电液数字控制阀的工作原理详解

用数字信息直接控制的阀，称为电液数字控制阀，简称是数字阀。在微机实时控制的电液系统中，它部分取代了比例阀或伺服阀工作，为计算机在液压领域的应用开拓了一种新的方向。根据控制方式的不同，电液数字阀可分为增量式数字阀和脉宽调制（PWM）式数字阀两大类。前者已形成部分产品，后者则处于研发阶段。

1）增量式数字阀

采用步进电机作D/A转换器，是在脉数（PNM）信号的基础上，使每个采样周期的步数在前一步数的基础上增加或减少一些，从而达到需要的幅值，如图5.41所示。

如图5.42所示为增量式数字阀的控制框图。由计算机发出需要的脉冲序列，经驱动电源放大后使步进电机得到一个脉冲时，它便沿着控制信号给定的方向转一步。每个脉冲将使电机转动一个固定的步距角。步进电机转动时，带动凸轮或螺纹等机构旋转角度Δθ转换成位移量Δx，从而带动液压阀的阀芯（或挡板等）移动一定的位移。因此，根据步进电机原有的位置和实际走的步数，可得到数字阀的开度。计算机可按此要求控制液压缸（或马达）。

图5.41　增量式数字阀的输入输出信号波形

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图5.42　增量式数字阀的控制框图

图5.43　信号的脉宽调制

2）脉宽调制（PWM）式数字阀

脉宽调制信号是具有恒频率、不同开启时间比率的信号，如图5.43所示。脉宽时间tp对采样周期T的比值tp/T，称为脉宽占空比，用它来表征该采样周期的幅值。用脉宽信号对连续信号进行调制，可将图5.43中的连续信号（见图5.43（a））调制成脉宽信号（见图5.43（b））。若调制的量是流量，则每个采样周期的平均流量与连续信号处的流量相对应。在需要作两个方向运动的系统中，要用两个数字阀分别控制不同方向的运动。其控制框图如图5.44所示。

图5.44　脉宽调制（PWM）式数字阀的控制框图