CN2234522Y

CN2234522Y - 无源数控比例阀放大器

Info

Publication number: CN2234522Y
Application number: CN 94248326
Authority: CN
Inventors: 李伟; 吴根茂; ***; 袁伏虹; 林建亚
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 1994-12-21
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2004-12-21

Abstract

一种无源数控比例阀放大器，其无源数控网络NN的b端与电源u一端相连，a端与比例阀线圈a′端相连，线圈另端接电源u构成比例阀的驱动回路，振荡器OSC的两端分别与电源u的两端相连，其输出端则与无源数控网络N/N的c端相连。它是将数模转换与功率放大环节合二为一，用大功率无源器件组成的等效二端口网络同时实现数字模拟变换和功率放大，并实现了脉冲电流和大幅度振荡电流发生装置，提供比例阀正常工作的颤振信号和排除卡涩故障的大幅振荡电流。

Description

无源数控比例阀放大器

本实用新型涉及一种用来驱动各类电液比例阀的数字控制式功率放大器。

在背景技术中，电液比例阀在工业控制方面应用广泛，为驱动电液比例阀，需将弱电控制信号按比例放大成具有一定功率的电流或电压信号，这一功能通常由比例放大器来完成。在采用微机、可编程控制器及其他数字控制器进行控制的场合，控制器与放大器之间还需要有D/A数模转换或PWM脉宽调制等环节。数模转换与功率放大是分别完成的，并且主要由有源电子器件如运算放大器来实现。这类有源数字式放大器采用的元器件数量多，可靠性不够理想，价格较高。在许多工业应用场合，还需采用断续工作方式，比例阀分挡运行，只工作在几个幅值不同的工作点上，对放大器的要求是可靠、价廉，并可方便地用机、电手动来操作，现有的放大器不能很好地满足这方面的要求。当电液比例阀发生卡涩故障时，可用一个大幅度振荡电流来排除，但现有的比例放大器均不直接具备这种功能。

本实用新型的技术方案是：无源数控网络NN的a端与比例阀PV的线圈a′端相连，比例阀PV的线圈a′端经大幅振荡开关K₁与无源数控网络NN的d端相连，比例阀PV线圈的另一端经切换开关K₂与电源u的一端相连，无源数控网络NN的b端与电源u的另一端相连，形成比例阀的驱动回路；振荡器OSC的两端与电源u的两端相连，振荡器OSC的输出端与无源数控网络NN的c端相连。它是用大功率无源电子元器件组成一个等效的二端口网络NN，外部弱电数字信号可通过高输入阻抗或电气隔离方式，改变网络中具有不同阻抗值(权值)的各支路的通断状态，从而控制二端口网络(ab端口)的伏安特性；当a端与比例阀(或比例电磁铁)的线圈相连，比例阀PV的另一端经切换开关与电源u的一端相连，电源u的另一端与b端直接相连，形成比例阀的驱动回路时，可一次性完成数字模拟转换和信号的功率放大两项功能；同时，并接在电源u两端的振荡器OSC，其输出端c端与无源数控网络NN的一个高阻抗输入端相连，输出一方波信号，在驱动回路中产生一个正常工作时要求的颤振电流分量，在卡涩故障时则可提供排除故障的大幅度振荡电流。

本实用新型与背景技术相比具有的有益的效果是：

1.由于采用无源元器件，并将数模转换与功率放大环节合二为一使元器件总数大幅减少，不但可靠性提高，而且结构简单，成本降低；

2.运行方式多样化，可直接接受数字信号，也可用机、电手动操作，可以以连续增量方式工作，也可设计或运行在分挡工作方式；不需多加硬件，即可实现比例方向阀控制及多通道控制；

3.外部控制信号可触发大幅振荡电流，放大器具有一定在线排除比例阀卡涩故障的能力；

4.由于采用各种网络拓朴结构和具有不同伏安特性的阻抗元件，通过优化设计，可实现变增益功能。

本实用新型体积小，易实现比例阀与放大器的机电一体化。

下面结合附图，通过对实施例的描述，给出本实用新型的细节。

图1.本实用新型的结构框图；

图2.并联结构的本实用新型的电路原理图；

图3.串联结构的无源数控网络电路原理图；

图4.串、并联混合结构的无源数控网络连接框图。

如图1所示，V₁，V₂，……V_n-2为n-2位数字控制信号，V_n-1为大幅振荡控制信号，V_n为方向或通道开关控制信号，V₁～V_n可组成一个n位控制字(字节)，由微机或其他控制器发出。NN为由大功率无源阻抗元件组成的数控式功放网络，OSC为振荡器，K₁为大幅振荡开关，K₂为方向或通道切换开关，u为交流或直流电源，PV为比例电磁铁或电液比例阀，NNA为本实用新型的无源数控比例阀放大器。

外部信号V₁～V_n可直接加至NNA，各输入端口均具有高输入阻抗性质或经过电气隔离。振荡器OSC输出的振荡波形信号经c端加至NN网络，c端具有高输入阻抗性质，因此NN网络的a、b两端是一等效的二端网络。此二端网络的a端与比例阀PV的线圈相串联，经K₂后与电源u连接，b端则与电源u的另一端相连，形成比例阀的驱动回路。振荡器OSC与驱动回路为并联关系，即连接在电源u的两端。

如图2所示，给出并联结构的本实用新型的电路原理图。它包括由大功率电阻R₁～R₇分别与大功率开关管T₁～T₇串联后又将7个串联友路并联组成的无源数控等效二端口网络NN2，NN2的两个端口为R₁～R₇相连的a端和T₁～T₇相连的b端，大功率电阻R₇的两端并接有大幅振荡开关K₁；振荡器OSC由芯片555，电容C₁、C₂，二极管D₁、D₂，电位器W组成，555的1脚接地，5脚经C₁接地，2脚与6脚相连后与C₂一端和D₁的负向端、D₂的正向端相连，C₂的另端接地，D₁的正向端与555的7脚和电位器W的活动端相连，D₂的负向端接W的一固定端，W的另一固定端同时接555的8脚与4脚；组成稳压电路的电阻R₈、R₉和稳压二极管D₃相连后接至555的8脚，稳压管和R₉的另端接地，R₈的另端接切换开关K₂并接至外接电源正端；无源数控等效二端口网络NN2的b端、振荡器OSC的地端均接至外接电源的负端，NN2的a端则与比例阀PV的线圈相连，PV线圈的另端均接切换开关K₂，芯片555的输出端3脚通过阻值为R的电阻与T₇相连，T₁～T₆则通过阻值为R的电阻外接数字控制信号V₁～V₆。

数字量或开关量控制信号V₁～V₅，死区电流控制信号V₆，经电阻R可直接控制T₁～T₆的导通或截止，使a、b二端口网络具有相应的伏安特性，电源通过此网络与比例阀线圈串联的支路时，产生与数字控制量V₁～V₅成一定比例关系的驱动电流，从而一次性地完成数模转换与功率放大两项功能。振荡器OSC产生的方波，其输出信号在c端控制大功率开关管T₇的通断，经R₇在比例阀线圈中产生一颤振信号，使比例阀能正常工作。当比例阀发生卡涩时，可由控制器或人工发出一控制电平V₇，将开关K₁合上，则T₇在c端方波信号作用下交替通断，在线圈中产生一最大幅值的振荡电流，力图在线排除故障。K₂为比例方向阀的方向选择开关，V₁～V₈可以是微机或其他数字控制器发出的8位数字信号，也可以是机、电手动发出的开关信号。

如图3所示，给出串联结构的无源数控网络电路电路原理图。它是由大功率电阻R₁₀～R₁₃串联，每一大功率电阻两端分别并联开关(K₃～K₆)组成的串联结构的无源数控等效二端口网络NN1。K₃～K₆可由继电器等开关元件实现，V₉～V₁₂为外部数字控制信号，电路中其余部分和工作过程与图2相同，不再重复画出。

如图4所示，给出串联无源数控网络NN1和并联无源数控网络NN2混合结构的无源数控网络NN。

Claims

1.一种无源数控比例阀放大器NNA，其特征是：无源数控网络NN的a端与比例阀PV的线圈a′端相连，比例阀PV的线圈a′端经大幅振荡开关K₁与无源数控网络NN的d端相连，比例阀PV线圈的另一端经切换开关K₂与电源u的一端相连，无源数控网络NN的b端与电源u的另一端相连，形成比例阀的驱动回路，振荡器OSC的两端与电源u的两端相连，振荡器OSC的输出端与无源数控网络NN的C端相连。

2.根据权利要求1所述的无源数控比例阀放大器NNA，其特征是：它包括由大功率电阻R₁～R₇分别与大功率开关管T₁～T₇串联后又将7个串联支路并联组成的无源数控等效二端口网络NN2，NN2的两个端口为R₁～R₇相连的a端和T₁～T₇相连的b端，大功率电阻R₇的两端并接有大幅振荡开关K₁；振荡器OSC由芯片555，电容C₁、C₂，二极管D₁、D₂，电位器W组成，555的1脚接地，5脚经C₁接地，2脚与6脚相连后与C₂一端和D₁的负向端、D₂的正向端相连，C₂的另端接地，D₁的正向端与555的7脚和电位器W的活动端相连，D₂的负向端接W的一固定端，W的另一固定端同时接555的8脚与4脚；组成稳压电路的电阻R₈、R₉和稳压二极管D₃相连后接至555的8脚，稳压管和R₉的另端接地，R₈的另端接切换开关K₂并接至外接电源正端；无源数控等效二端口网络NN2的b端、振荡器OSC的地端均接至外接电源的负端，NN2的a端则与比例阀PV的线圈相连，PV线圈的另端均接切换开关K₂，芯片555的输出端3脚通过阻值为R的电阻与T₇相连，T₁～T₆则通过阻值为R的电阻外接数字控制信号V₁～V₆。

3.根据权利要求1所述的无源数控比例阀放大器NNA，其特征是：它包括由大功率电阻R₁₀～R₁₃串联，每一大功率电阻两端分别并联开关(K₃～K₆)组成的串联结构的无源数控等效二端口网络NN1。

4.根据权利要求1所述的无源数控比例阀放大器NNA，其特征是：无源数控网络NN为串联网络NN1和并联网络NN2的混合结构。