一种多通道精密电子压力控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多通道精密电子压力控制系统，属于电子压力控制技术领域，包括外部数字信号输入单元、主控单元、多路传感器采集单元、多路比例阀控制单元；所述外部数字信号输入单元与所述主控单元连接，将外部数据控制信号输入所述主控单元；所述多路传感器采集单元与所述主控单元连接，并分别与各个传感器连接，依次对各传感器的数据进行采样，将数据传输至所述主控单元；所述多路比例阀控制单元与所述主控单元连接。本发明专利技术能够对多通道电子压力进行控制，具备多路集成、全数字化控制、控制精度高、响应速度快等特点，在多路电子压力控制的场合降低了使用成本，减小了安装体积，值得被推广使用。得被推广使用。得被推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道精密电子压力控制系统


[0001]本专利技术涉及电子压力控制
，具体涉及一种多通道精密电子压力控制系统。

技术介绍

[0002]电子压力控制系统基本都是由压力传感器采样信号，再通过比例阀调节来实现目标压力的控制。目前的电子压力控制电路是由每个通道独立控制，如果需要多路电子压力控制器时，存在成本高、复杂度高、集成度差的缺点；有些电子压力控制电路使用误差放大器的模拟方式控制比例阀。为此，提出一种多通道精密电子压力控制系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中存在的成本高、复杂度高、集成度差的，提供了一种多通道精密电子压力控制系统。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括外部数字信号输入单元、主控单元、多路传感器采集单元、多路比例阀控制单元；所述外部数字信号输入单元与所述主控单元连接，将外部数据控制信号输入所述主控单元；所述多路传感器采集单元与所述主控单元连接，并分别与各个传感器连接，依次对各传感器的数据进行采样，将数据传输至所述主控单元；所述多路比例阀控制单元与所述主控单元连接，并分别与各个比例阀连接，通过PWM占空比调节各比例阀的开度实现电子压力的调控。
[0005]更进一步地，所述外部数字信号输入单元通过串行总线、USB、以太网通信方式实现。
[0006]更进一步地，所述主控制单元为微控制器，所述微控制器包括ADC采集模块、PID算法控制模块、PWM输出模块、外部数字信号通信模块，所述ADC采集模块与所述多路传感器采集单元电路连接，所述PWM输出模块与所述多路比例阀控制单元连接，所述PID算法控制模块用通过PID算法控制所述PWM输出模块输出目标占空比，所述外部数字信号通信模块与所述外部数字信号输入单元连接通信。
[0007]更进一步地，所述PID算法控制模块对输出目标占空比的具体控制过程包括以下步骤：
[0008]S1：微处理器采样得到实时的压力值Pcur；
[0009]S2：将实时压力值Pcur与目标压力值Pset做差计算得到误差值Perr；
[0010]S3：将每次的误差值Perr求和得到累积误差值PsumErr；
[0011]S4：计算本次误差值和上次误差值的差得到误差值的差分量PdiffErr；
[0012]S5：通过公式Duty＝P*Perr+I*PsumErr+D*PdiffErr,计算得到实际输出占空比，并优化参数P、I、D的数值实现对目标压力的稳定控制。
[0013]更进一步地，所述PWM输出模块的驱动频率设置在2kHz～50kHz范围内，所述主控单元的内核工作频率大于100MHz。
[0014]更进一步地，所述多路传感器采集单元包括ADC、信号驱动器、多路模拟开关，所述ADC采集模块、所述ADC、信号驱动器、多路模拟开关依次连接，所述多路模拟开关中的各模拟开关分别与各传感器连接，所述微控制器还包括GPIO模块，所述GPIO模块与所述多路模拟开关的控制管脚直连，控制多路模拟开关切换传感器采样通道。
[0015]更进一步地，所述多路比例阀控制单元包括多个比例阀控制模块，多个比例阀控制模块的一端均与所述PWM输出模块连接，另一端分别与各比例阀连接。
[0016]更进一步地，所述比例阀控制模块包括驱动器、N沟道MOS管、保护二极管，所述驱动器的一端与所述PWM输出模块连接，另一端与所述N沟道MOS管的栅极连接，所述N沟道MOS管的源极接地，所述保护二极管正极与所述N沟道MOS管的漏极连接，负极与电源连接，所述比例阀并联在所述保护二极管的两端。
[0017]本专利技术相比现有技术具有以下优点：该多通道精密电子压力控制系统，能够对多通道电子压力进行控制，具备多路集成、全数字化控制、控制精度高，响应速度快等特点，在多路电子压力控制的场合降低了使用成本，减小了安装体积，值得被推广使用。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例中多通道精密电子压力控制系统框图；
[0019]图2是本专利技术实施例中多路传感器采集单元的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例中多路比例阀控制单元的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0022]如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种多通道精密电子压力控制系统，包括外部数字信号输入单元1、主控单元2、多路传感器(压力传感器)采集单元3、多路比例阀控制单元4。
[0023]其中，外部数字信号输入单元，为了方便对电子压力控制系统进行数字输入和状态显示，可通过串行总线、USB、以太网等各种通信方式实现。
[0024]主控单元，为微控制器U1(微控制器可以使用意法半导体、兆易创新等品牌的内核频率较高的处理器，但不限于该品牌)，可以实现ADC采集、PID算法控制、PWM输出以及与外部数字控制信号输入单元通信的功能。PWM输出模块的驱动频率可设置在2kHz～50kHz范围内，为了使PWM的控制精度更高，主控单元的内核工作频率(Core frequency，主控单元的系统时钟频率)建议大于100MHz，PWM的控制精度直接影响了电子压力控制系统的调控精度。
[0025]需要说明的是，所述PID算法控制模块对输出波形的占空比的具体控制过程包括以下步骤：
[0026]S1：微处理器采样得到实时的压力值Pcur(微处理器通过ADC读取压力传感器输出的模拟量数值，依据压力传感器提供的模拟量与实时压力的公式换算出实时压力值Pcur)；
[0027]S2：将实时压力值Pcur与目标压力值Pset做差计算得到误差值Perr；
[0028]S3：将每次的误差值Perr求和得到累积误差值PsumErr；
[0029]S4：计算本次误差值和上次误差值的差得到误差值的差分量PdiffErr；
[0030]S5：通过公式Duty＝P*Perr+I*PsumErr+D*PdiffErr,计算得到实际输出占空比，并优化参数P、I、D的数值得到实时输出波形的占空比。
[0031]如图2所示，多路传感器采集单元，包括一个ADC U2、信号驱动器U3、多路模拟开关U4，信号驱动器U3可以由一个跟随电路实现，多路模拟开关U4的通道数量由该系统需要集成的电子压力控制通道数决定。
[0032]多通道采样原理为：由主控单元控制多路模拟开关U4切换传感器采样通道，根据传感器的响应速度、ADC U2采样速度来确定每个通道采样时间，在切换到每个通道后，信号需要一定的稳定时间，ADC U2采样多个数据点，并丢弃前几个不稳定的数据，等得到稳定的压力数据后再切换到下一个通道进行采样。一般传感器响应时间在几毫秒以内，要求每个通道的采样间隔时间大于传感器响应时间。
[0033]根据系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道精密电子压力控制系统，其特征在于，包括：外部数字信号输入单元、主控单元、多路传感器采集单元、多路比例阀控制单元；所述外部数字信号输入单元与所述主控单元连接，将外部数据控制信号输入所述主控单元；所述多路传感器采集单元与所述主控单元连接，并分别与各个传感器连接，依次对各传感器的数据进行采样，将数据传输至所述主控单元；所述多路比例阀控制单元与所述主控单元连接，并分别与各个比例阀连接，通过PWM占空比调节各比例阀的开度实现电子压力的调控。2.根据权利要求1所述的一种多通道精密电子压力控制系统，其特征在于：所述外部数字信号输入单元通过串行总线、USB、以太网通信方式实现。3.根据权利要求1所述的一种多通道精密电子压力控制系统，其特征在于：所述主控制单元为微控制器，所述微控制器包括ADC采集模块、PID算法控制模块、PWM输出模块、外部数字信号通信模块，所述ADC采集模块与所述多路传感器采集单元电路连接，所述PWM输出模块与所述多路比例阀控制单元连接，所述PID算法控制模块是通过PID算法控制所述PWM输出模块输出目标占空比，所述外部数字信号通信模块与所述外部数字信号输入单元连接通信。4.根据权利要求3所述的一种多通道精密电子压力控制系统，其特征在于：所述PID算法控制模块对输出目标占空比的具体控制过程包括以下步骤：S1：微处理器采样得到实时的压力值Pcur；S2：将实时压力值Pcur与目标压力值Pset做差计算得到误差值Perr；S3：将每次的误差值Perr求和得到累积误差值PsumEr...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓牛，汪程程，明中平，
申请(专利权)人：安徽皖仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：