[發(fā)明專(zhuān)利]一種氮爆式液壓沖擊器控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610410431.4
• 申請(qǐng)日: 2016-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107490995A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳玉梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳玉梅
• 主分類(lèi)號(hào): G05B19/042
• 分類(lèi)號(hào): G05B19/042;B25D9/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮爆式液壓沖擊器控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氮爆式液壓沖擊器的液壓系統(tǒng)是工作與控制的動(dòng)力源，它一方面要滿足沖擊器工作的技術(shù)性能和控制性能的要求，另一方面還需考慮經(jīng)濟(jì)性能和使用性能的要求。由于所要破碎材料的材質(zhì)、形狀等條件的不同，液壓沖擊工具一次沖擊的沖擊能的大小和沖擊頻率可調(diào)也是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種氮爆式液壓沖擊器控制系統(tǒng)，利用以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，來(lái)控制以高速開(kāi)關(guān)閥為先導(dǎo)閥的配流系統(tǒng)，綜合了PLC控制、氣動(dòng)控制、傳感器應(yīng)用及步進(jìn)電機(jī)控制等許多現(xiàn)代控制領(lǐng)域的技術(shù)，該系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便，得到了很好的利用。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述控制系統(tǒng)的單片機(jī)芯片采用ATMEL公司的八位Flash單片機(jī)系列中的89C52。此單片機(jī)把通用的8位CPU與Flash存儲(chǔ)器集成在一個(gè)芯片上，是一個(gè)高效的微型計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用范圍廣，可用于復(fù)雜的控制問(wèn)題，且成本較低。

由于89C52內(nèi)部含有可改寫(xiě)的8KFlash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，電路中不需要EPROM，控制電路大大簡(jiǎn)化。控制程序及數(shù)據(jù)可方便安全地存于Flash內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。這使得控制系統(tǒng)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易地進(jìn)行程序的修改，大大縮短了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期。89C52單片機(jī)的引腳和功能同80C51一樣，對(duì)于熟悉MSC51系列的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)開(kāi)發(fā)應(yīng)用十分方便。

對(duì)于壓力反饋氮爆式?jīng)_擊器來(lái)說(shuō)，采樣信號(hào)的轉(zhuǎn)換精度直接影響沖擊器的沖擊能，而采樣信號(hào)的轉(zhuǎn)換速度則直接影響沖擊頻率，所以對(duì)采樣壓力信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，既要求有較高的轉(zhuǎn)換精度，又要求有高的轉(zhuǎn)換速度。需要指出的是:轉(zhuǎn)換速度對(duì)于沖擊頻率最高達(dá)10Hz的沖擊器來(lái)說(shuō)是一個(gè)影響相當(dāng)大的因素。常用的八位A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換需100μs，這樣的性能不能滿足氮爆式控制器的要求。

所述控制系統(tǒng)采用的A/D器件是TLC2543。這是一種帶串行控制和11個(gè)輸入端的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它采用12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端：片選、輸入/輸出時(shí)鐘及地址輸入端。它可以通過(guò)一個(gè)串行的三態(tài)輸出端與主處理器或外圍的串行口通訊。其轉(zhuǎn)換器結(jié)合外部輸入的差分高阻抗的基準(zhǔn)電壓，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換、刻度以及模擬電路與邏輯電路和隔離電源噪音的特點(diǎn)。

所述控制系統(tǒng)顯示模塊采用多個(gè)二級(jí)管顯示器—LED。系統(tǒng)中采用的89C52單片機(jī)系統(tǒng)，由于不作串行通訊用，這里用來(lái)擴(kuò)展并行I/0口(設(shè)定串行口工作在唯一寄存器、方式0狀態(tài)下)。在本系統(tǒng)顯示電路中使用串行輸入、并行輸出移位寄存器74LS164，每接一片74LS164可擴(kuò)展一個(gè)8位并行輸出口，用以連接一個(gè)LED段選口作靜態(tài)顯示使用。

所述控制系統(tǒng)采用非編碼鍵盤(pán)，進(jìn)行壓力反饋值的設(shè)定和回油錐閥啟閉延時(shí)量的設(shè)定，以此控制沖擊器的沖擊能和沖擊頻率。系統(tǒng)中利用89C52的P1口構(gòu)成一個(gè)4×4的鍵盤(pán)接口電路，鍵盤(pán)采用中斷掃描方式，采用89C52的外部中斷0（INT0）。

所述控制系統(tǒng)通過(guò)采樣氮?dú)馇粔毫鞲衅鱾魉偷臍鈮褐蹬c控制計(jì)算的設(shè)定值進(jìn)行比較，控制兩個(gè)二位三通高速開(kāi)關(guān)電磁閥的啟閉，從而控制沖擊器輸出的沖擊能和沖擊頻率。在每一工作循環(huán)中，控制氣壓的設(shè)定值是通過(guò)采樣活塞沖擊反彈壓縮氮?dú)馇粫r(shí)造成的氣壓變化，根據(jù)氣壓變化率的大小轉(zhuǎn)換為活塞反彈速度，再通過(guò)查表得出相應(yīng)的反饋控制壓力并自動(dòng)進(jìn)行設(shè)定的。頻率控制采用的延時(shí)量是通過(guò)與沖擊能進(jìn)行功率匹配計(jì)算并自動(dòng)進(jìn)行設(shè)定的。當(dāng)然，反饋壓力與延時(shí)量在特殊情況下也可通過(guò)人機(jī)交互形式來(lái)設(shè)定。

所述氮爆式?jīng)_擊器控制器軟件主要由主程序、鍵盤(pán)管理子程序、沖擊控制子程序、A/D采樣子程序、濾波子程序、PID控制算法子程序等構(gòu)成。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)利用以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，來(lái)控制以高速開(kāi)關(guān)閥為先導(dǎo)閥的配流系統(tǒng)，綜合了PLC控制、氣動(dòng)控制、傳感器應(yīng)用及步進(jìn)電機(jī)控制等許多現(xiàn)代控制領(lǐng)域的技術(shù)，該系統(tǒng)運(yùn)行簡(jiǎn)單，操作方便，得到了很好的利用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的單片機(jī)控制系統(tǒng)原理圖。

圖2是本發(fā)明的控制器主程序框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。