Проекты / Промышленная автоматика и встроенное управление

Драйвер пропорционального гидроклапана

Компактный 24-В драйвер пропорционального гидроклапана: входы 0...10 В и 4...20 мА, замкнутое регулирование тока катушки, настройка параметров через UART и диагностика нагрузки.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было сделать промышленный контроллер для дросселирующего гидравлического клапана. В такой задаче нельзя просто подать PWM на катушку: фактическое усилие соленоида связано с током, а ток зависит от сопротивления обмотки, температуры, индуктивности и питания.

Результат

До чего довели проект

Получился простой драйвер пропорционального гидроклапана: устройство принимает аналоговую уставку, измеряет ток катушки, регулирует его в замкнутом контуре, сохраняет настройки во flash и диагностирует основные неисправности нагрузки.

Драйвер пропорционального гидроклапана: тестовая группа плат

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Драйвер пропорционального гидроклапана с самим клапаном. Другой ракурс

Драйверы пропорционального гидроклапана с самим клапаном

График переходных процессов при переключении ключа драйвера

Схема, поясняющая график переходных процессов при переключении ключа драйвера

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

Вход управления должен быть совместим с промышленными сигналами 0...10 В и 4...20 мА

Основная регулируемая величина - ток катушки, а не напряжение на ней

Диапазон тока должен настраиваться под конкретный клапан

Устройство должно работать от промышленного питания 24 В и помещаться в ограниченные габариты

Сделано

Что входило в работу

схема компактной платы управления катушкой

входы 0...10 В и 4...20 мА с выбором типа сигнала

измерение тока через шунт и усилитель

PWM-силовой выход для соленоида

прошивка STM32F103 с PI-регулятором тока

настройка пределов тока и частоты PWM через UART

сохранение параметров во flash

диагностика обрыва и короткого замыкания катушки

Подробности

Инженерное описание проекта

Замкнутый контур тока

Драйвер измеряет реальный ток катушки и изменяет PWM так, чтобы фактический ток соответствовал уставке. Это делает управление устойчивее, чем открытое управление напряжением.

Настройка под клапан

Через UART можно задать частоту PWM, нижний и верхний пределы тока, сохранить параметры или вернуть заводские значения. Это позволяет адаптировать одну плату под разные экземпляры клапанов и условия применения.

Практическое применение

Проект показывает прикладную embedded-разработку для промышленной гидравлики: стандартный входной сигнал, силовой выход, обратная связь по току и диагностика нагрузки в одном компактном узле. Данное устройство выпущено мелкой серией и работает на промышленном оборудовании.