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增量式數(shù)字閥控制原理
點擊次數(shù)：1495 發(fā)布時間：2018-1-30
增量式數(shù)字閥控制系統(tǒng)工作原理框圖如圖1所示。微型計算機（下簡稱微機）發(fā)出脈沖序列經(jīng)驅(qū)動器放大后使步進(jìn)電動機工作。步進(jìn)電動機是一個數(shù)字元件．根據(jù)增量控制方式工作。增量控制方式是由脈沖數(shù)字調(diào)制法演變而成的一種數(shù)字控制方法，是在脈沖數(shù)字信號的基礎(chǔ)上，使每個采樣周期的步數(shù)在前一采樣周期的步數(shù)上增加或減少一些步數(shù)，從而達(dá)到需要的幅值。步進(jìn)電動機轉(zhuǎn)角與輸入的脈沖數(shù)成比例，步進(jìn)電動機每得到一個脈沖信號，步進(jìn)電動機的轉(zhuǎn)子便沿給定方向轉(zhuǎn)動一固定的步距角，再通過機械轉(zhuǎn)換器（絲桿螺母副或凸輪機構(gòu)）使轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為軸向位移，使閥口獲得一相應(yīng)開度，從而獲得與輸入脈沖數(shù)成比例的壓力和流量。有時，閥中還設(shè)置用以提高閥重復(fù)精度的零位傳感器和用以顯示被控量的顯示裝置。增量式數(shù)字閥的輸入和輸出信號波形圖如圖2所示。由圖2可見，閥的輸出量與輸入脈沖數(shù)成正比，輸出響應(yīng)速度與輸入脈沖頻率成正比。對應(yīng)于步進(jìn)電動機的步距角，閥的輸出量有一定的分辨率，它直接決定了閥的zui高控制精度。
步進(jìn)電動機是電液數(shù)字閥的重要組成部分，它是一種數(shù)字式的回轉(zhuǎn)運動電氣機械轉(zhuǎn)換器，利用電磁作用原理工作，它將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移。步進(jìn)電動機由的驅(qū)動電源（控制器）供給電脈沖，每輸入一個脈沖，電動機輸出軸就轉(zhuǎn)動一個步距角（常見的步距角有0.75"、0.9"、1.5"、1.8"、3"等），實現(xiàn)步進(jìn)式運動。
下表是某公司生產(chǎn)的增量式數(shù)字閥規(guī)格系列。
某公司生產(chǎn)的增量式數(shù)字閥規(guī)格系列
形式 | 系列 | 固定流量(L/min) | 額定壓力/MPa | 步進(jìn)數(shù) |
數(shù)字壓力 控制閥 | 02 03 06 10 | 1 80 200 400 | 0.6～7.0 0.8～14.0 1.0～21.0 | 100 |
數(shù)字流量 控制閥 | 02 03 06 | 65/130 125/250 250/500 | 21.0 | 100 |
數(shù)字方向流量 控制閥 | 02 04 06 10 | 70 130 250 500 | 21.0 | 126(±63) |
按工作原理不同，步進(jìn)電動機有反應(yīng)式（轉(zhuǎn)子為軟磁材料）、永磁式（轉(zhuǎn)子材料為*磁鐵）和混合式（轉(zhuǎn)子中既有*磁鐵又有軟磁體）等。其中反應(yīng)式步進(jìn)電動機結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用普遍；永磁式步進(jìn)電動機步距角大，不適宜控制；混合式步進(jìn)電動機自定位能力強，步距角較小。混合式步進(jìn)電動機用作電液數(shù)字流量閥和電液數(shù)字壓力閥的電氣機械轉(zhuǎn)換器，控制性能和效果良好。
增量式數(shù)字閥具有以下優(yōu)點：①步進(jìn)電動機本身就是一個數(shù)字式元件，這便于與計算機接口連接，簡化了閥的結(jié)構(gòu)，降低了成本，并且步進(jìn)電動機沒有累積誤差，重復(fù)性好，當(dāng)采用細(xì)分式驅(qū)動電路后，理論上可以達(dá)到任何等級的定位精度，如一些公司及研究院所研制的步進(jìn)數(shù)字閥定位精度均達(dá)到0.1%；②步進(jìn)電動機幾乎沒有滯環(huán)誤差，因此整個閥的滯環(huán)誤差很小，一些公司及研究院所研制的數(shù)字閥滯環(huán)誤差均在0.5%以內(nèi)；③步進(jìn)電動機的控制信號為脈沖邏輯信號，因此整個閥的可靠性和抗干擾能力都比相應(yīng)的比例閥和伺服閥好；④增量式數(shù)字閥對閥體沒有特別的要求，可以沿用現(xiàn)有比例閥或常規(guī)閥的閥體，由于增量式數(shù)字閥具有許多突出的優(yōu)點，因此這類閥獲得廣泛的應(yīng)用。
應(yīng)根據(jù)實際使用要求的負(fù)載力矩、運行頻率、控制精度等，依據(jù)制造商的產(chǎn)品型錄（或樣本）及使用指南提供的運行參數(shù)和矩頻特性曲線，選擇合適步進(jìn)電動機型號及其配套的驅(qū)動電源。步進(jìn)電動機在使用中應(yīng)注意合理確定運行頻率，否則將導(dǎo)致帶載能力降低而產(chǎn)生丟步甚至停轉(zhuǎn)現(xiàn)象，使步進(jìn)電動機工作失常。