一种水下液压系统控制和数据采集装置

技术领域

本发明涉及海洋工程领域，具体地说是一种水下液压系统控制和数据采集装置。

背景技术

在水下机器人以及海洋装备领域经常使用液压控制系统，如液压推进器，液压机械手等水下设备。液压控制系统可以在运行过程中实现大范围的无机调速，在同等输出功率下，液压控制装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态特性好。液压控制系统通过压力补偿的方式可使水下机器人工作在全海深范围。进而，需要研发一种液压系统控制和数据采集装置能够工作在充满补偿液压油的高压环境中。

发明内容

本发明的目的是开发一种液压系统控制和数据采集装置，其能够在高压环境和充满液压油的环境中正常工作。。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种水下液压系统控制和数据采集装置，包括：控制器以及与其连接的通讯总线、数据采集电路、继电器、PWM信号发生电路；

所述数据采集电路，用于采集液压系统的检测信号，并发送至控制器；

所述控制器，用于根据检测信号发送控制命令至PWM信号发生电路；

所述PWM信号发生电路，用于根据控制器的控制命令转输出PWM信号发送给驱动电路，从而控制液压系统中相应的比例电磁阀。

所述继电器为常开继电器。

所述控制器的IO接口与继电器的控制端连接。

所述继电器的一对常开触点分别与电源和液压动力单元使能端连接。

所述PWM信号发生电路输出端连有驱动电路，所述驱动电路输出端与比例电磁阀的控制端连接。

所述数据采集电路连有传感器，所述传感器包括温度传感器、压力传感器、漏水检测传感器中的至少一种。

所述温度传感器设于液压系统的液压油路内部；压力传感器设于液压系统的回油油路内部；漏水检测传感器设于液压系统的液压阀箱内部。

所述通讯总线与水面控制及显示装置连接。

一种水下液压系统控制和数据采集装置，还包括电源模块，所述电源模块与控制器、通讯总线、继电器和驱动电路连接。

一种水下液压系统控制和数据采集方法，包括以下步骤：

控制器根据水面控制及显示装置发送的控制命令控制PWM信号发生电路；

PWM信号发生电路根据控制器的控制命令转输出PWM信号发送给驱动电路，从而控制比例电磁阀；

采集液压系统的检测信号，并发送至控制器；

控制器将检测信号发送至水面控制及显示装置。

本发明具有以下有益效果及优点：

1、本发明具有很高的集成度，可同时控制多个比例电磁阀。

2、本发明采用通用串行总线设计，相同类型的比例电磁阀均可采用此装置，无需进行二次开发和设计。

3、本发明可以工作在充满液压油的高压环境中。

附图说明

图1为本发明所述一种水下液压系统控制和数据采集装置的示意图；

图2为本发明所述一种水下液压系统控制和数据采集装置的原理框图；

图3为本发明所述一种水下液压系统控制和数据采集装置的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明涉及海洋工程领域，具体地说是一种水下液压系统控制和数据采集装置。所述装置应用了数字电子技术及模拟电子技术，主要包括嵌入式控制器，电源模块，继电器，PWM信号发生电路，驱动电路，数据采集电路和串行通信总线等电路。所述控制装置安装于水下液压阀箱内部，通过通讯总线接受外部控制命令并反馈液压系统温度，压力，漏水等数据，根据不同的控制命令，控制器可以输出PWM控制信号，通过驱动电路控制相应的电液比例阀动作。本发明集成度高，可扩展性强，接口通用，可以在充满液压油的高压力环境中使用。

一种水下液压系统控制装置包括，电源模块，嵌入式控制器，通讯总线，继电器，PWM信号发生电路，驱动电路。该装置以嵌入式控制器为核心，通过通讯总线与水面控制及显示装置通信，接受液压阀控制命令，根据不同的控制命令控制PWM信号发生电路产生PWM控制信号，再通过驱动电路控制对应的比例电磁阀动作，同时反馈水下液压阀箱内的温度，压力，漏水等数据。

采用数字通讯技术，通过串行总线与外界进行数据交互。

采用嵌入式控制器，对通信数据包进行解析校验，得到控制指令。

一种水下液压阀箱控制装置可以同时控制24路电液比例阀。可以工作在充满补偿油的高压力环境中工作。

所述电源模块是通过DC/DC变换将外接输入电压转换为各器件的工作电压。

嵌入式控制器的主程序流程为：

先执行初始化，然后处于循环状态；

在循环中通过中断接受水面端控制命令，接受完成以后，首先进行校验，如校验未通过则丢弃此控制命令，等待接受下一命令；如校验通过则根据控制命令输出控制信号，控制对应的比例电磁阀动作，并且向水面端输出液压阀箱的温度，压力，漏水等数据。

如图1所示，为本发明所述的一种水下液压系统控制和数据采集装置的示意图，其安装于水下液压阀箱内部，液压阀箱内充满了补偿液压油，水面控制及显示装置通过高强度水密电缆与水下液压阀箱控制装置通过串行总线进行通讯，同时为水下液压控制和数据装置提供电源；

如图2所示，为本发明所述的一种水下液压阀箱控制装置的原理框图，包括：电源模块，嵌入式控制器，通讯总线，继电器，PWM信号发生电路，驱动电路和数据采集电路等，嵌入式控制器通过通信总线与外部进行数据交互，接受液压阀控制命令，反馈液压阀箱状态数据；

如图3所示，为本发明所述的一种水下液压阀箱控制装置的工作流程图，系统上电以后首先进行初始化，然后进入主循环，等待水面控制及显示装置的控制命令，对控制命令进行校验，如果校验未通过，则继续等待下一控制命令；如果校验通过，则根据控制命令输出PWM控制信号，驱动比例电磁阀，然后采集阀箱的温度，压力，漏水等状态信息，之后向水面控制及显示装置输出阀箱的状态信息。