CN103354943B - 可配置电磁线圈的驱动方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于驱动电磁线圈的可配置的、连接器化的方法和装置，其可降低能量消耗和电磁线圈的加热、可检测电磁线圈状态以及可简化电磁线圈的连接。

Description

可配置电磁线圈的驱动方法及装置

相关申请

本申请要求于2010年10月25日提出的序列号为61/406,414的美国临时专利申请的权益。

技术领域

本发明大体涉及用于驱动电磁线圈的方法和装置，更具体地说，涉及用于驱动电磁线圈的可配置连接器化装置。

背景技术

电磁线圈被广泛应用于世界各地。例如，电磁线圈驱动为大多数汽车的起动电动机提供动力的继电器或接触器。电磁线圈驱动大多数无匙门禁系统的锁定机构。大多数自动阀门，无论是气动式或液压式，都采用电磁线圈来驱动或控制阀门。电磁线圈可见于工厂，建筑物，汽车和住宅内。

图1所示为通用的示出其主要组成部分的电磁线圈10。两条引线2，将电流输送到产生磁场的电磁线圈3。所述电磁线圈10的磁路包括金属壳体4和气隙6。电枢5受磁场的影响，一股力将尝试沿硬停8的方向移动或保持电枢5。当所述电枢5与所述硬停8接触并保持接触时，它被说成称为是密封的。不同的功能部件，诸如孔7，往往被附加至所述电枢5，以使电枢5与一种机构连接，从而完成与电磁线圈机构的机械联动。图中未示出的回行机构，诸如弹簧，在电流从所述电磁线圈10移除时，所述回行机构有助于使所述电磁线圈10返回其打开位置。

电磁线圈通过在电磁线圈的移动部分（称为电枢）上的力将电流的流动转换为运动。电磁线圈的电枢可被连接到各种机构，例如在继电器中，电枢运动断开或连通电触点，而在电磁操纵阀中，电枢通常直接连接到阀密封件的一侧。在较大的阀中，电磁线圈会操纵较小的所谓的导阀，它采用一些液压或气动放大的，但阀的基本操作是由电磁线圈启动的。

因此，电磁线圈在广泛的机构中都是必要组件，它尤其执行电开关、闭锁、制动、钳位、阀调、分流或连接。

致动电磁线圈的最常用的方法包括向线圈施加恒定电压（无论是AC或DC）。该电压使电流在线圈中流动，从而产生磁场，磁场将力施加到电磁线圈的电枢上并移动与电磁线圈连接的机构。然而，正如下文所详述，存在着与通过本身不会引发更多问题的电路以高效节能的方式来驱动电磁线圈相关联的重大挑战。

图2-4提供了用于驱动电磁线圈的电路的例子。图2所示为通用的现有技术的包括晶体管11的晶体管电磁驱动电路，所述晶体管可响应其输入端上的信号来传导电流。所述电流将流过电磁线圈10。当所述晶体管11响应于在其输入端上的信号而停止导通时，反馈二极管14导通电流，以防止所述电磁线圈10的电感组件增加所述晶体管11所审视和可能破坏所述晶体管11的电压。当所述电磁线圈10中的能量已由循环过程耗尽，所述电流停止以及所述电磁线圈10从而被去能。

图3描绘了诸如由众多制造商销售和采用电源的脉冲宽度调制（PWM）以减少电磁线圈10的保持电流的电磁驱动器集成电路12。与所述电磁驱动器12连接的为所述电磁线圈10以及通常需要的两个外部元件，即反馈二极管14和串联的二极管13，它们既用于防止所述驱动器集成电路12损坏，又在一定程度上减少来自PWM开关瞬态时的电辐射。所述电磁驱动器集成电路12为固定构型，不能重新配置用于其他用途，诸如测量或产生与手头的狭窄的电磁驱动任务所需不同的电压或电流。

图4描绘了能够驱动电磁线圈10的典型的现有技术的固定构型的下沉输出模块17。正如现有技术中的典型，所述输出模块17不提供动力来驱动所述电磁线圈10，而是依赖由外部设备电源18提供的连接和断开攻率。此外，正如所述固定构型的输出模块17的惯例，会使用端子板19为所述电磁线圈10进行布线。此外，正如所述输出模块的惯例，会安装保护性反馈二极管14，以降低所述电磁线圈10在去能过程中产生的电压。

正如在电磁驱动机构设计领域中的技术人员所众所周知的，在要求的移动距离提供足够的电磁力和在电磁线圈中产生过多的能源消耗及加热之间要有微妙的平衡。将所述电磁线圈移动至其封闭位置所需的电流量高于将所述电磁线圈保持封闭（或本领域的术语－密封）所需的电流。因此，长期保持密封的电磁线圈倾向于变热，并会消耗相对于只保持所述电磁线圈密封所需而言的大量的能量。对于电磁驱动机制设计者而言，微妙的平衡是要建立一种电磁线圈，其将可靠地往密封位置移动给定的距离，而同时不会消耗过多的电力或过热，尽管期间不断向电磁线圈施加电源。

电磁线圈的这个基本的设计难题强调了本发明所要解决的问题，因此更详细地说明此设计难题的原因以解释本发明的优点是合理的。

尽管电磁线圈在电枢上将电流转换为力，但所述力并不是电流的常值函数。在电磁线圈密封时，在磁路中基本没有气隙，从而在给定的电流下的磁通是相对较高的。然而，当电磁线圈处于全开时，磁路中存在气隙，其显著地提高电路的电气磁阻，所述磁阻为磁动势（MMF）与产生的磁通的比率。因此，在给定的电流下，在全开的电枢上的力，可以大大地低于当电枢在密封位置时的力。因此，为了可靠地移动电枢，有必要提供比电磁线圈被密封时所要求的电流更高的电流。更糟的是，密封电磁线圈所要求的高电流只持续几分之一秒，而电磁往往无限期留在其导通、密封的状态中。所以能源被浪费了。

本领域的技术人员很早就认识到，对于给定的电磁线圈电流，在电枢上的力随着电枢越来越接近其密封或封闭位置而递增，因为磁阻随着较短的气隙而递减。本领域的技术人员推论出，通过改变流往电磁线圈的电流或电压，他们可在起初提供较高的力来密封电磁线圈，随后再降低电流或电压以使电磁线圈保持密封，因为在给予相同的电流或电压下，施加在密封的电磁线圈电枢上的力远高于施加在打开的电磁线圈上的力。通过使用这种改变电流或电压的策略，可以降低电磁线圈的加热，同时可提供要求的较高的力以封闭电磁线圈。

在美国专利号7,262,950B2（“Suzuki”）中，Suzuki教导，组装电流控制电路，可在继电器关闭后缩减流往继电器线圈的电流。不幸的是，Suzuki的电路需要串联布线的晶体管以调节流往继电器线圈的电流，从而产生热量和相当大地减少可以节约的能源。因此，Suzuki的发明仅仅通过将若干发热转移到晶体管来稍微减少电磁线圈的加热。例如，如果Suzuki将电磁线圈保持电流降低到1/2的初始引入电流，则Suzuki系统会看到电磁线圈的使用能量下降到先前水平的四分之一。不幸的是，所述能量的另一个1/4烧耗在晶体管内的欧姆损耗。此外，Suzuki并没有提出策略来处理在继电器关断期间的继电器线圈的电感的影响。本领域很明白，采用晶体管从电感器消除攻率会导致大的电压摆动，通常必须要通过插入让电流通过的路径来减小所述电压摆动，从而避免电路的电压危险地增加。一般情况下，会采用二极管，其使继电器线圈电流可在关断期间循环。

另外的人尝试避免浪费一半的能量减省。另外的人推论出采用电磁线圈电压的脉冲宽度调制（PWM）可以通过为人熟知的电源切换技术来减少晶体管中的损耗，其中所述晶体管被迅速地接通和关断，很大程度上可避开其线性区域。这个策略适用于电感电路，其中在晶体管关断期间最初几乎没有电流流动。有利的是，电磁线圈具有较高的电感性，因此PWM运作良好。然而，不利的是，PWM可以很容易地产生破坏性的电辐射，除非采取特殊维护。在工业控制系统应用中，对电磁线圈的使用者设限几乎是不可想象的。

然后，有一类别的集成电路，诸如德州仪器的DRV102PWM阀/电磁驱动器，旨在产生固定和专用电路，其能够在最初以全电压因而全电流来驱动电磁线圈，随后通过为送往电磁线圈的功率信号进行PWM来降低所述电流。不幸的是，如前所述，所述集成电路可能会产生意想不到的电气干扰。例如，德州仪器的DRV102的应用注释声明，“PWM切换电压和电流可以产生电磁辐射”。该注释进一步表明确定噪声降低组件的位置“可能会违背逻辑”，即可能难以预料和需要重复的经验性测试。此外，这些集成电路通常需要额外的多个外部元件以及是固定构型的：即该电磁线圈连接的连接器只能驱动一个电磁线圈。如下文所述的本发明提供了使用这些现有技术装置不能得到的额外的应用和灵活性。

现有技术还没有充分解决电磁驱动中的重大设计难题：如何确定电磁线圈是否密封。在电流施加时，有许多原因会使电磁线圈可能无法达到或保持在其封闭或密封位置。电磁线圈可能被卡住，并无法朝任何一个方向作初始运动。电磁线圈可以是断开的或不连续地通电，并因而不能产生所要求的磁场。电磁线圈可能短路。电磁线圈可能暴露于振动中，该振动把足够大的力施加到电磁线圈上以使其未密封。或者，有可能发生瞬间的电流损耗，导致电磁线圈保持力短暂地降低。或者，施加到电磁线圈的电流可能略小于在所有物理变数诸如环境温度下可靠地保持电磁线圈的电枢密封所需的电流。现有技术只启示了对于这种确定电磁线圈状态的难题的单一解决方案，即在电磁线圈封闭时使电磁线圈关闭电气连接。图5示出了现有技术的用于确定电磁线圈的状态是密封还是打开的装置。在该现有技术的系统中，控制器90命令电磁线圈91关闭。在电磁线圈91已被给出足够时间来密封之后，控制器90就感测与电磁线圈机构机械连接的辅助触点92的状态。根据所述辅助触点92的状态，所述控制器90可以推导出电磁线圈91的状态。但是，如果电磁线圈10不是继电器，则所述电磁线圈10必须机械地连接到所述辅助触点92，这样的连接是有问题和昂贵的。即使在电磁线圈为继电器的一部分的情况下，这种策略需要使用一组用于此监测过程的触点。需要额外的电路来监测此额外的触头，而且对于使用降低的保持电流的系统，就必须重复驱动程序。在电磁线圈不是继电器的一部分的情况下，则必须添加一组触点到电磁线圈机构。除了最关键性的电磁系统之外，此要求非常高。

发明内容

本发明提供一种用于驱动电磁线圈的可配置的连接器化的方法和装置，其可能够提供足够高的力，以使电磁线圈从完全打开的位置移动至它的密封位置。其也可以减少能量消耗以及在电磁线圈密封时的电磁线圈的加热。本发明减少了能量而不会有来自一系列节流晶体管或电阻的连续损耗。本发明有利于检测开路或短路的电磁线圈，并可以减少电枢被卡住的电磁线圈上的电流，以减少相应而生的线圈过热。本发明消除了使用PWM作为驱动方法的要求，并可处理线圈断路状态而不需要诸如二极管的额外元件。本发明在不要求外部电源的情况下简化了一个或多个继电器或电磁线圈的连接。本发明允许确定电磁线圈是否被密封而无需辅助电触点，并可以使用与电磁线圈未密封状态相关的信息，以在基本上可瞬间地增加电磁线圈的电枢上的力，以便在电枢有效地移动前使电枢返回其密封位置。

本发明延伸美国专利号6,892,265、7,216,191和7,822,896以及美国专利申请号13/069,292（以专利申请公布号US2011/0231176公布）的教导。在先前的发明中，叙述了可配置的连接器化的系统，其中所述系统的任一插脚可配置成用于各种各样的电气功能，诸如测量电压，产生电压，测量电流，产生电流，产生各种功率电平甚至处理频率信息（诸如串行通信数据）。

使用这些教导构建的单一版本产品已经解决了许多工业控制问题。与传统的工业控制输入/输出模块相比，所述可配置的连接器化的输入/输出模块大大地减少所需的额外组件的数量，诸如电源和端子板的数量。可配置的连接器化的输入/输出系统凭借其可改变其插脚的电气配置的功能而省去了对许多不同固定构型模块的需要。

本发明使输入/输出模块的插脚配置能够在正常操作期间改变，因此，如果电磁线圈连接在两个这样的插脚之间，就可在没有任何附加元件或要求使用的PWM的情况下改变在电磁线圈的两端的电压。由于本发明使插脚配置能从一个电源转变到另一个电源或可改变多个电源的任一的电压电平，本发明允许使用高效率电源。因此，虽然在本发明中没有任何事情妨碍使用PWM，但一旦由于某种原因而确定是有益的，无需节流或PWM就可减少在电磁线圈的两端的电压。此外，本发明还提供了两种方法来处理在关断时的感应电流。首先，可配置的连接器化的模块可以逐渐降低电流，同时保持线圈电压在可接受的水平之内。其次，电磁线圈的两个插脚的第一插脚可会再次重新设定到与第二插脚相同的电压，因此，电磁线圈的两侧连接到相同的电源，不是高压侧就是低压侧电源。在这两种方式中，皆处理了在电路关断时的线圈的电感的影响，并且没有要求设置额外的组件来用于安全电路操作。

另外，由于本发明提供了用于连接其他传感和源电路元件到插脚，所以有可能确定电磁线圈是否密封。所述确定是基于一个事实，即电磁线圈的电感与电气磁阻成反比关系，而且随着电磁线圈的气隙变为零，所述磁阻会下降。所述测定是通过施加周期性或阶跃变化到电磁线圈的两端的电压并测量所产生的电流的周期性或阶跃变化来完成的。所述的产生电流为电磁线圈电感的函数。或者，所述确定可选择地通过使流过电磁线圈的电流产生阶跃变化或周期性变化并测量所产生的电压变化来完成的，虽然优选的实施方案为前一种确定方法。所述确定包括电磁线圈是否密封，打开或断开。此外，在电磁线圈无意地变成未密封的情况下，本发明的方法和装置能够在基本上同时地增加电磁线圈电流来重新密封所述电磁线圈，从而防止电磁线圈无意地打开。所述重新密封可以实现而无需比在本发明中出现的更多的任何额外的装置。

附图说明

图1所示为通用电磁线圈的示出了其主要组成部分的绘图。

图2所示为用于驱动电磁线圈的常见的现有技术电路装置，特别示出了要求的反馈二极管。

图3所示为用于驱动电磁线圈的使用脉冲宽度调制（PWM）的常见的现有技术电路装置，特别示出了要求的串联的二极管以及附加的反馈二极管。

图4所示为现有技术的为可编程逻辑控制器或工业用固定配置输出模块共有的电路。

图5所示为用于检测电磁线圈的未密封状态的现有技术装置。

图6所示为本发明的可配置的装置。

图7所示为继电器或电磁线圈与本发明的可配置的连接器化模块的连接。

图8A，8B和8C所示分别为本发明在将下降的电磁线圈电流主动缓冲为零时的命令、电压和电流波形。

图9A，9B和9C所示分别为本发明在让下降的电磁线圈电流流到零时的命令、电压和电流波形。

图10所示为用于叙述本发明的用于确定电磁线圈的未密封状态的方法和装置的由电磁线圈的电阻和电感元件构成的模型。

图11A，11B，11C和11D所示为本发明的用来测量电磁线圈的电感从而确定所述电磁线圈的未密封状态的电压和电流波形。

图12A和12B所示为本发明的用于电磁线圈状态确定的替代方法的电压和电流波形。

图13所示为根据本发明的一些实施例的配置成插脚驱动器接口装置的ASIC的范例。

具体实施方式

图6示出了本发明的可配置连接器化输入/输出模块15的功能框图。此优选实施例的模块15的内部包括微处理器80，它能够将多个信号中的任一信号送往一个或多个插脚16，所述插脚随后会连接各种传感器和致动器，诸如电磁线圈，但绝不限于电磁线圈。具体而言，所述可配置连接器化输入/输出模块15包含一个或多个电源81，它可通过开关装置82（诸如R5或R6）以与所述多个信号的其它信号相同的方式路由，以及连接到一个或多个插脚16。当电磁线圈连接在两个这样的插脚16之间时，可配置连接器化输入/输出模块15可产生多个功率电平中的其中一个功率电平到所述电磁线圈，从而调节流过电磁线圈的电流而无需PWM。

可配置输入/输出模块15可以包含任意数量的互连装置83。每个互连装置83连接一个设备连接器16并任选地通过内部交叉点开关而连接另一互连装置（参见图13和相关叙述）。图6是高度风格化的，为的是传达本发明的模块的精髓。

图7示出本发明的与电磁线圈10连接时的可配置连接器化输入/输出模块15。在此配置中，所述模块15由微处理器80配置成将多个功率电平从电源81路由至所述模块15的插脚1和2。图7所示的15个插脚的任一个皆可配置成用于此功能，这不同于现有技术的固定构型输出模块。不像现有技术的其中需要外部设备电源的固定构型输出模块，本发明无需以及图7未示出任何外部设备电源。此外，也不像现有技术的其中需要反馈二极管来保护输出模块的固定构型输出模块，本发明无需并从而未示出任何反馈二极管。因此，本发明的可配置连接器化输入/输出模块15能够使多个电压中的其中一个施加到所连接的电磁线圈10，从而完成本发明的目标。

图8A，8B和8C示出了使用缓冲关断方法和装置来驱动电磁线圈10所产生的电压和电流波形，其在图8A中显示为电磁驱动信号。我们现在将叙述介绍的有9个阶段的电压波形。在图8B中每个阶段以21至29来编号。

在阶段21中，电磁线圈的电压是零，这是电磁线圈的静止状态。电磁线圈被上电且准备好要启动。

在阶段22中，在响应于电磁驱动信号变为真（30）的情况下，可配置连接器化输入/输出模块15将激活水平电压连接至电磁线圈10。在此优选的实施例中，所述激活水平电压为24V。响应于所施加的电压，电磁线圈中的电流迅速增大（40），而电磁线圈就精确地移动，因为所施加的电压优选地高于可持续稳定状态线圈电压。另一方面，通过改变阶段23的持续时间，有可能控制电磁致动力。

在阶段23中，可配置连接器化输入/输出模块15保持在电磁线圈上的引入水平电压以及线圈电流渐近地移动到稳定状态（41）。阶段23的长度是筛过的，从而使所述电磁线圈的驱动电流可不达到稳定状态，以便控制电磁驱动力。阶段41结束时，电磁线圈最好在其封闭或密封的位置。

在阶段24中，可配置连接器化输入/输出模块15基本上同时使致动水平电压从电磁线圈断开以及将持续水平电压连接到电磁线圈。或者，可以改变单一电源的电压电平来达到同样的目标。持续水平电压被选择成为电磁线圈提供足够的保持力，而所述持续水平电压可能不足以在所有条件下可靠地引入电磁线圈。所述持续水平电压最好可由微处理器80调整。随着阶段24的开始，电磁线圈电流42响应于较低的施加电压而开始减小。所述电磁线圈电流在经过一段时间后降低到稳定状态43，所述一段时间为电磁线圈的电气特性的函数。

在阶段25中，持续水平电压保持在电磁线圈上，以保持电磁线圈的密封。阶段25可保持至控制系统所要求的时间长度。该时间的范围可以从几毫秒到数月或以上。

在阶段26中，在响应于电磁驱动信号变为假（31）的情况下，该过程开始从电磁线圈切断电源。可配置的电磁驱动电路不可简单地向电磁线圈打开它的驱动晶体管，因为电磁线圈的电感（其使得电流不可快速地下降）会使可配置连接器化输入/输出模块的插脚16的电压相对于接地而变得非常负，并可能会损坏或毁坏切换装置82。如果电磁线圈配备有所谓的反馈二极管的话，则在线圈的能量消散时为所述线圈电流提供了通路。另一方面，如果没有反馈二极管，线圈电流就会越过零伏电压而成为负值。因此，本发明的可配置连接器化输入/输出模块15配置成开始调节线圈电流和将线圈电压钳位在一个值，该值在优选的实施例中相对于接地约为-5V。

在阶段27中，调节过程持续，直到线圈能够纯源化的电压下降到低于钳位电压。在阶段27期间，电磁线圈电流（44）线性地减小。

在阶段28中，可配置连接器化输入/输出模块15停止主动调节电磁线圈的电流，并改为提供固定晶体管栅极驱动器，从而使剩余能量从电磁线圈中耗散。电磁线圈电流（45）在阶段28期间按指数规律地衰减到零，电磁线圈返回到其静止状态中。

在阶段29中，电磁线圈处于的状态与它在阶段21中的相同：所述线圈是静止的，电磁线圈不在使用中并再次准备好被致动。电磁线圈电流（46）也为零。

参照图6和7，接口装置84可配置成将多个电源的其中一个连接到电磁线圈10所连接的装置连接器16。例如，开关装置82最初可以使24VDC电源连接到所述装置连接器16，以实现电磁线圈的引入阶段。同样地，所述接口装置84然后可以使5VDC的电源连接到所述装置连接器16，以实现电磁线圈的持续阶段。

除了不调节电磁线圈电流而是将可配置连接器化输入/输出模块15的与电磁线圈连接的两个插脚设置成相同的电压（不是高压侧就是低压侧电源）之外，图9A，9B和9C非常类似于图8A，8B和8C。在这样做时，电磁线圈电流流过所述模块15，直到电磁线圈电流被耗尽。因此，图9B中的阶段27保持在零伏，而不是图8B中的-5伏。而且在图9C中的电流在阶段46中逐渐近地下降到零。

在本发明的上下文中，确定电磁线圈的状态，即是否密封、打开或完全打开是通过测量电磁线圈的电感而实现的，由于所述电感与本身是电磁线圈气隙的函数的磁阻成反比：即磁阻随着气隙减小而降低，然后在电磁线圈完全密封以及气隙基本上消除时进一步降低。本发明提供了一些方法和一些装置来测量所述电感。下文将叙述两种方法和两种装置，但目的是仅供说明之用。使用本发明的其它特征的更简单或更适当的方法是可能的，但本说明书为的是传达本发明的本质。

图10示出了用于叙述本发明的电感测量的普通电路模型。具体而言，电磁线圈10已被细分成两个组成部分。它的电阻元件95串联着它的电感元件96。此模型将有利于电感测量系统的叙述。

图11A示出在电磁线圈两端的直流电压。所述电压可以是任何适当的大于或等于零伏的值。图11B示出在图11A所示的给定的所施加的电压所产生的直流电流，所述的产生的直流电流大于或等于零。图11C示出可施加于图11A所示的直流电压信号上的具有合适频率的正弦电压信号，所述正弦电压为不会影响电磁线圈的操作的足够小百分比的所述直流电压，但其大到足够在所述电磁线圈10中产生可测量的电流。所述正弦电压信号是通过将与本发明的可配置连接器化输入/输出模块15连接的多个电源81中的任一电源的电压给定值进行小的改变而产生的。所述正弦波电压信号会使图11B中的DC电流信号产生变化，该变化也基本上是正弦的。图11D示出了在所述直流电流信号中的所述变化。图11D的信号的相对于图11C的正弦电压信号的相位将会是图10所示的两个构成元件（即所述电磁线圈10的电阻95和电感96元件）的相对幅度的函数。具体而言，如果图10的电阻元件95是大以及图10的电感元件96是小的话，那么图11D的电流信号相对于图11C的电压信号的相位将会是小，并较接近0度而不是90度。然而，如果图10的电阻元件95是小以及图10的电感元件96是大的话，那么图11D的电流信号相对于图11C的电压信号的相位将会是大，并较接近90度而不是0度。使用可提取电流信号的正交分量的众所周知的信号处理方法，就可测量电磁线圈10的电感元件。

另外的方法和装置可用于电感测量，诸如周期性的方波激励而不是周期性的正弦波激励具有相似的结果，并具有也许更简单和更有效的实施例。此外，在可能更适合于所采用的电子电路的实施例中，电压或电流中的阶跃变化和随后的对电流或电压的响应的测量可提供类似的电感测量。

用于电磁线圈状态确定的另一种方法是依靠观测阶跃响应而不是周期激励的响应的相位和幅度。图12A示出用于典型通电和断电程序的电磁线圈电压，以及用于确定电磁线圈是否密封的状态查询脉冲。这些查询脉冲的幅度或极性及持续时间设计成能避免改变电磁线圈的状态。图12B示出响应于图12A的程序及其查询脉冲的电磁线圈电流。在优选的实施例中，在此方法中的施加在继电器两端的三个电压与用于通电、保持和断电的电压处于相同的水平，虽然这并不是本发明的重要的方面。此方法将按照所述程序的事件或阶段的顺序来作出详述。

最初，电磁线圈被断电而具有零电流和电压。在该状态下，可以施加具有足够小幅度和持续时间的查询脉冲以便在不移动电磁线圈电枢的情况下产生电流响应（50）。在查询脉冲结束时，通过在所述电流响应的公知的峰值处取样电流响应，就可用一个样值来推断出电磁线圈的电感，只要查询脉冲的持续时间相比处于密封或未密封状态或在两状态之间的电磁线圈的L/R时间常数为短的话。如前所述，本发明的一个目的是用该电感表示电磁线圈的状态。

电磁线圈通电一段时间后，产生电流响应（51）和电流响应（52）或（53）的其中之一，视乎电磁线圈电枢是否有移动或未移动。由于电感可以在断电状态下测量，以及由于响应（51）和（53）皆是由该公知的电感和以其它方式而公知的电阻来确定的简单的、真实的指数的一部分，该非移动插脚响应可以很容易地区别于表现出明显不同的轨迹的响应对（51）和（52）。这种区别可能是通过在沿着时间间隔相比L/R时间常数为短的响应不时取样电流来造成，使到可通过微处理器80的简单计算来检测相对于简单的、真实的指数的轨迹漂移（52），该漂移表示电磁线圈电枢的理想运动。此方法表示了对较早的依靠检测在响应阶段（52）的末端的波峰的发明（美国专利号3,946,285）的改进，因为它不依靠双微分法或波峰的存在，如果电磁线圈电枢在通电行程结束时不会突然停止，所述波峰可缓和或消除。

在成功通电后，电磁线圈电压降低到其保持水平，产生电流响应（54），最终在电流响应（55）开始时下沈到低功耗保持电流。

在通电期间，查询脉冲可以适合于应用的任何速率来施加，产生电流响应（55）。虽然这类似于电流响应（50），但相对于阶跃幅度的电流变化较小，因为电磁线圈的电感在其密封状态时高得多。同样地，对于电流响应（50），可使用在响应（55）峰值处的单个样品推断电磁线圈的电感，因而推断它的密封或未密封状态。由于在未密封状态下的电感比密封状态电感的小几倍，相对其保持电流基准的电流响应（55）的幅度，就可迅速区分电磁线圈状态。

电磁线圈被断电一段时间后，产生电流响应（56）和电流响应（57）或（58）的其中之一，视乎电磁线圈电枢是否有移动或未移动。这些状态可以用上述的用于检测成功通电的相同方法来区分，除了在此是检测成功断电之外。

最后，到达断电的起始状态，查询脉冲以适合于应用的任何速率来产生电流响应（59）。

应该指出的是，查询脉冲表示电磁线圈电枢的位置，不取决于电枢运动是否通过区分电流轨迹而被检测。对于许多应用而言，单单是查询脉冲就足够检测到电磁线圈故障。然而，在不能应用查询脉冲时的期间，运动检测提供较早的对成功或失败的指示。这种早期检测在其它系统动作应该很快跟进电磁状态变化的应用中可能很重要，但只有当变化是按命令而发生的情况下才如是。

所述电感测量可以由本发明的可配置的连接器化系统不断地进行。由于测量不影响电磁线圈的操作，优选的是，在电磁线圈未以大于零的DC电压来启动时就首先进行测量。所述的首先测量的结果然后用作为电磁线圈的基准电感。

虽然电磁线圈首先被命令为通过可配置连接器化输入/输出模块15的作用而密封，所述电感测量可继续进行。当电磁线圈被密封时，密封测量的电感将因前面所述的电磁线圈的电特性而高于所述的首先的基准电感测量。所述密封测量的电感由可配置连接器化输入/输出模块15的微处理器80存储，并在之后被用来确定电磁线圈的状态，是密封，打开或断开。

在电磁线圈确定为保持密封的期间，所述电感测量持续地进行，而在该期的电磁线圈电压处于其下保持水平（25）。如果因任何理由，电磁线圈10变为未密封，其电感将因此下降。所述电感测量将检测该电感下降。可配置连接器化输入/输出模块15基本上同时地将电磁线圈电压增大至其拉入值23，以便重新密封电磁线圈10。在这样做时，本发明可以防止在电磁线圈电枢5的移动远到足以影响电磁线圈10所连接的机构的机械状态。在电磁线圈10重新密封后，可配置连接器化输入/输出模块15然后可以再次将所施加的电磁线圈电压降低到保持值（25），以减轻由电磁线圈10所消耗的能量。本发明的方法和装置可任选地稍微增加所施加的电磁线圈电压以稍微提高电磁线圈保持力，以补偿导致电磁线圈开封的影响。

上文中的参照图8A-8C所述的缓冲关断方法、参照图9A-9C所述的变化、参照图10和11A-11D所述的用于确定电磁线圈的状态的方法及其变型都可以通过本发明的可配置的连接器化的输入/输出模块以及计算机程序来实现。该计算机程序可存储在所述模块中的存储器之内，并由所述模块中的微处理器来执行。或者，程序可存储在所述模块的外部（例如在控制系统中），而指令则发送到所述模块中的微处理器以执行进程。在另一备择方案中，用于本发明的一些过程的计算机程序可存储在模块上的存储器之内以及在所述模块的外部（例如在控制系统的存储器中）。图7示出了与模块15连接的系统控制器85的范例。系统控制器和模块之间的连接机构可以是标准的电缆或网络连接（例如以太网）。连接机构可以是底板连接器，例如，该模块可插入到PLC或嵌入式控制器的底板之内。连接机构也可以是无线连接。在不脱离本发明的构思下，可配置的、连接器化输入/输出模块可以：作用为所谓的嵌入式控制器；作为较大系统的部分的电路板；或本身起系统控制器的作用。

包括那些如图6所示的互连装置83的接口装置84也可以配置成集成电路（IC）。在用于每一设备连接器16的I/O模块15之内，该IC是重复的。因此，如果有25个设备连接器16，则会采用25个IC。该模块15可以包含任何数目的IC，就像任何模块可以包含任意数量的设备连接器16。另一实施例可采用不同的IC结构，其中每一IC可处理多个设备连接器16或使用多个IC来处理一个或多个设备连接器。通过现代的半导体工艺提供的小型化技术，使用IC的结果是使模块15的尺寸和建构成本急剧地减小。

图13是能够实现接口装置84的集成电路的方框图。集成电路198已专门设计成起互连装置的作用，因此它可被称为特定用途集成电路（ASIC）。该ASIC是专门设计成提供互连装置83的功能性。在将来的某些时候，这样的ASIC可变成集成电路供应商的标准产品。因此，本文所用的术语ASIC包括设计成起接口装置作用的标准集成电路。此外，本文所用的术语集成电路（IC）意味着涵盖下列范围的装置：ASIC，混合IC，低温共烧陶瓷（LTCC）混合IC，多芯片模块（MCM）和系统级封装（SiP）器件。混合IC是提供与（单体）IC相同的功能的小型化电子电路。MCM包括至少两个IC：本发明的接口装置可由MCM实现，其中所需的功能性分配在多个IC之间。也被称为芯片堆迭MCM的SiP将多个IC包含在单封装或模块中。类似于MCM，SiP可用于本发明中。在理论上，可使用可编程逻辑器件来实现本发明的接口装置。不过，现有的可编程逻辑器件，如现场可编程门阵列（FPGA），具有一些功能限制，使它们的应用不理想，例如FPGA无法路由电源或接地到给定插脚。如果FPGA可以延伸来克服这些功能上的限制，那么这些改进的FPGA可用作实现接口装置84的构件。

图13示出了插脚驱动器ASIC198的方框图。当用诸如SPI接口的串行通讯总线206连接微处理器80时，图6和7中的微处理器80可以命令ASIC198来执行互连装置83的电路的功能。虽然图13的电路看来不同于互连装置83，但ASIC198能够执行相同或相似的所需功能。而图6是有些理想化的绘图，其意在传达本发明的模块的精髓。图13包含人们将会放置在ASIC内的更多的电路元件。尽管如此，图13实现了图6的所有电路元件。例如，图6示出了可与设备通信连接器16连接的数-模转换器（D/A或DAC）。在图13中，数-模转换器226通过开关220与输出引脚208连接。本发明还包括为相同或类似目的而用于ASIC198的其它电路结构。本领域的技术人员会知道如何设计各种所述电路，而这些电路将包括在本发明之内。

现在将简要地描述图13的ASIC的范例性功能。通过关闭高电流开关222b以及将电源选择器227设置到任何可用的电源电压，诸如24伏，12伏，5伏，接地或负12伏来将电源施加到插脚208。所述可用的电源电压提供所需的引入和保持电压电平，以驱动所述电磁线圈。

该ASIC可通过关闭低电流开关222和读取由模-数转换器216转换的电压来测量插脚208上的电压。

该ASIC可通过高电流开关222b和通过使用包含电流测量装置的多个可编程电流限制器224来测量供往插脚208的电流。所述电流测量用来确定电磁线圈电感以及用来确定所述电磁线圈是否短路或开路。

用来确定电磁线圈电感的流往电磁线圈的电压的周期性变化最容易通过稍微改变多个电源81的电压来实现，合适的电源由电源选择器227选择。用来确定电磁线圈电感的流往电磁线圈的电压的阶跃变化最容易通过瞬间变化电源选择器227以增大或减小电磁线圈的电压（以增大或减小电磁线圈的电流）来实现，以便实现电磁线圈电感的测量。

ASIC198能测量流入和流出在图13中标记为“插脚”的节点208的电流量。在这种情况下，该插脚驱动器电路198使用其A/D转换器216来测量流入和流出节点208的电流，从而使到可检测电流过大，或检测与节点208连接的装置是否正确地作用或连线。

ASIC198也能监控流入和流出节点208的电流，以便单方面断开电路198，从而保护ASIC198不被短路或其它潜在的有害状态损坏。该ASIC198采用所谓的“违章操作检测电路”218来监测可能损坏ASIC198的电流的快速变化。低电流开关220，221和222和高电流开关222b可响应于违章操作检测电路218而断开插脚208。

ASIC198的违章操作检测电路218能为插脚208建立电流限制，该电流限制由微处理器80编程设置。这由选择224示出。

ASIC198可以测量插脚节点208上的电压，以使微处理器80能确定与该插脚节点连接的数字输入的状态。该数字输入的阀值从而可以进行编程而不是固定在硬件中。该数字输入的阀值由微处理器80用数-模转换器226来设置。数-模转换器226的输出被施加到锁存比较器225的一端。锁存比较器225的另一输入端从插脚208路由以及代表数字输入。因此，当插脚208上的数字输入的电压越过由数-模转换器设定的阈值时，微处理器80能够确定在输入中的变化，从而推断出该数字输入已改变状态。

ASIC198可以测量在插脚节点上的电流信号，所述电流信号由各种工业控制装置产生。ASIC198可以测量在标准的4-20mA和0-20mA的范围变化的信号。这种电流测量装置是由微处理器80来实现的，因为它使可选择增益电压缓冲器231在其输出端产生的适宜电压，例如零伏。在同一时间，微处理器80使可选择源电阻228为来自工业控制装置和其电流输出的电流通路提供电阻。此电流经由插脚208进入ASIC198。在已知电阻的一端上的施加电压会使来自外部装置的未知电流在插脚208上产生电压，该电压然后经由模-数转换器216通过低电流开关222来测量。微处理器80使用欧姆定律来解决由工业控制装置产生的未知电流。

该ASIC198包括如上所述的与接口装置84相关的功能。例如，ASIC198可以包括包含数-模转换器226的互连装置83，其中所述微处理器80是可编程的，以便导引接收的来自微处理器80的数字信号，并使该信号由数-模转换器226转换为模拟信号，并将模拟信号的副本放置在插脚208上。可参见图6和13。

ASIC198也可以包括包含模-数转换器216的互连装置83，其中所述微处理器80是可编程的，以便检测在任何选定触点16上的模拟信号，并使模-数转换器216将该信号转换为数字信号，并将数字信号的副本输出到微处理器80。

ASIC198还可以包括电源选择器227，定位在电源选择器227和插脚208之间的高电流开关222b。微处理器80是可编程的，以便操作电源选择器227，使电源电压连接到第一触点16，并使电源回路与第二触点16连接。

参照图13，其中的2×8交叉点开关210用来将传感器连接到两个相邻的插脚208，所述插脚又可连接两个相邻的设备通信连接器16。交叉点开关210使传感器（诸如热电偶）可连接到精确的差动放大器212。精确差动放大器212可通过低电流开关222和2×8交叉点开关210而连接到4路交叉点I/O214，然后连接到在相邻的集成电路19（用于相邻触点16的集成电路）上的另一4路交叉点I/O214。

本发明的其他增强功能包括所述模块15能够对与所述模块15连接的设备进行独立控制。如果，例如电磁线圈与模块15连接，则微处理器80可通过使电磁线圈的电压稍为变化，然后使用可编程电流限制器224中的测量装置来测量所产生的电流，就可进行要求的周期性或连续性的电感测量。此外，所述微处理器80可以执行要求的步骤，以通过调节或再循环电流来关闭电磁线圈。所述模块15从而可执行驱动电磁线圈所需的所有功能，并验证其状态，是封闭或是打开。

参照图6及图7，微处理器80一般由控制器85配置/编程为按要求来接收来自控制器的指令，以检测选定设备的特定状态（诸如电磁线圈的电感）和/或驱动选定的装置（诸如电磁线圈10），并将相应的数据供给系统控制器。微处理器80也可由控制器编程/导引为使特定的信号可施加到任何选定的一个或多个触点16。此外，微处理器80可编程为响应将选定的信号类型从一个或多个设备发送到系统控制器的指示。换句话说，微处理器控制接口装置84的配置，而微处理器一般是由系统控制器控制的。备选地，接口装置可配置成响应在所述模块15的微处理器80的存储器内存储的信息。

在一些实施方案中，微处理器80具有嵌入式环球网服务器。个人计算机可使用以太网电缆或无线通信设备连接所述模块15，然后连接到互联网。这里的个人计算机也可以是系统控制器。嵌入式环球网服务器为与模块15连接到每一设备提供配置页面。然后，使用者可使用鼠标或其它键盘输入装置，配置设备功能和分配输入/输出插脚。使用者可以简单地拖放配置页上的图标来为每一触点确定特定的互连装置。在其它实施例中，微处理器80使用网络连接来访问互联网上的服务器，并接收来自所述服务器的指示，以便为每一触点确定特定的互连装置。

作为模块15的操作的范例，微处理器80可以编程，以识别特定的输入数据，包括例如在与所述微处理器连接的网络电缆上的以太网数据包所包含的用于启动与所述模块15连接的特定电磁线圈的指令。

电路开关装置（R1-R12）示意性地示出为机电式继电器。在一个实施例中，该开关装置实现为半导体电路（参见图13和相关的描述）。半导体电路可以成本低得多的方式实现，并可以比机电式继电器电路作用得更快。使用机电式继电器是为了说明本发明的本质。

虽然为了说明本发明而示出了若干代表性的实施例和细节，但对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不脱离本发明的由所附权利要求限定的范围的情况下，可以对本文揭示的方法和装置进行各种各样的变更。

Claims (20)

1.一种控制电磁线圈的操作的方法，所述电磁线圈的操作被控制成在一范围的移动距离提供足够的电磁力而不在所述电磁线圈中产生过多的能源消耗及加热，包括确定所述电磁线圈的每一者是否被封闭而无需使所述线圈在封闭时闭合电连接且没有来自一系列节流晶体管或电阻的连续损耗，以及处理线圈断路状态而不需要二极管或外部电源，所述方法使用包括与多个电磁线圈的线圈电连接的可编程连接器插脚的集成的、可配置的、连接器化的输入/输出模块，其中每个可编程连接器插脚由集成电路控制以提供与相应连接器插脚的受控接口，所述连接器插脚使得插脚配置能够在正常操作期间改变以凭借其可改变所述插脚的电气配置的能力而省去了对许多不同固定构型模块的需要，所述方法包括以下步骤：

(a)在响应于电磁驱动信号变真的情况下，通过所述模块的第一可编程连接器插脚连接驱动电压和产生流往所述线圈的驱动电流，其中所述驱动电压和驱动电流使所述电磁线圈封闭或密封；

(b)在封闭或密封所述电磁线圈时，通过所述模块在所述线圈上将所述第一可编程连接器插脚上的电压转换到持续电压和持续电流，所述持续电压或持续电流小于所述驱动电压或驱动电流以及将所述电磁线圈保持于封闭或密封位置中；

(c)通过所述模块保持所述持续电压和持续电流，其中所述持续电压或持续电流的持续时间控制线圈致动力；其中所述模块包括：(i)用于连接在所述模块的每个可编程连接器插脚和所述电磁线圈中的每一者之间的至少一导体的设备通信连接器装置，(ii)用于使所述模块将多个信号中的任一信号放置在所述设备通信连接器装置的多个触点中的任一触点上的接口装置，以及(iii)用于将电力引导到所述电磁线圈的至少一个电源；

(d)通过所述模块测量所述线圈的电感来确定每一电磁线圈的状态，其中所述状态包括从打开到封闭或密封的一系列状态，并且其中所述测量所述电感包括在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块向所述线圈施加一系列脉冲，在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块测量作为所施加的一系列脉冲的反应的线圈电流的阶跃响应，以及根据所述阶跃响应来计算所述电感，其中所述一系列脉冲表示电磁线圈电枢的位置，不取决于电枢运动是否通过区分电流轨迹而被检测；

(e)基于对所述电磁线圈的电感的测量响应于所述电感的任何减少检测与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息；

(f)使用与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息，以增加所述电磁线圈的电枢上的力，以便返回其密封位置；以及

(g)响应于所述电磁驱动信号变为假，从每个所述电磁线圈切断电源。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转换包括通过所述模块使所述驱动电压和驱动电流与所述电磁线圈断开以及使所述持续电压和持续电流与所述电磁线圈连接。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述转换包括改变单电源的电压或电流电平。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述持续电压或持续电流小于50％的所述驱动电压或驱动电流。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：在所述电磁驱动信号变为假时，从所述电磁线圈除去电源。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于还包括：通过所述模块调节线圈电流和使线圈电压固定。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于还包括：在所述调节后，通过所述模块使所述线圈连接固定晶体管驱动器，以使剩余能量从所述线圈消散。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述模块通过将所述线圈的两侧连接到同一电源来提供用于使能量从所述线圈消散的导电通路，所述同一电源是高压侧或低压侧电源。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括：通过所述模块使所述线圈连接固定晶体管驱动器，以使能量从所述线圈消散。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述确定包括在所述电磁线圈打开时测量电感，在所述电磁线圈封闭或密封时测量电感，以及将测量结果存储在所述模块的微处理器的存储器中。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测量是连续的或周期性的。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：在所述电磁驱动信号为真或假时，连续地或周期性地确定所述电磁线圈的所述状态。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于还包括：如果确定所述电磁线圈未被封闭或密封时，重复所述连接，保持所述驱动电压和驱动电流，转换和保持所述持续电压和电流。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述持续电压或持续电流在所述重复期间增加。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接口装置包括为所述触点中的特定一个触点提供可选择互连装置的至少一集成电路。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：所述集成电路为特定用途集成电路。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述接口装置包括微处理器，所述微处理器用于使所述模块将多个信号中的任一信号放置在所述设备通信连接器装置的多个触点中的任一触点上。

18.一种包括与多个电磁线圈的线圈电连接的可编程连接器插脚的集成的、可配置的、连接器化的输入/输出模块，其中每个可编程连接器插脚由集成电路控制以提供与相应连接器插脚的受控接口，所述连接器插脚使得插脚配置能够在正常操作期间改变以凭借其可改变所述插脚的电气配置的能力而省去了对许多不同固定构型模块的需要，所述模块被配置用于以在一范围的移动距离提供足够的电磁力而不在所述电磁线圈中产生过多的能源消耗及加热，包括确定所述电磁线圈的每一者是否被封闭而无需使所述线圈在封闭时闭合电连接且没有来自一系列节流晶体管或电阻的连续损耗，以及处理线圈断路状态而不需要二极管或外部电源，所述模块包括：

用于连接在所述模块的每个可编程连接器插脚和所述电磁线圈中的每一者之间的至少一导体的设备通信连接器装置；以及

用于使所述模块将多个信号中的任一信号放置在所述设备通信连接器装置的多个触点中的任一触点上的接口装置，所述接口装置包括用于存储计算机程序的存储器以及用于执行所述程序的处理器，所述程序使所述处理器：

(a)在响应于电磁驱动信号变真的情况下，通过所述模块的第一可编程连接器插脚连接驱动电压和产生流往所述线圈的驱动电流，其中所述驱动电压和驱动电流使所述电磁线圈封闭或密封；

(b)在封闭或密封所述电磁线圈时，通过所述模块在所述线圈上将所述第一可编程连接器插脚上的电压转换到持续电压和持续电流，所述持续电压或持续电流小于所述驱动电压或驱动电流以及将所述电磁线圈保持于封闭或密封位置中；

(c)通过所述模块保持所述持续电压和持续电流，其中所述持续电压或持续电流的持续时间控制线圈致动力；

(d)通过所述模块测量所述线圈的电感来确定所述电磁线圈的状态，所述状态包括从打开到封闭或密封的一系列状态，并且其中所述测量所述电感包括在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块向所述线圈施加一系列脉冲，在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块测量作为所施加的一系列脉冲的反应的线圈电流的阶跃响应，以及根据所述阶跃响应来计算所述电感；

用于将电力引导到所述电磁线圈的至少一个电源，其中所述一系列脉冲表示电磁线圈电枢的位置，不取决于电枢运动是否通过区分电流轨迹而被检测；

(e)基于对所述电磁线圈的电感的测量响应于所述电感的任何减少检测与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息；

(f)使用与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息，以增加所述电磁线圈的电枢上的力，以便返回其密封位置；以及

(g)响应于所述电磁驱动信号变为假，从每个所述电磁线圈切断电源。

19.一种用于控制多个电磁线圈的操作的系统，所述电磁线圈的操作被控制成在一范围的移动距离提供足够的电磁力而不在所述电磁线圈中产生过多的能源消耗及加热，包括确定所述电磁线圈的每一者是否被封闭而无需使所述线圈在封闭时闭合电连接且没有来自一系列节流晶体管或电阻的连续损耗，以及处理线圈断路状态而不需要二极管或外部电源，所述系统包括：

包括与多个电磁线圈的线圈电连接的可编程连接器插脚的集成的、可配置的、连接器化的输入/输出模块，其中每个可编程连接器插脚由集成电路控制以提供与相应连接器插脚的受控接口，所述连接器插脚使得插脚配置能够在正常操作期间改变以凭借其可改变所述插脚的电气配置的能力而省去了对许多不同固定构型模块的需要，所述模块包括用于连接在所述模块的每一个可编程连接器插脚和所述电磁线圈中的每一者之间的至少一导体的设备通信连接器装置以及用于使所述模块将多个信号中的任一信号放置在所述设备通信连接器装置的多个触点中的任一触点上的接口装置，所述模块包括用于将电力引导到所述电磁线圈的至少一个电源；以及

通过通信链路与所述模块连接的控制器，所述控制器包括用于存储计算机程序的存储器以及用于执行所述程序的处理器，所述程序使所述处理器将电磁驱动信号切换为真以及将所述信号发送到所述模块以使所述模块：

(a)响应于电磁驱动信号变为真，由第一可编程连接器连接驱动电压和产生流往所述线圈的驱动电流，其中所述驱动电压和线圈电流使所述电磁线圈封闭或密封；

(b)在封闭或密封所述电磁线圈时，通过所述模块在所述线圈上将所述第一可编程连接器插脚上的电压转换到持续电压和持续电流，所述持续电压和持续电流小于所述驱动电压或驱动电流以及将所述电磁线圈保持于封闭或密封位置中；

(c)通过所述模块保持所述持续电压和持续电流，其中所述持续电压或持续电流的持续时间控制线圈致动力；

其中所述程序使所述处理器通过所述模块测量所述线圈的电感来确定所述电磁线圈的状态，所述状态包括从打开到封闭或密封的一系列状态，并且其中所述测量所述电感包括在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块向所述线圈施加一系列脉冲，在所述电磁驱动信号为真时通过所述模块测量作为所施加的一系列脉冲的反应的线圈电流的阶跃响应，以及根据所述阶跃响应来计算所述电感，其中所述一系列脉冲表示电磁线圈电枢的位置，不取决于电枢运动是否通过区分电流轨迹而被检测；

(d)基于对所述电磁线圈的电感的测量响应于所述电感的任何减少检测与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息；

(e)使用与所述电磁线圈的未密封状态相关的信息，以增加所述电磁线圈的电枢上的力，以便返回其密封位置；以及

(f)响应于所述电磁驱动信号变为假，从每个所述电磁线圈切断电源。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于：所述通信链路为以太网链路。