CN104613219B - 双阈值型节电静噪的交流电磁阀 - Google Patents
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Abstract
一种双阈值型节电静噪的交流电磁阀,包括节电单元100与传统交流电磁阀两部份,其特征在于：所述的节电单元100由AC‑DC变换电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105组成，其中AC‑DC变换电路101为双阈值型变换电路。
Description
技术领域
本发明涉及低圧电器领域，尤其涉及一种具有节约电能、静止噪声功能的“双阈值型节电静噪的交流电磁阀”。
背景技术
电磁阀(Electromagnetic valve)是一种依靠励磁线圈产生的电磁力来驱动阀门开、关的流体控制器件。
交流电磁阀是电磁阀中的一种类型，是家用电器和工控设备中应用非常广泛的低压电器。其特点是在励磁线圈中接入交流电压、用交流电流产生驱动阀门开、关的电磁力。
交流电磁阀主要由励磁线圈、阀芯、复位弹簧组成。图1a、图1b为交流电磁阀控制流体(气或液)通、断的示意图；图2a、图2b为液压设备中用的交流液压电磁阀控制“液压油”流向的示意图。
结合图1a：当励磁线圈的A1、A2端接通AC220V、AC110V或AC380V电压(以下通称AC220V、AC110V或AC380V为AC电压)时，其产生的电磁力推动阀芯克服复位弹簧的阻力而向下移动，与阀芯相连接的活塞也随之下移，所述的交流电磁阀打开，其“入口”与“出口”接通。
结合图1b：当励磁线圈中的AC电压关断时，阀芯失磁力，受复位弹簧的作用而上移，活塞也随之上移，所述的交流电磁阀“复位”，其“入口”与“出口”关断。
结合图2a：液压电磁阀的励磁线圈之A1、A2端接通AC电压时，其产生的电磁力推动阀芯克服复位弹簧的阻力而向右移动，与阀芯相连接的一组活塞也随之右移，所述的液压电磁阀之2口与3口、1口与4口便被接通。
结合图2b：液压电磁阀的励磁线圈中的AC电压关断时，阀芯失磁力，受复位弹簧的作用而左移，活塞也随之左移，所述的液压电磁阀“复位”，其之1口与2口、4口与端5口便被接通。
综上所述，交流电磁阀的工作过程可分为“推动”、“保持”“复位”三个阶段：
1、推动：励磁线圈的A1、A2端与AC电压接通,电磁力推动阀芯运动；
2、保持：阀芯到达设定的位置，励磁线圈继续与AC电压接通,阀芯继续受电磁力作用；
3、复位：励磁线圈断开AC电压,阀芯失电磁力作用而复位。
显尔易见，在推动阶段，阀芯必须克服静摩擦力与复位弹簧的弹力需较大的电磁力作用才能运动。与此相对应，AC电压必须提供较高的电压、较大的功率(以下称推动功率)励磁线圈才能产生较大的电磁力，方能保证阀芯的运动。
在保持阶段，阀芯已到达设定位置，只须克服复位弹簧的弹力就可保持在设定位置上。与此相对应，若此时励磁线圈仍通以与推动阶段－样高的交流电压，将造成能量浪费并使励磁线圈无惠的升温！
传统的交流电磁阀由于推动与保持阶段励磁线圈中均通以相同交流电电压(例如AC220V),因此存在以下的严重缺点：
1、发热：前已述，在推动和保持阶段,传统的交流电磁阀均通以相同交流电压(例如AC220V)，因此，发热严重，励磁线圈因过热而烧毁的现象也屡屡发生；
2、耗电：传统的交流电磁阀发热的能源就是输入励磁线圈中电能,此种有害的发热带来的另一个缺点就是无谓的耗电。减少这种耗电,就可取得“节电”的效果；
3、失控：励磁线圈发热之后，其阻抗增加，电流变小，电磁力亦随之减小而不能推动阀芯至设定位置，家用电器或工控设备会因此而系统失控。
针对传统的交流电磁阀的缺点,本发明要迖到的目标是：
1、“用电子技术改造传统产业”，设计一种电子线路尽量简单的、所用器件尽量少的、价格尽量廉的、可使传统交流电磁阀节电静噪的“节电单元”；
2、该“节电单元”可用于改造在线使用的传统交流电磁阀,使这些交流电磁阀升級成为“节电静噪的交流电磁阀”；
3、该“节电单元”也可集成到将要生产的交流电磁阀中,使交流电磁阀的制造商生产出与“节电单元”一体化的新型的“节电静噪的交流电磁阀”。
发明内容
为了达到上述目标,本发明设计的技术方案是：一种节电静噪的交流电磁阀,包括节电单元100与传统交流电磁阀两部份,其特征在于：所述的节电单元100由AC-DC变换电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105组成，并且，所述的AC-DC变换电路101的输入端5端与AC电压的P1端相连接；所述的开关脉冲发生电路102的输入端7端与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；所述的开关电路103的输入端9端与所述的开关脉冲发生电路102的输出端8端相连接；所述的电桥电路105的1端与AC电压的P1端相连接，2端与所述的开关电路103、所述的保持电压降压电路104均相连接，3端、4端分别与传统交流电磁阀中的励磁线圈L的A1端、A2端相连接；所述的AC-DC变换电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104均与AC电压的P2端相连接。
所述的AC-DC变换电路101有以下三种型式的电路结构：
(a)、双阈值型：由输入端5、输出端6、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1(transient voltage suppression diode)及第二瞬态电压抑制二极管TVS2组成，它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第一二极管D1的正极与输入端5相连接，负极与第一电阻R1的一端相连接；第一电阻R1的另一端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的负极相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的正极、第二瞬态电压抑制二极管TVS2的负极均相连接，负极端与AC电压的P2端相连接；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与输出端6相连接。
第一瞬态电压抑制二极管TVS1的击穿电压UB1为所述的AC-DC变换电路101的第一阈值，当随机接通的AC电压的瞬时值大于所述的第一阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1导通，反之，当AC电压的瞬时值小于所述的第一阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1截止；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的击穿电压UB2为所述的AC-DC变换电路101的第二阈值，当第一电容C1的正极与负极之间的电压高于所述的第二阈值时，所述的第二瞬态电压抑制二极管TVS2导通，反之，当第一电容C1的正极与负极之间的电压低于所述的第二阈值时，所述的第二瞬态电压抑制二极管TVS2截止。
(b)、单阈值型：由输入端5、输出端6、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1组成，它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第一二极管D1、第一电阻R1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1依次相串联后，一端即第一二极管D1的正极端与输入端5相连接，另一端即第一瞬态电压抑制二极管TVS1的正极端与输出端6相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与输出端6相连接，负极端与AC电压的P2端相连接。
(c)、阻、容降压型；由输入端5、输出端6、第七二极管D7、第七电阻R7、第二电阻R2、第一电容C1、第四电容C4、第三瞬态电压抑制二极管TVS3组成，它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第四电容C4与第七电阻R7相并联后，一端与输入端5相连接，另一端与第七二极管D7的正极、第三瞬态电压抑制二极管TVS3的负极均相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与输出端6相连接，负极端与AC电压的P2端相连接；第三瞬态电压抑制二极管TVS3的正极亦与AC电压的P2端相连接。
所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1、第二瞬态电压抑制二极管TVS2、第三瞬态电压抑制二极管TVS3均可以用双极型瞬态电压抑制二极管(Bipolar transient voltagesuppression diode)、压敏电阻器(pressure sensitive resistor)、气体放电管(gaseousdischarge tube)、半导体放电管(thyristor surge suppressors)、静电抑止器(Electro-Static discharge)、或瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)替代。
所述的开关脉冲发生电路102有以下三种型式的电路结构：
(a)、三极管型：由输入端7、输出端8、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2以及三极管T1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端均与输入端7相连接；第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端、三极管T1的基极均相连接；第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端、三极管T1的发射极均与AC电压的P2端相连接；三极管T1的集电极、第五电阻R5的另一端均与输出端8相连接；第六电阻R6一端与输出端8相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
(b)、集成电路型Ⅰ型：由输入端7、输出端8、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第五电容C5以及集成电压比较器IC1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第八电阻R8的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、集成电压比较器IC1的8脚均与输入端7相连接；第九电阻R9的一端、第十一电阻R11的一端、集成电压比较器IC1的4脚、第五电容C5的一端均与AC电压的P2端相连接；第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端、第五电容C5的另一端均与集成电压比较器IC1的反相信号输入端2脚相连接；第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端均与集成电压比较器IC1的同相信号输入端3脚相连接；第十二电阻R12的另一端则与集成电压比较器IC1的1脚、输出端8均相连接。
(C)、集成电路型Ⅱ型：由输入端7、输出端8、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第六电容C6以及集成电压比较器IC1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第六电容C6、第十三电阻R13、第十五电阻R15、第十七电阻R17各自的一端以及集成电压比较器IC1的8脚均与输入端7相连接；第十四电阻R14、第十六电阻R16各自的一端以及集成电压比较器IC1的4脚均与AC电压的P2端相连接；第六电容C6的另一端、第十三电阻R13的另一端、第十四电阻R14的另一端均与集成电压比较器IC1的同相信号输入端3脚相连接；第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的另一端均与集成电压比较器IC1的反相信号输入端2脚相连接；第十七电阻R17的另一端、集成电压比较器IC1的1脚均与输出端8相连接。
所述的开关电路103由输入端9端、第六二极管D6及场效应管FET(Field EffectTransistor)组成，并且，输入端9端与所述的开关脉冲发生电路102的输出端8端相连接；第六二极管D6的正极与电桥电路105的2端相连接；负极与场效应管FET的漏极相连接；场效应管FET的栅极与输入端9端相连接，源极与AC电压的P2端相连接。
所述的场效应管FET可以用其他开关器件例如单向晶闸管(Silicon ControlledRectifier，SCR)、双向晶闸管(Triode AC Switch，TRIAC)、绝缘栅双极型晶体管(Insulatend Gate Bipolar Transistor，IGBT)、电子注入增强栅晶体管(InjectionEnhanced Gate Tansistor，IEGT)、静电感应晶闸管(Static Induction Thyristor，SITH)代替。
所述的保持电压降压电路104由第三电容C3组成，其一端与电桥电路105的2端相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
所述的电桥电路105由1端、2端、3端、4端、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5组成，它们的连接方式为：第二二极管D2的负极、第三二极管D3的正极均与1端相连接，1端则与AC电压的P1端相连接；第四二极管D4的负极、第五二极管D5的正极均与2端相连接，2端则与开关电路103中的第六二极管D6的正极、保持电压降压电路104中的第三电容C3之一端均相连接；第三二极管D3的负极、第五二极管D5的负极均与3端相连接，3端则与励磁线圈L的A1端相连接；第二二极管D2的正极、第四二极管D4的正极均与4端相连接，4端则与励磁线圈L的A2端相连接。
本发明的工作特性为：大功率推动、小功率保持。
应用本发明,可以取得以下有益效果：
1、节电。虽然推动阀芯至设定位置需高电压大功率，但由于此“推动”时间仅几毫秒,因此，电磁阀运行时，“推动”阶段的耗电量在总耗电量中所占的比例甚小，电磁阀运行时的耗电量的大小主要由“保持”阶段的功率(以下简称“保持功率”)大小来体现，保持功率大，其耗电量就大；反之，保持保持功率小，其耗电量就小，就节电。
本发明由于具有“大功率推动、小功率保持”的工作特性，因此，节电效率高。
实测－种型号的液压用的AC220V传统交流电磁阀的保持功率为34.6W，应用本发明后，保持功率下降为1.4W，节电效率达96％，由此可见,推广应用本发明,可以产生良好的节电效益。
2、静噪。传统交流电磁阀运行时与噪声“如影相随”——噪声不绝于耳。应用本发明后，可使交流电磁阀实现“静噪”——将电磁阀贴在耳根也听不到一丝噪声。此静噪功能对于安装在电冰箱、净水器等家用电器上的交流电磁阀具有重大的实用意义。
3、温升小。温升是衡量电子或电器产品可靠性的重要指标，温升小，电子或电器产品的可靠性就高；反之，电子或电器产品的可靠性就低。本发明由于节电效率高，因此温升必然小。实际运行表明：在30℃室温的条件下，应用本发明所制造的交流电磁阀连续运行24小时后仍为室温，而传统交流电磁阀连续运行半小时后，已升温至60℃以上。
4、省漆包线。应用本发明，可以大幅度地节省绕制励磁线圈的漆包线。实测表明，－种液压用的AC220V交流电磁阀之励磁线圈的原须绕2500圈，应用本发明后，将该励磁线圈减至1000圈，交流电磁阀仍具有节电、静噪、温升小的优良性能。
附图说明
图1a为气或液用的交流电磁阀通电状态的示意图；
图1b为气或液用的交流电磁阀断电状态的示意图；
图2a为液压用的交流电磁阀通电状态的示意图；
图2b为液压用的交流电磁阀断电状态的示意图；
图3为本发明的原理方框图；
图4为实施例1的电路原理图；
图5为实施例2的电路原理图；
图6为实施例3的电路原理图；
图7为实施例4的电路原理图；
图8为实施例5的电路原理图；
图9a为AC电压的波形图；
图9b为实施例1的V1电压波形图：
图9C为实施例1之脉冲电压VC的波形图。
具体实施方式
下面结合附图,说明本发明的实施方式。
图3为本发明的原理方框图，图中显示：一种节电静噪的交流电磁阀,包括节电单元100与传统交流电磁阀两部份,其特征在于：所述的节电单元100由AC-DC变换电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105组成，并且，所述的AC-DC变换电路101的输入端5端与AC电压的P1端相连接；所述的开关脉冲发生电路102的输入端7端与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；所述的开关电路103的输入端9端与所述的开关脉冲发生电路102的输出端8端相连接；所述的电桥电路105的1端与AC电压的P1端相连接，2端与所述的开关电路103、所述的保持电压降压电路104均相连接，3端、4端分别与传统交流电磁阀中的励磁线圈L的A1端、A2端相连接；所述的AC-DC变换电路101、开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104均与AC电压的P2端相连接。
图4为实施例1的电路原理图，图中显示：
输入端5、输出端6、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1及第二瞬态电压抑制二极管TVS2组成了双阈值型的AC-DC变换电路101；它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第一二极管D1的正极与输入端5相连接，负极与第一电阻R1的一端相连接；第一电阻R1的另一端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的负极相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的正极、第二瞬态电压抑制二极管TVS2的负极均相连接，负极端与AC电压的P2端相连接；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与输出端6相连接。
输入端7、输出端8、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2以及三极管T1组成了三极管型的开关脉冲发生电路102；它们的连接方式为：输入端7与所述的双阈值型的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端均与输入端7相连接；第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端、三极管T1的基极均相连接；第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端、三极管T1的发射极均与AC电压的P2端相连接；三极管T1的集电极、第五电阻R5的另一端均与输出端8相连接；第六电阻R6一端与输出端8相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
输入端9端、第六二极管D6及场效应管FET组成了开关电路103；并且，输入端9端与所述的三极管型的开关脉冲发生电路102的输出端8端相连接；第六二极管D6的正极与电桥电路105的2端相连接；负极与场效应管FET的漏极相连接；场效应管FET的栅极与输入端9端相连接，源极与AC电压的P2端相连接。
本领域的技术人员应该知道，所述的场效应管FET可以用其他开关器件例如单向晶闸管(Silicon Controlled Rectifier，SCR)、双向晶闸管(Triode AC Switch，TRIAC)、绝缘栅双极型晶体管(Insulatend Gate Bipolar Transistor，IGBT)、电子注入增强栅晶体管(Injection Enhanced Gate Tansistor，IEGT)、静电感应晶闸管(Static InductionThyristor，SITH)代替。
第三电容C3组成了保持电压降压电路104，其一端与电桥电路105的2端相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
1端、2端、3端、4端、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5组成了电桥电路105；它们的连接方式为：第二二极管D2的负极、第三二极管D3的正极均与1端相连接，1端则与AC电压的P1端相连接；第四二极管D4的负极、第五二极管D5的正极均与2端相连接，2端则与开关电路103中的第六二极管D6的正极、保持电压降压电路104中的第三电容C3之一端均相连接；第三二极管D3的负极、第五二极管D5的负极均与3端相连接，3端则与励磁线圈L的A1端相连接；第二二极管D2的正极、第四二极管D4的正极均与4端相连接，4端则与励磁线圈L的A2端相连接。
本领域的技术人员应该知道：所述的励磁线圈L的A1端、A2端是可以互易连接的。
本实施例1之AC-DC变换电路101为双阈值型的AC-DC变换电路，第一瞬态电压抑制二极管TVS1的击穿电压UB1为其之第一阈值，当随机接通的AC电压的瞬时值大于所述的第一阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1导通，反之，当AC电压的瞬时值小于所述的第一阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1截止；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的击穿电压UB2为其之第二阈值，当第一电容C1的正极与负极之间的电压高于所述的第二阈值时，所述的第二瞬态电压抑制二极管TVS2导通，反之，当第一电容C1的正极与负极之间的电压低于所述的第二阈值时，所述的第二瞬态电压抑制二极管TVS2截止。
结合图4、图9a，从P1、P2端输入的AC电压的数学表达式为：
u＝UmSin(ωt+φ)
上式中：u为AC电压的瞬时值,Um为AC电压的的振幅值,ω为AC电压的角频率,φ为AC电压的初相角。
为简便说明,现假设初相角φ＝0,则AC电压的瞬时值u的表达式为：
u＝UmSinωt
其波形如图9a所示。
结合图4、图9a、图9b、图9c可阐述本实施例1主要的工作过程：
设t＝t1时，AC电压接通，由于此时AC电压的瞬时值u1大于第一阈值UB1即
u1＝UmSinωt1＞UB1
故所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1导通，电压V1逐步上升，至t＝t3时，AC电压的瞬时值为振幅值Um，电压V1上升至最高值。
本领域的技术人员应该清楚以下几点：
1、电压V1在t3～t4、t4～t01、t01～t02、t02～t5时域及其相应的时域内，其之值是递减的；
2、电压V1在t5～t6时域及其相应时域内，其之值是递增的；
3、电压V1是带有纹波电压的直流电压，但纹波电压并不影响本发明的工作，其波形如图9b所示。
结合图4、图9b、图9b，在t1～t2的时域内，电压V1的值小于第二阈值UB2即V1＜UB2，第二瞬态电压抑制二极管TVS2截止，电压V2＝0
t＝t2时，V1＝UB2，第二瞬态电压抑制二极管TVS2导通，电压V2之值开始上升。由于此时，第二电容C2上的电压为零，其等效短路，故Vb＝0，三极管T1截止，电压Vc为高电平，即三极管型的开关脉冲发生电路102之输出端8端输出高电平，所述的开关电路103中的场效应管FET导通，电磁阀进入“推动”阶段，AC电压在P1端为高电平P2端为低电平的正半周时，将沿着P1端—1端—D3—3端—A1端—L—A2端—4端—D4—2端—D6—FET—P2端之路径输入电磁阀推动阀芯所需的“推动功率”。由于上述路径中第三二极管D3、第四二极管D4、第六二极管D6及场效应管FET均处于阻抗极小的导通状态，等效于AC电压直接施加在励磁电感L的两端，因此，在“推动”阶段，AC电压提供的推动功率较大。
t＝t9时，随着V2电压通过第三电阻R3对第二电容C2充电的进程，第二电容C2上的电压即三极管T1基极、发射极之间的电压Vb≥0.7v(指硅三极管，锗三极管则为0.3v)，三极管T1导通，电压Vc变为低电平，即三极管型的开关脉冲发生电路102之输出端8端输出低电平，开关电路103中的场效应管FET截止，电磁阀进入“保持”阶段。
在电磁阀的“保持”阶段，AC电压通过由第三电容C3组成的保持电压降压电路104为电磁阀提供保持功率，其过程为：在P1端为高电平P2端为低电平的AC电压正半周，AC电压沿着P1端—1端—D3—3端—A1端—L—A2端—4端—D4—2端—C3—P2端之路径为电磁阀提供保持功率；在P2端为高电平P1端为低电平的AC电压负半周，AC电压沿着P2端—C3—2端—D5—3端—A1端—L—A2端—4端—D2—1端——P1端之路径为电磁阀提供保持功率。上述路径中，AC电压均经第三电容C3降压后再施加在在励磁电感L的两端，因此，在“保持”阶段，AC电压提供的“保持功率”较小，远小于前述的“推动功率”。
简言之：根据推动阀芯至设定位置须用大功率，保持阀芯在设定位置只须小功率的电磁阀工作原理所作的设计，本发明的特征之一为：推动阶段以大功率运行，保持阶段以小功率工作，或简述为：大功率推动、小功率保持。
实施“大功率推动、小功率保持”的运行方式，是本发明取得良好的节电效率之原因。
t＝t14时，AC电压关断，电磁阀进入“复位”阶段，“阀芯”退至原位置。
结合图9c，所述的三极管型的开关脉冲发生电路102之输出电压Vc为脉冲电压，t2～t9时域为脉冲“占”的时域，其输出高电平；t9～t14时域为脉冲“空”的时域，其输出低电平，其脉冲波形如图9c所示。
综上所述；可将本实施例的工作过程分为以下三个阶段：
1、t2～t9时域为推动阶段，在此t2～t9时域内，脉冲电压Vc为高电平，场效应管FET导通，以其为主通道，AC电压输入电磁阀推动阀芯所需的较大的“推动功率”；
2、t9～t14时域为保持阶段，在此t9～t14时域内，脉冲电压Vc为低电平，场效应管FET截止，AC电压通过第三电容C3输入较小的“保持功率”；
3、t14～t15时域为复位阶段，在此t14～t15时域内，AC电压断电，节电单元100与电磁阀均复位。
t＝t15时，AC电压重新接通，电磁阀重新进入“推动”、“保持”、“复位”的工作周期中。
图5为实施例2的电路原理图，其之开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105均与实施例1相同。但AC-DC变换电路101与实施例1不同，实施例1采用的是双阈值型的AC-DC变换电路，本实施例2采用的是单阈值型的AC-DC变换电路。
结合图5,本实施例2的单阈值型的AC-DC变换电路由输入端5、输出端6、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1组成，它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第一二极管D1、第一电阻R1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1依次相串联后，一端即第一二极管D1的正极端与输入端5相连接，另一端即第一瞬态电压抑制二极管TVS1的正极端与输出端6相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与输出端6相连接，负极端与AC电压的P2端相连接。
在本实施例2中，第一瞬态电压抑制二极管TVS1的击穿电压UB1为所述的单阈值型的AC-DC变换电路101的阈值，当随机接通的AC电压的瞬时值大于所述的阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1导通，反之，当AC电压的瞬时值小于所述的阈值时，所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1截止。
本实施例2的工作过程与实施例1相同。
图6为实施例3的电路原理图，其之开关脉冲发生电路102、开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105均与实施例1相同。但AC-DC变换电路101与实施例1不同，实施例1采用的是双阈值型的AC-DC变换电路，本实施例3采用的是阻、容降压型的AC-DC变换电路。
结合图6，本实施例3采用的阻、容降压型的AC-DC变换电路由输入端5、输出端6、第七二极管D7、第七电阻R7、第二电阻R2、第一电容C1、第四电容C4、第三瞬态电压抑制二极管TVS3组成，它们的连接方式为：输入端5与AC电压的P1端相连接；第四电容C4与第七电阻R7相并联后，一端与输入端5相连接，另一端与第七二极管D7的正极、第三瞬态电压抑制二极管TVS3的负极均相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与输出端6相连接，负极端与AC电压的P2端相连接；第三瞬态电压抑制二极管TVS3的正极亦与AC电压的P2端相连接。
在所述的阻、容降压型的AC-DC变换电路中，第四电容C4、第七电阻R7起到阻、容降压作用，第七二极管D7起到整流作用，第三瞬态电压抑制二极管TVS3则起到以下的作用：
1、稳压作用，在本电路中，其相当于稳压二极管——稳定了输出端6端输出的DC电压；
2、放电作用，在P1端为高电平P2端为低电平的AC电压正半周，AC电压对第四电容C4充电，在P2端为高电平P1端为低电平的AC电压负半周，第四电容C4通过所述的第三瞬态电压抑制二极管TVS3放电。
本实施例3的工作过程与实施例1相同。
图7为实施例4的电路原理图，其之开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105均与实施例1相同，阻、容降压型的AC-DC变换电路101与实施例3相同，但开关脉冲发生电路102与实施例1不同，实施例1采用的是三极管型开关脉冲发生电路，本实施例4采用的是集成电路型Ⅰ型开关脉冲发生电路。
结合图7，本实施例4采用的集成电路型Ⅰ型开关脉冲发生电路由输入端7、输出端8、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第五电容C5以及集成电压比较器IC1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的阻、容降压型的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第八电阻R8的一端、第十电阻R10的一端、第十二电阻R12的一端、集成电压比较器IC1的8脚均与输入端7相连接；第九电阻R9的一端、第十一电阻R11的一端、集成电压比较器IC1的4脚、第五电容C5的一端均与AC电压的P2端相连接；第八电阻R8的另一端、第九电阻R9的另一端、第五电容C5的另一端均与集成电压比较器IC1的反相信号输入端2脚相连接；第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端均与集成电压比较器IC1的同相信号输入端3脚相连接；第十二电阻R12的另一端则与集成电压比较器IC1的1脚、输出端8均相连接。
所述的集成电压比较器IC1选用集成电路LM393也可以选用集成电路TDC393、IR393、LA393、LA6393、MB47393、TA75393、AN6914、upc277c、LM293
本实施例4的工作过程与实施例1基本相同，所不同的是：输入开关电路103的输入端9端的脉冲电压，在实施例1中是由三极管T1产生的，而在本实施例4中则是由集成电压比较器IC1产生的。
图8为实施例5的电路原理图，其之开关电路103、保持电压降压电路104、电桥电路105均与实施例1相同，阻、容降压型的AC-DC变换电路101与实施例3相同，但开关脉冲发生电路102与实施例1不同，实施例1采用的是三极管型开关脉冲发生电路，本实施例4采用的是集成电路型Ⅱ型开关脉冲发生电路。
结合图8，本实施例5采用的集成电路型Ⅱ型开关脉冲发生电路由输入端7、输出端8、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第六电容C6以及集成电压比较器IC1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的AC-DC变换电路101的输出端6端相连接；第六电容C6、第十三电阻R13、第十五电阻R15、第十七电阻R17各自的一端以及集成电压比较器IC1的8脚均与输入端7相连接；第十四电阻R14、第十六电阻R16各自的一端以及集成电压比较器IC1的4脚均与AC电压的P2端相连接；第六电容C6的另一端、第十三电阻R13的另一端、第十四电阻R14的另一端均与集成电压比较器IC1的同相信号输入端3脚相连接；第十五电阻R15的另一端、第十六电阻R16的另一端均与集成电压比较器IC1的反相信号输入端2脚相连接；第十七电阻R17的另一端、集成电压比较器IC1的1脚均与输出端8相连接。
比照实施例4可知，本实施例5的工作过程与实施例1基本相同。
结合图4～图8，本领域的技术人员应该知道：上述相关实施例所述的第一瞬态电压抑制二极管TVS1、第二瞬态电压抑制二极管TVS2、第三瞬态电压抑制二极管TVS3均可以用双极型瞬态电压抑制二极管(Bipolar transient voltage suppression diode)、压敏电阻器(pressure sensitive resistor)、气体放电管(gaseous discharge tube)、半导体放电管(thyristor surge suppressors)、静电抑止器(Electro-Static discharge)、或瞬态电压抑制器(Transient Voltage Suppressor)替代。
以上阐述了本发明的技术方案,一切不脱离本发明的技术方案实质的替代,都应在本发明的权利要求的范围內。
Claims (5)
1.一种双阈值型节电静噪的交流电磁阀,包括节电单元(100)与传统交流电磁阀两部份,其特征在于：
其中，传统交流电磁阀由励磁线圈、阀芯、复位弹簧组成；
所述的节电单元(100)由AC-DC变换电路(101)、开关脉冲发生电路(102)、开关电路(103)、保持电压降压电路(104)、电桥电路(105)组成，并且，所述的AC-DC变换电路(101)的输入端5端与AC电压的P1端相连接；所述的开关脉冲发生电路(102)的输入端7端与所述的AC-DC变换电路(101)的输出端6端相连接；所述的开关电路(103)的输入端9端与所述的开关脉冲发生电路(102)的输出端8端相连接；所述的电桥电路(105)的1端与AC电压的P1端相连接，2端与所述的开关电路(103)、所述的保持电压降压电路(104)均相连接，3端、4端分别与传统交流电磁阀中的励磁线圈L的A1端、A2端相连接；所述的AC-DC变换电路(101)、开关脉冲发生电路(102)、开关电路(103)、保持电压降压电路(104)均与AC电压的P2端相连接；
所述AC-DC变换电路(101)为双阈值型变换电路，其由输入端5、输出端6、第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一瞬态电压抑制二极管TVS1及第二瞬态电压抑制二极管TVS2组成；
其中，输入端5与AC电压的P1端相连接；第一二极管D1的正极与输入端5相连接，负极与第一电阻R1的一端相连接；第一电阻R1的另一端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的负极相连接；第一电容C1与第二电阻R2相并联后，其正极端与第一瞬态电压抑制二极管TVS1的正极、第二瞬态电压抑制二极管TVS2的负极均相连接，负极端与AC电压的P2端相连接；第二瞬态电压抑制二极管TVS2的正极与输出端6相连接。
2.如权利要求1所述的双阈值型节电静噪的交流电磁阀，其特征在于：
所述开关脉冲发生电路(102)由输入端7、输出端8、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2以及三极管T1组成，它们的连接方式为：输入端7与所述的AC-DC变换电路(101)的输出端6端相连接；第三电阻R3的一端、第五电阻R5的一端均与输入端7相连接；第三电阻R3的另一端与第二电容C2的一端、第四电阻R4的一端、三极管T1的基极均相连接；第二电容C2的另一端、第四电阻R4的另一端、三极管T1的发射极均与AC电压的P2端相连接；三极管T1的集电极、第五电阻R5的另一端均与输出端8相连接；第六电阻R6一端与输出端8相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
3.如权利要求1或2所述的双阈值型节电静噪的交流电磁阀，其特征在于：
所述开关电路(103)由输入端9端、第六二极管D6及场效应管FET组成，并且，输入端9端与所述的开关脉冲发生电路(102)的输出端8端相连接；第六二极管D6的正极与电桥电路(105)的2端相连接；负极与场效应管FET的漏极相连接；场效应管FET的栅极与输入端9端相连接，源极与AC电压的P2端相连接。
4.如权利要求3所述的双阈值型节电静噪的交流电磁阀，其特征在于：所述的保持电压降压电路(104)由第三电容C3组成，其一端与电桥电路(105)的2端相连接，另一端与AC电压的P2端相连接。
5.如权利要求4所述的双阈值型节电静噪的交流电磁阀，其特征在于：
所述的电桥电路(105)由1端、2端、3端、4端、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5组成，它们的连接方式为：第二二极管D2的负极、第三二极管D3的正极均与1端相连接，1端则与AC电压的P1端相连接；第四二极管D4的负极、第五二极管D5的正极均与2端相连接，2端则与开关电路(103)中的第六二极管D6的正极、保持电压降压电路(104)中的第三电容C3之一端均相连接；第三二极管D3的负极、第五二极管D5的负极均与3端相连接，3端则与励磁线圈L的A1端相连接；第二二极管D2的正极、第四二极管D4的正极均与4端相连接，4端则与励磁线圈L的A2端相连接。
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