5数字阀控制器的研究李胜，阮健，裴翔浙江工业大学机电学院，浙江杭州310014并保证了数字阀的响应速度。

　　1概述随着现代工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，计算机控制系统在现代工业中的地位越来越高。由于数字能够直接以数宇的方式进行控制，因而数字阀在现代工业中的应用越来越广泛。采用计算机直接控制的数字阀是今后液压技术发展的个方向。

　　数字阀的性能除了和它的结构有关外，还取决于其控制器，可以说数字阀控制器设计的好坏在很大程度上决定了阀其执行机构，步进电动机在控制信号的作用下带动阀芯运动，从而改变了阀芯的位置。由于步进电动机通常是以步进高阀芯的位置精度，步进电动机也可以采用细分的方式工作，但是这样来，却降低了阀的响应速度。为了解决阀的位置精度和响应速度之间的矛盾，在这里我们采用了步进电动机输出连续角位移控制的方法，8当步进电动机所要转过的步数大于步时，步进电动机以步进的方式工作；当步进电动机所要转过的步数小于步时，步进电动机以，进相序的通电时间的长短控制步进电动机的旋转磁场，从而控制步进电动机的转子的输出角位移，使得转子的输出角位移在步距角内连续可控。采用步进电动机输出连续角位移控制的方法，使步进电动机转子的输出角位移连续可控，提高7阀芯的位置精度，同时没有降低阀的响应速度。

　　根据步进电动机输出连续角位移控制的方法我们可以设计出数字控制器。很显然，数字阀控制器可以分为两部分。部分是步进屯动机驱动砍大屯路，用子驱动步进电动机转动。另部分是数字控制电路，主要作用是根据数字量从而决定了阀芯的位置。

　　2驱动放大电路我们知道，般的步进电动机控制器是山脉冲分配器和功率放大电路组成的。脉冲分配器通常是由门电路和双稳态触发器组成的逻辑电路，它根据指令输入的电脉冲信号使步进电动机各绕组按定的顺序和时间通电或切断，并控制步进电动机的正转和反转。功率放大电路主要是将对信号进行功率放大从而驱动步进电动机。但是，对数宇阀控制器来说，由于数字阀采用的数字直接控制，由数字量的大小来决定步进电动机各绕组的通电顺序和时间，控制步进电动机转过的步数从而决定阀芯的位置，因此，在数字阀控制器的步进电动机驱动放大电路中只有驱动放大电路而没有脉冲分配器。

　　这是数字阀控制器的步进电动机驱动放大电路和般的步进电动机控制器显著的不同之处。

　　用的是双极性单电压和斩波电路相结合的电路。其工作原理4结论由1驱动放大电路和2数字控制电路组成的数字阀控制器，能够使数字阀在微型计算机控制下工作。数字阀控制器通过串行接口从微型计算机接收数字信号，根据步进电动机输出连续角位移控制的方法决定出步进电动机各绕组机驱动放大电路，从而驱动步进电动机，控制数字阀的工作。

　　由于采用了步进电动机输出连续角位移控制的方法，使得数字阀具有良好得响应速度和位置精度。并且由于驱动放大电路采用了恒流斩波电路，这使得步进电动机以恒流方式工作，功耗低，输出转矩恒定，保证数字阀工作稳定。

　　阮健，电液气直接数字控制技术说，杭州浙江大学出版社，2000.1.

　　张毅刚，MCS51单片机应用设计M，哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，1990.8.

　　陈理璧，步进电动机及其应用说，上海上海科学技术出版社，1985.

　　由于数字阀存在着工作死区和间隙，这些对数字阀的性能产生影响，为了获得良好的性能，必须对死区和间隙进行补偿。死区和间隙的补偿通过数宇控制电路中的辅助电路拨档开关以分档的形式设置完成的。再者，数字阀的工作参数，如工作频率工作步数等，也是通过该辅助电路来设置的。

　　为便于数字阀面向数字控制的，能够在微型计算机控制下工作的，在数字阀控制器的数字控制电路中还有用于和微型计算机通信的接口电路，以接收来自微型计算机的数宇信号。单片机和微型计算机的接口可以采用并行接口，也可以采用串行接口。2中单片机和微型计算机的通信接口采用片是MAXM公司的MAX232，该芯片在单+5V电压下工作的，不象有的芯片需在+12，电压下才能工作，这样可是假设步进电动机的相需通电，则步进电动机相通电片01681根据8认进行逻辑运算，输出信号0 08008，在信号00的控制下，晶体管丁1丁4导通，在信号册08的控制下，晶体管丁3丁2截止，这样，由晶体管丁2绕组1晶体管丁4取样电阻尺构成回路，绕组1中流过电流。如果绕组的电流超过某额定值时，来自取样电阻R上的信号经比较器LM393和触发器后得到信号，这时信号14的状态发生翻转。于是芯片016，8根据3进行逻辑运算输出的信号0的状态改变，晶体管截止，+30，电压不再向绕组供电，绕组中的电流下降。如果绕组中电流下降到某额定值以下时，来自取样电阻R上的信号经比较器LM393和触发器得到信号M，这时，信号从的状态再次翻转，使晶体管导通，+30，电压再向绕组供电，使绕组中的电流上升。这样反复进行，使绕组通电从而驱动步进电机转动，并且绕组中的电流始终保持恒定。当改变步进电机的控制宇，则控制相应的绕组通电。当控制字按定顺序送到芯片G16v8L，步进电机就能实现相应的转动。绕组中的额定电流，是由取决电阻尺和比较器基准电压口0决定的。如果要改变绕组中的电流，我们通过改变取样电阻厌的阻值或改变基准电压口0来实现。绕组中电流的波动大小是由时钟信号0的频率决定的。0采用1电路可以克服单电压型放大电路由于外接电阻所导致功耗大的缺点，也克服了高低电压功率放大电路高低压衔接处电流呈凹型不恒定的缺点。因此，此电路具有功耗低电源效率高绕组电流恒定输出转矩恒定等优点。

　　3数字控制电路数字阀控制器的重要组成部分，它根据步进电动机输出连续角位移控制的方法由数字信号的大小决定出步进电动机各绕组通电的相序控制字和时间，并将各绕组的通电相序按顺序送到驱动放大电路，由驱动放大电路驱动步进电动机转子转动，从而控制阀芯的位置。这部分任务可以通过编程实现，该程序固化在中的芯片8902051中。