基于气动系统的电液比例阀监控装置的设计

　　1　前言

　　一般,电液比例阀监控装置的设计都是基于液压油的环境中进行开发和测试,但是由于在电液比例阀监控装置的前期设计与测试的过程中,不易掌握液压元件的测试步骤,同时液压油也易喷洒在实验室和设计人员的身上,这导致了测试环境相对恶劣,影响测试设备的可靠性。基于此类不足,可将液压元件改换成气压元件,这样液压油自然也要换成气体,如空气,在这种条件下可以非常方便地进行电液比例阀监控装置的设计,而且测试环境也较理想,其测试的结果及其特性完全可与在液压环境下相媲美。

　　2　系统方案

　　电液比例阀监控装置的设计过程中,将原液压系统中的液体压力传感器、液体流量传感器和液体温度传感器全部换成相应的气压型传感器,而原液压系统中的多功能数据采集卡无需替换,这样可节约大量资金,还可加快开发周期。

　　液压元件监控装置主要由工控机、DAQ数据采集卡、信号调理电路和测试软件组成,测试软件主要负责传感器信号的采集、比例阀接受信号的发送及相关数据的处理等功能,同时硬件设备的驱动、数据的传输、数据的分析处理、数据的可视化等功能都是基于工控机来实现。

　　系统监控结构原理图如图1所示。

　　2. 1　传感器及其接口电路

　　在监控装置的设计过程中,在需要监控温度、压力、流量及转矩的部位安装相应的传感器,传感器的选型主要选用SMC ITV-1050和FESTO MPYE-5-1/8LF系列,这两种类型的传感器均具有电流和电压信号输入,可重复精度达±0. 5% F. S以下,表示精度可达±0. 3% F. S,因此具有良好的可靠性与较高的精确度,保证实时采集的数据精度与实际值的完全一致。另外,这两种传感器的量程为0. 005~32MPa,可直接输入4~20mADC或1~5VDC的标准信号,压力测试范围可进校准调整,以满足测试要求。另外,针对该监控装置工作在较恶劣的环境下,因此加装了信号调理模块,对传感器的输出信号进行了隔离和滤波。

　　2. 2　多功能数据采集卡

　　从传感器输出的信号经过一定的处理之后,送入数据采集卡。数据采集卡采用PCI-1710和PCI-1720两块数据采集卡,PCI-1710具有16个单端光电隔离数字I/O通道和16个单端模拟输入通道,PCI-1720具有4个单端光电隔离的模拟输出通道。16个光电隔离的输入通道为本装置在相对恶劣电磁环境下工作提供了保障,程序可以对16路模拟信号中的任意一路进行瞬时采样而后进行A/D转换,数据通过PCI总线传输至监控室的上位机进行信号处理与分析。

　　2. 3　监控系统的设计原理

　　根据设计要求,使用气动元件来模拟该测试系统,系统的测试原理图如下图2示。