引言 電液比例方向節(jié)......



引　言
電液比例方向節(jié)流閥，是由閥本體（機(jī)械結(jié)構(gòu)）和比例控制放大器組成，沒(méi)有比例控制放大器，這類閥的功能類似于一般的電磁換向閥，
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目前應(yīng)用的此類閥，其比例放大器多為專用的模擬比例控制放大器。本文介紹的數(shù)字控制放大器，不僅實(shí)現(xiàn)了控制放大器的數(shù)字化，提高了閥

的性能，而且兼顧了閥控系統(tǒng)的需要，提高了可靠性、經(jīng)濟(jì)性和靈活性。
1　硬件結(jié)構(gòu)
本控制放大器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要功能性能如下：
具有RS-232串行口,能與標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口聯(lián)機(jī),可與上位微機(jī)構(gòu)成遙控系統(tǒng)或進(jìn)行多機(jī)協(xié)調(diào)控制,數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收均采用中斷形式。四路

大功率光電隔離PWM脈寬調(diào)制輸出, 每路的輸出電流達(dá)800多毫安，并有防止比例電磁鐵線圈產(chǎn)生高壓損壞的續(xù)流作用。每路PWM的輸出均配有

發(fā)光二極管顯示。8098芯片所提供10位 A/D輸入，經(jīng)多路開關(guān)擴(kuò)展后達(dá)16路。具有鍵盤與顯示，實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口。8K的外部RAM和16K的外部

EPROM。
為閥控系統(tǒng)提供了除前述中的A/D、PWM輸出外,還有兩個(gè)可編程并行 I/O擴(kuò)展接口。
實(shí)現(xiàn)上述功能的主要接口電路如下：
1.1　與比例電磁鐵的接口
控制放大器對(duì)閥本體的作用，是通過(guò)對(duì)比例電磁鐵施加一定占空比的PWM信號(hào),使比例電磁鐵獲得相應(yīng)大小的電流,進(jìn)而產(chǎn)生一電磁力以推

動(dòng)閥芯。由于比例控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求不是很高，故采用圖2所示的驅(qū)動(dòng)線路，圖中驅(qū)動(dòng)管采用光電隔離將驅(qū)動(dòng)部分與控制器數(shù)字部分隔

離,提高了控制器的抗干擾能力。
由控制器輸出的PWM 信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大，由于電磁鐵的慣性，在線圈上就可獲得平均值與占空比成比例、帶有交流紋波分量的直流電

流。因此，其輸出的電流帶有一定的顫振效果；但由于其頻率與PWM信號(hào)頻率相同，幅值與調(diào)制信號(hào)的占空比、調(diào)制頻率及負(fù)載時(shí)間成函數(shù)關(guān)
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系，頻率和幅值互相牽制，不可獨(dú)立調(diào)節(jié)，限制了這種交流紋波的顫振效果。本控制器的PWM調(diào)制信號(hào)的頻率為500 Hz，是傳統(tǒng)低頻調(diào)制方式

的 2～10倍，減小了線圈電流波幅以及開關(guān)特性的延遲時(shí)間對(duì)線圈電流的影響；另一方面，閥的電反饋閉環(huán)把整個(gè)閥的機(jī)械部分都包圍在內(nèi)，

閥的滯環(huán)得到了較好的克服。
1.2　與閥芯位移傳感器的接口
由于閥芯位移傳感器輸出的模擬信號(hào)，其電壓在 3.8伏～9.0 伏之間,不能直接對(duì)它進(jìn)行采樣,我們采用圖3的信號(hào)處理電路，對(duì)輸入信號(hào)

進(jìn)行濾波、調(diào)零和放大處理，使得其輸出的電壓在0～5伏這個(gè)范圍，并且提供的電流不小于 5 mA，以便供8098芯片的A/D 采樣；為了避免電

源波動(dòng)的影響，對(duì)電源進(jìn)行了濾波處理。由于這里的電源被引入信號(hào)輸入端，用來(lái)拉低輸出的電平，故電源的變化波動(dòng)會(huì)直接引起處理后的輸

出波動(dòng)變化。因此，盡管對(duì)電源進(jìn)行了硬件濾波，為了確保精度要求，在軟件中采取相應(yīng)的濾波算法，再進(jìn)行一次濾波。
1.3　為閥控系統(tǒng)而設(shè)的其它的接口
執(zhí)行元件的輸出由光柵檢測(cè),因所用光柵數(shù)顯表輸出是20位的BCD碼，可通過(guò)8255擴(kuò)展的PA、PB和PC口讀入，經(jīng)軟件處理轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)。
壓力傳感器的輸出，因其電壓、電流都滿足8098單片機(jī)的A/D 輸入要求，故可直接用對(duì)它進(jìn)行轉(zhuǎn)換采樣。
2　軟件結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
2.1　總體結(jié)構(gòu)
整個(gè)軟件包括兩部分，即監(jiān)控軟件和控制軟件。監(jiān)控軟件主要完成人機(jī)接口功能；整個(gè)軟件的核心是控制軟件，它完成對(duì)閥和系統(tǒng)的控制

。圖4 是整個(gè)程序的簡(jiǎn)化框圖,其中,因控制的實(shí)時(shí)性要求, 從控制程序返回到監(jiān)控程序,是由軟件復(fù)位過(guò)來(lái)的,監(jiān)控軟件和控制軟件所使用的存

儲(chǔ)空間,絕大多數(shù)可以交叉重復(fù)而不致于引起混亂。
2.2　監(jiān)控軟件
由于8098芯片復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器指向2080地址單元，系統(tǒng)自動(dòng)地從此處開始, 運(yùn)行程序。故在此設(shè)置一條關(guān)中指令，然后進(jìn)行一些初始

化，等待從鍵盤的輸入，根據(jù)鍵值散轉(zhuǎn)，執(zhí)行相應(yīng)的程序。程序框圖如圖5所示。
2.2.1　初始化
(a) 關(guān)閉所有中斷
(b) 設(shè)置堆棧指針, 在本系統(tǒng)中，對(duì)堆棧的訪問(wèn)主要有程序的調(diào)用和中斷而產(chǎn)生，其最大壓入深度不超過(guò)64個(gè)字節(jié)。
(c) 內(nèi)部RAM及有關(guān)外部RAM清零。
(d) 封鎖PWM輸出及A/D輸出, 防止系統(tǒng)誤動(dòng)而產(chǎn)生不良影響。
(e) 8279初始化；
鍵盤/顯示方式設(shè)置命令字，通過(guò)CPU送入控制控制10H, 即八位顯示、左入口、編碼掃描、雙鍵鎖定方式。
時(shí)鐘命令字，為了獲得8279內(nèi)部要求的100 KHz, 須將ALE進(jìn)行6分頻，故命令字為26 H。
讀顯示RAM,取讀后地址自動(dòng)加 1 的方式, 故其命令字為 70 H；寫顯示RAM，取寫后地址自動(dòng)加1的方式, 命令字為90 H；清除顯示RAM,