基于单片机的液压系统油温自动控制系统研究.pdf

基于单片机的液压系统油温自动控制系统研究 口田铖 口郭化平 口李宁 口张健 口罗亮 1 ． 武汉军械士官学校 武汉4 3 0 0 7 5 2 ． 总装科订部工程兵驻武汉某地区代表室 武汉4 3 0 0 7 5 摘要基于单片机的液压 系统 油温 自动控 制 系统是机械装备的配套 系统 ， 该 系统 实现 了对液压 系统 油温的 自动控 制。 介 绍了液压 系统 油温 自动控制 系统的设计 方案、 工作原理 ， 详细 阐述 了设计开发的过程 ， 最后 就该 系统的应用予 以展 望 。 关键词 单片机液压系统油温 自动控制机械装备 中图分类号 T H1 3 7 ； T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 O L O O 50 0 3 0 0 2 机 械 装 备 液 压 系 统 油 液 的工 作 温 度 一 般 在 3 0～ 6 0 C范 围 内 比较好 ， 油温 太 高对 液 压 系统 会 带来 很 大 不 良影 响 ， 如 黏度下 降 、 容积效 率 降低 、 润 滑油 膜变 薄 、 增加 机械磨 损 、 密封件 老 化变质 、 丧失 密 封性等 ， 因此 ， 对 液 压 系 统 的 控 制 显 得 尤 为 重 要 ， 特 别 是 对 液 压 系 统 可靠 性 要求 比较 高 的机 械装 备更 是 如 此 。 基 于单 片 机 的 液 压 系 统 油 温 自动 控 制 系 统 实 现 了 对 油 温 的 显 示 以 及 自动 控 制 ， 使 液 压 系 统 油 温 控 制 在 事 先 设 定 的 温 度 范 围 内。 通 过显示 的温 度数 据 ， 操作人 员 一方面 可 以对 油 温 数据 进 行 实 时 监 测 ， 及 时掌 握 系统 信 息 ， 另 一 方 面 ， 还 可 以通过 自动控 制 系统实 现对 油液 的强制 冷却 ， 减少 因系统 油 温过 高 而造 成 的 损失 。 而 当温度 在 设定 范 围 内时 ， 风 扇 停 止 工 作 ， 节 省 了 能 耗 。 1 油温 自动控制系统组成及原理 机 械 装 备 液 压 系 统 油 温 自动控制 系统 主要 由油 温 传 感 器 DS 1 8 B 2 0 、 信 号 检 测 硬 件 模 块 、 软 件 检 测 模 块 及 冷 却 回 路 组 成 ， 收稿 日期 2 0 0 9 年l 2 月 ．j 其 框 图如 图 l 所 示 。 该 系 统 是 以单 片 机 为 控 制 器 、 以 冷 却 器 为 执 行 装 置 、 以温 度传 感 器 为测 量元 件 构 成 的温 度 闭环 控制 系 统 。 温 度传 感 器 一方 面 通过 液 压 管路 与装 备 液 压 系统 油 箱相 连 ， 另 一方 面将 采集 到 的 温度 参数 通 过专 业 屏 蔽线 与信号 检测 硬件 系统 相连 。 测 试 硬 件 系 统 主 要 包 括 单 片 机 、 主 控 电 路 以 及 数 码显 示管 。 软件 检测 模块 有两 部分 ， 一部 分下 位单 片机 是 基 于 c语 言 开发 ， 安装 在 主控 电路 中 ， 用 于信 号 实 时判 读 ； 另 一部 分安 装 于上 位 P C机 ， 用 于事 后 数据分 析 。 传 感器 测量值 与 软件界 面输 入 的给定值 相 比较 ， 当 测量 值超 出给定 值 时 ， 指令 发送 给单 片机处 理 计算 ， 然 后送 指 令 给继 电器 ， 从 而控 制 电磁 阀换 向驱 使液 压 马 达工 作 ， 马 达 带动 风 扇转 动 ， 为 冷 却器 散热 。 温度 控制 系 统 如 图 2 所 示 。 【 3 】 潘君骅． 光学非球面的设计、 加工与检测【 M] ． 北京 科学 出版社． 1 9 9 6 ． f 4 】 杨力． 先进光学制造技术 【 M】 ． 北京 科 学出版社， 2 0 0 1 ． 【 5 】 王院生， 王鹤岩， 蔡立， 等． 二次非球面光学零件的轨迹成 形法加工新技术[ J 1 _ 机械设计与研究， 2 0 0 5 ， 2 1 5 7 7 一 0 1 0／5 8O ． [ 6 】 王院生， 王鹤岩， 高路， 等． 轨迹成形法加工非球面光学零件 新技术的研究轨迹成形法加工新原理提出的依据【 J 】 ． 长春理工大学学报， 2 0 0 5 ， 2 8 1 3 6 4 0 ． △ 编 辑 小 前 机 械 制 造 4 8 卷 第 5 4 9 期 曩 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2系统设计与开发 系 统 由 硬 件 和 软 件 两 部 分 组 成 。 硬 件 系 统 是 单 独 的液压 冷 却 回路 和 信 号检 测 系 统 。 信号 检 测 系统 通 过 继 电器 与 液压 冷 却 回路 中的 电磁 铁 相 连接 ， 实现 闭 环 的温度 控 制 回路 。 软 件 系 统 主要 是 驱动 信 号 检测 系 统 工作 的程 序 。 2 ． 1 液 压 6 “ - - 回 路 设 计 与 开发 基 本 工 作 原 理 回 油 路 总 管 中 装 有 风 冷 式 液 压 油 冷却 器 5 ， 风扇4由齿 轮 马达 3 带 动 ， 它 由装 在油 箱 中的 温度传 感器 及油 路 中的二 位三 通 电磁 阀2 控 制 ， 由小流 量 齿 轮 泵 1 供 油 。 当 温 度 超 过 一 定 值 时 ， 油 箱 中 的 温 度 传 感器 使 电磁 阀左 位工 作 ， 接通 齿轮 马达 ， 带 动风扇 旋 转 ， 液压 油被 强制 冷却 。 反 之 ， 电磁 阀不通 电 ， 液压 油流 回油箱 ， 风扇 停 转 ， 使 液压 油 保 持在 适 当 温度 范 围 内 。 机械制造4 8卷 第s 4 9 组 成 的 自 动 调 节 油 温 冷 却 回路 见 图 3 。 2 ． 2温 度 测 控 系 统 设 计 温 度 测 控 系 统 中 主 要 硬 件 选 用 数 字温 度 传感 器 DS 1 8 B 2 0 ， 单 片 机 AT 8 9 C 2 0 5 1 ， 数 码 管 显 示 。 DS 1 8 B2 0 与 微 处 理 器 通 过 总 线 连 接实 现 两 者 的双 向通信 ， 测 量 结 果 直接 输 出数 字 温 度 信 号 ， 以 “ 一 线 总 线 ”串 行 传 送 给 CP U， 同 时 可 传 送 CRC校 验 码 ， 具 有 极 强 的 抗 干 扰 纠 错 能 力 ， 电 路 结 构 简 单 。 AT 8 9 2 0 5 1单 片 机 成 本 低 ，内 部 含 有 2 K 的 fl a s h ROM， 电 可 擦 写 1 o o o 0 以 上 ， 便 于 系 统 扩 展 与 升 级 。 液 晶 显 示 ， 省 电 。 温度 测路 系 统流程 如 图4 所 示 。 单 片 机 通 过 总 线 向 DS 1 8 B2 0 发 出 温 度 转 换 命 令 ， 并 读 取 转 换 后 温 度 值 的 1 2 位 二 进 制 数 ， 然 后 单 片 机 进 行 数 据 处 理 ， 把 二 进 制 数 转 换 为 相 应 的 温 度 值 并 驱 动 数 码 管 数 字 显 示 ， 采 用 键 盘 设 定 ， 确 定 上 限 的 设 置 值 。 单片机 进行 数据 比较 处理 1 当实测 温度 高 于设 定上 限时 ， 制 冷系统 启 动 ； 2 当 实 测 温 度 低 于 设 定 上 限 时 ， 制 冷 系 统 停 止 _q 2 作 ， 直 到测得 温度 达 到上 限或高 于上 限范 围 。 本 油 温 冷 却 控 制 系 统 采 用 的 是 循 环 测 量 方 式 来 显 示 和 控制 温 度 的 。 驱动 温 度测 控 系统 的程序 使 用 C语 言 编 程 ， 开 发 5 1 2 具 选 用 KE I L C 5 1 。 3 结束语 本 系统 采用先 进 的温度 传感 器 DS 1 8 B 2 0 作 为 测温 元 件 ， 与单 片机 结 合设 计 的 机械 装 备 液压 系 统温 度 控 制 系统 ， 不 需 复杂 的信 号调 理 电路 和 A／ D转换 电路 就 能 直 接 与 单 片 机 完 成 数 据 采 集 和 处 理 ， 具 有 方 便 、 精 度 高 、 功 耗 低 、 微 型 化 、 抗 干 扰 能 力 强 等 特 点 。 试 验 证 明 ， 该 系 统 很 好 地 解 决 了 液 压 系 统 油 温 控 制 的 问题 。 参 考文 献 [ 1 】 付家才． 传感器与检测技术原理及实践[ M】 ． 北京 中国电 力出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 2 】 刘 忠 ， 杨国平． 工程机械液压传动原理 、 故障诊 断与排除 [ M】 ． 北京 机械工业出版社 ， 2 0 0 5 ． 【 3 】 王瑞丽， 李玲琴， 孙保生． 全自动温控系统在装载机上的应 用【 J 】 ． 建筑机械， 2 0 0 8 1 3 1 0 21 0 6 ． △ 编 辑 禾 禾 2 1 1 1 0／ 国 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m