液压系统比例阀控制器

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1、第六章液壓系統比例閥控制器6.1前言比例控制閥主要用於開迴路控制(openloopcontrol);比例控制閥的輸出量與輸入信號成比例關係，且比例控制閥內電磁線圈所產生的磁力大小與電流成正比。在傳統型式的液壓控制閥中，只能對液壓進行定值控制，例如:壓力閥在某個設定壓力下作動，流量閥保持通過所設定的流量，方向閥對於液流方向通/斷的切換。因此這些控制閥組成的系統功能都受到一些限制，隨著技術的進步，許多液壓系統要求流量和壓力能連續或按比例地隨控制閥輸入信號的改變而變化(圖6-1.1)。液壓伺服系統雖能滿足其要求，而且精度很高，但對於大部分的工業來說，他們並不

2、要求系統有如此高的品質，而希望在保證一定控制性能的條件下，同時價格低廉，工作可靠，維護簡單，所以比例控制閥就是在這種背景下發展起來的。比例控制閥可分為壓力控制閥，流量控制及方向控制閥三類(如圖6-1.2所示)。1.壓力控制閥:用比例電磁閥取代引導式溢流閥的手調裝置便成為引導式比例溢流閥，其輸出的液壓壓力由輸入信號連續或按比例控制。2.流量控制閥:用比例電磁閥取代節流閥或調速閥的手調裝置而以輸入信號控制節流閥或調速閥之節流口開度，可連續或按比例地控制其輸出流量。故節流口的開度便可由輸入信號的電壓大小決定。3.方向控制閥:比例電磁閥取代方向閥的一般電磁閥構

3、成直動式比例方向閥，其滑軸不但可以換位，而且換位的行程可以連續或按比例地變化，因而連通油口間的通油面積也可以連續或按比例地變化，所以比例方向控制閥不但能控制執行元件的運動方向外，還能控制其速度。251以上各種比例閥所作動的液壓元件為液壓缸或液壓馬達。6.2比例閥控制器內部方塊之意義與功能比例閥控制器內部包含各種電路模組，每一個模組有其特定功能及用途並以符號來代表，此處就每一個模組的功能及原理來說明之。1.斜坡產生器(RampGenerator)圖6-2.1為斜坡產生器之符號圖，斜坡產生器(RampGenerator)主要是將瞬間的電壓變化量轉換成帶有時

4、間延遲的電壓變化，也就是說當輸入電壓改變時，斜坡產生器會將原先的階梯式電壓變化量緩慢地改變到改變後之電壓，而在原先電壓與改變後電壓之間就會得到一隨時間上升或下降的斜坡(Ramp)，所以RampGenerator斜坡產生的原理跟積分器作用的原理是一樣的。當輸入信號改變時(圖6-2.2)，其輸入信號的波型有如階梯形狀。若系統無RampGenerator時，其閥體控制油壓的變化亦與輸入信號階梯式的變化一樣，則使每個相鄰的油壓壓差變化很大，結果使整個控制油壓的變化不準確及元件作動不圓滑順暢，而RampGenerator就是為了解決此項的困擾。當階梯式的控制信號

5、經RampGenerator時(圖6-2.3)，RampGenerator會將電壓變化的時間延遲，而輸出一隨時間上升或下降的斜坡信號，使油壓變化順著斜坡方向作變化，這樣的結果使整個油壓的變化更為圓滑順暢。圖6-2.1斜坡產生器之符號251無rampgenerator時有rampgenerator時斜坡產生器RampGenerator控制器控制器控制信號CommandSignal控制信號CommandSignal壓力Pressure壓力PressureVPtttttPVV輸入訊號輸入訊號輸出油壓輸出油壓(圖6-2.2)(圖6-2.3)1.脈波輸出信號(P

6、ulsedOutputStage)圖6-2.4為脈波產生器之符號圖。由脈波產生器(PulseGenerator)發出一脈波信號與控制信號(commandvoltage)一起輸入到電壓-電流轉換器(converter)，將電壓信號轉換成脈波電流信號輸出到比例控制閥的電磁線圈上使電磁線圈產生磁力，來控制比例閥閥軸的移動量。經由控制電流脈波之工作周期(Dutycycle)的大小，來控制供應至電磁線圈的電流大小，而脈波產生器的輸出頻率隨各種閥體型式而不同。產生的脈波電流，主要是使作用在電磁閥驅動電路的功率損失降到最小，因為若使用類比信號控制，其在電磁線圈驅動電

7、路上產所生的功率(P=V×IL)損失將會很大，而以脈波電流控制時，只要控制電流脈波的工作周期之大小，即可控制電磁閥之平均電流大小，並且可以將在電磁線圈驅動電路上所產生的功率損失降到最小。(圖6-2.5)251脈波產生器轉換器UI調節器控制電壓信號圖6-2.41.電源供應器(PowerSupply)將110V或220V的交流電壓，由變壓器降壓經橋式整流濾波，得到一未經穩壓的24V直流電壓，因變壓器是由漆包銅線所繞成的，有其繞線電阻存在rc，當二極體導通時，亦有其電阻rON存在，所以在全負載時，rc與rON都會產生相當的壓降，因此負載實際承受的電壓為VL=

8、VS-IL(rc+rON)，若拿來當系統電壓供給的話，會受到系統負載電流(IL)的影嚮而變動，