[发明专利]一种数字化比例阀控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种比例阀控制器，特别是一种数字化比例阀控制器。

背景技术

目前比例阀控制技术广泛应用于特种车辆、工程机械领域，采用的比例阀控制器主要以模拟运放电路为基础的模拟比例阀控制器，其组成一般包括输入预处理电路、斜波发生器、增益调节器、反馈电路、波形发生器、功率驱动电路等多级放大器。使用中一般采用一个比例控制器控制一个比例阀的方式。该比例阀控制器采用模拟电压或电流作为输入指令，还需要对诸如上下降时间、初始电流、最大电流等多个参数进行手动在线调整，针对阀芯电磁铁敏感的颤振频率参数甚至部分产品还不具备调整能力。参数调整的复杂性、手动调整的不准确性和参数覆盖的不完整影响了控制器针对不同厂商设备的互换性和通用性。控制器采用的多级放大器造成的误差累积和各级器件温漂效应，影响控制器的控制精度和可靠性。

发明内容

本发明目的在于提供一种数字化比例阀控制器，解决比例阀控制器参数调整的复杂性、手动调整的不准确性和参数覆盖的不完整，不同厂商设备通用性和互换性的问题。

一种数字化比例阀控制器，包括：输入预处理电路、反馈电路、功率驱动电路，还包括：核心控制电路、参数存储器、通讯控制电路、状态显示电路和比例阀驱动控制模块。其中，通讯控制电路，包括：光耦隔离芯片、通讯驱动芯片；状态显示电路，包括：显示控制芯片、显示屏；核心控制电路，包括：主处理芯片、复位控制芯片、配置接口芯片；比例阀驱动控制模块的功能为：根据输入预处理电路的输入信号，依据参数存储器中的配置参数，调整核心控制电路的输出，以改变功率驱动电路的驱动电流。 

输入预处理电路的电压输出端与核心控制电路的信号采集端印制导线连接，反馈电路电压输出端与核心控制电路反馈采集端印制导线连接，功率驱动电路的电平输入端与核心控制电路的数字电平输出端印制导线连接，参数存储器的数字输出端与核心控制电路的数字输入端印制导线连接，光耦隔离芯片的隔离前端与核心控制电路通讯控制端印制导线连接，显示控制芯片的数字输入端与核心控制电路的数字输出端印制导线相连接。光耦隔离芯片的隔离后端与通讯驱动芯片数字端印制导线连接，通讯驱动芯片的总线端与外部通讯设备导线连接；显示控制芯片的显示控制输出端与显示屏的显示控制输入端印制导线连接；复位控制芯片的复位输出端与主处理芯片的复位输入端印制导线连接，配置接口芯片的配置输出端与主处理芯片的配置输入端印制导线连接。

外部输入指令信号经过输入预处理电路，将其转换输送至核心控制电路；若外部输入指令信号为电压信号，则将其进行A/D采样量化后形成数字量进入核心控制电路；若外部输入为4mA-20mA电流信号，则核心控制电路通过控制调整输入预处理电路，将其采样成为电压信号后，再经过A/D采样量化为数字量进入核心控制电路；若输入指令为通讯信号，则通过核心控制电路的通讯端口直接进入核心控制电路，按照通讯协议转为数字量。控制器工作时，比例阀驱动控制模块根据预先配置于参数存储器中的配置参数进行实时计算，并输出脉宽调制驱动信号至功率驱动电路。脉宽调制驱动信号经过隔离之后，直接驱动负载比例阀电磁铁，向其输出功率电流。反馈电路通过采集流经负载电磁铁的电路参数，获取驱动负载电磁铁的电流值，经过A/D采样反馈至核心控制电路，用于调整核心控制电路的输出控制量，改变脉宽调制驱动信号。状态显示电路用于显示数字化比例阀控制器当前的工作状态，即为处于正常工作还是处于参数配置状态，以利于观察；通讯控制电路用于进行参数预配置、在线配置及输入指令为通讯信号时对外通讯及协议处理过程。

本控制器通过通讯控制电路与外部通讯设备通讯，实现对包括输入信号类型、输入通道号、输出通道号、上下降时间、初始电流、最大电流、比例阀电磁铁颤振频率等多种参数的设定，仅需将配置参数通过外部通讯设备输入即可，配置方式可以选择预置或在线配置。同时，外部输入控制信号可使用数字通讯端口，也可配置为模拟输入电压或电流信号，实现对旧设备兼容性替换。采用数字化控制方法实现了更加精准的数据信息传递，将多级处理全数字化，避免了在传统模拟系统多级处理过程中的累积误差，同时也减少了多级处理过程中，器件因温度变化带来的参数漂移等误差影响，提高了环境适应能力。该数字化比例阀控制器的小型化、集成化设计也使装备尺寸减小，节省空间和重量。由于其采用数字方式，因此仅需根据系统配置扩充功率驱动电路，可很方便地扩展至多路控制。

附图说明

图1  一种数字化比例阀控制器的结构示意图；

图2  一种数字化比例阀控制器所述的通讯控制电路结构示意图；