【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?？偟膩碚f，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，這是一個機電一體化的產(chǎn)品，體現(xiàn)了機械產(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，可以用計算機進行遠程控制。在傳動部分中，本次畢業(yè)設(shè)計采用了步進電機來帶動液壓閥的轉(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遠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)計還是采用步進電機軸將與液壓閥的軸同軸連接的方式的理念進行設(shè)計。89C51單片機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電機進行控制。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，讓89C51單片機可以通過反饋的結(jié)果進行進一步的控制。以上就是這次畢業(yè)設(shè)計中，對于機械部分的一些構(gòu)思，基于以上構(gòu)思，我將進行進一步設(shè)計，以達到預(yù)期的目標(biāo)和這次畢業(yè)設(shè)計中應(yīng)達到的要求。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，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，從而達到準(zhǔn)確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。在歐美等發(fā)達國家80年代已被淘汰；混合式步進電機是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。這種步進電機的應(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?！?（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部分為步進電機，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，再用單片機控制步進電機的旋轉(zhuǎn)，就可以達成液壓閥的數(shù)字控制。隔板主要由兩塊鋼板組成，一塊與步進電機后部安裝孔相連，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，還要保證于步進電機相連的鋼板的平行度公差，這樣才能保證步進電機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、驅(qū)動芯片，A/D轉(zhuǎn)換器、壓力傳感器、步進電機和負載來構(gòu)成一個整體的控制系統(tǒng)的硬件部分。當(dāng)采用單片機進行控制時,需要在單片機和步進電機之間設(shè)驅(qū)動電路，步進電機的驅(qū)動電流相對較大,需要驅(qū)動電路放大信號來提供步進電機的工作電流，這樣才能使步進電機正常旋轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)硬件部分由4大部分組成,即: 89C51單片機；驅(qū)動電路；反饋電路；步進電機。{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 步進電機工作原理的介紹步進電機工作原理：以三相反應(yīng)式步進電機為例,。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,即步進電機轉(zhuǎn)過一個步距角。若改變通電順序為:A→C→B→A,則電機反向轉(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,可以通過改變步進電機通電循環(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電機，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)動步進電機的作用，由于步進電機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電機的工作電流,將89C51單片機送來的弱電信號變?yōu)閺婋娦盘?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P00～P07引腳相連。負載能力為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89C51的CLOCK保持一致。其中89C51單片機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。步進電機6引線接電源（12V），步進電機伸出軸與負載（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，采用的步進電機是四相步進電機，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。之后進行下一步通過放大電路，把脈沖傳給步進電機，使步進電機轉(zhuǎn)動，當(dāng)步進電機轉(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，則控制步進電機繼續(xù)轉(zhuǎn)動，循環(huán)進行上一循環(huán)；如果已經(jīng)達到預(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控制步進電機系統(tǒng)中,相應(yīng)的控制信號由單片機來產(chǎn)生,根據(jù)需要調(diào)整步進電機的頻率來控制轉(zhuǎn)動速率，為了提高定位精度,四相步進電機采用八拍方式。四相步進電機的四相分別為,構(gòu)成的八拍為。步進電機各相為低電平有效。unsigned char L_value[8] = {Ox0E,Ox0C,Ox0D,Ox09,Ox0B,Ox03,Ox07,Ox06}。 步進電機轉(zhuǎn)速n = 頻率Hz * 60 /(( 360 / T) * x)其中：步進電機的轉(zhuǎn)速單位是：轉(zhuǎn)/分 、頻率H單位是：赫茲 、x：是指細分倍數(shù)、T:固有步進角。把數(shù)據(jù)帶入公式：30 = H * 60/（（360 / ）* 2）H = 200Hz所以設(shè)定步進電機的頻率為200Hz。所以步進電機要走942步，根據(jù)每200步一圈，才能達到需要的壓力。 89C51單片機源程序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。 　 /* 步進電機環(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)計并沒有實際進行真實的實際實驗，而是在KeilC51單片機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