[发明专利]一种氮爆式液压冲击器控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种氮爆式液压冲击器控制系统，适用于机械领域。

背景技术

氮爆式液压冲击器的液压系统是工作与控制的动力源，它一方面要满足冲击器工作的技术性能和控制性能的要求，另一方面还需考虑经济性能和使用性能的要求。由于所要破碎材料的材质、形状等条件的不同，液压冲击工具一次冲击的冲击能的大小和冲击频率可调也是必要的。

发明内容

本发明提出了一种氮爆式液压冲击器控制系统，利用以单片机为核心的控制系统，来控制以高速开关阀为先导阀的配流系统，综合了PLC控制、气动控制、传感器应用及步进电机控制等许多现代控制领域的技术，该系统运行简单，操作方便，得到了很好的利用。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统的单片机芯片采用ATMEL公司的八位Flash单片机系列中的89C52。此单片机把通用的8位CPU与Flash存储器集成在一个芯片上，是一个高效的微型计算机，它的应用范围广，可用于复杂的控制问题，且成本较低。

由于89C52内部含有可改写的8KFlash内部程序存储器，电路中不需要EPROM，控制电路大大简化。控制程序及数据可方便安全地存于Flash内部程序存储器。这使得控制系统在开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。89C52单片机的引脚和功能同80C51一样，对于熟悉MSC51系列的开发者来说开发应用十分方便。

对于压力反馈氮爆式冲击器来说，采样信号的转换精度直接影响冲击器的冲击能，而采样信号的转换速度则直接影响冲击频率，所以对采样压力信号的A/D转换器，既要求有较高的转换精度，又要求有高的转换速度。需要指出的是:转换速度对于冲击频率最高达10Hz的冲击器来说是一个影响相当大的因素。常用的八位A/D转换芯片ADC0809对输入的模拟电压信号进行转换需100μs，这样的性能不能满足氮爆式控制器的要求。

所述控制系统采用的A/D器件是TLC2543。这是一种带串行控制和11个输入端的12位模数转换器，它采用12位开关电容逐次逼近方式进行模数转换。每个器件有三个控制输入端：片选、输入/输出时钟及地址输入端。它可以通过一个串行的三态输出端与主处理器或外围的串行口通讯。其转换器结合外部输入的差分高阻抗的基准电压，具有简化比率转换、刻度以及模拟电路与逻辑电路和隔离电源噪音的特点。

所述控制系统显示模块采用多个二级管显示器—LED。系统中采用的89C52单片机系统，由于不作串行通讯用，这里用来扩展并行I/0口(设定串行口工作在唯一寄存器、方式0状态下)。在本系统显示电路中使用串行输入、并行输出移位寄存器74LS164，每接一片74LS164可扩展一个8位并行输出口，用以连接一个LED段选口作静态显示使用。

所述控制系统采用非编码键盘，进行压力反馈值的设定和回油锥阀启闭延时量的设定，以此控制冲击器的冲击能和冲击频率。系统中利用89C52的P1口构成一个4×4的键盘接口电路，键盘采用中断扫描方式，采用89C52的外部中断0（INT0）。

所述控制系统通过采样氮气腔压力传感器传送的气压值与控制计算的设定值进行比较，控制两个二位三通高速开关电磁阀的启闭，从而控制冲击器输出的冲击能和冲击频率。在每一工作循环中，控制气压的设定值是通过采样活塞冲击反弹压缩氮气腔时造成的气压变化，根据气压变化率的大小转换为活塞反弹速度，再通过查表得出相应的反馈控制压力并自动进行设定的。频率控制采用的延时量是通过与冲击能进行功率匹配计算并自动进行设定的。当然，反馈压力与延时量在特殊情况下也可通过人机交互形式来设定。

所述氮爆式冲击器控制器软件主要由主程序、键盘管理子程序、冲击控制子程序、A/D采样子程序、滤波子程序、PID控制算法子程序等构成。

本发明的有益效果是：该控制系统利用以单片机为核心的控制系统，来控制以高速开关阀为先导阀的配流系统，综合了PLC控制、气动控制、传感器应用及步进电机控制等许多现代控制领域的技术，该系统运行简单，操作方便，得到了很好的利用。

附图说明

图1是本发明的单片机控制系统原理图。

图2是本发明的控制器主程序框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。