[实用新型]高开关频率的数字化比例阀控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高开关频率的数字化比例阀控制器，属于比例阀技术领域。

背景技术

电液比例阀控制技术广泛应用于机械加工、工程机械、冶金等行业，比例阀控制的基本原理是利用电磁铁行程力的大小与流过它的电流大小成正比，通过控制流过比例阀电磁铁电流的大小，实现对液压压力、流量等控制。

比例阀控制技术目前主要存在两种控制方式、即模拟电路的控制和数字化控制方式。

目前比例阀控制器的主要发展趋势是采用脉宽调制技术控制比例阀的电磁线圈电流，模拟电路控制方式由于其调试过程复杂，成本较高等因素而逐渐被数字化控制方式所取代。利用脉宽调制的方法自然产生克服比例阀的滞环效应的振颤电流，这种方法难以实现振颤电流的振颤频率和幅值的分别调整，适应性较差，在工程实践中难以达到较高的控制精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高开关频率的数字化比例阀控制器，解决现有技术中比例阀控制精度不高的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种高开关频率的数字化比例阀控制器，包括微处理器、通讯端口、驱动电路、功率放大电路、用于检测比例阀位置信息的位置检测电路和用于检测通过比例阀电磁线圈L1电流的电流检测电路，通讯端口与微处理器双向通讯连接，位置检测电路和电流检测电路分别与微处理器的模数转换接口的输入端连接；微处理器通过驱动电路连接功率放大电路，功率放大电路的输出端与比例阀电磁线圈电连接；微处理器通过通讯端口接收位置给定信号和电流给定信号；驱动电路接收微处理器输出的脉宽调制信号，控制功率放大电路，实现比例阀的位置控制或者比例阀电磁线圈L1的电流控制。

所述微处理器包括：

位置控制器：用于实现比例阀位置控制，与位置检测电路形成比例阀位置控制闭环控制系统；

选择开关：输入端分别连接位置控制器的输出端和通讯端口的电流给定信号输出端，用于设定比例阀控制器采用位置闭环及电流闭环控制或仅采用电流闭环控制；

数字振荡器：与选择开关的输出端通过加法器连接，用于产生频率和幅值可调的振颤电流；

电流限制环节：输入端与加法器的输出端连接，输出端通过减法器与电流检测电路的输出端连接，用于限制比例阀控制器输出的最大电流；

电流控制器：输入端与减法器的输出端连接，用于控制通过比例阀电磁线圈L1的电流，与电流检测电路形成比例阀电流控制闭环控制系统；

脉宽调制环节：与电流控制器的输出端连接，用于产生控制脉冲信号；

参数配置模块；输入端与通讯端口连接，输出端分别与位置控制器、选择开关、数字振荡器、电流限制环节和电流控制器连接，用于参数配置。

所述功率放大电路包括MOS管Q1和三极管Q2，所述驱动电路包括用于驱动MOS管Q1的驱动电阻R1、驱动电阻R2和用于驱动三极管Q2的驱动电阻R3、驱动电阻R4；微处理器的脉宽调制环节输出端串联驱动电阻R3后与三极管Q2的基极连接，串联驱动电阻R4后与三极管Q2的射极连接，三极管Q2的射极还通过导线接地，三极管Q2的源极串联驱动电阻R2后与MOS管Q1的栅极连接；MOS管Q1的栅极与源极之间串联有驱动电阻R1，MOS管Q1的漏极串联比例阀电磁线圈L1后与电流检测电路连接。

所述比例阀电磁线圈L1的两端还并联有续流二极管V1。

所述电流检测电路包括运算放大器Y1B、采样电阻R7、电阻R5、电阻R6和电阻R8；电阻R5与电阻R6通过电节点A电连接，采样电阻R7与电阻R5通过电节点B电连接，电阻R8与采样电阻R7通过电节点C电连接，电节点A与运算放大器Y1B的同相输入端电连接，电节点B与比例阀电磁线圈L1电连接，电节点C接地，同时电节点C通过电阻R8与运算放大器Y1B的反相输入端电连接；运算放大器Y1B的反相输入端与输出端之间还连接有滤波电路，所述滤波电路由并联连接的滤波电容C1和滤波电阻R9组成；采样电阻R7为电流采样电阻，阻值取0.05Ω<R7<0.5Ω，R5、R6、R7、R8、R9的阻值选取满足式(1)：