柴油机模拟式电液调速器控制模块制造技术

本发明专利技术公开了一种柴油机模拟式电液调速器控制模块，包括电源模块、转速采集模块、转速设定模块、PID调速模块和功率放大模块；电源模块分别与转速采集模块、转速设定模块、PID调速模块以及功率放大模块连接；转速设定模块分别与转速采集模块和PID调速模块连接；PID调速模块和功率放大模块连接。本发明专利技术能够采集柴油机实际转速信号，并转换成对应电压信号，与设定转速电压信号进行对比，形成转速偏差信号；偏差信号通过模拟PID电路运算和功率放大后，输出执行器调节电流信号，完成执行器调速动作，调节柴油机循环供油量，保证了柴油机的转速稳定。定。定。

【技术实现步骤摘要】
柴油机模拟式电液调速器控制模块


[0001]本专利技术属于柴油机
，具体涉及一种柴油机模拟式电液调速器控制模块。

技术介绍

[0002]柴油机模拟式电液调速器是一种新型的电液调速器，它可以通过纯模拟式电路配合机械液压放大机构实现大力矩输出以及电子调速控制，相比机械液压调速器具有更高的调速精度，相比纯数字式电子调速器具有更简单的电路组成、更大的输出力矩、无需通过程序控制，可靠性高，使用简单，能满足高功率柴油机的调速需求。它是一种能自动对柴油机循环供油量进行调节的控制装置。它可以随着柴油机负荷的大小，调节柴油机的循环供油量，从而保证柴油机转速恒定，防止柴油机因负荷减小而超速飞车以及负荷增大而熄火停车等意外情况发生。
[0003]柴油机电液调速器控制模块是柴油机电液调速器的重要组成部分，它接收来自外界的柴油机转速信号和控制转速设定信号，经过运算处理，输出控制指令信号控制与柴油机供油齿条相连的柴油机电液调速器执行机构动作，从而实现柴油机供油量控制。
[0004]由于电子调速器执行机构驱动电流和尺寸限制，现在大功率柴油机上应用较多的还是传统的机械液压式调速器，机械液压式调速器由于速度得测量和放大都是通过机械元件来实现的，因此，不可避免地存在惯性滞后和摩擦阻力等缺陷，且控制方式单一，无法实现较复杂的控制算法，其调节的精度不高，一般不能满足高精度的调速要求。
[0005]因此，有必要开发一种新的柴油机模拟式电液调速器控制模块。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种柴油机模拟式电液调速器控制模块，通过纯模拟式电路组成，能采集柴油机的实际转速信号，并按照设定的转速信号指令自动控制柴油机供油齿条动作，以实现对柴油机供油量的自动调节，能保证柴油机的转速稳定。
[0007]本专利技术所述的柴油机模拟式电液调速器控制模块，包括电源模块、转速采集模块、转速设定模块、PID调速模块和功率放大模块；所述电源模块用于给其他功能模块产生工作电压，该电源模块分别与转速采集模块、转速设定模块、PID调速模块以及功率放大模块连接；所述转速采集模块用于采集外部输入转速信号；所述转速设定模块具有可调电位计和切换开关，通过可调电位计和切换开关确定目标转速信号，并输出该目标转速信号与转速采集模块输出的采集转速信号进行偏差计算形成转速偏差信号，该转速设定模块分别与转速采集模块和PID调速模块连接；所述PID调速模块用于接收来自转速采集模块和转速设定模块偏差计算之后的转速偏差信号，并将其进行PID计算后输出至功率放大模块，该PID调速模块和功率放大模块连接；所述功率放大模块用于接收来自PID调速模块计算后的指令信号，并将其进行功
率放大和大小范围限定，然后输出指令信号控制调速器执行器进行调速动作。
[0008]可选地，所述电源模块包括12V工作电压生成电路、
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12V工作电压生成电路、5V工作电压生成电路和3.3V工作电压生成电路；所述12V工作电压生成电路包括电源芯片U10以及与电源芯片U10相连接的第一外围电路，用于产生功能模块所需工作电压12V；所述
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12V工作电压生成电路包括电源芯片U11以及与电源芯片U11相连接的第二外围电路，用于产生功能模块所需工作电压
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12V；所述5V工作电压生成电路包括电源芯片U12以及与电源芯片U12相连接的第三外围电路，用于产生功能模块所需工作电压5V；所述3.3V工作电压生成电路包括电源芯片U13以及与电源芯片U13相连接的第四外围电路，用于产生功能模块所需工作电压3.3V。
[0009]可选地，所述转速采集模块包括频压转换电路以及与频压转换电路连接的转速超速停机电路；所述频压转换电路包括频压转换芯片U15及第五外围电路，所述第五外围电路包括分别与频压转换芯片U15连接的电容C5、电容C6、电阻R89、电阻R91、电阻R101、电阻R103和电阻R104，其中，电容C5和电阻R103用来配置输入频率对应电压值，使得实际柴油机转速范围满足输入电压范围，电阻R89和电阻R91用来灵活选择外部转速输入通道，提供多通道转速输入功能；所述转速超速停机电路包括比较器U17及第六外围电路，所述第六外围电路包括与比较器U17连接的电阻R117，以及分别与电阻R117连接的电阻R108和电阻R109；所述电阻R108和电阻R109用来配置超速停机转速对应电压值，当外部输入转速对应电压值F
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Vout大于设定停机值时，比较器U17输出电平发生转换，控制功率放大模块执行停机动作。
[0010]可选地，所述转速设定模块包括启动油量设定电路、启动成功速度设定电路和怠速
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额定切换电路；所述启动油量设定电路包括比较器U19及第七外围电路，所述第七外围电路包括分别与比较器U17连接的电阻R92和与非门U14，以及分别与电阻R92连接的电阻R99和电阻R100，与与非门U14连接的三极管Q3，以及与三极管Q3连接的可变电位计R69；所述电阻R100和电阻R99用来设定启动油量起作用的速度点，当柴油机转速超过设定速度点时，与非门U14输出低电平，三极管Q3关断，启动油量可通过可变电位计R69进行调节；所述启动成功速度设定电路包括比较器U16及第八外围电路，所述第八外围电路包括与比较器U16连接的电阻R2，以及分别与电阻R2连接的电阻R64和电阻R62；所述电阻R64和电阻R62用来设定启动成功速度点，当柴油机转速超过设定点时，与非门U14输出高电平，三极管Q3打开，启动油量功能被屏蔽，转速设定由怠速调节和额定速度调节来确定；所述怠速
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额定切换电路包括运算放大器U18、运算放大器U9及第九外围电路；第九外围电路包括分别与运算放大器U18连接的电阻R122、电阻R115、电阻R123、电容C10、电阻R96、以及与电阻R123连接的可变电位器R126；可变电位器R126经电阻R129接Switch信号，所述运算放大器U9的2脚经电阻R96与运算放大器U18连接；运算放大器U9的6脚与可变电阻R68连接；其中，电阻R126和电容C10的大小直接影响怠速
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额定切换时间，switch切换信号接5V电源开关，当switch信号为5V时，开始执行怠速
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额定切换动作，等待积分时间结
束，完成切换，额定速度设定通过可变电阻R68进行调节设定。
[0011]可选地，所述PID调速模块包括转速偏差计算电路、比例计算电路、积分计算电路、微分计算电路和PID信号处理电路；所述转速偏差计算电路包括运算放大器U1、运算放大器U4、第十外围电路和第十一外围电路；所述运算放大器U1及第十外围电路连接组成信号取反电路，所述运算放大器U4与第十一外围电路连接组成加法电路，用于计算目标转速信号和实际转速信号的转速差；所述比例计算电路包括运算放大器U2及第十二外围电路，所述第十二外围电路包括分别与运算放大器U2连接的可变电阻R5和电阻R8；用于将转速偏差信号进行比例换算，比例大小由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油机模拟式电液调速器控制模块，其特征在于：包括电源模块（1）、转速采集模块（2）、转速设定模块（3）、PID调速模块（4）和功率放大模块（5）；所述电源模块（1）用于给其他功能模块产生工作电压，该电源模块（1）分别与转速采集模块（2）、转速设定模块（3）、PID调速模块（4）以及功率放大模块（5）连接；所述转速采集模块（2）用于采集外部输入转速信号；所述转速设定模块（3）具有可调电位计和切换开关，通过可调电位计和切换开关确定目标转速信号，并输出该目标转速信号与转速采集模块（2）输出的采集转速信号进行偏差计算形成转速偏差信号，该转速设定模块（3）分别与转速采集模块（2）和PID调速模块（4）连接；所述PID调速模块（4）用于接收来自转速采集模块（2）和转速设定模块（3）偏差计算之后的转速偏差信号，并将其进行PID计算后输出至功率放大模块（5），该PID调速模块（4）和功率放大模块（5）连接；所述功率放大模块（5）用于接收来自PID调速模块（4）计算后的指令信号，并将其进行功率放大和大小范围限定，然后输出指令信号控制调速器执行器进行调速动作。2.根据权利要求1所述的柴油机模拟式电液调速器控制模块，其特征在于：所述电源模块（1）包括12V工作电压生成电路、
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12V工作电压生成电路、5V工作电压生成电路和3.3V工作电压生成电路；所述12V工作电压生成电路包括电源芯片U10以及与电源芯片U10相连接的第一外围电路，用于产生功能模块所需工作电压12V；所述
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12V工作电压生成电路包括电源芯片U11以及与电源芯片U11相连接的第二外围电路，用于产生功能模块所需工作电压
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12V；所述5V工作电压生成电路包括电源芯片U12以及与电源芯片U12相连接的第三外围电路，用于产生功能模块所需工作电压5V；所述3.3V工作电压生成电路包括电源芯片U13以及与电源芯片U13相连接的第四外围电路，用于产生功能模块所需工作电压3.3V。3.根据权利要求2所述的柴油机模拟式电液调速器控制模块，其特征在于：所述转速采集模块（2）包括频压转换电路以及与频压转换电路连接的转速超速停机电路；所述频压转换电路包括频压转换芯片U15及第五外围电路，所述第五外围电路包括分别与频压转换芯片U15连接的电容C5、电容C6、电阻R89、电阻R91、电阻R101、电阻R103和电阻R104，其中，电容C5和电阻R103用来配置输入频率对应电压值，使得实际柴油机转速范围满足输入电压范围，电阻R89和电阻R91用来灵活选择外部转速输入通道，提供多通道转速输入功能；所述转速超速停机电路包括比较器U17及第六外围电路，所述第六外围电路包括与比较器U17连接的电阻R117，以及分别与电阻R117连接的电阻R108和电阻R109；所述电阻R108和电阻R109用来配置超速停机转速对应电压值，当外部输入转速对应电压值F
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Vout大于设定停机值时，比较器U17输出电平发生转换，控制功率放大模块（5）执行停机动作。4.根据权利要求1至3任一所述的柴油机模拟式电液调速器控制模块，其特征在于：所述转速设定模块（3）包括启动油量设定电路、启动成功速度设定电路和怠速
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额定切换电路；
所述启动油量设定电路包括比较器U19及第七外围电路，所述第七外围电路包括分别与比较器U17连接的电阻R92和与非门U14，以及分别与电阻R92连接的电阻R99和电阻R100，与与非门U14连接的三极管Q3，以及与三极管Q3连接的可变电位计R69；所述电阻R100和电阻R99用来设定启动油量起作用的速度点，当柴油机转速超过设定速度点时，与非门U14输出低电平，三极管Q3关断，启动油量可通过可变电位计R69进行调节；所述启动成功速度设定电路包括比较器U16及第八外围电路，所述第八外围电路包括与比较器U16连接的电阻R2，以及分别与电阻R2连接的电阻R64和电阻R62；所述电阻R64和电阻R62用来设定启动成功速度点，当柴油机转速超过设定点时，与非门U14输出高电平，三极管Q3打开，启动油量功能被屏蔽，转速设定由怠速调节和额定速度调节来确定；所述怠速
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额定切换电路包括运算放大器U18、运算放大器U9及第九外围电路；第九外围电路包括分别与运算放大器U18连接的电阻R122、电阻R115、电阻R123、电容C10、电阻R96、以及与电阻R123连接的可变电位器R126；可变电位器R126经电阻R129接Switch信号，所述运算放大器U9的2脚经电阻R96与运算放大器U18连接；运算放大器U9的6脚与可变电阻R68连接；其中，电阻R126和电容C10的大小直接影响怠速
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额定切换时间，switch切换信号接5V电源开关，当switch信号为5V时，开始执行怠速
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额定切换动作，等待积分时间结束，完成切换，额定速度设定通过可变电阻R68进行调节设定。5.根据权利要求4所述的柴油机模拟式电液调速器控制模块，其特征在于：所述PID调速模块（4）包括转速偏差计算电路、比例计算电路、积分计算电路、微分计算电路和PID信号处理电路；所述转速偏差计算电路包括运算放大器U1、运算放大器U4、第十外围电路和第十一外围电路；所述运算放大器U1及第十外围电路连接组成信号取反电路，所述运算放大器U4与第十一外围电路连接组成加法电路，用于计算目标转速信号和实际转速信号的转速差；所述比例计算电路包括运算放大器U2及第十二外围电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹钰，周琴，李胜，龙定江，徐茂，桑印，吴竞，
申请(专利权)人：重庆红江机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：