先導(dǎo)級(jí)射流閥控制方法

何雨昂　張東閣　岳宗帥　林強(qiáng)強(qiáng)

摘要：本文涉及的伺服閥控制器為國外某信號(hào)先導(dǎo)級(jí)射流閥的控制電路。該閥線性度良好、控制電路簡(jiǎn)單、截止頻率高、功耗小，可在鋼廠等嚴(yán)酷條件下執(zhí)行大功率、高可靠液壓伺服工作。本文分析該型號(hào)先導(dǎo)級(jí)射流伺服閥控制電路的工作原理。根據(jù)外部輸入輸出接口的信號(hào)類型及數(shù)值大小，分析內(nèi)部功能組成。最終得到電路功能框圖。

[關(guān)鍵詞]伺服閥控制電路

1引言

本文分析的伺服閥控制器僅需24V供電，同時(shí)具備欠壓保護(hù)、使能功能;可對(duì)使用射流管作為先導(dǎo)級(jí)的液壓閥力矩馬達(dá)提供定性能電流，并對(duì)該液壓系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。該電子裝置是電液伺服比例控制元件或系統(tǒng)的重要組成單元。

2伺服閥功能框圖

根據(jù)電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器的類別和受控對(duì)象的不同技術(shù)要求，先導(dǎo)級(jí)射流閥控制器原理、構(gòu)成和參數(shù)各不相同。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，放大器的元件、線路以及結(jié)構(gòu)也不斷得到完善。它一般由電源轉(zhuǎn)換電路、指令調(diào)理電路、閉環(huán)控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、位移信號(hào)調(diào)理電路和保護(hù)電路組成。功能框圖如圖1所示。

主要技術(shù)要求為：額定供電電壓為24V，最大供電電壓32V，最小供電電壓18V。工作電流70mA;使能信號(hào)：大于8.5V;非使能信號(hào)：小于6.5V;電流指令范圍：-10mA～+10mA;控制驅(qū)動(dòng)器提供機(jī)電作動(dòng)器的位移傳感器+10V、+5V電源;閥芯位移：4～20mA，12mA時(shí)為零位。該閥控制器采集非接觸式LVDT閥芯位移傳感器的輸出結(jié)果，對(duì)該信號(hào)采樣放大并進(jìn)行閉環(huán)控制。

3伺服閥控制器功能

伺服閥控制器電源轉(zhuǎn)換電路將24V電源進(jìn)行分級(jí)轉(zhuǎn)換，將電壓調(diào)整至各個(gè)芯片的額定工作電壓;指令調(diào)理電路主要將控制設(shè)備發(fā)送，電壓指令或電流指令進(jìn)行信號(hào)調(diào)理;位移信號(hào)調(diào)理電路對(duì)采集閥芯位移的LVDT傳感器提供激勵(lì)，并采樣該傳感器的采樣信息;閉環(huán)控制電路將指令和反饋通過模擬電路進(jìn)行位置環(huán)PID運(yùn)算;功率驅(qū)動(dòng)電路將位置環(huán)PID運(yùn)算與力矩馬達(dá)線圈電流采樣電阻再次進(jìn)行PID運(yùn)算，并將計(jì)算結(jié)果放大后供閥線圈使用。保護(hù)電路用于判斷電源電壓，若電壓低于設(shè)定值，關(guān)斷功率器件，保護(hù)控制器以免損傷。其原理框圖如圖2所示。

控制器使用24V電源供電，經(jīng)電源變換后，轉(zhuǎn)換為16V電源，供運(yùn)放和比較器16V單電源供電;控制指令為-10mA一+10mA電流信號(hào)，經(jīng)過差分電路后，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);控制指令后端的零位調(diào)整電路可以降低輸入失調(diào)電壓;由于LVDT傳感器工作時(shí)需要激勵(lì)，正弦波發(fā)生電路可以產(chǎn)生6KHz的正弦信號(hào)，為L(zhǎng)VDT傳感器提供激勵(lì);由于LVDT傳感器的副邊信號(hào)也為正弦波，但由于傳感器的位置信號(hào)與其幅值正相關(guān)，故采用峰值檢波電路檢測(cè)峰值，即為閥芯線位移;控制指令與LVDT傳感器的輸出最終經(jīng)過限幅，將電平限制在3-13V之間，保證驅(qū)動(dòng)器工作的穩(wěn)定;閥驅(qū)動(dòng)器的功率器件為H橋，驅(qū)動(dòng)器將運(yùn)算結(jié)果與自身產(chǎn)生的15KHz的三角波進(jìn)行比較，產(chǎn)生的PWM波通過H橋驅(qū)動(dòng)力矩馬達(dá)，從而使閥芯運(yùn)動(dòng)。

4結(jié)論

通過以上分析，明確了國外某先導(dǎo)級(jí)射流閥控制電路的工作方法與具備的功能。同時(shí)該電路設(shè)計(jì)方式可在今后相關(guān)產(chǎn)品中得到應(yīng)用。

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