一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于比例閥的精確控制技術(shù)，尤其涉及一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)療器械行業(yè)的一些氣體應(yīng)用當(dāng)中，有需要對(duì)氣體流速進(jìn)行精確控制并對(duì)氣體流量進(jìn)行精確的測(cè)量。但傳統(tǒng)上對(duì)此的解決是通過(guò)機(jī)械旋鈕的人工調(diào)節(jié)來(lái)完成的，這樣就存在這一些明顯的不足，比如:氣體壓力發(fā)生了變化從而使先前的調(diào)節(jié)流量不能自動(dòng)的得到相應(yīng)補(bǔ)償，于是就不得不進(jìn)行頻繁的人工的干預(yù)，從而造成效率低下、自動(dòng)化程度不高和自適應(yīng)性弱等不足。因此，如何進(jìn)行精確、自動(dòng)、快速的控制是當(dāng)前醫(yī)療器械行業(yè)氣體應(yīng)用需要解決的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，該電路在采樣電路的配合下，可以進(jìn)行快速、精確和動(dòng)態(tài)控制，兼具簡(jiǎn)便易行、效果佳、成本低并且響應(yīng)及時(shí)等顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，包括脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元和電源輸出單元；所述電源輸出單元分別與脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元和比例閥操作單元連接，為脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元提供所需的直流電能；所述脈寬調(diào)制器單元將輸入信號(hào)調(diào)制為持續(xù)的調(diào)寬脈沖波，將調(diào)寬脈沖波輸入至驅(qū)動(dòng)控制單元；所述驅(qū)動(dòng)控制單元將脈寬調(diào)制器單元調(diào)制的調(diào)寬脈沖波輸入至比例閥操作單元；所述比例閥操作單元經(jīng)比例閥連接器驅(qū)動(dòng)比例閥。
[0006]2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，其特征在于:作為優(yōu)選，驅(qū)動(dòng)控制單元包括電阻R63和場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端，電阻R63 —端連接脈寬調(diào)制器單元的輸出端，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端。
[0007]作為優(yōu)選，所述比例閥操作單元包括場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端和漏極端構(gòu)成主回路和比例閥連接器；比例閥連接器的端子I連接正電源和二極管D2的陰極，比例閥連接器的端子2連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端連接比例閥連接器的端子2和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端連接電源的地。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]本實(shí)用新型包括脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元和電源輸出單元四部分，脈寬調(diào)制器單元將輸入信號(hào)調(diào)制為調(diào)寬脈沖波，將調(diào)寬脈沖波輸入至驅(qū)動(dòng)控制單元，比例閥操作單元增加了由驅(qū)動(dòng)控制單元傳遞來(lái)的由脈寬調(diào)制器單元和驅(qū)動(dòng)控制單元處理過(guò)的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)比例閥的能力，從而順利完成對(duì)比例閥的操作驅(qū)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)精確控制。
[0010]本實(shí)用新型在保證對(duì)比例閥控制性能優(yōu)異的基礎(chǔ)上，使得電路的硬件成本低、方法易于實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型是針對(duì)比例閥使用常規(guī)直流，進(jìn)行快速、精確和動(dòng)態(tài)控制不便，效果差、成本高并且效率低下這幾點(diǎn)常見(jiàn)問(wèn)題而提出的解決方案，使用本方案具有快速、精確和動(dòng)態(tài)控制簡(jiǎn)便易行、效果佳、成本低并且響應(yīng)及時(shí)等顯著優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0012]圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
[0013]圖3為本實(shí)用新型的輸入調(diào)制波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型包括脈寬調(diào)制器單元001、驅(qū)動(dòng)控制單元002、比例閥操作單元004和電源輸出單元003，驅(qū)動(dòng)控制單元002分別與脈寬調(diào)制器單元001和比例閥操作單元004連接，電源輸出單元003分別與脈寬調(diào)制器單元001、驅(qū)動(dòng)控制單元002和比例閥操作單元004連接。
[0016]電源輸出單元003為脈寬調(diào)制器單元001、驅(qū)動(dòng)控制單元002和比例閥操作單元004提供所需的直流電能。脈寬調(diào)制器單元001負(fù)責(zé)將信號(hào)輸入并進(jìn)行調(diào)制為脈寬波，驅(qū)動(dòng)控制單元002負(fù)責(zé)將脈寬調(diào)制器單元001調(diào)制脈寬波輸入至比例閥操作單元004。比例閥操作單元004是將信號(hào)輸入進(jìn)脈寬調(diào)制器單元001，經(jīng)調(diào)制成脈寬波而后再經(jīng)驅(qū)動(dòng)控制單元002驅(qū)動(dòng)后由比例閥操作單元004操作比例閥。通過(guò)脈寬調(diào)制器單元001、驅(qū)動(dòng)控制單元002、比例閥操作單元004和電源輸出單元003的相應(yīng)處理后，驅(qū)動(dòng)比例閥?？墒沟帽壤y不再有直流直接控制電路帶來(lái)動(dòng)態(tài)控制時(shí)普遍存在的內(nèi)部電流變化造成的磁場(chǎng)的磁滯引起的精確控制困難、動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)響應(yīng)不及時(shí)的問(wèn)題。本實(shí)用新型也可以大幅降低硬件成本提高控制的效率和質(zhì)量。
[0017]脈寬調(diào)制器單元001包括微控制器內(nèi)的一個(gè)定時(shí)器Tl和控制器的一個(gè)通用輸入輸出引腳。由于，現(xiàn)今醫(yī)療產(chǎn)品中使用以單片機(jī)為代表的微控制器非常普遍，而微控制器內(nèi)大都包含脈寬調(diào)制器(PWM)。因此，采用微控制器內(nèi)部的脈寬調(diào)制器(PWM)作為脈寬調(diào)制器單元001既方便又經(jīng)濟(jì)可行。功能描述:首先，設(shè)定脈寬調(diào)制器單元001的輸出方波信號(hào)的周期，并將輸出方波信號(hào)的占空比設(shè)定為50%。然后，根據(jù)采樣電路得到的外部流量相較于設(shè)定流量的大小來(lái)適當(dāng)?shù)臏p低或者增加脈沖占空比，進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制器單元001功會(huì)K。
[0018]驅(qū)動(dòng)控制單元002包括R63和QF6A的柵極端，如圖2可知，驅(qū)動(dòng)控制單元002具體包括電阻R63和場(chǎng)效應(yīng)管QF6A ;電阻R63—端連接脈寬調(diào)制器單元001的輸出，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端，電阻R63負(fù)責(zé)將脈沖波緩沖后送入到場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端接到脈沖波后，控制場(chǎng)效應(yīng)管QF6A主回路的導(dǎo)電溝道進(jìn)行開(kāi)閉。
[0019]比例閥操作單元004包括場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端和漏極端構(gòu)成主回路和比例閥連接器。其中比例閥連接器的端子I連接正電源和二極管D2的陰極，比例閥連接器的端子2連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端連接比例閥連接器的端子2和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端連接電源的地。在電路功能上:場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端接到脈寬波后，控制場(chǎng)效應(yīng)管QF6A主回路的導(dǎo)電溝道進(jìn)行開(kāi)閉，從而在比例閥連接器和比例閥中同樣流通開(kāi)閉電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)比例閥的精確流量控制。
[0020]輸入信號(hào)輸入到脈寬調(diào)制器單元001后經(jīng)過(guò)電阻R63緩沖后徑直施加到場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端上，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端通過(guò)其上的脈沖電壓的有無(wú)來(lái)調(diào)節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的漏極端和源極端即整個(gè)輸出回路上的電流的有無(wú)，從而，將輸入信號(hào)的控制信息通過(guò)脈寬調(diào)制器單元的輸出形成的脈沖波并由脈沖波對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管QF6A主回路的導(dǎo)電溝道的有無(wú)控制，來(lái)達(dá)到對(duì)比例閥電流的有無(wú)得控制，完成對(duì)比例閥通流面大小的調(diào)節(jié)。
[0021]如圖3所示，本實(shí)用新型的核心是脈寬調(diào)制器單元，本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)方式是直接由微控制器的脈寬調(diào)制器進(jìn)行控制，也可由DSP、FPGA和專(zhuān)用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。脈寬調(diào)制器單元的實(shí)質(zhì)是脈沖的周期在時(shí)間上保持不變，而脈沖的高電平在時(shí)間上的寬度(即占空比)卻可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行改變，這一點(diǎn)上是和別的脈沖波控制方式存在根本性的區(qū)別。
[0022]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，其特征在于:包括脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元和電源輸出單元；所述電源輸出單元分別與脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元和比例閥操作單元連接，提供脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元所需的直流電能；所述脈寬調(diào)制器單元將輸入信號(hào)調(diào)制為持續(xù)的調(diào)寬脈沖波，將調(diào)寬脈沖波輸向驅(qū)動(dòng)控制單元；所述驅(qū)動(dòng)控制單元將脈寬調(diào)制器單元調(diào)制的調(diào)寬脈沖波輸向比例閥操作單元；所述比例閥操作單元經(jīng)比例閥連接器驅(qū)動(dòng)比例閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)控制單元包括電阻R63和場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端，電阻R63 —端連接脈寬調(diào)制器單元的輸出端，另一端連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的柵極端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，其特征在于:所述比例閥操作單元包括場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端和漏極端構(gòu)成主回路和比例閥連接器；比例閥連接器的端子I連接正電源和二極管D2的陰極，比例閥連接器的端子2連接場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的主回路的漏極端連接比例閥連接器的端子2和二極管D2的陽(yáng)極，場(chǎng)效應(yīng)管QF6A的源極端連接電源的地。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于脈寬調(diào)制的比例閥精確控制電路，包括脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元和電源輸出單元；所述電源輸出單元分別與脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元和比例閥操作單元連接，提供脈寬調(diào)制器單元、驅(qū)動(dòng)控制單元、比例閥操作單元所需的直流電能；所述脈寬調(diào)制器單元將輸入信號(hào)調(diào)制為持續(xù)的調(diào)寬脈沖波，將調(diào)寬脈沖波輸向驅(qū)動(dòng)控制單元；所述驅(qū)動(dòng)控制單元將脈寬調(diào)制器單元調(diào)制的調(diào)寬脈沖波輸向比例閥操作單元；所述比例閥操作單元經(jīng)比例閥連接器驅(qū)動(dòng)比例閥。本實(shí)用新型可以進(jìn)行快速、精確和動(dòng)態(tài)控制，兼具簡(jiǎn)便易行、效果佳、成本低并且響應(yīng)及時(shí)等顯著優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】F16K31-02
【公開(kāi)號(hào)】CN204403510
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420855563
【發(fā)明人】郜時(shí)興, 王勇, 王社峰, 陳川
【申請(qǐng)人】河南輝瑞生物醫(yī)電技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日