增量式数字阀控制原理

增量式数字阀控制系统工作原理框图如图1所示。微型计算机（下简称微机）发出脉冲序列经驱动器放大后使步进电动机工作。步进电动机是一个数字元件．根据增量控制方式工作。增量控制方式是由脉冲数字调制法演变而成的一种数字控制方法，是在脉冲数字信号的基础上，使每个采样周期的步数在前一采样周期的步数上增加或减少一些步数，从而达到需要的幅值。步进电动机转角与输入的脉冲数成比例，步进电动机每得到一个脉冲信号，步进电动机的转子便沿给定方向转动一固定的步距角，再通过机械转换器（丝杆螺母副或凸轮机构）使转角转换为轴向位移，使阀口获得一相应开度，从而获得与输入脉冲数成比例的压力和流量。有时，阀中还设置用以提高阀重复精度的零位传感器和用以显示被控量的显示装置。增量式数字阀的输入和输出信号波形图如图2所示。由图2可见，阀的输出量与输入脉冲数成正比，输出响应速度与输入脉冲频率成正比。对应于步进电动机的步距角，阀的输出量有一定的分辨率，它直接决定了阀的zui高控制精度。

步进电动机是电液数字阀的重要组成部分，它是一种数字式的回转运动电气机械转换器，利用电磁作用原理工作，它将电脉冲信号转换成相应的角位移。步进电动机由的驱动电源（控制器）供给电脉冲，每输入一个脉冲，电动机输出轴就转动一个步距角（常见的步距角有0.75"、0.9"、1.5"、1.8"、3"等），实现步进式运动。

下表是某公司生产的增量式数字阀规格系列。

某公司生产的增量式数字阀规格系列

按工作原理不同，步进电动机有反应式（转子为软磁材料）、永磁式（转子材料为*磁铁）和混合式（转子中既有*磁铁又有软磁体）等。其中反应式步进电动机结构简单，应用普遍；永磁式步进电动机步距角大，不适宜控制；混合式步进电动机自定位能力强，步距角较小。混合式步进电动机用作电液数字流量阀和电液数字压力阀的电气机械转换器，控制性能和效果良好。

增量式数字阀具有以下优点：①步进电动机本身就是一个数字式元件，这便于与计算机接口连接，简化了阀的结构，降低了成本，并且步进电动机没有累积误差，重复性好，当采用细分式驱动电路后，理论上可以达到任何等级的定位精度，如一些公司及研究院所研制的步进数字阀定位精度均达到0.1%；②步进电动机几乎没有滞环误差，因此整个阀的滞环误差很小，一些公司及研究院所研制的数字阀滞环误差均在0.5%以内；③步进电动机的控制信号为脉冲逻辑信号，因此整个阀的可靠性和抗干扰能力都比相应的比例阀和伺服阀好；④增量式数字阀对阀体没有特别的要求，可以沿用现有比例阀或常规阀的阀体，由于增量式数字阀具有许多突出的优点，因此这类阀获得广泛的应用。

应根据实际使用要求的负载力矩、运行频率、控制精度等，依据制造商的产品型录（或样本）及使用指南提供的运行参数和矩频特性曲线，选择合适步进电动机型号及其配套的驱动电源。步进电动机在使用中应注意合理确定运行频率，否则将导致带载能力降低而产生丢步甚至停转现象，使步进电动机工作失常。