专利名称：电液比例阀微机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种电液比例阀控制器，属于电液比例阀所用控制器的改造技术。
现有的电液比例阀控制器大多采用线性放大电路的结构，因线性放大电路为模拟电路，因此该种控制器的性能不够稳定，功能不强，调整及维修较困难，且只能用于单一品种的电液比例阀控制。
本实用新型的目的在于克服上述缺点而提供一种采用单片机的数字式控制器，其控制功能大大增加，性能稳定，可靠性高，调整及维修方便，适应性强，可用于不同种类的电液比例阀控制。
本实用新型的原理方框图如附图所示，包括有微机处理系统(1)、显示电路(2)、信号输入电路(3)、开关功放及反馈信号处理电路(4)、模/数转换电路(5)，显示电路(2)与微机处理系统(1)的输出端连接，开关功放及反馈信号处理电路(4)的输入端与微机处理系统(1)连接，输出端分别与电液比例阀及模/数转换电路(5)的输入端连接，模/数转换电路(5)的输出端与微机处理系统(1)连接。
以下结合附图详细说明本实用新型的具体结构及工作情况
图1为本实用新型的原理方框图；图2.a为本实用新型中微机处理系统(1)的结构示意图；图2.b为本实用新型中显示电路(2)的结构示意图；图2.c为本实用新型中信号输入电路(3)的结构示意图；图2.d为本实用新型中开关功破及反馈信号处理电路(4)的结构示意图；图2.e为本实用新型中模/数转换电路(5)的结构示意图；图3为本实用新型中控制面板的结构示意图本实用新型的原理方框图及其电路结构示意图如附图所示，包括有微机处理系统(1)、显示电路(2)、信号输入电路(3)、开关功放及反馈信号处理电路(4)、模/数转换电路(5)，其中微机处理系统(1)包括有单片机8031，地址译码器74LS138、程序存贮器2764、数据存贮器2864、锁存器74LS373，单片机P2口的P2.0～P2.3分别与程序存贮器2764和数据存贮器2864的A8～A12连接，且单片机8031的P0.0～P0.7通过锁存器与程序存贮器的A0～A7连接，单片机8031P2口的P2.5～P2.7通过译码器与数据存贮器2864的片选信号CE连接，如图2.a所示。显示电路(2)包括有5个串变并寄存器74LS164.4位数码管和4个发光二极管LED1～4,4个寄存器74LS164接在微机处理系统(1)中单片机8031的P1.0与P1.3接口，4位数码管及4个发光二极管分别与寄存器74LS164的输出端连接，如图2.b所示。信号输入电路(3)包括有按键K1～K4，选择开关DIP1、DIP2，外控开关信号输入1～8，按键K1～K4及选择开关DIP1、DIP2分别与微机处理系统(1)中单片机8031的P1.1、P1.4、P1.2、P1.5、P3.4、P3.5接口连接，外控开关信号1～8通过寄存器74LS245与单片机8031的数据总线D0～D7连接，且由单片机8031的地址线Y0进行选通，如图2.c所示。开关功放及反馈信号处理电路(4)包括有反相器74LS04、三极管T1、T2、运算放大器IC1、IC2及其电阻R1～R14、电容C1～C3等外围元件，反相器74LS04的输入端与微机处理系统(1)中单片机8031的P1.6接口连接，输出端通过电阻R1与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极接地，集电极通过电阻R4与三极管T2的基极连接，电阻R2连接在三极管T1的基极与发射极之间，三极管T2的发射极与电源连接，集电极与电液比例阀的电磁铁PEM连接；运算放大器IC1的同相输入端通过电阻R7、R6与电磁铁PEM连接，反相输入端通过电阻R10与其输出端连接；运算放大器IC2的反相输入端通过电阻R11与IC1的输出端连接，IC2的同相输入端通过电阻R12接地，IC2的输出端与模/数转换电路(5)的输入端X1连接；上述开关功放及反馈信号处理电路(4)设置有两组，另一组中的反相器74LS04的输入端与单片机8031的P1.7接口连接，该组电路的输出端与模/数转换电路(5)的输入端X4连接，控制电液比例方向阀时，用上述两组，控制电液比例压力阀和流量阀则只用其中一组，如图2d所示。模/数转换电路(5)包括有A/D转换器ICL7109、电子开关CD4052，电子开关为双四选-模拟信号开关，其输入端与开关功放及反馈信号处理电路(4)的输出端连接，电子开关CD4052的输出端与A/D转换器ICL7109的输入端连接，电子开关CD4052的选择通道A、B与单片机8031的P3.0接口连接，A/D转换器ICL7109的输出端与单片机8031的数据线D0～D7连接，ICL7109的HBEN、LBEN、RUN、STATUS、CE端分别与8031的Y6、Y5、P3.1、P3.2、RD端连接，如图2.e所示。
图3为本实用新型控制面板的结构示意图，上述显示电路(2)中的4位数码管对应面板左上角的电流显示(段数)，4个发光二极管LED1～4对应面板右上角上的“工作”、“手动”、“输入”、“模拟”四个状态，信号输入电路(3)中的按键K1～K4对应面板下方的“模式选择”、“启停行选”、“一位选”、“十字选”，选择开关输入DIP1、DIP2用于选择电液比例阀的种类，其设置在面板内，“启停行选”作为本实用新型的“工作”和“模拟”状态的启停按钮，又作为“输入”参数时，选择某行输入或改变参数；上述“模式选择”用于选择“工作”、“手动”、“输入”、“模拟”四种状态之一，“一位选”和“十字选”分别为“手动”时，直接减小和增加输出电流以及在“输入”时，选择某位(闪动)和某字(按键数递增)。
本实用新型在使用时，打开电源开关，通过“模式选择”选择“输入”状态，并通过“启停行选”、“一位选”和“十字选”进行参数输入，因按键K1～K4与单片机8031的P1.1、P1.4、P1.2、P1.5接口连接，因此，输入的参数经微机处理系统(1)进行处理，由其软件直接生成PWM(脉冲宽度调制)信号，两路PWM信号经单片机8031的P1.6、P1.7接口而进入开关功放及反馈信号处理电路(4)中的反相器74LS04，再经三极管T1、T2开关功放，提供驱动电流给比例阀电磁铁(PEM)，通过改变PWM信号的占空比，即可改变PEM上的电流值，运算放大器IC1及其外围元件组成快速滤波电路，将反馈电压信号的交流成份滤掉，并尽量减小延时时间，保证输入输出的线性关系，运算放大器IC2及其外围元件主要将输出信号设置成所要求的电压值进入模/数转换电路(5)，由于模/数转换电路(5)中的A/D转换器ICL7109只能输入一路模拟电压，因此，由于开关功放及反馈信号处理电路(4)中输出的两路反馈信号在进入ICL7109转换器前，需经电子开关CD4052进行切换，当其选择通道A=B=0时，选X1通道，当A=B=1时，选择通道X4,ICL7109的转换输出低八位直接直入单片机8031的D0～D7八位数据线，而高四位接入D0～D3，通过控制以分时读取数据，Y5、Y6为地址选通信号，而P3.1、P3.2、RD则为控制转换及读出数据信号。随后，微机处理系统(1)对ICL7109的转换输出进行处理再由显示电路(2)输出，显示电路(2)中的串变并寄存器74LS164将单片机8031输出的串行信号转换为并行信号，74LS164能锁存输出状态，输出端有较强的驱动能力，可经限流电阻直接驱动发光二极管和数码管工作，从二极管和数码管可直观地看到控制器的输出。
本实用新型与现有的控制器相比有如下优点1、采用单片机数字控制，控制功能大大增强，可靠性高，性能稳定，调整、维修方便；2、由微机处理系统直接生成PWM信号，并采用T1、T2三极管驱动电液比例阀电磁铁负载，其电路简单，发热少，温漂小；3、适应性强，可对三种电液比例阀(流量阀、压力阀、方向阀)进行控制，并可根据相应比例阀调整参数，以满足控制对象的要求；4、可控制起动和停止的过渡过程，使机构达到快速平滑运动；5、可对输出量进行定时控制，并可现场设置几十个预置给定，由外部开关进行切换，以达到控制过程根据时间或外部切换信号而改变输出量的目的。
权利要求1.一种电液比例阀微机控制器，其特征在于包括有微机处理系统(1)、显示电路(2)、信号输入电路(3)、开关功放及反馈信号处理电路(4)、模/数转换电路(5)，显示电路(2)与微机处理系统(1)的输出端连接，信号输入电路(3)与微机处理系统(1)的输入端连接，开关功放及反馈信号处理电路(4)的输入端与微机处理系统(1)连接，输出端分别与电液比例阀及模/数转换电路(4)的输入端连接，模/数转换电路(5)的输出端与微机处理系统(1)连接。
2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于上述微机处理系统(1)包括有单片机、译码器、存贮器和锁存器，其中存贮器包括有程序存贮器和数据存贮器，单片机P2口的P2.0～P2.3分别与程序存贮器和数据存贮器的A8～A12连接，且单片机的P0.0～P0.7通过锁存器与程序存贮器的A0～A7连接，单片机P2口的P2.5～P2.7通过译码器与数据存贮器的片选信号CE连接。
3.根据权利要求2所述的控制器，其特征在于上述单片机为8031，程序存贮器为2764，数据存贮器为2864，锁存器为74LS373，译码器为74LS138。
4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于上述显示电路(2)包括有若干个串变并寄存器、若干位数码管及若干个发光二极管，若干个串变并寄存器并接在微机处理系统(1)的接口端，数码管及发光二极管分别与串变并寄存器的输出端连接。
5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于上述串变并寄存器为74LS164，设置有5个，数码管为4位数码管，发光二极管设置有4个。
6.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于上述信号输入电路(3)包括有按键输入、造反开关输入及外控开关信号输入，按键输入及选择开关输入与微机处理系统(1)的接口连接，外控开关信号输入通过寄存器与微机处理系统(1)的数据总线连接。
7.根据权利要求6所述的控制器，其特征在于上述按键输入包括有4个按键K1～K4，选择开关输入包括有两个开关DIP1、DIP2，外控开关信号输入包括有8路，其通过地址线选通，寄存器为74LS245。
8.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于上述开关功放及反馈信号处理电路(4)包括有反相器、三极管T1、T2、运算放大器IC1、IC2及其外围元件，反相器的输入端与微机处理系统(1)连接，输出端通过电阻R1与三极管T1的基极连接，三极管T1的发射极接地，集电极通过电阻R4与三极管T2的基极连接，三极管T2的发射极与电源连接，集电极与电液比例阀的电磁铁PEM连接；运算放大器IC1的同相输入端通过电阻R7、R6与电磁铁PEM连接，反相输入端通过电阻R10与其输出端连接；运算放大器IC2的反相输入端通过电阻R11与IC1的输出端连接，IC2的同相输入端通过电阻R12接地，IC2的输出端与模/数转换电路(5)的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的控制器，其特征在于上述开关功放及反馈信号处理电路(4)设置有两组。
10.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于上述模/数转换电路(5)包括有A/D转换器及电子开关，电子开关的输入端与开关功放及反馈信号处理电路(4)的输出端连接，电子开关的输出端与A/D转换器的输入端连接，A/D转换器的输出端与微机处理系统(1)连接，电子开关的选择通道与微机处理系统(1)连接。
11.根据权利要求10所述的控制器，其特征在于上述A/D转换器为ICL7109芯片，电子开关为双四选-模拟信号开关CD4052。
专利摘要本实用新型是一种电液比例阀控制器。包括有微机处理系统、显示电路、信号输入电路、开关功放及反馈信号处理电路、模/数转换电路。本实用新型由于采用微机处理数字控制,因此,其控制功能大大增强,可靠性高,性能稳定,调整、维修方便;同时,本实用新型采用微机处理系统直接生成PWM(脉冲宽度调制)信号,并采用三极管驱动电液比例阀电磁铁负载,其电路简单,发热少,温漂小;另外,本实用新型适用性强,可用于三种电液比例阀(流量阀、压力阀、方向阀)进行控制。
文档编号G05B11/36GK2312390SQ97240338
公开日1999年3月31日 申请日期1997年7月18日 优先权日1997年7月18日
发明者唐露新, 吴黎明, 王桂棠, 李定华, 苏德纯 申请人:广东工业大学