專利名稱：一種多通道比例閥控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種比例閥控制器，特別是一種多通道比例閥控制器。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)特種車輛、工程裝備大量開始使用比例閥作為節(jié)流控制方式，大多采用與比例閥生產(chǎn)廠家相配的比例閥控制器，該控制器一般為單通道比例閥控制器，即一個(gè)比例閥由一個(gè)控制器驅(qū)動(dòng)。單通道比例閥控制器主要包括差分輸入電路、斜波生成器、增益調(diào)節(jié)器、反饋控制器、功率輸出級(jí)。當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)采用多個(gè)比例閥時(shí)需要配置多個(gè)單通道比例閥控制器，造成系統(tǒng)接線復(fù)雜交叉，控制器低溫性能和尺寸大小已不適應(yīng)對(duì)控制設(shè)備小型化、集成化的更高要求，控制器對(duì)輸入電源品質(zhì)要求高，降低了其可靠性和環(huán)境適應(yīng)能力
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種多通道比例閥控制器，解決多個(gè)控制器外部接線復(fù)雜交叉，控制器性能和尺寸大小不適應(yīng)型號(hào)對(duì)控制設(shè)備小型化、集成化要求的問題。一種多通道比例閥控制器，包括差分輸入電路、斜波生成器、增益調(diào)節(jié)器、反饋控制器、功率輸出級(jí)，還包括初始電流調(diào)節(jié)器、脈寬調(diào)制器、電壓跟隨器、驅(qū)動(dòng)放大器、寬輸入隔離電源、振蕩電路。差分輸入電路、斜波生成器、增益調(diào)節(jié)器、反饋控制器、功率輸出級(jí)、初始電流調(diào)節(jié)器、脈寬調(diào)制器、電壓跟隨器和驅(qū)動(dòng)放大器構(gòu)成一個(gè)通道控制電路，本比例閥控制器有三個(gè)通道控制電路，分別為通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路。通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路并聯(lián)，寬輸入隔離電源輸出端分別與通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路的供電輸入端印制導(dǎo)線連接，振蕩電路輸出端分別與通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路振蕩信號(hào)輸入端印制導(dǎo)線連接。差分輸入電路的電壓輸出端與斜波發(fā)生器電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，斜波發(fā)生器的電壓輸出端與增益調(diào)節(jié)器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接、增益調(diào)節(jié)器的增益調(diào)節(jié)輸出端與反饋控制器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接。反饋控制器的電壓輸入端與功率輸出級(jí)的采樣反饋輸出端印制導(dǎo)線連接、反饋控制器的電壓輸出端與初始電流調(diào)節(jié)器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，初始電流調(diào)節(jié)器的電壓輸出端與脈寬調(diào)制器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器的振蕩信號(hào)輸入端與振蕩電路輸出端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器電壓輸出端與電壓跟隨器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，電壓跟隨器的電壓輸出端與驅(qū)動(dòng)放大器的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，驅(qū)動(dòng)放大器的電流輸出端與功率輸出級(jí)的電流輸入端印制導(dǎo)線連接，功率輸出級(jí)的輸出端與負(fù)載比例閥電磁鐵輸入端導(dǎo)線連接。外部輸入的電源經(jīng)過寬輸入隔離電源處理后，供通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路和振蕩電路使用。各通道控制器分別接收來自外部輸入的獨(dú)立的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過差分輸入電路進(jìn)行差分處理后，成為以內(nèi)部地信號(hào)為相對(duì)地的電壓信號(hào)，隨后通過斜波發(fā)生器，使輸入信號(hào)的瞬變正階躍或負(fù)階躍信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫徸兛烧{(diào)的斜坡上升或下降的電壓波形，隨后經(jīng)過一級(jí)增益可調(diào)的增益調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器的最大電流的調(diào)整，將斜波發(fā)生器輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大；反饋控制器是通過對(duì)功率輸出級(jí)輸出電流進(jìn)行采樣成電壓信號(hào)后，通過PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器輸出電流的閉環(huán)穩(wěn)定控制；初始電流調(diào)節(jié)器是通過調(diào)節(jié)向控制電壓信號(hào)加入一定量偏置電壓，從而減小比例閥因其死區(qū)電流對(duì)系統(tǒng)線性控制的影響；脈寬調(diào)制器是通過將比例閥驅(qū)動(dòng)控制電壓與振蕩電路的三角波進(jìn)行比較生成PWM調(diào)制波形，隨后電壓跟隨器進(jìn)行阻抗變換，驅(qū)動(dòng)放大器是將控制電 壓轉(zhuǎn)換為與之成比例的功率輸出級(jí)輸入驅(qū)動(dòng)電流，功率輸出級(jí)為外接比例閥電磁鐵負(fù)載提供與功率輸出級(jí)輸入驅(qū)動(dòng)電流成比例的比例閥驅(qū)動(dòng)電流回路。工作過程中，通道A控制電 路、通道B控制電路、通道C控制電路使用振蕩電路輸出的同一振蕩信號(hào)，并共用寬輸入隔離電源的輸出電源，此外通道A控制電路、通道B控制電路、通道C控制電路相互獨(dú)立工作。該多通道比例閥控制器支持差分電壓、手動(dòng)電位計(jì)電壓，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4_20mA電流三種信號(hào)輸入?？刂破骺蓪?shí)現(xiàn)每一通道的比例閥針對(duì)上升時(shí)間、下降時(shí)間、初始電流、最大電流參數(shù)的獨(dú)立調(diào)整，可適應(yīng)多個(gè)廠商主流比例電磁閥，具備一定的通用性和互換性。該多通道比例閥控制器在原單通道比例閥控制器尺寸下，集成了寬輸入隔離電源、三個(gè)通道獨(dú)立比例閥控制，實(shí)現(xiàn)了集成化、小型化，是一種針對(duì)特種車輛、工程機(jī)械裝備等較多使用比例閥環(huán)境下的控制裝備。本發(fā)明改進(jìn)了比例閥控制器的電源適應(yīng)性，減小了因驅(qū)動(dòng)電流變化對(duì)外部電源線路造成的干擾。


圖I 一種多通道比例閥控制器示意 圖2 —種多通道比例閥控制器所述的通道A控制電路原理示意圖。I.振蕩電路 2.寬輸入隔離電源 3.通道A控制電路 4.通道B控制電路5.通道C控制電路6.比例閥A電磁鐵7.比例閥B電磁鐵8.比例閥C電磁鐵9.差分輸入電路10.斜波生成器11.增益調(diào)節(jié)器12.反饋控制器13.初始電流調(diào)節(jié)器
14.脈寬調(diào)制器15.電壓跟隨器16.驅(qū)動(dòng)放大器17.功率輸出級(jí)。
具體實(shí)施例方式一種多通道比例閥控制器，包括差分輸入電路9、斜波生成器10、增益調(diào)節(jié)器11、反饋控制器12、功率輸出級(jí)17，還包括初始電流調(diào)節(jié)器13、脈寬調(diào)制器14、電壓跟隨器
15、驅(qū)動(dòng)放大器16、寬輸入隔離電源2、振蕩電路I。差分輸入電路9、斜波生成器10、增益調(diào)節(jié)器11、反饋控制器12、功率輸出級(jí)17、初始電流調(diào)節(jié)器13、脈寬調(diào)制器14、電壓跟隨器15和驅(qū)動(dòng)放大器16構(gòu)成一個(gè)通道控制電路，本比例閥控制器有三個(gè)通道控制電路，分別為通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5。通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5并聯(lián)，寬輸入隔離電源2輸出端分別與通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5的供電輸入端印制導(dǎo)線連接，振蕩電路I輸出端分別與通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5振蕩信號(hào)輸入端印制導(dǎo)線連接。差分輸入電路9的電壓輸出端與斜波發(fā)生器10電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，斜波發(fā)生器10的電壓輸出端與增益調(diào)節(jié)器11的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接、增益調(diào)節(jié)器11的增益調(diào)節(jié)輸出端與反饋控制器12的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接。反饋控制器12的電壓輸入端與功率輸出級(jí)17的采樣反饋輸出端印制導(dǎo)線連接、反饋控制器12的電壓輸出端與初始電流調(diào)節(jié)器13的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，初始電流調(diào)節(jié)器13的電壓輸出端與脈寬調(diào)制器14的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器14的振蕩信號(hào)輸入端與振蕩電路I輸出端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器14電壓輸出端與電壓跟隨器15的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，電壓跟隨器15的電壓輸出端與驅(qū)動(dòng)放大器16的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，驅(qū)動(dòng)放大器16的電流輸出端與功率輸出級(jí)17的電流輸入端印制導(dǎo)線連接，功率輸出級(jí)17的輸出端與負(fù)載比例閥電磁鐵6輸入端導(dǎo)線連接。外部輸入的電源經(jīng)過寬輸入隔離電源2處理后，供通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5和振蕩電路I使用。各通道控制器分別接收來自外部輸入的獨(dú)立的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過差分輸入電路9進(jìn)行差分處理后，成為以內(nèi)部地信號(hào)為相對(duì)地的電壓信號(hào)，隨后通過斜波發(fā)生器10，使輸入信號(hào)的瞬變正階躍或負(fù)階躍信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫徸兛烧{(diào)的斜坡上升或下降的電壓波形，隨后經(jīng)過一級(jí)增益可調(diào)的增益調(diào)節(jié)器11實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器的最大電流的調(diào)整，將斜波發(fā)生器10輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大；反饋控制器12是通過對(duì)功率輸出級(jí)17輸出電流進(jìn)行采樣成電壓信號(hào)后，通過PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電壓的·適當(dāng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器輸出電流的閉環(huán)穩(wěn)定控制；初始電流調(diào)節(jié)器13是通過調(diào)節(jié)向控制電壓信號(hào)加入一定量偏置電壓，從而減小比例閥因其死區(qū)電流對(duì)系統(tǒng)線性控制的影響；脈寬調(diào)制器14是通過將比例閥驅(qū)動(dòng)控制電壓與振蕩電路I的三角波進(jìn)行比較生成PWM調(diào)制波形，隨后電壓跟隨器15進(jìn)行阻抗變換，驅(qū)動(dòng)放大器16是將控制電壓轉(zhuǎn)換為與之成比例的功率輸出級(jí)17輸入驅(qū)動(dòng)電流，功率輸出級(jí)17是比例閥的驅(qū)動(dòng)電路，為外接比例閥電磁鐵負(fù)載提供與功率輸出級(jí)17輸入驅(qū)動(dòng)電流成比例的比例閥驅(qū)動(dòng)電流回路。工作過程中，通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5使用振蕩電路I輸出的同一振蕩信號(hào)，共同使用寬輸入隔離電源2的輸出電源，此外通道A控制電路3、通道B控制電路4、通道C控制電路5相互獨(dú)立工作。
權(quán)利要求
1. 一種多通道比例閥控制器，包括差分輸入電路(9)、斜波生成器(10)、增益調(diào)節(jié)器(11)、反饋控制器(12)、功率輸出級(jí)(17)，其特征在于還包括初始電流調(diào)節(jié)器(13)、脈寬調(diào)制器(14)、電壓跟隨器(15)、驅(qū)動(dòng)放大器(16)、寬輸入隔離電源(2)、振蕩電路(I);差分輸入電路(9) 、斜波生成器(10)、增益調(diào)節(jié)器(11)、反饋控制器(12)、功率輸出級(jí)(17)、初始電流調(diào)節(jié)器(13)、脈寬調(diào)制器(14)、電壓跟隨器(15)和驅(qū)動(dòng)放大器(16)構(gòu)成一個(gè)通道控制電路，本比例閥控制器有三個(gè)通道控制電路，分別為通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)； 通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)并聯(lián)，寬輸入隔離電源(2)輸出端分別與通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)的供電輸入端印制導(dǎo)線連接，振蕩電路(I)輸出端分別與通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)振蕩信號(hào)輸入端印制導(dǎo)線連接；差分輸入電路(9)的電壓輸出端與斜波發(fā)生器(10)電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，斜波發(fā)生器(10)的電壓輸出端與增益調(diào)節(jié)器(11)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接、增益調(diào)節(jié)器(11)的增益調(diào)節(jié)輸出端與反饋控制器(12)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接；反饋控制器(12)的電壓輸入端與功率輸出級(jí)(17)的采樣反饋輸出端印制導(dǎo)線連接、反饋控制器(12)的電壓輸出端與初始電流調(diào)節(jié)器(13)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，初始電流調(diào)節(jié)器(13)的電壓輸出端與脈寬調(diào)制器(14)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器(14)的振蕩信號(hào)輸入端與振蕩電路(I)輸出端印制導(dǎo)線連接，脈寬調(diào)制器(14)電壓輸出端與電壓跟隨器(15)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，電壓跟隨器(15)的電壓輸出端與驅(qū)動(dòng)放大器(16)的電壓輸入端印制導(dǎo)線連接，驅(qū)動(dòng)放大器(16)的電流輸出端與功率輸出級(jí)(17)的電流輸入端印制導(dǎo)線連接，功率輸出級(jí)(17)的輸出端與負(fù)載比例閥電磁鐵(6)輸入端導(dǎo)線連接； 外部輸入的電源經(jīng)過寬輸入隔離電源(2)處理后，供通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)和振蕩電路(I)使用；各通道控制器分別接收來自外部輸入的獨(dú)立的電壓信號(hào)，電壓信號(hào)通過差分輸入電路(9)進(jìn)行差分處理后，成為以內(nèi)部地信號(hào)為相對(duì)地的電壓信號(hào)，隨后通過斜波發(fā)生器(10)，使輸入信號(hào)的瞬變正階躍或負(fù)階躍信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榫徸兛烧{(diào)的斜坡上升或下降的電壓波形，隨后經(jīng)過一級(jí)增益可調(diào)的增益調(diào)節(jié)器(11)實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器的最大電流的調(diào)整，將斜波發(fā)生器(10)輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大；反饋控制器(12)通過對(duì)功率輸出級(jí)(17)輸出電流進(jìn)行采樣成電壓信號(hào)后，通過PID調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電壓的適當(dāng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥控制器輸出電流的閉環(huán)穩(wěn)定控制；初始電流調(diào)節(jié)器(13)通過調(diào)節(jié)向控制電壓信號(hào)加入一定量偏置電壓，從而減小比例閥因其死區(qū)電流對(duì)系統(tǒng)線性控制的影響；脈寬調(diào)制器(14)通過將比例閥驅(qū)動(dòng)控制電壓與振蕩電路(I)的三角波進(jìn)行比較生成PWM調(diào)制波形，隨后電壓跟隨器(15)進(jìn)行阻抗變換，驅(qū)動(dòng)放大器(16)將控制電壓轉(zhuǎn)換為與之成比例的功率輸出級(jí)(17)輸入驅(qū)動(dòng)電流，由功率輸出級(jí)(17)構(gòu)成的比例閥驅(qū)動(dòng)電路為外接比例閥電磁鐵負(fù)載提供與功率輸出級(jí)(17)輸入驅(qū)動(dòng)電流成比例的比例閥驅(qū)動(dòng)電流回路；工作過程中，通道A控制電路(3 )、通道B控制電路(4 )、通道C控制電路(5 )使用振蕩電路(I)輸出的同一振蕩信號(hào)，共同使用寬輸入隔離電源(2)的輸出電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道比例閥控制器，包括振蕩電路(1)、寬輸入隔離電源(2)、通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)。通道A控制電路(3)、通道B控制電路(4)、通道C控制電路(5)并聯(lián)后分別與振蕩電路(1)、寬輸入隔離電源(2)印制導(dǎo)線連接。外部輸入的獨(dú)立控制信號(hào)，分別通過各通道控制電路，經(jīng)過與振蕩電路(1)的三角波進(jìn)行比較生成PWM調(diào)制波形，產(chǎn)生與外部輸入的獨(dú)立控制信號(hào)成比例的驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)比例閥電磁鐵。集成三個(gè)單通道比例閥控制電路，可支持差分電壓、電流等輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)上升、下降時(shí)間、初始電流、最大電流的調(diào)整，具備一定集成度、通用性和互換性，增強(qiáng)了控制器電源適應(yīng)性。
文檔編號(hào)F16K31/02GK102900880SQ20121039422
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者聶光瑋, 陳治國, 譚妮娜, 梁敏學(xué) 申請人:北京機(jī)械設(shè)備研究所