opa847方波放大电路_比例阀伺服放大器设计(一)
伺服阀有伺服阀的优势,比例阀也有比例阀的特点。在要求不是非常高的场合,比例阀完全可以替代伺服阀使用。比例阀一般有一定死区,这是比例电磁铁的固有特性,但是比例电磁铁的加工难度比力矩马达或力马达不止低了一个量级,因此整体成本较低,制造也相对容易。目前国产比例阀做得不错,如火如荼,方兴未艾。比例阀的核心和难点在于控制器。一个好的控制器,可以尽可能提高阀的带宽,满足一般工业使用要求。
以下是力士乐比例阀的电气原理图:
从以上两张原理图可以看出,伺服控制器主要有以下几部分构成:
1、 电源部分
电源大部分为24V直流供电。用市面上常用的开关电源即可。但是布线时要注意防止电磁干扰。也有用±15V双电源供电的。如果供电为220V交流电,则需要进行整流
为了提高电源利用率,整流电路一般采用全波整流:
滤波电路一般采用电容滤波,这是最简单的方法:
就是在负载两端(整流电路正负极间)并联大电容,由于电容比较大,均采用电解电容。电容滤波通过电容的充放电使输出达到平稳。
稳压电路简单的可采用稳压管稳压:
现在集成稳压芯片比较成熟,比如三端稳压器W7800等,稳压效果比单纯的稳压管稳压效果要好:
把上面稳压管稳压电路中的IDZ稳压管拿掉,接在Ui的正负极,就得到一个完整实用的稳压电路。
一般运放供电电源为±15V。如果是24V供电,需要用稳压芯片将24V转换成±15V;如果0-15V或者0-24V供电,运放只能处理正信号,处理负信号时,需要给运放一个参考电压,将基准拉起来,比如拉到8V左右等。后面会有实例讲解。
1、 信号输入部分(降噪、滤波等)
指令信号输入一般有±10mA,±10V,4-20mA等,分为单端输入和差分输入等。
如果是±10V输入,可直接接差分运放;如果是电流信号输入,则需用通过合适的电阻和偏置电压等将指令信号转换为±10V的输入。比如指令信号为±10mA,在运放输入的正负端并联200Ω电阻,就转换为±2V电压;如果是4-20mA电流输入,还需要偏置电压,以保证其在12mA时,输出为0。下图是典型的差分放大电路:
可以抑制共模干扰,仅放大差模信号。
1、 LVDT激励部分
LVDT激励信号就是载波信号:
LVDT一般是交流激励。激励信号的频率和幅值可以根据LVDT样本获得,幅值一般在3-10V之间,频率在3KHz左右。波形一般为三角波。三角波可通过方波微分近似获得,也可以通过方波积分得到精确的三角波:
以上是方波信号的电路原理和计算公式,输出接一个电容微分就可以得到近似的三角波。
下面是三角波发生器:
输出幅值:
震荡频率:
LVDT解调:
LVDT一般通过包络检波,此种方式较为简单:
输出U0即为LVDT的位移信号。为直流信号。
1、 阀芯位移监控
大部分输出为4-20mA,需要将正负10V的电压信号转换为电流信号。常用的有Howland恒流源电路:
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