比例控制閥控制器的原理分析

今天，我們來(lái)聊聊比例控制閥的控制器，主要是了解一下PWM控制原理。

1、數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)

比例控制閥控制器的原理是，當(dāng)控制器接收電流信號(hào)后，會(huì)將電流轉(zhuǎn)換為所需值的電壓。

比例控制閥控制器使用PWM控制方法，講輸入電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成平均電壓輸出。

這里的PWM控制是Pulse Width Modulation的縮寫，是脈寬調(diào)制控制方法。即可采用數(shù)字電信號(hào)，獲得與模擬信號(hào)相似的效果。

在電信號(hào)方法中，模擬信號(hào)可以隨著時(shí)間連續(xù)自然地改變信號(hào)的值。

因此，波形呈曲線形狀，并且存在無(wú)限多個(gè)點(diǎn)。

但是，數(shù)字信號(hào)是不連續(xù)的，只有0和1的信號(hào)值，所以會(huì)出現(xiàn)像城墻一樣的波形形態(tài)。

2、以燈泡亮度為例描述PWM信號(hào)的作用

在這里，PWM控制是一種調(diào)整數(shù)字信號(hào)的脈沖（波形）寬度并遵循模擬的精密信號(hào)形狀的技術(shù)。

用什么方法可以實(shí)現(xiàn)呢？

這些電信號(hào)基本上變化很快，以致于人難以識(shí)別。

在這里，適當(dāng)調(diào)整數(shù)字傳輸信號(hào)的“ON（不通電）”和“OFF（不通電）”，調(diào)節(jié)一個(gè)周期內(nèi)“ON”狀態(tài)下的持續(xù)時(shí)間比率占空比（Duty cycle）就可以了。

例如，數(shù)字信號(hào)的0=0V，1=5V。0V時(shí)，燈泡熄滅；5V時(shí)，燈泡點(diǎn)亮。

如果到某個(gè)時(shí)間T為止施加100％的占空比，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

因?yàn)閿?shù)字傳輸信號(hào)的ON-OFF比率為100:0，所以輸出5V的平均電壓， 燈泡會(huì)100%亮起來(lái)。

這次，我將給出90％的占空比，直到某個(gè)時(shí)間T。

也就是ON:OFF的比率是90:10。

那么，將輸出平均4.5V的電壓，燈泡亮度將為90％。

這次，我們將到某個(gè)時(shí)間T為止的占空比設(shè)定為50％，將ON:OFF的比率設(shè)為50:50怎么樣？

那么，將輸出平均2.5V的電壓，使燈泡亮度只亮50%。

最后，如果占空比為0％，ON:OFF比為0：100的話，則電流將不會(huì)流過，燈泡將關(guān)閉。

通過這種方式，可以調(diào)整一個(gè)周期內(nèi)額定電壓的ON-OFF比率，改變平均電壓輸出。

也可以使用數(shù)字方法來(lái)模擬具有多個(gè)值的模擬信號(hào)。

當(dāng)控制器通過PWM控制向比例控制閥的電磁線圈發(fā)送電信號(hào)時(shí)，比例控制閥可以根據(jù)信號(hào)值（平均電壓值）調(diào)整彈簧力和柱塞磁力之間的平衡，從而自由地改變流路的開閉程度。

3、以比例閥為例描述PWM的作用

我們將控制器連接到比例控制閥上，再來(lái)看一下它的功能。

當(dāng)最大程度打開比例控制閥的流路時(shí)，可以流經(jīng)閥門的空氣最大流量為每分鐘250L，可以輸入到控制器中的信號(hào)電流值為4mA~20mA。

這時(shí)，如果我們希望閥門的流量約為20％，即每分鐘流動(dòng)50升空氣。

那么，應(yīng)在設(shè)備的信號(hào)控制器流量為20％時(shí)，將7mA的信號(hào)電流值發(fā)送到控制器。

這時(shí)候，控制器接收到信號(hào)，就會(huì)將已編程的平均電壓DC7V施加到閥門，讓閥門的流路打開大約20％，使每分鐘流過50升的空氣。