路の応答特性の違いが生じる場合でも、それぞれの電磁比例弁1,2に応じた駆動周波数FのPWM信号S1,S2を出力することができる。これにより、電磁比例弁1,2を所望の応答性をもってその弁開度を調整することができる。
Further, since the first and second electromagnetic
なお、前記実施の形態では、図2中のステップ2,4が駆動周波数読込み部の具体例を示し、図2中のステップ3,6および図3〜図6に示すPWM信号出力処理がPWM信号出力部の具体例を示している。 In the embodiment described above, steps 2 and 4 in FIG. 2 show a specific example of the drive frequency reading unit, and steps 3 and 6 in FIG. 2 and the PWM signal output processing shown in FIGS. A specific example of the output unit is shown.
また、前記実施の形態では、2個の電磁比例弁1,2を制御する構成を例に挙げて説明したが、3個以上の電磁比例弁を制御する構成に適用してもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated and demonstrated the structure which controls the two electromagnetic
また、前記実施の形態では、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、100Hz,200Hz,400Hzの3種類の駆動周波数のPWM信号S1,S2を出力する構成としたが、これらの駆動周波数の具体的な値は電磁比例弁1,2の応答特性等に基づいて適宜設定されるものである。
In the embodiment, the first and second
また、前記実施の形態では、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、100Hz,200Hz,400Hzの3種類の駆動周波数のPWM信号S1,S2を出力する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、例えば100Hz,200Hz,400Hzに800Hzを加えた4種類の駆動周波数のPWM信号S1,S2を出力する構成としてもよい。
In the embodiment, the first and second
この場合、発振部19は8個のタイマを備え、各タイマは1.25msの分割周期をそれぞれ計時する。そして、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、100Hzでは8個のタイマの分割周期を合計して1周期とし、200Hzでは4個のタイマの分割周期を合計して1周期とし、400Hzでは2個のタイマの分割周期を合計して1周期とし、800Hzでは1個のタイマの分割周期を1周期とし、それぞれPWM信号を生成して出力するものである。
In this case, the
さらに、PWM信号発生部は5種類以上の駆動周波数のPWM信号を出力する構成としてもよい。また、第1,第2のPWM信号発生部10,15は、例えばタイマ19A〜19Dの分割周期Ta〜Tdのうち3個分を合計して1周期とし、133HzのPWM信号S1,S2を出力する構成としてもよい。
Furthermore, the PWM signal generator may be configured to output PWM signals having five or more types of drive frequencies. The first and second
さらに、前記実施の形態では、建設機械の油圧回路に使用する電磁比例弁1,2を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば農業機械、乗用車等の他の油圧回路に使用する電磁比例弁に対して適用する構成としてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, the electromagnetic
1,2 電磁比例弁
8,13 指令値発生部
9,14 デューティ比演算部
10,15 PWM信号発生部
11,16 A/D変換部
18 駆動周波数保存部
19 発振部
19A〜19D タイマ
21,26 スイッチング素子
22,27 負荷電流還流素子
23,28 電流・電圧変換器
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記PWM信号発生部および前記スイッチング素子は、複数個の電磁比例弁に対応して複数個設け、
前記各電磁比例弁の特性に合わせた駆動周波数を予め保存する駆動周波数保存部と、予め決められた一定周期の基準信号を出力する発振部とを備え、
該各PWM信号発生部は、対応した前記電磁比例弁の特性に合わせた駆動周波数を前記駆動周波数保存部から読込む駆動周波数読込み部と、該駆動周波数読込み部によって読込んだ前記駆動周波数に応じて前記基準信号の各周期でオンとオフとを1回または複数回切り換えて前記デューティ比を有するPWM信号を出力するPWM信号出力部とによって構成したことを特徴とする電磁比例弁駆動制御装置。 A command value generator; a duty ratio calculator for calculating a duty ratio based on a command value output from the command value generator; a PWM signal generator for generating a PWM signal having the duty ratio; and the PWM signal A switching element that energizes the coil of the electromagnetic proportional valve in response to the load, a load current recirculation element that recirculates back electromotive force generated in the electromagnetic proportional valve to the input side of the electromagnetic proportional valve when the switching element is off, The duty ratio calculating unit includes: a current / voltage converter that converts an excitation current to be supplied to the electromagnetic proportional valve into a voltage and uses the voltage as a detection voltage; and an A / D conversion unit that takes the detection voltage as a detection value. Is an electromagnetic proportional valve drive control device configured to calculate the duty ratio so that a difference between the command value and the detection value is small.
A plurality of the PWM signal generators and the switching elements are provided corresponding to a plurality of electromagnetic proportional valves,
A drive frequency storage unit that stores in advance a drive frequency according to the characteristics of each electromagnetic proportional valve; and an oscillation unit that outputs a reference signal having a predetermined constant period;
Each of the PWM signal generation units reads a drive frequency that matches the characteristics of the corresponding electromagnetic proportional valve from the drive frequency storage unit, and depends on the drive frequency read by the drive frequency read unit And a PWM signal output unit that outputs a PWM signal having the duty ratio by switching between ON and OFF one or more times in each cycle of the reference signal.
前記PWM信号出力部は、前記駆動周波数が高いときには、各タイマの所定周期を1周期として前記デューティ比を有するPWM信号を出力し、前記駆動周波数が低いときには、前記複数個のタイマの所定周期の合計を1周期として前記デューティ比を有するPWM信号を出力する構成としてなる請求項1に記載の電磁比例弁駆動制御装置。 The oscillating unit is configured by a plurality of timers that time a predetermined period and start according to a predetermined order,
The PWM signal output unit outputs a PWM signal having the duty ratio with a predetermined cycle of each timer as one cycle when the drive frequency is high, and outputs a PWM signal having the predetermined cycle of the plurality of timers when the drive frequency is low. The electromagnetic proportional valve drive control device according to claim 1, wherein a PWM signal having the duty ratio is output with a total as one cycle.
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