引言 電液比例方向節......



引　言
電液比例方向節流閥，是由閥本體（機械結構）和比例控制放大器組成，沒有比例控制放大器，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。本文介紹的數字控制放大器，不僅實現了控制放大器的數字化，提高了閥

的性能，而且兼顧了閥控系統的需要，提高了可靠性、經濟性和靈活性。
1　硬件結構
本控制放大器硬件結構如圖1所示，其主要功能性能如下：
具有RS-232串行口,能與標準RS-232接口聯機,可與上位微機構成遙控系統或進行多機協調控制,數據的發送與接收均采用中斷形式。四路

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

發光二極管顯示。8098芯片所提供10位 A/D輸入，經多路開關擴展后達16路。具有鍵盤與顯示，實現人機接口。8K的外部RAM和16K的外部

EPROM。
為閥控系統提供了除前述中的A/D、PWM輸出外,還有兩個可編程并行 I/O擴展接口。
實現上述功能的主要接口電路如下：
1.1　與比例電磁鐵的接口
控制放大器對閥本體的作用，是通過對比例電磁鐵施加一定占空比的PWM信號,使比例電磁鐵獲得相應大小的電流,進而產生一電磁力以推

動閥芯。由于比例控制系統的動態響應要求不是很高，故采用圖2所示的驅動線路，圖中驅動管采用光電隔離將驅動部分與控制器數字部分隔

離,提高了控制器的抗干擾能力。
由控制器輸出的PWM 信號，經驅動電路放大，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信號頻率相同，幅值與調制信號的占空比、調制頻率及負載時間成函數關
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系，頻率和幅值互相牽制，不可獨立調節，限制了這種交流紋波的顫振效果。本控制器的PWM調制信號的頻率為500 Hz，是傳統低頻調制方式

的 2～10倍，減小了線圈電流波幅以及開關特性的延遲時間對線圈電流的影響；另一方面，閥的電反饋閉環把整個閥的機械部分都包圍在內，

閥的滯環得到了較好的克服。
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，其電壓在 3.8伏～9.0 伏之間,不能直接對它進行采樣,我們采用圖3的信號處理電路，對輸入信號

進行濾波、調零和放大處理，使得其輸出的電壓在0～5伏這個范圍，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

源波動的影響，對電源進行了濾波處理。由于這里的電源被引入信號輸入端，用來拉低輸出的電平，故電源的變化波動會直接引起處理后的輸

出波動變化。因此，盡管對電源進行了硬件濾波，為了確保精度要求，在軟件中采取相應的濾波算法，再進行一次濾波。
1.3　為閥控系統而設的其它的接口
執行元件的輸出由光柵檢測,因所用光柵數顯表輸出是20位的BCD碼，可通過8255擴展的PA、PB和PC口讀入，經軟件處理轉換成二進制數。
壓力傳感器的輸出，因其電壓、電流都滿足8098單片機的A/D 輸入要求，故可直接用對它進行轉換采樣。
2　軟件結構與設計
2.1　總體結構
整個軟件包括兩部分，即監控軟件和控制軟件。監控軟件主要完成人機接口功能；整個軟件的核心是控制軟件，它完成對閥和系統的控制

。圖4 是整個程序的簡化框圖,其中,因控制的實時性要求, 從控制程序返回到監控程序,是由軟件復位過來的,監控軟件和控制軟件所使用的存

儲空間,絕大多數可以交叉重復而不致于引起混亂。
2.2　監控軟件
由于8098芯片復位后，程序計數器指向2080地址單元，系統自動地從此處開始, 運行程序。故在此設置一條關中指令，然后進行一些初始

化，等待從鍵盤的輸入，根據鍵值散轉，執行相應的程序。程序框圖如圖5所示。
2.2.1　初始化
(a) 關閉所有中斷
(b) 設置堆棧指針, 在本系統中，對堆棧的訪問主要有程序的調用和中斷而產生，其最大壓入深度不超過64個字節。
(c) 內部RAM及有關外部RAM清零。
(d) 封鎖PWM輸出及A/D輸出, 防止系統誤動而產生不良影響。
(e) 8279初始化；
鍵盤/顯示方式設置命令字，通過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。
時鐘命令字，為了獲得8279內部要求的100 KHz, 須將ALE進行6分頻，故命令字為26 H。
讀顯示RAM,取讀后地址自動加 1 的方式, 故其命令字為 70 H；寫顯示RAM，取寫后地址自動加1的方式, 命令字為90 H；清除顯示RAM,