[发明专利]一种适用于农机ECU的比例阀驱动电路及控制方法

说明书

一种适用于农机ECU的比例阀驱动电路及控制方法，包含功率放大电路、隔离采样电路和农机ECU的控制芯片；依据导入农机ECU的控制芯片的电液比例阀电流/开度对应关系，当需要调节比例阀的开度驱动部件动作执行时，确定对应的电流值，通过控制PWM占空比，进而调节功率放大电路，对输出电流进行粗调；所述功率放大电路还依次与采用电阻和比例阀相连，并对比例阀进行控制；所述隔离采样电路的采样端连接于所述采样电阻，所述隔离采样电路的反馈端与农机ECU的控制芯片的A/D采样端相连。本发明采用PWM方式驱动电液比例阀线圈，通过功率放大芯片输出0‑2.5A高精度电流信号，驱动比例阀阀块移动，进而驱动农机上的执行部件。

技术领域

本发明公开一种适用于农机ECU的比例阀驱动电路及控制方法，属于农机ECU装备技术领域。

背景技术

电液比例阀又称比例控制阀，也叫比例阀，是一种阀内比例电磁铁借助输入的模拟电压信号产生相应的比例电磁力来控制使工作阀阀芯产生位移，从而控制阀口尺寸变化，以完成与输入电压成比例的压力、流量输出元件。比例阀驱动电路主要用于通过比例阀或者液压马达实现自走式农机主离合油缸、捡拾台油缸、摘果箱油缸、行走马达、摘果马达等液压执行部件的位移或速度的精准控制。驱动电路完成了电信号向非电信号(速度、位移和力)的转化，实现了对小信号的功率放大。

自走式农机装备的ECU控制板需要控制多路的液压执行部件，受外壳限制导致板间空间资源有限，这就需要ECU各个单元电路在满足控制需求的前提下，控制板电路度高集成，电路设计尽可能的精简。其中，所述电液比例阀厂商配备的专用比例阀放大器价格昂贵，体积庞大，功率器件多而杂，而且由于没有数据的采集与反馈回路，控制精度低；而且由于比例阀线圈是感性负载，当前比例放大器在MOSFET开通与关断期间，没有有效消除线圈反向电动势引起的加载在开关管两端的电压毛刺，产生严重的电磁干扰，进而影响驱动器件的寿命。

中国专利文献CN106896764B公开了一种工业遥控接收器的双单片机闭环控制方法，工业遥控接收器包括电源、主单片机、副单片机、输出放大板、继电器和射频收发装置，闭环控制方法包括主芯片初始化、主单片机接收中断、主单片机判断副单片机状态、副单片机检测输出和副单片机检测主单片机状态等步骤。该文献的闭环设计，能够有效避免此类事件的发生，大大提高了安全性和可靠性。但是通过详细参阅可知，该专利文献主要是通过双单片机实现远程闭环控制算法，并未涉及比例阀的控制。该文献并未记载任何关于精简电路设计、降低成本、避免电磁干扰、延长驱动器件寿命的技术方案或者技术启示。

中国专利文献CN108312802B公开一种农机设备车身调整系统，通过在农机设备车辆上设置姿态调整与扭矩分配控制器及相应设备实现对农机设备的车身进行调整，通过电磁阀开关以控制液压缸的运动，操作简单、易行。本方法通过采用PID的闭环控制，辅以前馈信号修正，对调整装置的调整精度和调整频率更高，控制效果更好。采用姿态信号实时采集，使调整具有实时性，提高了装置的实用性；其控制器可控制多路比例电磁阀，具备多外部传感器接口并支持多种通信协议，可通过对控制器编程，实现对丘陵山地拖拉机姿态调整与扭矩分配的控制，本发明技术方案确保了农机设备车体后底盘始终水平，提高驾驶员作业的舒适性，提高了农机设备对作业环境的适应性。该专利文献主要针对农机设备车身姿态调整装置的各个部件组成、工作流程及原理进行专利要求，各个部件集成组合工作，并未针对电液比例阀控制电路及方法进行深入设计。

中国专利文献CN110024544A一种根茎类作物收获机自动对行控制系统及方法，实现收获机作业路线实时调整，从而实现收获机行进过程中的自动对行功能。根茎类作物收获机自动对行控制系统包括信号采集模块、比例阀驱动模块、车载控制器和监控终端，其中信号采集模块包括左角度传感器、右角度传感器和位移传感器，左角度传感器及右角度传感器用于测量地垄处探测板偏移数据，位移传感器用于测量液压油缸伸缩数据；比例电磁换向阀驱动液压油缸的动作，液压油缸与收获机牵引座连接；监控终端和车载控制器之间通过无线通讯单元进行信号传递；车载控制器输入端与信号采集模块连接，输出端与比例阀驱动模块连接。