伺服放大器比例放大器檢測反饋系統(tǒng).ppt

放大器及檢測反饋系統(tǒng),流體控制工程,目錄,概述 比例放大器介紹 伺服放大器介紹 放大器基本電路 典型應用 檢測反饋系統(tǒng),放大器是用來控制電液伺服閥和電液比例閥的電子裝置。,按照被控元件是伺服閥還是比例閥，放大器可以分為伺服放大器或比例放大器，兩者之間有共同點也有區(qū)別。,放大器使用的電源有：220V 50Hz 或 DC20-36V; 放大器的輸入控制信號采用標準信號：0-5V，0-10V，0-20mA; 放大器的輸出信號為閥所匹配的電壓或電流信號。,從放大器中傳遞的信號類型來分，有模擬式和數(shù)字式兩種，目前使用較多的是模擬式，即放大器中傳遞、運算的信號均為模擬信號。,伺服放大器和比例放大器具有相同的基本電路結(jié)構，都由輸入電路、調(diào)節(jié)電路、功率放大電路和顫振電路組成。,目前使用較多的放大器有板式和集成式兩種。板式放大器控制性能好，參數(shù)調(diào)節(jié)方便，但需安裝在機箱中 ；集成式放大器與閥做成一體，結(jié)構緊湊，但參數(shù)調(diào)節(jié)困難，大多數(shù)參數(shù)在閥出廠時已調(diào)整設定完畢，用戶無法更改。,概述,比例放大器一般用于控制電液比例閥，它可根據(jù)控制要求，為電液比例閥提供特定性能要求的控制電流，并可對電液比例閥或電液比例控制系統(tǒng)進行開環(huán)或閉環(huán)控制。 對比例放大器的基本要求是: 1. 具有較好的輸出/輸入線性增益； 2. 具有良好的穩(wěn)態(tài)控制性能； 3. 動態(tài)響應快，頻帶寬； 4. 抗干擾能力強，有較好的穩(wěn)定性和可靠性； 5. 最好具有死區(qū)補償功能。,比例放大器介紹,一個傳統(tǒng)的電磁閥被認為是一個簡單的開關閥。它可以由簡單電流通斷的開關設備來控制。,比例閥是由一個可以成比例變化的開關電設備控制的（類似調(diào)光燈的開關）。,通過改變其中一個電磁鐵的電流，閥芯移動的位移能夠被改變，因此控制了通過閥的流量。,比例電磁鐵原理,通過比例閥線圈的電流需要根據(jù)控制需要而調(diào)整，不僅僅是開關式的通斷。 比例閥電磁鐵的結(jié)構與開關式電磁鐵是相似的。 電磁鐵包括: - 線圈 (A) - 框架 (B) - 電樞 (C) - 電極片 (D) - 頂針 (E) 電樞被 包在一個芯軸管（F）中。 (同時全部的總成經(jīng)常被壓進一個樹脂塑料的外罩（G）中）,A,B,C,D,F,G,E,1) 電流生成一個磁場，磁場主要集中在金屬框架、電機片和電樞中,2) 然而在磁回路的電機片和電樞之間有一個間隙，于是產(chǎn)生一個力，其作用是關閉這個間隙以完成這個磁回路。,當電流流過線圈時,3)頂針連接著電磁鐵和閥芯，通常移動閥芯壓縮彈簧。,4) 電磁鐵產(chǎn)生的力的大小由磁場強度決定，磁場強度與通過線圈的電流成比例,5）增大線圈電流將加大電磁的力，因此推動閥芯壓縮彈簧產(chǎn)生一個更大的位移。,電磁鐵被設計成電磁力(F)與線圈電流(I)成線性比例關系。這意味著電磁力僅與線圈電流有關。,比例閥閥芯特點,比例閥與開關電磁閥之間的另一個區(qū)別是閥芯的設計。,1) 對于開關閥，閥芯被設計為：當閥得電時，將壓降最小化。,2)這意味著，要控制小流量，對閥開口要求非常小，這很困難。,S,1) 比例閥閥芯具有比較寬的、邊緣帶有槽口的臺肩。,S,Q,S,S,Q,2) 因此盡管通過閥的最大流量被減少了（與開關閥對照）但小流量特別容易控制，閥的開口更有規(guī)則。,S,S,Q,依據(jù)控制的最大流量，閥芯的形狀、臺肩大小或閥芯槽口的大小均不同。,比例放大器示例,1)比例放大器可以用來控制流量，也可以用來控制壓力。下圖比例電磁鐵通過一個彈簧壓縮閥座推動一個錐閥芯。電磁力越大，推開錐閥芯打開閥的壓力要求越大。,2) 這是一個直動式溢流閥，多數(shù)此類閥只能允許小流量通過。要通過較大流量，則需要更大推力的比例電磁鐵。,3) 為控制更大的流量，則可以將直動式比例溢流閥作兩級溢流閥（或減壓閥）的先導級。這樣可以降低對比例放大器和電磁鐵的要求。,比例放大器用法,提供給比例閥電磁鐵的電流需要被調(diào)節(jié)，不像應用常規(guī)閥時僅有開關通電或斷電那樣簡單。在理論上可以通過使用一個可變電阻來完成，實際上由于發(fā)熱和漂移，可變電阻不能這樣直接應用。,一般地，通過比例閥電磁鐵的電流由一電子放大器控制。簡單說，放大器要求由一個電源和一個命令輸入信號組成。,放大器的輸出（電流）由輸入信號控制，所有輸入信號為零，電流輸出也是零。,增加放大器的輸入信號會使輸出到閥電磁鐵的電流相應的增加。,一個相對較大的閥電磁鐵輸入電流（通常2到3安培）是由電源提供的，所有輸入裝置的電流要求非常?。ㄒ话銉H有幾毫安），因此輸入控制裝置可以是一個簡單的電位計。,在行走應用中，輸入裝置可以是一個操作桿型的電位計。,在越來越多的應用中，輸入信號可以由控制器產(chǎn)生（例如，一個PLC可編程控制器），可以直接輸入到閥放大器以產(chǎn)生適當?shù)碾娏鳌?伺服放大器介紹,伺服放大器一般用于控制電液伺服閥，它將輸入指令信號同系統(tǒng)反饋信號進行比較，并將比較后的偏差信號加以運算和放大，輸出一個與偏差電壓信號成一定函數(shù)關系的控制電流，進入到伺服閥的力（矩）馬達繞組中。 對伺服放大器的基本要求是: 1. 具有為調(diào)整系統(tǒng)開環(huán)增益所需要的電流放大系數(shù)(毫安/伏)。 2. 具有足夠的輸出功率。 3. 輸出特性應具有飽和(限幅)特性，以便出現(xiàn)偶然大偏差信號時，將輸出給伺服閥的電流限制在允許的范圍內(nèi)，起保護伺服閥的作用。 4. 零點漂移小，線性度好。放大倍數(shù)越高要求零漂越小。直流放大器的主要矛盾是要求放大倍數(shù)很高而漂移又很小，放大器的類型和線路都是為著減少漂移而出現(xiàn)的。 5. 良好的頻率特性。 6. 具有較高的輸入/輸出線形增益，調(diào)零和增益調(diào)整方便，線路可靠等。,伺服放大器和比例放大器具有相同的基本電路結(jié)構，都由輸入電路、調(diào)節(jié)電路、功率放大電路和顫振電路組成。,放大器主要基本電路,輸入電路,電壓調(diào)節(jié)電路,為了獲得較好的輸出信號品質(zhì)，需要各種電壓調(diào)節(jié)電路對輸入信號進行處理，使閥或系統(tǒng)具有較好的動態(tài)控制性能和工作穩(wěn)定性。,功率放大電路,顫振電路,除了以上電路外，放大器中還有測量放大電路、階躍信號和斜坡信號電路、電源電路等基本電路和一些特殊功能電路，如顯示電路、報警電路等。,測量放大電路系統(tǒng)中的位移、壓力等實際輸出參數(shù)需經(jīng)各種傳感器檢測并反饋至放大器的輸入端，形成系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制，這時傳感器的檢測信號往往不能直接引用，需用測量放大電路將檢測到的信號進行相應的處理放大。,斜坡信號電路將輸入的階躍信號變化為一個緩慢上升或緩慢下降的連續(xù)信號，信號的變化速率一般可通過電位器進行調(diào)節(jié)。,電源電路為放大器的正常工作提供能源，作用是從標準電源中獲得當大器正常工作所需的各種直流穩(wěn)定電源，當電網(wǎng)電壓、負載電流等發(fā)生小幅變化時，保證輸出電流電源的穩(wěn)定性。同時電源電路還有過流、短路、電壓極性反接等自動保護功能。,報警電路用于指示放大器在工作中出現(xiàn)的各種可能錯誤。如電源電壓異常、過載、輸入信號超出范圍、傳感器檢測信號出錯等。,典型應用,號由端口13、15接至電液伺服閥。要注意的是根據(jù)不同型號伺服閥的額定電流值選擇不同的輸出電流量程，如圖中的伺服閥的額定電流是100mA。接線無誤后可通過電位器的調(diào)節(jié)來獲得伺服閥和伺服系統(tǒng)的最佳工作狀態(tài)。,威格士的比例放大器如圖12所示。該放大器有5個電壓信號輸入端和1個電流信號輸入端，具有斜坡信號調(diào)節(jié)工程、死區(qū)補償調(diào)節(jié)、閥芯位移反饋檢測控制等功能。該放大器為帶反饋控制型，可用