一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，包括分压电路、比较电路、控制信号生成电路、电压转电流电路以及比例阀电流采样电路，单片机发送PWM控制信号经过分压电路分压后输出至比较电路的同向端，比较电路的反向端与比例阀电流采样电路连接，比较电路输出直流电压至控制信号生成电路，控制信号生成电路的另外一输入端输入锯齿波信号，控制信号生成电路输出方波信号至电压转电流电路进行放大，放大后的控制电压加载在比例阀上。本发明专利技术的比例阀开度调节控制电路，PWM控制信号与比例阀的电流呈线性关系，PWM控制信号控制比例阀电流的精度提高，并且在一定程度上消除了比例阀的迟滞效应，可以在电流一定的情况下，维持比例阀开度恒定。

【技术实现步骤摘要】
一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路
本专利技术涉及一种阀调节
，具体地说，是涉及一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路。
技术介绍
现有的燃气热水器，比例阀如图1所示，由开关装置、比例调节系统、稳压系统三大部分组成，图1中：1、通断形电磁阀；2、球阀组件；3、铝阀体；4、分段电磁阀；5、膜片；6、导管；7、动磁芯；8线圈；9、弹簧；10、调节罗塞。（1）、开关装置：它是由一个通断形电磁阀1和二个分段通断形电磁阀4构成，根据控制器的电信号来打开或关闭阀口。（2）、比例调节系统：主要由电磁系统、动磁芯、球阀等组件构成。当线圈8得到控制器的控制电流时，产生相应的电磁场，在电磁力的作用下，动磁芯7在导管6内向上移动，推动球阀组件2上移，与阀口之间形成相应的开度。电流增加时电磁力增加，推开球阀组件的力增大，阀口开度增大；电流减小时电磁力减小，推开球阀组件的力减小，阀口开度减小；这样控制器便可根据水温反馈信号自动调节电流来自动控制燃气流量，从而达到调控水温、稳定水温的目的。（3）、稳压系统：当控制电流按设定温度值确定后，电磁场力可视为一个恒定作用力。当输入压力升高，膜片5受力增大向下位移，使阀口开度减小；反之，当输入压力下降，膜片5受力减小向上位移，使阀口开度增大；这样一来保证了输出压力的稳定，使燃烧工况始终保持所需状态。因此，比例阀开度调节的大小由控制电流直接决定，比例阀流量特性(I-P2特性)曲线图如图2所示，在电流变小和电流变大的两个方向上，同一个电流值，对应的开度不同，也即具有一定的迟滞效应，目前对比例阀的PWM驱动大多采用的是比较简易的开关型控制模式，其硬件电路结构比较简单，几乎都只是完全以PWM信号来直接控制比例阀驱动三极管的开关状态来实现对比例阀工作电压的调制。这种PWM调制控制大多完全依靠软件来实现，而且对比例阀电压的监控也是对比例阀电压进行AD采样后再通过软件进行负反馈比较计算后对PWM信号进行修正处理。然而，在系统的恒温控制算法中，对PWM信号的修正调整往往又受到来自于温差乃至于温度变化的微分、积分等算法结果的输出作用影响，因而对比例阀的PWM调制调节控制不仅过程复杂，而且控制速度和控制精度均大打折扣。最理想的办法是将系统PWM信号输出到比例阀驱动电路后依托一个独立的运行模块来实施对比例阀的驱动，该模块可单独直接完成对比例阀驱动，而且通过其独立的负反馈系统实现快速自整定，以保证比例阀快速、精确、稳定地随目标PWM信号进行其工作电压调整。现有的电路提供的是一个电压值，得到的电流值，在迟滞效应上修正作用有限，在保持比例阀的开度上作用也有限。此外，控制器输出PWM信号进行控制，需要进行运放转换等一系列处理后产生驱动信号用于驱动比例阀，为了实现控制精度，最理想的状况是使得PWM信号与控制电流信号呈线性关系，目前的电路由于涉及的元器件较多，因此，PWM信号与控制电流信号能否呈线性关系受到的影响因素多，相应很难实现两者保持线性关系，进而影响了控制精度。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有比例阀的PWM调制调节控制不仅过程复杂，而且控制速度和控制精度差，无法解决比例阀迟滞效应的问题，提出了一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，可以解决上述问题。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，包括分压电路、比较电路、控制信号生成电路、电压转电流电路以及比例阀电流采样电路，自单片机发送的PWM控制信号经过所述分压电路分压后输出至所述比较电路的同向端，所述比较电路的反向端与所述比例阀电流采样电路连接，所述比例阀电流采样电路用于对比例阀的电流采样并发送至所述比较电路的反向端，所述比较电路对输入信号滤波输出直流电压至所述控制信号生成电路，所述控制信号生成电路的另外一输入端输入锯齿波信号，所述控制信号生成电路输出与所述锯齿波信号频率相同的方波信号至所述电压转电流电路进行放大，放大后的控制电压加载在所述比例阀上。进一步的，所述比较电路包括一运算放大器，所述运算放大器的同向端与所述分压电路连接，所述运算放大器的反向端其中一路与所述比例阀电流采样电路连接，另外一路通过电容与所述运算放大器的输出端连接。进一步的，所述控制信号生成电路包括一比较器，所述比较器的正相输入端与所述比较电路的输出端连接，所述比较器的反相输入端输入锯齿波信号。进一步的，还包括整形电路，单片机输出占空比为50%的方波信号至所述整形电路，所述整形电路将输入信号整形生成锯齿波信号发送至所述比较器的反相输入端。进一步的，所述整形电路包括与第一直流电源连接的上拉电阻和滤波电路，所述滤波电路包括第五电阻以及第三电容，所述第五电阻一端与所述上拉电阻连接，另外一端与所述第三电容连接后接地。进一步的，所述电压转电流电路与所述比例阀之间还设置有开关电路，所述开关电路的通断状态接受单片机发送的开阀信号的控制。进一步的，所述开关电路包括第一NPN三极管和第一PNP三极管，所述第一NPN三极管的基极与单片机连接，所述第一NPN三极管的集电极与所述第一PNP三极管的基极连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述电压转电流电路的输出端连接，所述第一PNP三极管的发射极与所述比例阀连接。进一步的，所述电压转电流电路包括第二NPN三极管，所述第二NPN三极管的集电极与第二直流电源连接，基极与所述控制信号生成电路的输出端连接，发射极连接所述比例阀电流采样电路后与地连接。进一步的，所述电压转电流电路包括第三NPN三极管以及第二PNP三极管，所述第三NPN三极管的基极与所述控制信号生成电路的输出端连接，第三NPN三极管的发射极连接地，第三NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的基极连接，所述第二PNP三极管的发射极连接第二直流电源VDD。进一步的，还包括比例阀电流采样电路，用于采样比例阀的电流并反馈至单片机。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，首先，通过设置比较电路，比例阀采样电流通过负反馈引入到比较电路的反向端，采样值变化会引起PWM控制信号的变化，根据运放同向、反向端虚地电位相等原理，进而保证了PWM控制信号与比例阀的电流呈线性关系，PWM控制信号控制比例阀电流的精度提高，进而比例阀的开阀精度得到提高，其次，通过设置控制信号生成电路，分别输入锯齿波信号以及比较电路的放大信号，产生方波的控制电压信号，当放大后的控制电压加载在比例阀上时，由于比例阀类似电感线圈，电流不能突变，比例阀电流波形类似三角波，进而可以保证电流一定的情况下，比例阀的开度是维持恒定的。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中比例阀结构示意图；图2是比例阀迟滞效应曲线图；图3是本专利技术所提出的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路的一种实施例电路原理图；图4是本专利技术所提出的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，包括分压电路、比较电路、控制信号生成电路、电压转电流电路以及比例阀电流采样电路，自单片机发送的PWM控制信号经过所述分压电路分压后输出至所述比较电路的同向端，所述比较电路的反向端与所述比例阀电流采样电路连接，所述比例阀电流采样电路用于对比例阀的电流采样并发送至所述比较电路的反向端，所述比较电路对输入信号滤波输出直流电压至所述控制信号生成电路，所述控制信号生成电路的另外一输入端输入锯齿波信号，所述控制信号生成电路输出与所述锯齿波信号频率相同的方波信号至所述电压转电流电路进行放大，放大后的控制电压加载在所述比例阀上。

【技术特征摘要】
1.一种恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，包括分压电路、比较电路、控制信号生成电路、电压转电流电路以及比例阀电流采样电路，自单片机发送的PWM控制信号经过所述分压电路分压后输出至所述比较电路的同向端，所述比较电路的反向端与所述比例阀电流采样电路连接，所述比例阀电流采样电路用于对比例阀的电流采样并发送至所述比较电路的反向端，所述比较电路对输入信号滤波输出直流电压至所述控制信号生成电路，所述控制信号生成电路的另外一输入端输入锯齿波信号，所述控制信号生成电路输出与所述锯齿波信号频率相同的方波信号至所述电压转电流电路进行放大，放大后的控制电压加载在所述比例阀上。2.根据权利要求1所述的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，所述比较电路包括一运算放大器，所述运算放大器的同向端与所述分压电路连接，所述运算放大器的反向端其中一路与所述比例阀电流采样电路连接，另外一路通过电容与所述运算放大器的输出端连接。3.根据权利要求1所述的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路包括一比较器，所述比较器的正相输入端与所述比较电路的输出端连接，所述比较器的反相输入端输入锯齿波信号。4.根据权利要求3所述的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，还包括整形电路，单片机输出占空比为50%的方波信号至所述整形电路，所述整形电路将输入信号整形生成锯齿波信号发送至所述比较器的反相输入端。5.根据权利要求4所述的恒开度控制的比例阀开度调节控制电路，其特征在于，所述整形电路包括与第一直流电源连接的上拉电阻和滤波电路，所述滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：许巧丽，郭亮，王玉刚，李键，郑涛，韩天雷，
申请(专利权)人：青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37