【正文】 然而它將是伺服閥與比例閥的更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前這種閥的名稱還停留在各跨國公司的命名上。這種系列產(chǎn)品目前在液壓閥的技術(shù)發(fā)展中是最高端技術(shù)的產(chǎn)品。在今后幾年，螺紋插裝閥的市場占有量將由現(xiàn)在的5%～10%增至25%～30%，二通插裝閥的市場占有量將由現(xiàn)在的15%～20%增至20%～25%，而疊加式、板式、管式等閥種的市場占有量將有可能下降。總的來說，國產(chǎn)閥優(yōu)勢在價格，差距在質(zhì)量。說到底，真正的差距是理念上的及資金體制與機(jī)制方面的，實質(zhì)上并不是技術(shù)上的，包括高端市場。主要是對于數(shù)字液壓閥這個新領(lǐng)域的一個探索，這是一個機(jī)電一體化的產(chǎn)品，體現(xiàn)了機(jī)械產(chǎn)品一個未來的走勢。第二章 數(shù)字液壓閥結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械部分設(shè)計，其中一個主要的部分就是對于普通液壓閥的改造，使其成為一個數(shù)字液壓閥，可以用計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在傳動部分中，本次畢業(yè)設(shè)計采用了步進(jìn)電機(jī)來帶動液壓閥的轉(zhuǎn)動。這是非常容易實現(xiàn)的一個控制方式，簡單方便。雖然用齒輪傳遞動力可以得到不錯的扭矩，但是精確度不能保證，對于空間的占用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接連接的方式，與本次設(shè)計思想不符，所以本次畢業(yè)設(shè)計還是采用步進(jìn)電機(jī)軸將與液壓閥的軸同軸連接的方式的理念進(jìn)行設(shè)計。89C51單片機(jī)是一個使用很普遍的芯片，它的40個引腳的功能，也基本上可以滿足我這次設(shè)計的需要，是一個很好用的芯片。由于89C51輸出的信號比較弱，所以必要的時候會連接一個放大芯片，以放大信號，這樣可以更好的對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。本次畢業(yè)設(shè)計，基于執(zhí)行元件是液壓閥，所以我設(shè)計了壓力傳感器作為一個反饋系統(tǒng)，它的作用是測量液壓閥系統(tǒng)內(nèi)部的壓力，以反饋給89C51單片機(jī)，讓89C51單片機(jī)可以通過反饋的結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的控制。以上就是這次畢業(yè)設(shè)計中，對于機(jī)械部分的一些構(gòu)思，基于以上構(gòu)思，我將進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)計，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)和這次畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)達(dá)到的要求。由主閥和導(dǎo)閥兩部分組成。導(dǎo)閥主要由閥座、閥瓣、膜片、彈簧、調(diào)節(jié)彈簧等零件組成。本系列產(chǎn)品在普通減壓閥基礎(chǔ)上做了以下改進(jìn)，加大了活塞面積，改變了節(jié)流結(jié)構(gòu)，改變了密封形式，改進(jìn)了導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)彈簧形式，從而從以下幾方面提高了產(chǎn)品的性能：提高了對出口壓力變化的傳感效能，提高了靈敏度，大大降低了因上游壓力變化，流量變化等因素引起的壓力偏差。改進(jìn)了密封面結(jié)構(gòu)，延長了密封面壽命。我選擇這款液壓閥有以下幾個理由：首先，它本身可以用于液壓油路，而且它的性能可以適應(yīng)大流量（本次畢業(yè)設(shè)計，液壓閥必須可以承受30MPa的壓力）；其次，他可以適應(yīng)大流量的變化（0～30MPa的壓力變化）；它的靈敏度比較高，比較適合改造成數(shù)字液壓閥；最后，它的結(jié)構(gòu)比較好，可以較為容易的進(jìn)行改造工作。通過控制脈沖個數(shù)即可以控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)電機(jī)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。）LengthL(mm)Holding Torque()Resistance(Ω)Inductance(mH)Rotor inertia()Weight(Kg)BS86HB650451275() 壓力傳感器的選擇壓力傳感器，我選擇了高溫壓力傳感器TQ550系列離子束濺射薄膜壓力傳感器。由于不用傳統(tǒng)的膠粘工藝,顯著改善了應(yīng)變式傳感器的長期穩(wěn)定性及抗蠕變特性，使產(chǎn)品使用的溫度范圍大為擴(kuò)展。技術(shù)參數(shù)：量MPa 工作電壓: 5 DC精、177。%FS輸－40～＋400（℃） 溫度可選輸出阻抗: 3177。≤1（ms）響應(yīng)頻率: 177。%FS/℃突出特點：高溫、高壓；高精度、%/年；抗振動、沖擊、耐腐蝕，全不銹鋼結(jié)構(gòu)；體積小、重量輕、直接過程安裝。這就是我選用它的原因，這次畢業(yè)設(shè)計中，它起到的作用是測定壓力值并把信號反饋給控制系統(tǒng)，即壓力傳感器實時測定液壓閥內(nèi)部系統(tǒng)的壓力值，并把這個壓力值通過電信號的形式反饋給控制系統(tǒng)。圖中所示，編號2部分為閥體，編號5部分為步進(jìn)電機(jī)，編號7部分為壓力傳感器，編號6部分為連軸器。壓力油由閥的進(jìn)口流入，經(jīng)減壓口減壓后從出油口流出。根據(jù)這次畢業(yè)設(shè)計的需要，我的改造部分主要是在編號7所示部分。這樣，再用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，就可以達(dá)成液壓閥的數(shù)字控制。隔板主要由兩塊鋼板組成，一塊與步進(jìn)電機(jī)后部安裝孔相連，另一塊與閥體相連，在安裝過程中，要保證與閥體相連的鋼板與閥體中心軸的平行度公差和垂直度公差，還要保證于步進(jìn)電機(jī)相連的鋼板的平行度公差，這樣才能保證步進(jìn)電機(jī)與液壓閥兩軸之間的同軸度，從而保證正常的工作需要！最后，編號7部分為壓力傳感器。第三章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計中，采用89C51單片機(jī)、驅(qū)動芯片，A/D轉(zhuǎn)換器、壓力傳感器、步進(jìn)電機(jī)和負(fù)載來構(gòu)成一個整體的控制系統(tǒng)的硬件部分。當(dāng)采用單片機(jī)進(jìn)行控制時,需要在單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)之間設(shè)驅(qū)動電路，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動電流相對較大,需要驅(qū)動電路放大信號來提供步進(jìn)電機(jī)的工作電流，這樣才能使步進(jìn)電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)硬件部分由4大部分組成,即: 89C51單片機(jī)；驅(qū)動電路；反饋電路；步進(jìn)電機(jī)。{74 jpLK{d(, EVcc（40腳）：主電源接＋5V Z7Wn c:Y O$Jt=F 時鐘電路引腳XTAL1 和XTAL2 $q39。.IH4bz 片內(nèi)是一個振蕩電路反相放大器的輸出端。 片內(nèi)是一個振蕩電路反相放大器的輸入端。`D8PS_y Y控制信號RST/Vpd、ALE/(/PROG) 、/ PSEN和 (/EA)/Vpp (*f( }7 RST/Vpd（9腳）：復(fù)位端。該引腳有復(fù)用功能，Vpd為備用電源輸入端，防止主電源掉電。S]0j ALE/（/PROG）（30腳）：地址鎖存信號端。平時不訪問片外存貯器時，該端以六分之一的時鐘振蕩頻率固定輸出脈沖。該引腳有復(fù)用功能， 為片內(nèi)程序存貯器編程（固化）的編程脈沖輸入。Qdrp0 負(fù)載能力為8LSTTL門。 (/EA)/Vpp（31腳）：/EA端接高電平時，CPU取指令從片內(nèi)程序存貯器自動順延至片外程序存貯器。該引腳有復(fù)用功能，Vpp為片內(nèi)程序存貯器編程時的編程電壓。 ～（39～32腳）：訪問片外存貯器時作為低八位地址線和八位數(shù)據(jù)線（復(fù)用）。 4^ruk9N9* 負(fù)載能力為3個LSTTL門。 ～（21～28腳）：訪問片外存貯器時作為高八位地址線。 負(fù)載能力為3個LSTTL門。 6P( zlmWx P3口的第二功能 （10腳）： RXD（串行口輸入端） Lg 3_zc （13腳）： /INT1（外部中斷1輸入端） pIDP(a(} （15腳）： T1（定時器/計數(shù)器1外部輸入端） Q /R7gv{ $nusL$ 6 步進(jìn)電機(jī)工作原理的介紹步進(jìn)電機(jī)工作原理：以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例,。若換成B相通電,則磁拉力使B相定、轉(zhuǎn)子小齒對齊(轉(zhuǎn)過),而與B相相鄰的C相和A相的定、轉(zhuǎn)子小齒又錯開,即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過一個步距角。若改變通電順序為:A→C→B→A,則電機(jī)反向轉(zhuǎn)動。若按AB→BC→CA→AB或A→AB→B→BC→C→CA→A順序通電則稱為三相雙拍或三相單、雙六拍。所以,可以通過改變步進(jìn)電機(jī)通電循環(huán)次序來改變轉(zhuǎn)動方向,可以通過改變通電頻率來改變其角頻率。本次采用的是四相八拍步進(jìn)電機(jī)，所以，通電方式為A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A，反轉(zhuǎn)則為A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A。單片機(jī)內(nèi)部的RAM和ROM即可滿足該項目的要求,在以后的實際運用中,如需擴(kuò)展較多的外部RAM和ROM時,可加上數(shù)據(jù)緩沖器。ULN2803AP芯片在整個電路中，起到一個驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的作用，由于步進(jìn)電機(jī)工作需要較大的功率，所以通常需要使用功率放大器來提供步進(jìn)電機(jī)的工作電流,將89C51單片機(jī)送來的弱電信號變?yōu)閺?qiáng)電信號,可以采用集成功放,也可以采用分立元件。通過上面的主要技術(shù)參數(shù)可以看出,直流固態(tài)繼電器ULN2803AP芯片完全可以滿足該設(shè)計對于放大的需要。它的工作電壓為5DC，輸出電壓為5～15DC，測量范圍為0～30MPa。這樣，當(dāng)輸出電壓為5DC時，測量出來的系統(tǒng)內(nèi)部壓力就是0MPa；當(dāng)輸出電壓為15DC時，測量出來的系統(tǒng)內(nèi)部壓力就是30MPa。之后把壓力傳感器的輸出數(shù)據(jù)線接在芯片ADC0809的IN0接口上，這樣芯片ADC0809就可以讀取壓力傳感器輸出的電信號了。芯片ADC0809的IN0引腳用于接收外部來的電信號，而D0～D7引腳則用來輸出轉(zhuǎn)換完成的數(shù)字信號，所以D0～D7引腳與89C51單片機(jī)P00～P07引腳相連。負(fù)載能力為8個LSTTL門，同時可以做A/D轉(zhuǎn)換的接收端用，這一作用也正是本次設(shè)計中所需要的。最后芯片ADC0809 的CLK引腳需要于系統(tǒng)的CLK引腳相連，使其與單片機(jī)89C51的CLOCK保持一致。其中89C51單片機(jī)340引腳接電源（+5V），P10～P13引腳與放大芯片8引腳相連輸出控制信號；P00～P07與D0～D7相連，CS～P2WR～WR、RD～RD、INT0～EOC相連用于接受反饋信號。芯片ULN2803AP的引腳1接電源（5V）、12接地。步進(jìn)電機(jī)6引線接電源（12V），步進(jìn)電機(jī)伸出軸與負(fù)載（數(shù)字液壓閥）的軸相連。ADC0809芯片，引腳A、B、C接地，而CLK引腳與系統(tǒng)的CLK相連以獲得相同的系統(tǒng)時鐘。（）第四章 控制系統(tǒng)軟件部分設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計中，采用的步進(jìn)電機(jī)是四相步進(jìn)電機(jī)，所以軟件的控制將采用四相八拍的控制方式，這樣可以很有效的提高精度，以適應(yīng)數(shù)字液壓閥的高精度的控制。所以，本次畢業(yè)設(shè)計的軟件編程，我也將采用C語言進(jìn)行編程，這樣既簡化了操作，也使我的程序的有了很大的可讀性。：（），首先要編輯程序，然后要編譯程序，看程序是否有錯誤。之后進(jìn)行下一步通過放大電路，把脈沖傳給步進(jìn)電機(jī)，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動起來以后，會帶動數(shù)字液壓閥的伸出軸一起轉(zhuǎn)動，這樣數(shù)字液壓閥的系統(tǒng)壓力就會升高。此時89C51單片機(jī)會判斷，數(shù)字液壓閥的系統(tǒng)內(nèi)部壓力是否已經(jīng)超過預(yù)設(shè)壓力值，如果沒有，則控制步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，循環(huán)進(jìn)行上一循環(huán)；如果已經(jīng)達(dá)到預(yù)設(shè)壓力值，則退出循環(huán)，系統(tǒng)不再動作。 環(huán)形脈沖分配在單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)中,相應(yīng)的控制信號由單片機(jī)來產(chǎn)生,根據(jù)需要調(diào)整步進(jìn)電機(jī)的頻率來控制轉(zhuǎn)動速率，為了提高定位精度,四相步進(jìn)電機(jī)采用八拍方式。四相步進(jìn)電機(jī)的四相分別為,構(gòu)成的八拍為。步進(jìn)電機(jī)各相為低電平有效。unsigned char L_value[8] = {Ox0E,Ox0C,Ox0D,Ox09,Ox0B,Ox03,Ox07,Ox06}。 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速n = 頻率Hz * 60 /(( 360 / T) * x)其中：步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速單位是：轉(zhuǎn)/分 、頻率H單位是：赫茲 、x：是指細(xì)分倍數(shù)、T:固有步進(jìn)角。把數(shù)據(jù)帶入公式：30 = H * 60/（（360 / ）* 2）H = 200Hz所以設(shè)定步進(jìn)電機(jī)的頻率為200Hz。所以步進(jìn)電機(jī)要走942步，根據(jù)每200步一圈，才能達(dá)到需要的壓力。 89C51單片機(jī)源程序include REG51. H /* 宏包含8051 頭文件 */include /* 宏A/D頭文件 */define STARTED xbyte[Ox7F00] /* 定義STARTED數(shù)值存儲位置 */define ADRESULT xbyte[Ox7f08] /* 定義ADRESULT數(shù)值存儲位置 */unsigned char p1；unsigned char p0；unsigned char p3sbit ADBUSY = p3^3。 　 /* 步進(jìn)電機(jī)環(huán)形脈沖控制字 */void Delay() /* 延遲程序 */ { unsigned char i。i=100。 /* 延時循環(huán) */ } unsigned char AD0809(void) /* A/D函數(shù) */ { unsigned char result。 /* 賦初值 */ while(ADBUSY == 1)。 /* 延遲程序 */ result =ADRESULT。 /* 返回結(jié)果 */ }void main() /* 主函數(shù) */ { unsigned char m。 /* 定義函數(shù) */ p1=0x0。 /* 讀取result */ Delay()。 /* 為一可變量，可根據(jù)減壓閥的壓力設(shè)定改變此值 */ if (ADV = 0x0E) /* 符合條件，進(jìn)入循環(huán)函數(shù) */ for(m=0。m++) {p1= L_value[m]。 /* 不符合條件，結(jié)束循環(huán)函數(shù) */ } }void interrupt (void){ 　IT0 = 1 。 /* 設(shè)置INT0、INT1 為下降沿觸發(fā)方式 */　　EX0 = 1 。 　EA = 1 。 /* 等待中斷 */}在這其中用紅體標(biāo)注的部分unsigned char a = 0x0E為一個可變值，其中的0x0E可以替換。其中0x05代表壓力最小時的電壓0V，代表壓力0MPa；0x0E代表壓力最大時的電壓15V，代表壓力30Mpa。第五章 實驗 實際實驗因為條件限制，這次畢業(yè)設(shè)計并沒有實際進(jìn)行真實的實際實驗，而是在KeilC51單片機(jī)實驗臺上做了模擬實驗。用過匯編語言后再使用C 來開發(fā)，體會更加深刻。另外重要的一點，只要看一下編譯