液壓油溫控制系統(tǒng)探究

摘 要：基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)是把單片機(jī)作為控制器，把溫度傳感器作為測量元件，把冷卻器作為執(zhí)行裝置的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，它是機(jī)械設(shè)備的重要配套設(shè)備，用于對機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)中油液溫度的監(jiān)測控制需求，對有效降低因為單片機(jī)油液溫度過高而產(chǎn)生的損失有重要價值。文章對基于單片機(jī)的液壓油溫控制系統(tǒng)的組成、原理、設(shè)計開發(fā)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

關(guān)鍵詞：單片機(jī);油溫自動;控制系統(tǒng);傳感器

液壓系統(tǒng)工作時，油液的壓力損失、容積損失和機(jī)械損失等基本上都轉(zhuǎn)化為熱能，使得油液溫度升高，特別是在大功率閉式回路的工程機(jī)械進(jìn)行長時間工作時，油液的溫升表現(xiàn)得更為明顯。科學(xué)地進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，以使油液迅速達(dá)到熱平衡，并使油溫控制在合理的溫度范圍之內(nèi)，對保持液壓系統(tǒng)良好的工作性能具有不可低估的作用但由于設(shè)備在使用一定時間后，系統(tǒng)中的零部件因磨損而使泄漏量增大，從而使損失的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，同時，風(fēng)冷系統(tǒng)中冷卻器的翅片因粉塵影響而降低散熱功能，過濾器堵塞回油不暢，而造成回油管路的背壓增高，再加上部分零部件預(yù)定功能的失效等，都可導(dǎo)致油液溫度打破原有的熱平衡狀態(tài)而上升。當(dāng)油液溫度過高時，①導(dǎo)致油液粘度下降，系統(tǒng)泄漏量增大，從而使系統(tǒng)的容積效率降低，同時，油液粘度的下降，還會使運動副間的油膜被破壞，造成摩擦阻力增大，引起系統(tǒng)發(fā)熱；②橡膠密封件變形，加速老化失效進(jìn)程，造成系統(tǒng)的泄漏，而泄漏的產(chǎn)生又將使油液進(jìn)一步產(chǎn)生溫升；③使液壓元件中熱膨脹系數(shù)不同的運動副間的間隙變小或發(fā)生卡阻現(xiàn)象，引起動作失靈時，油溫每升高9℃，油液的使用壽命要縮短超過同時，油溫過高還將?致油液液的氣分離命要低，從而同時，油溫過高還將導(dǎo)致油液的空氣分離壓降低，從而產(chǎn)生氣穴，致使系統(tǒng)工作性能降低等。所以，在設(shè)備工作過程中，對系統(tǒng)的油液溫度進(jìn)行可靠監(jiān)控，是保證設(shè)備正常工作，并具有良好工作性能的有力舉措。工程機(jī)械中的油溫控制裝置大多采用油溫傳感器和油溫表配合使用，以進(jìn)行液壓油溫的有效顯示，但由于其不具備油溫的限溫控制功能，使得油液溫度在超過合理的溫度范圍之后，因人為因素設(shè)備繼續(xù)運行的情況多有發(fā)生，造成設(shè)備工作性能的劣化。

由于機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)對于油液的溫度有著一定的要求，如果油溫過高的話會對系統(tǒng)產(chǎn)生諸如增加機(jī)械磨損、密封件老化、粘度下降等問題，因此控制機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)溫度具有重要的意義，一般來說機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)的油液溫度以30到60X3最為合適。目前基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)對液壓的自動控制，同時顯示油溫，方便操作人員對油溫的數(shù)字進(jìn)行掌握。通過這樣的基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)油液的冷卻，這樣的功能就可以使系統(tǒng)避免因為油溫高而產(chǎn)生不必要的損失。

一、基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

本篇論文中論述的這種基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)是由油溫傳感器、信號檢測硬件系統(tǒng)、檢測軟件系統(tǒng)和冷卻回路四個部分組成，基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)是把單片機(jī)作為控制器，把溫度傳感器作為測量元件，把冷卻器作為執(zhí)行裝置的溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中溫度傳感器與液壓系統(tǒng)相連接，另一端則與信號檢測硬件系統(tǒng)可以將采集的溫度數(shù)據(jù)與給定值相比較。信號檢測的測試硬件系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、主控電路以及數(shù)碼顯示管三個部分。而在軟件檢測系統(tǒng)中有一部分安裝在主電路中的下位單片機(jī)是使用C語言來進(jìn)行編寫的，這部分軟件系統(tǒng)主要是用于信號的實時判讀，而另一部分用于數(shù)據(jù)分析的部分則是安裝在上位PC機(jī)上。通過將傳感器測量值與軟件系統(tǒng)中事先輸入的比較值進(jìn)行比較，如果測量值大于事先輸入的比較值的話，系統(tǒng)就會將指令發(fā)送給單片機(jī)，之后單片機(jī)再發(fā)送指令給繼電器，接著就可以讓電磁閥通過換向來使液壓馬達(dá)進(jìn)行工作，帶動風(fēng)扇進(jìn)行轉(zhuǎn)動從而達(dá)到為冷卻器散熱的目的。

二、基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)

基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)是由硬件與軟件兩個部分組成的。其中的硬件系統(tǒng)包括了信號檢測系統(tǒng)與液壓冷卻回路。軟件系統(tǒng)則是驅(qū)動信號檢測系統(tǒng)的相關(guān)軟件。硬件系統(tǒng)中的信號檢測系統(tǒng)是通過繼電器和液壓冷卻回路中的電磁鐵相連接來構(gòu)成閉環(huán)的溫度控制回路的。

1.溫度測控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)

本文中所說的基于單片機(jī)的液壓控制系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)中的主要硬件采用的是DSI8820溫度傳感器與AT89C2051的單片機(jī)和數(shù)碼顯示管為基本構(gòu)成部件。其中傳感器與微處理器是通過總線連接來實現(xiàn)二者之間的通信，該傳感器具有較強(qiáng)的抗干擾糾錯能力，同時電路的構(gòu)造也很簡單，它將檢測的結(jié)果以數(shù)字溫度信號的形式輸出，傳送給CPU，在這同時還可以傳送CRC校驗碼。而本文中采用的單片機(jī)則具有成本低，便于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級，省電等優(yōu)點。

單片機(jī)向傳感器發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令，溫度轉(zhuǎn)換后單片機(jī)對溫度進(jìn)行讀取處理，由數(shù)碼管對溫度進(jìn)行顯示，由掃描鍵盤模塊對上限溫度進(jìn)行設(shè)定，單片機(jī)將檢測的溫度數(shù)值與設(shè)定的上限溫度進(jìn)行比較，如果監(jiān)測的溫度值高于所設(shè)定的上限溫度則制冷系統(tǒng)開始工作。如果檢測的溫度數(shù)值低于設(shè)定的上限溫度則制冷系統(tǒng)停止工作。本文中描述的基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)的通過通過循環(huán)測量的方式來對溫度進(jìn)行顯示和控制。而本系統(tǒng)所用的驅(qū)動軟件程序則是由C語言編制而成的，選用了KEILC51作為開發(fā)工具。

三、結(jié)語

本文中基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)以DSI18820傳感器作為測量溫度的元件。在本篇論文中基于單片機(jī)的液壓系統(tǒng)油溫控制系統(tǒng)中沒有復(fù)雜的信號調(diào)理電路與A/D轉(zhuǎn)換電路，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)測的過程中具有便捷，抗干擾能力強(qiáng)，精準(zhǔn)度高，能耗小等優(yōu)點。通過本文中描述的油溫控制系統(tǒng)可以有效避免因為油液溫度過高而產(chǎn)生的損失。

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作者簡介：胡以君，現(xiàn)就讀于長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系。