第六章
液压系统比例阀控制器
6.1 前言
比例控制阀主要用于开回路控制(o pe n loo p co nt rol)；比例控制阀的输出量与输入信号成比例关系，且比例控制阀内电磁线圈所产生的磁力大小与电流成正比。
在传统型式的液压控制阀中，只能对液压进行定值控制，例如：压力阀在某个设定压力下作动，流量阀保持通过所设定的流量，方向阀对于液流方向通/断的切换。因此这些控制阀组成的系统功能都受到一些限制，随着技术的进步，许多液压系统要求流量和压力能连续或按比例地随控制阀输入信号的改变而变化(图6-1.1)。液压伺服系统虽能满足其要求，而且精度很高，但对于大部分的工业来说，他们并不要求系统有如此高的质量，而希望在保证一定控制性能的条件下，同时价格低廉，工作可靠，维护简单，所以比例控制阀就是在这种背景下发展起来的。
比例控制阀可分为压力控制阀，流量控制及方向控制阀三类(如图6-1.2所示)。
1.压力控制阀：用比例电磁阀取代引导式溢流阀的手调装置便成为
引导式比例溢流阀，其输出的液压压力由输入信号连续
或按比例控制。
2.流量控制阀：用比例电磁阀取代节流阀或调速阀的手调装置而以
输入信号控制节流阀或调速阀之节流口开度，可连续或
san jo按比例地控制其输出流量。故节流口的开度便可由输入
信号的电压大小决定。
3.方向控制阀：比例电磁阀取代方向阀的一般电磁阀构成直动式比
例方向阀，其滑轴不但可以换位，而且换位的行程可以
连续或按比例地变化，因而连通油口间的通油面积也可
united kingdom以连续或按比例地变化，所以比例方向控制阀不但能控
制执行组件的运动方向外，还能控制其速度。
bae以上各种比例阀所作动的液压组件为液压缸或液压马达。
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6.2 比例阀控制器内部方块之意义与功能
比例阀控制器内部包含各种电路模块，每一个模块有其特定功能及用途并以符号来代表，此处就每一个模块的功能及原理来说明之。
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1.斜坡产生器(Ramp Ge ner ator)
图6-2.1为斜坡产生器之符号图，斜坡产生器(Ramp Ge ne r ator)主要是将瞬间的电压变化量转换成带有时间延迟的电压变化，也就是说当输入电压改变时，斜坡产生器会将原先的阶梯式电压变化量缓慢地改变到改变后之电压，而在原先电压与改变后电压之间就会得到一随时间上升或下降的斜坡(Ramp)，所以Ramp Ge ner ato r斜坡产生的原理跟积分器作用的原理是一样的。当输入信号改变时(图6-2.2)，其输入信号的波型有如阶梯形状。若系统无Ramp Ge ner ator时，其阀体控制油压的变化亦与输入信号阶梯式的变化一样，则使每个相邻的油压压差变化很大，结果使整个控制油压的变化不准确及组件作动不圆滑顺畅，而Ramp Ge ner ator
就是为了解决此项的困扰。当阶梯式的控制信号经Ramp Ge ner ator 时(图6-2.3)，Ramp Ge ner ator 会将电压变化的时间延迟，而输出一随时间上升或下降的斜坡信号，使油压变化顺着斜坡方向作变化，这样的结果使整个油压的变化更为圆滑顺畅。
图6-2.1 斜坡产生器之符号
t
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输入讯号
输入讯号
输出油压
输出油压
skate(图6-2.2) (图6-2.3)
2.脉波输出信号(P ul d Out put St age)
vaga图6-2.4为脉波产生器之符号图。由脉波产生器(P ul Ge ner ator)发出一脉波信号与控制信号(co mmand vo lt age)一起输入到电压-电流转换器(co nverte r)，将电压信号转换成脉波电流信号输出到比例控制阀的电磁线圈上使电磁线圈产生磁力，来控制比例阀阀轴的移动量。经由控制电流脉波之工作
hooverphonic周期(Dut y c ycle)的大小，来控制供应至电磁线圈的电流大小，而脉波产生器的输出频率随各种阀体型式而不同。
产生的脉波电流，主要是使作用在电磁阀驱动电路的功率损失降到最小，因为若使用模拟信号控制，其在电磁线圈驱动电路上产所生的功率(P=V×I L)损失将会很大，而以脉波电流控制时，只要控制电流脉波的工作周期之大小，即可控制电磁阀之平均电流大小，并且可以将在电磁线圈驱动电路上所产生的功率损失降到最小。(图6-2.5)active desktop
脉波产生器
图6-2.4
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3.电源供应器
(Po wer Suppl y )
将110V或220V的交流电压，由变压器降压经桥式整流滤波，得到一未经稳压的24V直流电压，因变压器是由漆包铜线所绕成的，有其绕线电阻存在r c，当二极管导通时，亦有其电阻r ON存在，所以在全负载时，r c与r O N都会产生相当的压降，因此负载实际承受的电压为V L=V S-I L(r c+r ON)，若拿来当系统电压供给的话，会受到系统负载电流(I L)的影向而变动，则在控制上会有失真的产生，这不是稳定直流电源所希望的现象，所以须要有稳压阶段(图6-2.5)将未稳压之电压作稳压的动作，减少系统在控制上及作业上误差的产生，在控制器(VT2000及VT3000)系统中，若使用24V 做为供给电源时，在系统的最初输入端须装一个电源稳压转换器，24V在稳压转换后，提供系统内部操作所须之电压及输出一±9V 直流电压去当作控制信号(Co mme nd si gnal)的供给源。(图6-2.6为电源供应器之符号图)
