專利名稱：無源數(shù)控比例閥放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用來驅(qū)動各類電液比例閥的數(shù)字控制式功率放大器。
在
背景技術(shù)：
中，電液比例閥在工業(yè)控制方面應(yīng)用廣泛，為驅(qū)動電液比例閥，需將弱電控制信號按比例放大成具有一定功率的電流或電壓信號，這一功能通常由比例放大器來完成。在采用微機、可編程控制器及其他數(shù)字控制器進行控制的場合，控制器與放大器之間還需要有D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換或PWM脈寬調(diào)制等環(huán)節(jié)。數(shù)模轉(zhuǎn)換與功率放大是分別完成的，并且主要由有源電子器件如運算放大器來實現(xiàn)。這類有源數(shù)字式放大器采用的元器件數(shù)量多，可靠性不夠理想，價格較高。在許多工業(yè)應(yīng)用場合，還需采用斷續(xù)工作方式，比例閥分擋運行，只工作在幾個幅值不同的工作點上，對放大器的要求是可靠、價廉，并可方便地用機、電手動來操作，現(xiàn)有的放大器不能很好地滿足這方面的要求。當(dāng)電液比例閥發(fā)生卡澀故障時，可用一個大幅度振蕩電流來排除，但現(xiàn)有的比例放大器均不直接具備這種功能。
本實用新型的技術(shù)方案是無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的a端與比例閥PV的線圈a′端相連，比例閥PV的線圈a′端經(jīng)大幅振蕩開關(guān)K1與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的d端相連，比例閥PV線圈的另一端經(jīng)切換開關(guān)K2與電源u的一端相連，無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的b端與電源u的另一端相連，形成比例閥的驅(qū)動回路；振蕩器OSC的兩端與電源u的兩端相連，振蕩器OSC的輸出端與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的c端相連。它是用大功率無源電子元器件組成一個等效的二端口網(wǎng)絡(luò)NN，外部弱電數(shù)字信號可通過高輸入阻抗或電氣隔離方式，改變網(wǎng)絡(luò)中具有不同阻抗值(權(quán)值)的各支路的通斷狀態(tài)，從而控制二端口網(wǎng)絡(luò)(ab端口)的伏安特性；當(dāng)a端與比例閥(或比例電磁鐵)的線圈相連，比例閥PV的另一端經(jīng)切換開關(guān)與電源u的一端相連，電源u的另一端與b端直接相連，形成比例閥的驅(qū)動回路時，可一次性完成數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換和信號的功率放大兩項功能；同時，并接在電源u兩端的振蕩器OSC，其輸出端c端與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的一個高阻抗輸入端相連，輸出一方波信號，在驅(qū)動回路中產(chǎn)生一個正常工作時要求的顫振電流分量，在卡澀故障時則可提供排除故障的大幅度振蕩電流。
本實用新型與背景技術(shù)相比具有的有益的效果是1.由于采用無源元器件，并將數(shù)模轉(zhuǎn)換與功率放大環(huán)節(jié)合二為一使元器件總數(shù)大幅減少，不但可靠性提高，而且結(jié)構(gòu)簡單，成本降低；2.運行方式多樣化，可直接接受數(shù)字信號，也可用機、電手動操作，可以以連續(xù)增量方式工作，也可設(shè)計或運行在分擋工作方式；不需多加硬件，即可實現(xiàn)比例方向閥控制及多通道控制；3.外部控制信號可觸發(fā)大幅振蕩電流，放大器具有一定在線排除比例閥卡澀故障的能力；4.由于采用各種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)和具有不同伏安特性的阻抗元件，通過優(yōu)化設(shè)計，可實現(xiàn)變增益功能。
本實用新型體積小，易實現(xiàn)比例閥與放大器的機電一體化。
以下結(jié)合附圖，通過對實施例的描述，給出本實用新型的細(xì)節(jié)。


圖1.本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2.并聯(lián)結(jié)構(gòu)的本實用新型的電路原理圖；圖3.串聯(lián)結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)電路原理圖；圖4.串、并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)連接框圖。
如
圖1所示，V1，V2，……Vn-2為n-2位數(shù)字控制信號，Vn-1為大幅振蕩控制信號，Vn為方向或通道開關(guān)控制信號，V1～Vn可組成一個n位控制字(字節(jié))，由微機或其他控制器發(fā)出。NN為由大功率無源阻抗元件組成的數(shù)控式功放網(wǎng)絡(luò)，OSC為振蕩器，K1為大幅振蕩開關(guān)，K2為方向或通道切換開關(guān)，u為交流或直流電源，PV為比例電磁鐵或電液比例閥，NNA為本實用新型的無源數(shù)控比例閥放大器。
外部信號V1～Vn可直接加至NNA，各輸入端口均具有高輸入阻抗性質(zhì)或經(jīng)過電氣隔離。振蕩器OSC輸出的振蕩波形信號經(jīng)c端加至NN網(wǎng)絡(luò)，c端具有高輸入阻抗性質(zhì)，因此NN網(wǎng)絡(luò)的a、b兩端是一等效的二端網(wǎng)絡(luò)。此二端網(wǎng)絡(luò)的a端與比例閥PV的線圈相串聯(lián)，經(jīng)K2后與電源u連接，b端則與電源u的另一端相連，形成比例閥的驅(qū)動回路。振蕩器OSC與驅(qū)動回路為并聯(lián)關(guān)系，即連接在電源u的兩端。
如圖2所示，給出并聯(lián)結(jié)構(gòu)的本實用新型的電路原理圖。它包括由大功率電阻R1～R7分別與大功率開關(guān)管T1～T7串聯(lián)后又將7個串聯(lián)友路并聯(lián)組成的無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN2，NN2的兩個端口為R1～R7相連的a端和T1～T7相連的b端，大功率電阻R7的兩端并接有大幅振蕩開關(guān)K1；振蕩器OSC由芯片555，電容C1、C2，二極管D1、D2，電位器W組成，555的1腳接地，5腳經(jīng)C1接地，2腳與6腳相連后與C2一端和D1的負(fù)向端、D2的正向端相連，C2的另端接地，D1的正向端與555的7腳和電位器W的活動端相連，D2的負(fù)向端接W的一固定端，W的另一固定端同時接555的8腳與4腳；組成穩(wěn)壓電路的電阻R8、R9和穩(wěn)壓二極管D3相連后接至555的8腳，穩(wěn)壓管和R9的另端接地，R8的另端接切換開關(guān)K2并接至外接電源正端；無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN2的b端、振蕩器OSC的地端均接至外接電源的負(fù)端，NN2的a端則與比例閥PV的線圈相連，PV線圈的另端均接切換開關(guān)K2，芯片555的輸出端3腳通過阻值為R的電阻與T7相連，T1～T6則通過阻值為R的電阻外接數(shù)字控制信號V1～V6。
數(shù)字量或開關(guān)量控制信號V1～V5，死區(qū)電流控制信號V6，經(jīng)電阻R可直接控制T1～T6的導(dǎo)通或截止，使a、b二端口網(wǎng)絡(luò)具有相應(yīng)的伏安特性，電源通過此網(wǎng)絡(luò)與比例閥線圈串聯(lián)的支路時，產(chǎn)生與數(shù)字控制量V1～V5成一定比例關(guān)系的驅(qū)動電流，從而一次性地完成數(shù)模轉(zhuǎn)換與功率放大兩項功能。振蕩器OSC產(chǎn)生的方波，其輸出信號在c端控制大功率開關(guān)管T7的通斷，經(jīng)R7在比例閥線圈中產(chǎn)生一顫振信號，使比例閥能正常工作。當(dāng)比例閥發(fā)生卡澀時，可由控制器或人工發(fā)出一控制電平V7，將開關(guān)K1合上，則T7在c端方波信號作用下交替通斷，在線圈中產(chǎn)生一最大幅值的振蕩電流，力圖在線排除故障。K2為比例方向閥的方向選擇開關(guān)，V1～V8可以是微機或其他數(shù)字控制器發(fā)出的8位數(shù)字信號，也可以是機、電手動發(fā)出的開關(guān)信號。
如圖3所示，給出串聯(lián)結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)電路電路原理圖。它是由大功率電阻R10～R13串聯(lián)，每一大功率電阻兩端分別并聯(lián)開關(guān)(K3～K6)組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN1。K3～K6可由繼電器等開關(guān)元件實現(xiàn)，V9～V12為外部數(shù)字控制信號，電路中其余部分和工作過程與圖2相同，不再重復(fù)畫出。
如圖4所示，給出串聯(lián)無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN1和并聯(lián)無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN2混合結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN。
權(quán)利要求1.一種無源數(shù)控比例閥放大器NNA，其特征是無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的a端與比例閥PV的線圈a′端相連，比例閥PV的線圈a′端經(jīng)大幅振蕩開關(guān)K1與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的d端相連，比例閥PV線圈的另一端經(jīng)切換開關(guān)K2與電源u的一端相連，無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的b端與電源u的另一端相連，形成比例閥的驅(qū)動回路，振蕩器OSC的兩端與電源u的兩端相連，振蕩器OSC的輸出端與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的C端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源數(shù)控比例閥放大器NNA，其特征是它包括由大功率電阻R1～R7分別與大功率開關(guān)管T1～T7串聯(lián)后又將7個串聯(lián)支路并聯(lián)組成的無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN2，NN2的兩個端口為R1～R7相連的a端和T1～T7相連的b端，大功率電阻R7的兩端并接有大幅振蕩開關(guān)K1；振蕩器OSC由芯片555，電容C1、C2，二極管D1、D2，電位器W組成，555的1腳接地，5腳經(jīng)C1接地，2腳與6腳相連后與C2一端和D1的負(fù)向端、D2的正向端相連，C2的另端接地，D1的正向端與555的7腳和電位器W的活動端相連，D2的負(fù)向端接W的一固定端，W的另一固定端同時接555的8腳與4腳；組成穩(wěn)壓電路的電阻R8、R9和穩(wěn)壓二極管D3相連后接至555的8腳，穩(wěn)壓管和R9的另端接地，R8的另端接切換開關(guān)K2并接至外接電源正端；無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN2的b端、振蕩器OSC的地端均接至外接電源的負(fù)端，NN2的a端則與比例閥PV的線圈相連，PV線圈的另端均接切換開關(guān)K2，芯片555的輸出端3腳通過阻值為R的電阻與T7相連，T1～T6則通過阻值為R的電阻外接數(shù)字控制信號V1～V6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源數(shù)控比例閥放大器NNA，其特征是它包括由大功率電阻R10～R13串聯(lián)，每一大功率電阻兩端分別并聯(lián)開關(guān)(K3～K6)組成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的無源數(shù)控等效二端口網(wǎng)絡(luò)NN1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源數(shù)控比例閥放大器NNA，其特征是無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN為串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)NN1和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)NN2的混合結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種無源數(shù)控比例閥放大器，其無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)NN的b端與電源u一端相連，a端與比例閥線圈a′端相連，線圈另端接電源u構(gòu)成比例閥的驅(qū)動回路，振蕩器OSC的兩端分別與電源u的兩端相連，其輸出端則與無源數(shù)控網(wǎng)絡(luò)N/N的c端相連。它是將數(shù)模轉(zhuǎn)換與功率放大環(huán)節(jié)合二為一，用大功率無源器件組成的等效二端口網(wǎng)絡(luò)同時實現(xiàn)數(shù)字模擬變換和功率放大，并實現(xiàn)了脈沖電流和大幅度振蕩電流發(fā)生裝置，提供比例閥正常工作的顫振信號和排除卡澀故障的大幅振蕩電流。
文檔編號F15B13/043GK2234522SQ9424832
公開日1996年9月4日 申請日期1994年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月21日
發(fā)明者李偉, 吳根茂, 路甬祥, 袁伏虹, 林建亞 申請人:浙江大學(xué)