一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)和行走機(jī)械中，液壓傳動(dòng)因具有傳動(dòng)平穩(wěn)、能頻繁換向、能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍大且能與電氣配合實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動(dòng)操作等優(yōu)點(diǎn)。所以，液壓傳動(dòng)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用。
[0003]一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)是由液壓栗、液壓閥、液壓執(zhí)行元件(液壓缸和液壓馬達(dá)等)和液壓輔件(油箱、管路和蓄能器等)組成。在液壓系統(tǒng)中，對(duì)液壓執(zhí)行元件的控制是通過(guò)控制液壓閥或控制液壓栗來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)液壓傳動(dòng)的控制精度要求也越來(lái)越高，所以液壓系統(tǒng)中的液壓閥也開(kāi)始大量使用比例閥。所以，在現(xiàn)今的液壓系統(tǒng)中在大量使用比例技術(shù)。比例閥的控制是通過(guò)控制比例閥電磁鐵的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)的，比例閥電磁鐵的電流與液壓的流量或壓力在一定范圍內(nèi)具有線性關(guān)系，通過(guò)調(diào)節(jié)比例閥電磁鐵的電流則可調(diào)節(jié)液壓回路的流量或壓力。液壓軸的控制一般指液壓缸的位置控制、液壓缸的速度控制、液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速控制、變量栗或變量馬達(dá)的排量控制。液壓軸的控制可分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制，為了提高控制精度，主要采用閉環(huán)控制。傳統(tǒng)的液壓軸控制器的工作原理圖，如I所示，由邏輯控制器2發(fā)出位置給定值給專(zhuān)用閉環(huán)控制器3，專(zhuān)用閉環(huán)控制器3根據(jù)邏輯控制器2的位置給定值和傳感器5的反饋值進(jìn)行運(yùn)算后輸出控制信號(hào)給比例閥放大器4，比例閥放大器4通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulat1n，PffM)占空比來(lái)調(diào)節(jié)比例電磁閥6的驅(qū)動(dòng)電流，由此來(lái)調(diào)節(jié)液壓流量或壓力，從而控制液壓缸7的運(yùn)動(dòng)。
[0004]上述傳統(tǒng)液壓軸控制方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，邏輯控制器、閉環(huán)控制器和比例閥放大器三部分組成，造成控制成本高，接線復(fù)雜，體積大的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供了一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器，以實(shí)現(xiàn)液壓軸控制器的控制成本低，設(shè)備接線簡(jiǎn)單、系統(tǒng)高度集成化并且可以同時(shí)控制多個(gè)液壓閥。
[0006]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器，包括:殼體和設(shè)置于所述殼體上的插座；所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制板，所述控制板包括單片機(jī)和接口電路；所述接口電路與所述單片機(jī)電連接；所述接口電路包括用于接收液壓軸控制指令的輸入接口電路、用于輸出控制液壓軸運(yùn)行狀態(tài)的PWM信號(hào)的輸出接口電路以及用于與外部通訊的通訊接口電路；所述接口電路與所述插座電連接。
[0007]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)型號(hào)為STM32F205。
[0008]進(jìn)一步的，所述輸入接口電路包括用于直線軸定位控制時(shí)位置測(cè)量的6路模擬量輸入通道和用于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量的4路高速脈沖計(jì)數(shù)通道。
[0009]進(jìn)一步的，所述輸出接口電路包括用于驅(qū)動(dòng)不帶集成放大的比例閥的6路PffM輸出通道、用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)型電磁閥的4路開(kāi)關(guān)量輸出通道、用于驅(qū)動(dòng)帶集成放大器的比例閥的2路模擬輸出通道以及用于給安裝于液壓裝置上的傳感器供電的I路供電輸出通道。
[0010]進(jìn)一步的，所述6路PffM輸出通道用于補(bǔ)償輸出電流的輸出電流測(cè)量電路。
[0011]進(jìn)一步的，所述通訊接口電路包括I個(gè)RS232通訊口、I個(gè)通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)通訊口以及 2個(gè)控制器局域網(wǎng)(Control Area Network, CAN)通訊口。
[0012]進(jìn)一步的，所述USB通訊口，為USB2.0通訊口。
[0013]進(jìn)一步的，所述CAN通訊口為兼容CAN2.0B和J1939的CAN通訊口。
[0014]進(jìn)一步的，所述插座包括第一插座和第二插座，所述第一插座為30針插座，所述第二插座為18針插座。
[0015]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器，該液壓軸控制器以單片機(jī)為核心配合外圍接口電路，形成一個(gè)具有輸入接口、輸出接口和通訊接口的完整的單片機(jī)系統(tǒng)。解決了傳統(tǒng)液壓控制器控制成本高，接線復(fù)雜，體積大的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的液壓控制器的工作原理圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器控制板的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三提供的一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0021]實(shí)施例一
[0022]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，該液壓軸控制器，包括:殼體10和設(shè)置于所述殼體10上的插座50 ;所述殼體10內(nèi)設(shè)置有控制板20，所述控制板20包括單片機(jī)30和接口電路40 ;所述接口電路40與所述單片機(jī)30電連接；所述接口電路40包括用于接收液壓軸控制指令的輸入接口電路41、用于輸出控制液壓軸運(yùn)行狀態(tài)的PWM信號(hào)的輸出接口電路42以及用于與外部通訊的通訊接口電路43 ;所述接口電路40與所述插座50電連接。
[0023]單片機(jī)30是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、多種輸入/輸出口和定時(shí)器等功能集成到一塊娃片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。所述定時(shí)器對(duì)所述外部輸入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0024]單片機(jī)30的邏輯電路，接入各種信號(hào)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，生成各種控制指令。
[0025]進(jìn)一步的，所述插座50包括第一插座51和第二插座52，所述第一插座51為30針插座，所述第二插座52為18針插座。
[0026]本方案中所述的插座50具有與電源插座類(lèi)似的連接功能的硬件設(shè)備。在插座50中設(shè)置多根針，每一根針與接口電路40中的一個(gè)電路引腳相連用于輸入或輸出一個(gè)信號(hào)、指令或電源，以實(shí)現(xiàn)液壓軸控制器I與其控制對(duì)象的全面連接。
[0027]本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，以單片機(jī)為核心并配合適當(dāng)?shù)慕涌陔娐沸纬梢粋€(gè)具有輸入、輸出和通訊接口的完整的控制板，將所述控制板封裝與所述殼體內(nèi)，得到的液壓控制器設(shè)備接線簡(jiǎn)單且集成程度高。
[0028]實(shí)施例二
[0029]圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例二提供的一種基于單片機(jī)的液壓軸控制器中的控制板的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例以實(shí)施例一為基礎(chǔ)對(duì)控制板20的進(jìn)一步優(yōu)化，其中所述控制板20包括單片機(jī)30和接口電路40。
[0030]優(yōu)選的，所述單片機(jī)30選用型號(hào)為STM32F205的單片機(jī)。該型號(hào)單片機(jī)價(jià)格低廉且具有豐富的外設(shè)，集成了 16路模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道，2路數(shù)模轉(zhuǎn)換器通道，82路通用輸入/輸出通道，同時(shí)還集成了 CAN、USART和USB通訊接口，只需要把這些集成的外設(shè)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)碾娖睫D(zhuǎn)換及隔離即可方便地使用這些外設(shè)功能。單片機(jī)30也可選用其它可實(shí)現(xiàn)同樣功能的型號(hào)，例如STM32F207。
[0031]具體的，所述輸入接口電路41包括用于直線軸定位控制時(shí)位置測(cè)量的6路模擬量輸入通道411和用于旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量的4路高速脈沖計(jì)數(shù)通道412。
[0032]直線軸定位控制，可實(shí)現(xiàn)液壓缸7在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中軸向的行程與行進(jìn)速度的控制，例如在鉆孔時(shí)控制鉆頭推進(jìn)的深度和精度；旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速控制，可實(shí)現(xiàn)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制，例如液壓驅(qū)動(dòng)的工程車(chē)輛的行進(jìn)速度。避免超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，例如轉(zhuǎn)速太快對(duì)工件和加工設(shè)備的機(jī)械損傷。
[0033]其中，所述6路模擬量輸入通道411中有4路0-12V的電壓輸入通道和2路0_20mA的電流輸入通道，該輸入通道的輸入信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為0-3.3V的信號(hào)之后連接到單片機(jī)30的PCO、PC1、PC2、PC3、PC4和PC5引腳，由所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0034]所述高速脈沖計(jì)數(shù)通道412的輸入信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后連接至單片機(jī)30的PC6、PC7、PC8和PC9的引腳上，由??Μ8定時(shí)中斷進(jìn)行頻率測(cè)量。其中，高速脈沖計(jì)數(shù)通道412可以是4通道獨(dú)立使用測(cè)量方波，此方波只能測(cè)出液壓軸轉(zhuǎn)速不能測(cè)出運(yùn)動(dòng)的方向，優(yōu)選的，也可以是2通道獨(dú)立使用測(cè)量方波而另外2個(gè)通道組合成一個(gè)AB相增量編碼輸入通道，而AB相增量編碼器測(cè)量不僅能測(cè)出液壓軸轉(zhuǎn)