智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，包括多個油壓力傳感器、多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路、穩(wěn)壓電源和電機驅(qū)動電路；所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路均與所述穩(wěn)壓電源相連接，由所述穩(wěn)壓電源為所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路提供電源；所述多個油壓力傳感器中的每一個油壓力傳感器均與所述多通道信號輸入接口電路相連接，油壓力傳感器將檢測到的模擬油壓信號傳輸給所述多通道信號輸入接口電路。本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，具有可具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、環(huán)境溫度達到120℃、能滿足叉車等車輛的控制要求等優(yōu)點。
【專利說明】智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，尤其是一種用于工程機械、專 用車輛（叉車）的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從1981年第十屆國際流體動力博覽會上首次展出數(shù)字閥以來已有25年的歷史 了，日本、美國、德國、英國、加拿大和中國等國家的一些科研單位相繼進行了研究和應用， 已有了很大發(fā)展，像美國的Sperry、Yickers等公司，日本東京計器公司、油研公司已有數(shù) 字閥商品投放市場。數(shù)字閥在中國的使用較晚，但也有了十多年的歷史，也取得了很大的成 就。但是，國內(nèi)的電液數(shù)字閥畢竟尚處于研制階段，離批量生產(chǎn)和普及應用尚有很大距離。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明是為避免上述已有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種智能化數(shù)字流量閥專 用電控模塊，以解決由于溫度過高導致流量閥故障率高、可靠性差的問題。
[0004] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。
[0005] 智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其結(jié)構(gòu)特點是，包括操作把手機構(gòu)、多個油壓力 傳感器、多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路、穩(wěn) 壓電源和電機驅(qū)動電路；所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智 能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路均與所述穩(wěn)壓電源相連接，由所述穩(wěn)壓電源為所述多通道 信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路提 供電源；所述多個油壓力傳感器中的每一個油壓力傳感器均與所述多通道信號輸入接口電 路相連接，油壓力傳感器將檢測到的模擬油壓信號傳輸給所述多通道信號輸入接口電路；
[0006] 所述操作把手機構(gòu)內(nèi)設(shè)置有用于檢測操作把手機構(gòu)的操作動作的霍爾傳感器，操 作把手機構(gòu)上還設(shè)置有急停按鈕，所述霍爾傳感器和所述急停按鈕均與所述多通道信號輸 入接口電路相連接，以便將急停信號和操作控制信號發(fā)送給多通道信號輸入接口電路；
[0007] 所述多通道信號輸入接口電路與所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路相連接，所述 多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路與所述智能邏輯單元電路相連接；由多通道信號輸入接口電 路接收油壓力傳感器發(fā)送的模擬油壓信號并傳輸給所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路，所 述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路將多通道信號輸入接口電路發(fā)送的模擬油壓信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字油壓信號后發(fā)送給所述智能邏輯單元電路；
[0008] 所述智能邏輯單元電路接收所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路發(fā)送的數(shù)字油壓 信號，并根據(jù)所述數(shù)字油壓信號運算產(chǎn)生控制邏輯，并將控制邏輯發(fā)給電機驅(qū)動電路，通過 電機驅(qū)動電路驅(qū)動用于控制數(shù)字流量閥的步進電機。
[0009] 所述智能邏輯單元電路包括智能控制器U1 ;所述電機驅(qū)動電路包括步進電機控 制芯片U2和步進電機驅(qū)動芯片U3 ;
[0010] 所述步進電機驅(qū)動芯片U3通過所述步進電機控制芯片U2與所述智能控制器U1 相連接，步進電機驅(qū)動芯片U3和被控制數(shù)字流量閥的步進電機相連接；
[0011] 電容C1、電阻R1和電阻R2均與所述步進電機控制芯片U2相連接，電阻R3和電阻 R4均與所述步進電機驅(qū)動芯片U3相連接。
[0012] 本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊的結(jié)構(gòu)特點也在于：
[0013] 所述智能控制器U1為單片機STC12C5A60S2。
[0014] 所述步進電機控制芯片U2為步進電機專用控制器L297。
[0015] 所述步進電機驅(qū)動芯片U3為電機驅(qū)動芯片L298N。
[0016] 所述數(shù)字流量閥包括閥體、閥芯、閥套、復位彈簧、頂桿、絲杠、螺母和步進電機； 所述閥體內(nèi)部設(shè)置有閥腔，所述閥芯、閥套、復位彈簧、頂桿、絲杠和螺母均設(shè)置于所述閥 腔內(nèi)；所述步進電機設(shè)置于所述閥體的右端，且所述步進電機的輸出端與所述絲杠相連接 并由所述步進電機驅(qū)動所述絲杠轉(zhuǎn)動；所述絲杠位于所述閥腔的右端，絲杠上套有所述螺 母，所述螺母的外周面上套設(shè)有一個螺母套，所述螺母套的左端部與所述頂桿的右端部相 抵接；所述頂桿的左端部與所述閥芯的右端部相抵接；所述閥芯的左端設(shè)置有所述復位彈 簧，且所述復位彈簧套設(shè)于所述閥芯的左端部的外周面上，所述閥套套設(shè)于所述閥芯的外 周面上；所述閥體的右端設(shè)置有一個封蓋，所述封蓋上設(shè)置有進液口，所述閥體上設(shè)置有一 個出液口；所述閥腔與所述進液口和出液口相連通，所述進液口和所述出液口分別通過進 液通道和出液通道與所述閥腔相連通；所述閥芯設(shè)置于所述進液通道與所述出液通道之 間，通過調(diào)整閥芯的位置來控制進液通道和所述出液通道之間的液體流量大小。
[0017] 所述步進電機的輸出端通過一個聯(lián)軸器與所述絲杠相連接。
[0018] 所述頂桿的外周面上設(shè)置有頂桿座。
[0019] 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：
[0020] 現(xiàn)行的叉車等車輛的升降和傾斜控制系統(tǒng)都采用電磁閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量，而本 發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊推出了一種采用步進電機控制的數(shù)字流量閥的閥 特性式的系統(tǒng)。傳統(tǒng)叉車等車輛的升降和傾斜控制系統(tǒng)的電磁閥由于電磁特性的限制，環(huán) 境溫度不能超過80°C，而叉車等車輛的發(fā)動機室的環(huán)境溫度往往超過80°C，這就造成了實 際使用中故障率高、可靠性差等缺陷。而數(shù)字流量閥能夠在120°C以下的環(huán)境溫度中正常工 作。由步進電機轉(zhuǎn)動停留的位置，定義步進閥各閥口的導通狀態(tài)。本發(fā)明的智能化數(shù)字流 量閥專用電控模塊，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、環(huán)境溫度達到120°C，能滿足 叉車等車輛的控制要求，并可輕易實現(xiàn)閉環(huán)控制，取代電液伺服控制閥器可靠性差、成本高 等缺陷。
[0021] 與傳統(tǒng)電磁閥相比，步進閥有如下幾個特點。
[0022] 1)提高了閥的位置精度；工作過程中，向執(zhí)行機構(gòu)供給的電流被中斷時，液壓力 不會因為閥位置的變動而發(fā)生快速變化，即系統(tǒng)出故障的情況下穩(wěn)定性好；
[0023] 2)傳統(tǒng)電控液壓系統(tǒng)的電磁閥由于電磁特性的限制，環(huán)境溫度不能超過80°C，而 叉車發(fā)動機室的環(huán)境溫度經(jīng)常在80°C?KKTC之間，這就造成了實際使用中故障率高、可 靠性差等缺陷，而步進節(jié)流閥能夠在120°C以下的環(huán)境溫度中正常工作，由步進電機轉(zhuǎn)動停 留的位置，定義步進閥各閥口的導通狀態(tài)；
[0024] 3)本發(fā)明的電液比例控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、環(huán)境溫度 達到120°C，能滿足叉車工作要求，并可輕易實現(xiàn)閉環(huán)控制，取代電液伺服控制閥器可靠性 差、成本1?等缺陷。
[0025] 本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，具有可具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干 擾能力強、環(huán)境溫度達到120°C、能滿足叉車等車輛的控制要求等優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0027] 圖2為本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊的智能邏輯單元電路的電路圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明的數(shù)字流量閥的主視圖。
[0029] 圖4為圖3中的A-A剖視圖。
[0030] 圖5為本發(fā)明的新型集成電液比例控制系統(tǒng)的電控裝置的操作把手機構(gòu)的主視 圖。
[0031] 圖6為圖5的B-B剖面圖。
[0032] 圖7為圖5的手柄的操作控制示意圖。
[0033] 圖1?圖7中標號為；1閥體，2閥芯，3閥套，4復位彈簧，5頂桿，6絲杠，7螺母， 8步進電機，9閥腔，10螺母套，11封蓋，12進液通道，13出液通道，14聯(lián)軸器，15頂桿座，16 固定套，17手柄，18底座，19手柄轉(zhuǎn)套，20永磁鋼塊，21霍爾傳感器，22急停按鈕。
[0034] 以下通過【具體實施方式】，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
【具體實施方式】
[0035] 參見附圖1?附圖7,本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，包括操作把手機 構(gòu)、多個油壓力傳感器、多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏 輯單元電路、穩(wěn)壓電源和電機驅(qū)動電路；所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信 號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路均與所述穩(wěn)壓電源相連接，由所述穩(wěn)壓電 源為所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和 電機驅(qū)動電路提供電源；所述多個油壓力傳感器中的每一個油壓力傳感器均與所述多通道 信號輸入接口電路相連接，油壓力傳感器將檢測到的模擬油壓信號傳輸給所述多通道信號 輸入接口電路；
[0036] 所述操作把手機構(gòu)內(nèi)設(shè)置有用于檢測操作把手機構(gòu)的操作動作的霍爾傳感器，操 作把手機構(gòu)上還設(shè)置有急停按鈕，所述霍爾傳感器和所述急停按鈕均與所述多通道信號輸 入接口電路相連接，以便將急停信號和操作控制信號發(fā)送給多通道信號輸入接口電路； [0037] 所述多通道信號輸入接口電路與所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路相連接，所述 多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路與所述智能邏輯單元電路相連接；由多通道信號輸入接口電 路接收油壓力傳感器發(fā)送的模擬油壓信號并傳輸給所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路，所 述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路將多通道信號輸入接口電路發(fā)送的模擬油壓信號轉(zhuǎn)換為 數(shù)字油壓信號后發(fā)送給所述智能邏輯單元電路；
[0038] 所述智能邏輯單元電路接收所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路發(fā)送的數(shù)字油壓 信號，并根據(jù)所述數(shù)字油壓信號運算產(chǎn)生控制邏輯，并將控制邏輯發(fā)給電機驅(qū)動電路，通過 電機驅(qū)動電路驅(qū)動用于控制數(shù)字流量閥的步進電機8。
[0039] 所述智能邏輯單元電路包括智能控制器U1 ;所述電機驅(qū)動電路包括步進電機控 制芯片U2和步進電機驅(qū)動芯片U3 ;
[0040] 所述步進電機驅(qū)動芯片U3通過所述步進電機控制芯片U2與所述智能控制器U1 相連接，步進電機驅(qū)動芯片U3和被控制數(shù)字流量閥的步進電機相連接；
[0041] 電容C1、電阻R1和電阻R2均與所述步進電機控制芯片U2相連接，電阻R3和電阻 R4均與所述步進電機驅(qū)動芯片U3相連接。
[0042] 智能控制器U1優(yōu)選STC12C5A60S2。STC12C5A60S2是STC生產(chǎn)的單時鐘/機器周 期（1T)的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳 統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。STC12C5A60S2有以下特點：1)同樣晶振的情況下，速度 是普通51的8?12倍；2)有8路10位AD;3)多了兩個定時器，帶PWM功能；4)有SPI接 口；5)有 EEPR0M ;6)有 1K 內(nèi)部擴展 RAM ;7)有 WATCH_D0G ;8)多一個串口；9) 10 口可以定 義，有四種狀態(tài)；10)中斷優(yōu)先級有四種狀態(tài)可定義。
[0043] 電機驅(qū)動電路是由驅(qū)動控制邏輯芯片L297以及芯片L298N組成的多功能電路。單 片機的I/O 口輸出控制脈沖，經(jīng)過L297、L298N驅(qū)動電路對脈沖進行處理，輸出能直接控制 驅(qū)動電機或步進電機的驅(qū)動信號。
[0044] 步進電機控制芯片U2為L297。L297是意大利SGS半導體公司生產(chǎn)的步進電機專 用控制器，它能產(chǎn)生4相控制信號，可用于計算機控制的兩相雙極和四相單相步進電機，能 夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進電機。芯片內(nèi)的PWM斬波器電路可開關(guān)模式下 調(diào)節(jié)步進電機繞組中的電機繞組中的電流。該集成電路采用了 SGS公司的模擬/數(shù)字兼容 的I2L技術(shù)，使用5V的電源電壓，全部信號的連接都與TFL/CM0S或集電極開路的晶體管兼 容。L297芯片是具有20個引腳的雙列直插式塑膠封裝的步進電動機控制器。它可產(chǎn)生四 相驅(qū)動信號，能用半步（八拍）和全步（四拍）等方式驅(qū)動單片機控制兩相雙極或四相單 極步進電機。該芯片內(nèi)部的PWM斬波器允許在關(guān)模式下控制步進電動機繞組電流，由于相 序信號也是由內(nèi)部產(chǎn)生的，因此它只需要時鐘、方向和模式輸入信號便能控制步進電動機， 可減輕微處理器和程序設(shè)計的負擔。
[0045] 步進電機驅(qū)動芯片U3為L298N。L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機 驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V;輸出 電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A;內(nèi)含兩個Η橋的高電壓大電流全橋式驅(qū) 動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平 信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一 個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反 饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個 四相電機，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；并可以直接用單片機的I/O 口提供信號，電 路簡單，使用比較方便。
[0046] 所述智能控制器U1為單片機STC12C5A60S2。
[0047] 所述步進電機控制芯片U2為步進電機專用控制器L297。
[0048] 所述步進電機驅(qū)動芯片U3為電機驅(qū)動芯片L298N。
[0049] 所述數(shù)字流量閥包括閥體1、閥芯2、閥套3、復位彈簧4、頂桿5、絲杠6、螺母7和 步進電機8 ;所述閥體1內(nèi)部設(shè)置有閥腔9,所述閥芯2、閥套3、復位彈簧4、頂桿5、絲杠6 和螺母7均設(shè)置于所述閥腔9內(nèi)；所述步進電機8設(shè)置于所述閥體1的右端，且所述步進電 機8的輸出端與所述絲杠6相連接并由所述步進電機8驅(qū)動所述絲杠6轉(zhuǎn)動；所述絲杠6 位于所述閥腔9的右端，絲杠 6上套有所述螺母7,所述螺母7的外周面上套設(shè)有一個螺母 套10,所述螺母套10的左端部與所述頂桿5的右端部相抵接；所述頂桿5的左端部與所述 閥芯2的右端部相抵接；所述閥芯2的左端設(shè)置有所述復位彈簧4,且所述復位彈簧4套設(shè) 于所述閥芯2的左端部的外周面上，所述閥套3套設(shè)于所述閥芯2的外周面上；所述閥體1 的右端設(shè)置有一個封蓋11，所述封蓋11上設(shè)置有進液口，所述閥體1上設(shè)置有一個出液口； 所述閥腔9與所述進液口和出液口相連通，所述進液口和所述出液口分別通過進液通道12 和出液通道13與所述閥腔9相連通；所述閥芯2設(shè)置于所述進液通道12與所述出液通道 13之間，通過調(diào)整閥芯2的位置來控制進液通道12和所述出液通道13之間的液體流量大 小。本發(fā)明的電控裝置的數(shù)字流量閥，當需要調(diào)整流量大小時，只需啟動步進電機。要減小 流量時，通過步進電機帶動所述絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠轉(zhuǎn)動時位于絲杠外周上的螺母沿著所述絲 杠的軸向向左發(fā)生直線移動，進而推動螺母套直線移動，螺母套推動所述頂桿運動，進而帶 動閥芯運動，從而控制進液通道和出液通道之間的間隙大小，進而實現(xiàn)進液口和出液口之 間的流量大小的目的。本發(fā)明的電控裝置的數(shù)字流量閥，是通過步進電機實現(xiàn)流量大小的 控制的，不僅控制精度高，而且步進電機所使用的磁性材料的退磁點都在130°C以上，有的 甚至高達200°C以上，所以步進電機外表溫度在80?90°C完全正常，避免了采用電磁系統(tǒng) 的流量閥由于溫度超過80?90°C時存在故障率高、可靠性差的問題。需要增加流量時，步 進電機反向轉(zhuǎn)動，閥芯的復位彈簧的作用下向右移動，使得進液通道與出液通道之間的間 隙增大，從而增大流量。
[0050] 所述步進電機8的輸出端通過一個聯(lián)軸器14與所述絲杠6相連接。
[0051] 所述頂桿5的外周面上設(shè)置有頂桿座15。由所述頂桿座固定所述頂桿，所述頂桿 座套設(shè)于所述頂桿的外周面上，頂桿的左右兩端均伸出于所述頂桿座之外，頂桿可在所述 頂桿座內(nèi)左右直線滑動。頂桿的右端與所述螺母套相抵接，頂桿的左端頂在所述閥芯上。 所述閥芯的右端部設(shè)了一個凹槽，所述頂桿的左端恰好卡在所述凹槽內(nèi)，以使得所述頂桿 與所述閥芯之間不會相互脫離。所述頂桿座15與所述步進電機8之間設(shè)置有一個固定套 16 ;所述絲杠6、螺母7和螺母套10均位于所述固定套16的內(nèi)腔中。所述固定套作為步進 電機和所述閥體之間的過渡裝置，由所述絲杠和所述螺母構(gòu)成的絲杠螺母副和聯(lián)軸器等部 件均位于所述固定套之內(nèi)。所述固定套與所述頂桿座之間通過螺釘固定在所述閥體上。頂 桿座的右端伸出于閥體的閥腔外，頂桿座的左端伸入至所述閥腔之內(nèi)。
[0052] 本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，由各種傳感器將多種信息經(jīng)過多通道 信號輸入接口電路輸送到多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息送入計算機智 能邏輯處理單元電路，在這里經(jīng)過邏輯處理與控制策略判斷比對，將控制信息輸送到控制 邏輯單元，進而經(jīng)過電機驅(qū)動電路去控制數(shù)字流量閥的步進電機，以便最終達到控制流量 大小的目的。
[0053] 電源部分為智能開關(guān)電源模塊，具有過流保護，能自動適應輸入電壓寬范圍波動。
[0054] 現(xiàn)行的叉車等車輛的升降和傾斜控制系統(tǒng)都采用電磁閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量，而本 發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊推出了一種采用步進電機控制的數(shù)字流量閥的閥 特性式的系統(tǒng)。具體的叉車控制過程中，可采用多個數(shù)字流量閥分別實現(xiàn)叉車等車輛的升 降、傾斜等控制動作。所述智能控制器U1可實現(xiàn)多個步進電機的同時控制。只需對每個步 進電機再設(shè)置一套由驅(qū)動控制邏輯芯片L297以及芯片L298N組成的電機驅(qū)動電路，將電機 驅(qū)動電路連接在智能控制器U1和被控的步進電機之間即可實現(xiàn)數(shù)字流量閥的流量控制， 進而實現(xiàn)叉車升降和傾斜等各種動作的控制。
[0055] 傳統(tǒng)叉車等車輛的升降和傾斜控制系統(tǒng)的電磁閥由于電磁特性的限制，環(huán)境溫度 不能超過80°C，而叉車等車輛的發(fā)動機室的環(huán)境溫度往往超過80°C，這就造成了實際使用 中故障率高、可靠性差等缺陷。而智能化數(shù)字流量閥能夠在120°C以下的環(huán)境溫度中正常工 作。由步進電機轉(zhuǎn)動停留的位置，定義步進閥各閥口的導通狀態(tài)。本發(fā)明的智能化數(shù)字流 量閥專用電控模塊，具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強、環(huán)境溫度達到120°C，能滿足 叉車等車輛的控制要求，并可輕易實現(xiàn)閉環(huán)控制，取代電液伺服控制閥器可靠性差、成本高 等缺陷。
[0056] 具體工作時，當操作人員移動操縱手柄時，手柄內(nèi)部的霍爾傳感器檢測到操縱手 柄的動作（傾斜操作、舉升操作、急停中位等動作），將操作信號發(fā)送給智能化數(shù)字流量閥 系統(tǒng)的配套專用電控模塊核心部件智能控制器U1，由智能控制器U1將控制信號發(fā)送給兩 個步進電機驅(qū)動電路，由兩個步進電機驅(qū)動電路驅(qū)動用于控制傾斜和升降的傾斜數(shù)字流量 閥和升降數(shù)字流量閥的步進電機，從而控制兩個數(shù)字流量閥的進出油量，對傾斜液壓缸、升 降液壓缸進行傾斜操作和升降控制。傾斜數(shù)字流量閥、升降數(shù)字流量閥均與所述智能控制 器U1相連接，由智能控制器U1檢測傾斜數(shù)字流量閥、升降數(shù)字流量閥的動作。依據(jù)外部檢 測數(shù)字流量閥的進口、出口壓力，經(jīng)模塊內(nèi)部智能邏輯單元電路分析處理，從而輸出控制數(shù) 字流量閥開啟動作，實現(xiàn)流量閥閥芯的精準定位。
[0057] 如圖1和2所示，智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊內(nèi)部組成包括多通道信號輸入 接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路、穩(wěn)壓電源和步進電機驅(qū)動電 路；多通道信號輸入接口電路和多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路用于連接外部多種傳感器； 多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動 電路均與穩(wěn)壓電源相連接；多通道信號輸入接口電路與多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路相連 接，多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路與智能邏輯單元電路相連接；電機驅(qū)動電路包括步進電 機驅(qū)動電路A和步進電機驅(qū)動電路B。智能邏輯處理單元依據(jù)操作把手機構(gòu)動作信號和安 放在外部流量閥上的進口 1壓力、出口 1壓力、進口 2壓力、出口 2壓力信號，通過內(nèi)部的步 進電機驅(qū)動電路A、步進電機驅(qū)動電路B分別控制步進電機A、步進電機B。
[0058] 電源部分為智能開關(guān)電源模塊，具有過流保護，能自動適應輸入電壓寬范圍波動。
[0059] 如圖5?7為操作把手機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。操作把手機構(gòu)包括有手柄17、底座18、手柄 轉(zhuǎn)套19和急停按鈕22,手柄17與手柄轉(zhuǎn)套19相對應的位置分別安裝一對霍爾元件21 (即 霍爾傳感器）和永磁鋼塊20(即磁鋼）。當手柄轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動時，霍爾元件和磁鋼的相對位置變 化，傳感器發(fā)出的信號隨其距離變化而變化，當手柄位于中位時，其輸出信號在2. 5±0. 3V 之間，當操作該操縱位時，手柄轉(zhuǎn)套轉(zhuǎn)動，其輸出信號在2. 8?4. 4V或0. 6?2. 2V之間，輸 出信號隨操作幅度增大而遠離2. 5V，手柄頂部按鈕按動是，為中位停止操作，此時輸出信號 為 2. 5V。
[0060] 操縱手柄位置傳感器，即霍爾傳感器發(fā)出的信號隨其操縱位置的變化而變化，當 手柄位于中位或反位操作時，其輸出信號在0.6?2. 8V之間，ECU控制相應比例閥電流約 90mA左右，該比例閥處于關(guān)閉狀態(tài)，相應的先導控制油壓為零（不動作）；當操作該操縱位 時，其輸出信號在3. 0?4. 4V之間，隨操作幅度增大而增大，ECU控制相應比例閥電流隨之 按比例在300?1000mA間變化，相應的先導控制油壓在0. 5?2. 9MPa間變化，從而控制相 應的動作換向閥開度。
[0061] 為確保安全，在打開電源和起動前，控制裝置E⑶需確認各操縱位置位于中位（4 個位置傳感信號電壓均應為2. 5±0. 3V，否則以操縱手柄不在中位而對叉車門架上升/下 降、叉車貨叉前傾/后傾等所有動作的控制比例閥電流進行鎖定保護，禁止其工作。
[0062] 按下急停開關(guān)按鈕22,控制裝置E⑶需確認各操縱位置位于中位，對控制比例閥 電流進行鎖定保護，禁止其工作。
[0063] 本發(fā)明的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，結(jié)構(gòu)簡單，操縱可靠，裝置操縱空間布 置容易；操作把手機構(gòu)采用霍爾元件，結(jié)構(gòu)簡單，動作控制精準、可靠，過程控制穩(wěn)定，多種 邏輯控制實施迅速、準確，抗干擾能力強；輸出控制壓力穩(wěn)定。
[0064] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明 的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和 改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
【權(quán)利要求】
1. 智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，包括操作把手機構(gòu)、多個油壓力傳感 器、多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路、穩(wěn)壓電 源和電機驅(qū)動電路；所述多通道信號輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏 輯單元電路和電機驅(qū)動電路均與所述穩(wěn)壓電源相連接，由所述穩(wěn)壓電源為所述多通道信號 輸入接口電路、多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路、智能邏輯單元電路和電機驅(qū)動電路提供電 源；所述多個油壓力傳感器中的每一個油壓力傳感器均與所述多通道信號輸入接口電路相 連接，油壓力傳感器將檢測到的模擬油壓信號傳輸給所述多通道信號輸入接口電路； 所述操作把手機構(gòu)內(nèi)設(shè)置有用于檢測操作把手機構(gòu)的操作動作的霍爾傳感器，操作把 手機構(gòu)上還設(shè)置有急停按鈕，所述霍爾傳感器和所述急停按鈕均與所述多通道信號輸入接 口電路相連接，以便將急停信號和操作控制信號發(fā)送給多通道信號輸入接口電路。 所述多通道信號輸入接口電路與所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路相連接，所述多路 模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路與所述智能邏輯單元電路相連接；由多通道信號輸入接口電路接 收油壓力傳感器發(fā)送的模擬油壓信號并傳輸給所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路，所述多 路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路將多通道信號輸入接口電路發(fā)送的模擬油壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 油壓信號后發(fā)送給所述智能邏輯單元電路； 所述智能邏輯單元電路接收所述多路模擬轉(zhuǎn)數(shù)字信號邏輯電路發(fā)送的數(shù)字油壓信號， 并根據(jù)所述數(shù)字油壓信號運算產(chǎn)生控制邏輯，并將控制邏輯發(fā)給電機驅(qū)動電路，通過電機 驅(qū)動電路驅(qū)動用于控制數(shù)字流量閥的步進電機（8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述智能邏輯 單元電路包括智能控制器U1 ;所述電機驅(qū)動電路包括步進電機控制芯片U2和步進電機驅(qū) 動芯片U3 ; 所述步進電機驅(qū)動芯片U3通過所述步進電機控制芯片U2與所述智能控制器U1相連 接，步進電機驅(qū)動芯片U3和被控制數(shù)字流量閥的步進電機相連接； 電容C1、電阻R1和電阻R2均與所述步進電機控制芯片U2相連接，電阻R3和電阻R4 均與所述步進電機驅(qū)動芯片U3相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述智能控 制器U1為單片機STC12C5A60S2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述步進電機 控制芯片U2為步進電機專用控制器L297。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述步進電機 驅(qū)動的芯片U3為電機驅(qū)動芯片L298N。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述數(shù)字流量 閥包括閥體（1)、閥芯（2)、閥套（3)、復位彈簧（4)、頂桿（5)、絲杠（6)、螺母（7)和步進電機 ⑶；所述閥體⑴內(nèi)部設(shè)置有閥腔（9)，所述閥芯（2)、閥套（3)、復位彈簧（4)、頂桿（5)、 絲杠（6)和螺母（7)均設(shè)置于所述閥腔（9)內(nèi)；所述步進電機（8)設(shè)置于所述閥體（1)的 右端，且所述步進電機（8)的輸出端與所述絲杠（6)相連接并由所述步進電機（8)驅(qū)動所 述絲杠（6)轉(zhuǎn)動；所述絲杠（6)位于所述閥腔（9)的右端，絲杠（6)上套有所述螺母（7)， 所述螺母（7)的外周面上套設(shè)有一個螺母套（10)，所述螺母套（10)的左端部與所述頂桿 (5)的右端部相抵接；所述頂桿（5)的左端部與所述閥芯（2)的右端部相抵接；所述閥芯 (2)的左端設(shè)置有所述復位彈簧（4)，且所述復位彈簧（4)套設(shè)于所述閥芯（2)的左端部的 外周面上，所述閥套（3)套設(shè)于所述閥芯（2)的外周面上；所述閥體（1)的右端設(shè)置有一個 封蓋（11)，所述封蓋（11)上設(shè)置有進液口，所述閥體（1)上設(shè)置有一個出液口；所述閥腔 (9)與所述進液口和出液口相連通，所述進液口和所述出液口分別通過進液通道（12)和出 液通道（13)與所述閥腔（9)相連通；所述閥芯（2)設(shè)置于所述進液通道（12)與所述出液 通道（13)之間，通過調(diào)整閥芯⑵的位置來控制進液通道（12)和所述出液通道（13)之間 的液體流量大小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述步進電機 (8)的輸出端通過一個聯(lián)軸器（14)與所述絲杠（6)相連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化數(shù)字流量閥專用電控模塊，其特征是，所述頂桿（5)的 外周面上設(shè)置有頂桿座（15)。
【文檔編號】F16K31/04GK104121406SQ201410379651
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】許國仁, 楊凌冬 申請人:合肥正威液壓科技有限公司