[發明專利]一種液壓高速開關閥門檢測及控制電路的控制方法

有效

• 申請號: 201610266504.7
• 申請日: 2016-04-26
• 公開（公告）號: CN105782556B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 夏素梅;鄒洪波;張青;柏建軍
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F16K37/00
• 分類號: F16K37/00;F16K31/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

1.一種液壓開關閥門的測量及控制電路的控制方法，該方法的所基于的裝置包括RAM板基本電路部分、位移信號檢測電路部分和控制信號輸出電路部分；

其特征在于：所述的RAM板基本電路部分包括CPU、電壓濾波模塊電路、電壓轉換模塊電路、串口下載程序模塊電路、時鐘模塊電路、啟動模塊電路和外部供電下載接口電路；所述的CPU采用STM32F407VGT6芯片；

所述電壓濾波模塊包括數字電壓VCC濾波和模擬電壓AVCC濾波兩部分；數字電壓VCC濾波部分包括四個電容；其中第一濾波電容CV17的一端、第二濾波電容CV18的一端、第三濾波電容CV19的一端、第四濾波電容CV20的一端都與電源VCC端連接，四個濾波電容的另外一端都接地；

所述模擬電壓AVCC濾波包括兩個電容；其中第五濾波電容CA7的一端、第六濾波電容CA8的一端都與模擬電源AVCC的一端連接并接CPU的22腳，兩個濾波電容的另外一端都接模擬地AGND；

所述電壓轉換模塊包括一個電容；其中第七濾波電容CCAP2的一端與CPU的49腳連接，第七濾波電容CCAP2的另一端接地；

所述串口下載程序模塊包括兩個電阻和一個電容；第一分壓電阻RB3的一端與第二分壓電阻RB4的一端連接，第一分壓電阻RB3的另一端與CPU的管腳94連接；第一儲能電容CRES1的一端與CPU的NRST接口相連，另一端與第二分壓電阻RB4的另一端連接并接地；

所述時鐘模塊包括一個晶振和兩個電容；第一晶振Y1的一端與第二儲能電容CY1的一端連接，并與CPU的管腳12連接；第一晶振Y1的另一端與第三儲能電容CY2的一端連接，并與CPU的管腳13連接；第二儲能電容CY1的另一端、第三儲能電容CY2的另一端都接地；

所述啟動模塊包括一個電阻；第一下拉電阻RB1的一端與CPU的管腳37連接，另一端接地；

所述CPU的91腳與第三分壓電阻RCAN1的一端連接，第三分壓電阻RCAN1的另一端與CAN接口集成芯片U5的4腳連接；CPU的52腳與第四分壓電阻RCAN3的一端連接，第四分壓電阻RCAN3的另一端與所述的CAN接口集成芯片U5的1腳連接；CPU的74腳、99腳、27腳、10腳接地，50腳、75腳、100腳、28腳、11腳接電源VCC，20腳接地模擬地AGND，21腳、22腳接模擬電源AVCC；CPU的73腳與第一去耦電容CCAP1的一端連接，第一去耦電容CCAP1的另一端接地；CPU的19腳連接第一上拉電阻RA1，第一上拉電阻RA1的另一端接電源VCC；CPU的29腳連接第五分壓電阻RS6的一端，第五分壓電阻RS6的另一端連接第八濾波電容CS5的一端，并連接LVDT部分第一運算放大器U3A的正向輸入端，第八濾波電容CS5的另一端連接地模擬地AGND；CPU的40腳連接第六分壓電阻RT1的一端，第六分壓電阻RT1的另一端連左PWM控制的H橋電路模塊中第一限流電阻R11、第十限流電阻R41的另一端；CPU的42腳連接第七分壓電阻RT3的一端，第七分壓電阻RT3的另一端連接左PWM控制的H橋電路模塊中第七限流電阻R31、第五限流電阻R21的另一端；CPU的63腳連接第八分壓電阻RT2的一端，第八分壓電阻RT2的另一端連接右PWM控制的H橋電路模塊中第十一限流電阻R51、第二十限流電阻R81的另一端；CPU的64腳連接第九分壓電阻RT4的一端，第九分壓電阻RT4的另一端連接右PWM控制的H橋電路模塊中第十七限流電阻R71、第十五限流電阻R61的另一端；CPU在本文中未提到的引腳皆架空；

此外還有外部供電接口P0，管腳1接電源VCC，管腳2接CPU的管腳72,管腳3接CPU的管腳76，管腳4接地；

所述CAN收發模塊包括一個電阻和CAN接口集成芯片U5；CAN接口集成芯片U5的型號為SN65HVD232DR；第十分壓電阻RCAN4的一端與CAN接口集成芯片U5的7腳連接，另一端與CAN接口集成芯片U5的6腳連接；CAN接口集成芯片U5的2腳接地；CAN接口集成芯片U5的3腳與電源VCC端連接；

電源處理部分包括降壓主濾波模塊、控制信號檢測模塊、輸入電源檢測模塊、電壓濾波模塊和接地隔離模塊；

所述降壓主濾波電路模塊包括一個低壓差穩壓器，二十六個電容和兩個鐵氧體磁珠；低壓差穩壓器U4的型號為CAT6219-330TDGT3；鐵氧體磁珠的型號為HTY100505T-221Y-N；第九濾波電容CP7的一端、第十濾波電容CP8的一端與+5V電源連接并接第一低壓差穩壓器U4的1腳，兩個濾波電容的另一端都接地GND；第十一濾波電容CP14的一端、第十二濾波電容CP15的一端和第一低壓差穩壓器U4的4腳連接，兩個濾波電容的另一端都接地；第十三濾波電容CV1的一端、第十四濾波電容CV2的一端、第十五濾波電容CV3的一端、第十六濾波電容CV4的一端、第十七濾波電容CV5的一端、第十八濾波電容CV6的一端、第十九濾波電容CV7的一端、第二十濾波電容CV8的一端和第一鐵氧體磁珠FB3的一端連接，并連接第一低壓差穩壓器U4的5腳，八個濾波電容的另一端接地；第一鐵氧體磁珠FB3的另一端和第二十一濾波電容CV9的一端、第二十二濾波電容CV10的一端、第二十三濾波電容CV11的一端、第二十四濾波電容CV12的一端、第二十五濾波電容CV13的一端、第二十六濾波電容CV14的一端、第二十七濾波電容CV15的一端、第二十八濾波電容CV16的一端都連接，并連接到電源VCC，八個濾波電容的另一端都接地；第二十九濾波電容CA1的一端、第三十濾波電容CA2的一端、第三十一濾波電容CA3的一端和第二鐵氧體磁珠FB4的一端連接，并連接第一低壓差穩壓器U4的5腳，三個濾波電容的另一端接地模擬地AGND；第二鐵氧體磁珠FB4的另一端和第三十二濾波電容CA4的一端、第三十三濾波電容CA5的一端、第三十四濾波電容CA6的一端都連接，并連接到模擬電源AVCC，三個濾波電容的另一端都接地模擬地AGND；

所述控制信號檢測部分包括一個6端口的插座、兩個電阻和一個電容；插座P1的1端口連接電壓VIN；插座P1的2端口、6端口都接地屏蔽地EGND；插座P1的5端口、4端口依次連接CAN接口集成芯片U5的7腳、6腳；插座P1的3端口連接第十一分壓電阻RC1的一端連接，第十一分壓電阻RC1的另一端和第十二分壓電阻RC2的一端、第三十五濾波電容CC1的一端連接，并連接到CPU的26腳；第十二分壓電阻RC2的另一端和第三十五濾波電容CC1的另一端都接地；

所述電壓VIN濾波電路包括6個電容；第三十六濾波電容CP1的一端、第三十七濾波電容CP2的一端、第三十八濾波電容CP3的一端、第三十九濾波電容CP4的一端、第四十濾波電容CP5的一端、第四十一濾波電容CP6的一端都連接到電源VIN，六個濾波電容的另一端都接地屏蔽地EGND；

所述輸入電源VIN檢測電路包括2個電阻和一個電容；第十三分壓電阻RN1的一端接電源VIN，另一端和第十四分壓電阻RN2的一端、第四十二濾波電容CN1的一端連接，并連接到CPU的25腳；第十四分壓電阻RN2的另一端、第四十二濾波電容CN1的另一端都接地；

所述接地隔離模塊包括兩個鐵氧體磁珠，鐵氧體磁珠的型號為HTY100505T-221Y-N；第三鐵氧體磁珠FB5的一端接模擬地AGND，另一端接地；第四鐵氧體磁珠FB6一端接屏蔽地EGND，另一端接地；

所述位移檢測電路包括五個電阻、四個電容、兩個運算放大器、一個肖特基二極管；第一運算放大器和第二運算放大器的型號為LMC6482AIMX/NOPB；肖特基二極管的型號為NSR0140P2T5G；第一運算放大器U3A的反相輸入端與第四十三濾波電容CS2的一端、第十五分壓電阻RS2的一端相連，正相輸入端與第二下拉電阻RS7的一端相連，輸出端與第四十三濾波電容CS2的另一端、第十五分壓電阻RS2的另一端、第十六分壓電阻RS1的一端相接，并連接到CPU的23腳；第二運算放大器U3B的反相輸入端與第十七分壓電阻RS5的一端、第三下拉電阻RS3的一端、第四十四濾波電容CS3的一端連接，正相輸入端與第十八分壓電阻RS4的一端、第四十五濾波電容CS4的一端、第一肖特基二極管DS1的負極連接，輸出端與第十七分壓電阻RS5的另一端連接，并連接到CPU的24腳；第二下拉電阻RS7的另一端、第三下拉電阻RS3的另一端、第四十四濾波電容CS3的另一端、第四十五濾波電容CS4的另一端、第一肖特基二極管DS1的正極都接地模擬地AGND；接插件Ps的1腳和第四十六濾波電容CS1的一端連接，第四十六濾波電容CS1的另一端和第十六分壓電阻RS1的另一端相接；接插件Ps的3腳和第十八分壓電阻RS4的另一端連接；接插件Ps的2腳接模擬地AGND；

信號發生電路包括開關電源電路和濾波電路；

所述開關電源電路模塊包括一個切換式降壓穩壓器、兩個電阻和一個電容；所述的切換式降壓穩壓器的型號為U1AOZ1280CI；第一切換式降壓穩壓器U1的1管腳、6管腳與第一反饋電容C5的兩端連接，2管腳接地，3管腳與第十九分壓電阻R1的一端、第二十分壓電阻R2的一端連接，4管腳與5管腳、電源VIN連接；第十九分壓電阻R1的另一端與+5V電源連接，第二十分壓電阻R2的另一端接地；

所述濾波電路模塊包括十四個電容、兩個鐵氧體磁珠、一個電感和一個肖特基二極管；所述的肖特基二極管的型號為MBRA160T3G；鐵氧體磁珠的型號為HFY100505T-221Y-N；第一濾波電感L1的一端與第二肖特基二極管DP1的負極、第一降壓穩壓器U1的6管腳連接；第一濾波電感L1的另一端與第四十七濾波電容C6的一端、第四十八濾波電容C7的一端、第四十九濾波電容C8的一端、第五十濾波電容C9的一端、第五十一濾波電容C10的一端、第五十二濾波電容C11的一端、第五鐵氧體磁珠FB1的一端連接；第五鐵氧體磁珠FB1的另一端與第五十三濾波電容C12的一端、第五十四濾波電容C13的一端、第五十五濾波電容C14的一端、第五十六濾波電容C15的一端、第六鐵氧體磁珠FB2的一端連接；第六鐵氧體磁珠FB2的另一端與第五十七濾波電容C16的一端、第五十八濾波電容C17的一端、第五十九濾波電容C18的一端、第六十濾波電容C19的一端連接并接+5V輸出電源；十四個濾波電容的另外一端與第二肖特基二極管DP1的正極都接地；

PWM控制的H橋電路包括左PWM控制的H橋電路及其濾波電路、右PWM控制的H橋電路及其濾波電路；

所述左PWM控制的H橋電路的濾波電路包括四個電容；其中第六十一濾波電容CP10的一端、第六十二濾波電容CP11的一端、第六十三濾波電容CP12的一端、第六十四濾波電容CP13的一端都與電源VIN端連接，四個濾波電容的另外一端都接屏蔽地；

所述左PWM控制的H橋電路模塊包括一個2端口的接插件，兩個雙通道場效應管，四個通用三級管，四個穩壓二極管，十六個電阻；所述的雙通道場效應管的型號為BSO615CG；通用三級管的型號為BC847BPDW1T1G；第一通用三級管T1的1管腳接地，2管腳與第一限流電阻R11的一端連接，6管腳與第二限流電阻R12的一端連接，其余在本文中未提到的引腳皆架空；第二通用三級管T2的管腳4與電源VIN連接，管腳5和管腳6與第三限流電阻R23的兩端連接，管腳3與第四限流電阻R22的一端連接，管腳2與第五限流電阻R21的一端連接，管腳1接地；第三通用三級管T3的管腳6與第六限流電阻R32的一端連接，管腳2與第七限流電阻R31的一端連接，管腳1接地；第四通用三級管T4的管腳4與輸入電源VIN連接，管腳5和管腳6與第八限流電阻R43的兩端連接，管腳3與第九限流電阻R42的一端連接，管腳2與第十限流電阻R41的一端連接，管腳1接地；

第一雙通道場效應管Q1的管腳4與第一放電電阻RD1的一端、第一穩壓二極管D1的一端、第二限流電阻R12的一端連接，管腳2與第二放電電阻RD2的一端、第二穩壓二極管D2的一端、第四限流電阻R22的一端、第一檢測電阻RL2的一端連接，管腳5、管腳6、管腳7、管腳8和接插件PVL的1端口連接；第二雙通場效應管Q2的管腳4與第三放電電阻RD3的一端、第三穩壓二極管D3的一端、第六限流電阻R32的一端連接，管腳2與第四放電電阻RD4的另一端、第四穩壓二極管D4的另一端、第九限流電阻R42的一端連接，管腳5、管腳6、管腳7、管腳8和接插件PVL的2端口連接；第一穩壓二極管D1的另一端、第一放電電阻RD1的另一端、第一雙通道場效應管Q1的管腳3、第二雙通道場效應管Q2的管腳3、第三放電電阻RD3的另一端、第三穩壓二極管D3的另一端接電源VIN，第二穩壓二極管D2的另一端、第二放電電阻RD2的另一端、第一雙通道場效應管Q1的管腳1、第二雙通道場效應管Q2的管腳1、第四放電電阻RD4的另一端、第二穩壓二極管D4的另一端、第一電阻RL2的一端和第二檢測電阻RL1的一端連接，第二檢測電阻RL1的另一端和第一檢測電阻RL2的另一端接屏蔽地；

所述右PWM控制的H橋電路的濾波電路包括四個電容；其中第六十五濾波電容CP20的一端、第六十六濾波電容CP21的一端、第六十七濾波電容CP22的一端、第六十八濾波電容CP23的一端都與電源VIN端連接，四個濾波電容的另外一端都接屏蔽地；

所述右PWM控制的H橋電路模塊包括兩個雙通道場效應管，四個通用三級管，四個穩壓二極管，十六個電阻；所述的雙通道場效應管的型號為BSO615CG；通用三級管的型號為BC847BPDW1T1G；第五通用三級管T5的1管腳接地，2管腳與第十一限流電阻R51的一端連接，6管腳與第十二限流電阻R52的一端連接，其余在本文中未提到的引腳皆架空；第六通用三級管T6的管腳4與電源VIN連接，管腳5和管腳6與第十三限流電阻R63的兩端連接，管腳3與第十四限流電阻R62的一端連接，管腳2與第十五限流電阻R61的一端連接，管腳1接地；第七通用三級管T7的管腳6與第十六限流電阻R72的一端連接，管腳2與第十七限流電阻R71的一端連接，管腳1接地；第八通用三級管T8的管腳4與輸入電源VIN連接，管腳5和管腳6與第十八限流電阻R83的兩端連接，管腳3與第十九限流電阻R82的一端連接，管腳2與第二十限流電阻R81的一端連接，管腳1接地；

第三雙通道場效應管Q5的管腳4與第五放電電阻RD5的一端、第五穩壓二極管D5的一端、第十二限流電阻R52的一端連接，管腳2與第六放電電阻RD6的一端、第六穩壓二極管D6的一端、第十四限流電阻R62連接，管腳5、管腳6、管腳7、管腳8和接插件PVL的1端口連接；第四雙通場效應管Q6的管腳4與第七放電電阻RD7的一端、第七穩壓二極管D7的一端、第十六限流電阻R72的一端連接，管腳2與第八放電電阻RD8的另一端、第八穩壓二極管D8的另一端、第十六限流電阻R72的一端連接，管腳5、管腳6、管腳7、管腳8和接插件PVL的2端口連接；第五穩壓二極管D5的另一端、第五放電電阻RD5的另一端、第三雙通道場效應管Q5的管腳3、第四雙通道場效應管Q6的管腳3、第七放電電阻RD7的另一端、第七穩壓二極管D7的另一端接電源VIN，第六穩壓二極管D6的另一端、第六放電電阻RD6的另一端、第三雙通道場效應管Q5的管腳1、第四雙通道場效應管Q6的管腳1、第八放電電阻RD8的另一端、第八穩壓二極管D8的另一端、第三檢測電阻RL5的一端和第四電阻RL6的一端連接，第三檢測電阻RL5的另一端和第四檢測電阻RL6的另一端接屏蔽地；

檢測信號濾波電路包括左側信號濾波電路和右側信號濾波電路；

所述左側信號濾波電路包括兩個電阻，四個電容；第二十一分壓電阻RL3的一端與第二十二分壓電阻RL4的一端、第六十九濾波電容CL1的一端、第七十濾波電容CL2的一端連接，第二十二分壓電阻RL4的另一端與第七十一濾波電容CL3的一端、第七十二濾波電容CL4的一端連接并接CPU的ADC123_10接口；第六十九濾波電容CL1的另一端、第七十濾波電容CL2的另一端、第七十一濾波電容CL3的另一端、第七十二濾波電容CL4的另一端都接地；

所述右側信號濾波電路包括兩個電阻，四個電容；第二十三分壓電阻RL7的一端與第七十三濾波電容CL5的一端、第七十四濾波電容CL6的一端、第二十四分壓電阻RL8的一端連接，第二十四分壓電阻RL8的另一端與第七十五濾波電容CL7的一端、第七十六濾波電容CL8的一端連接并接CPU的ADC123_11接口；第七十三濾波電容CL5的另一端、第七十四濾波電容CL6的另一端、第七十五濾波電容CL7的另一端、第七十六濾波電容CL8的另一端都接地；

當位移檢測電路檢測到液壓閥當前閥門位置信號，根據所需閥門開合狀態，經過CPU計算后得到4路控制信號TIM1CH1、TIM1CH2、TIM8CH1、TIM8CH2用于控制液壓閥內4個繼電器開合，繼電器的開合導致4個通道內鐵珠的移動，若左上角和右下角的鐵珠移動，通道導通，液體從左上角流向右下角，閥門內鐵芯向右移動；若右上角和左下角的鐵珠移動，通道導通，液體從右上角流向左下角，閥門內鐵芯向左移動，從而控制閥門的開關；左側兩個繼電器由一個電路控制，右側兩個繼電器由另一個控制電路控制，兩個控制電路分別引出兩個檢測信號VCL0和VCR0經濾波電路將穩定的信號VCL和VCR輸入到CPU，經CPU分析處理來調整控制信號以維持控制繼電器的穩定。