CN105042163B - 一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，包括交流电源适配器和与脉冲电磁阀连接的感应洁具控制模块，感应洁具控制模块具有用于检测交流电源适配器输出电压的第一低电压检测电路，设置为当第一低电压检测电路检测到输出电压低于预设定值时，感应洁具控制模块驱动脉冲电磁阀关闭，其特征在于：所述交流电源适配器包括交直流转换电路、第二低电压检测电路、强制放电电路、断电检测电路和储能电路，当交流电断电时，强制放电电路对储能电路进行强制放电，在储能电路电压降低到第二低电压检测电路设定的阈值时，强制放电电路停止对储能电路放电，同时第一低电压检测电路检测到储能电路电压低于设定的阈值，感应洁具控制模块驱动脉冲电磁阀关闭。

Description

一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路及其控制方法
技术领域
本发明专利涉及一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路和控制方法。
背景技术
本发明专利涉及感应洁具包括感应小便器、感应座便器、智能座便器、感应龙头、感应给皂器、感应淋浴器、沟槽式感应节水器、游泳池专用感应强制淋浴器，以及所有使用双稳态脉冲电磁阀的电子设备。
双稳态脉冲电磁阀采用脉冲和永磁技术，只需通过控制器切换脉冲的电极触点来改变阀的开、关状态，当控制器发出电脉冲时，驱动磁芯带动阀瓣克服永磁力产生上下位移，阀瓣到位后在永磁作用下处于自保持状态。
现有的感应洁具、智能卫浴为了节约开关水时电磁阀消耗的电能，大部分使用双稳态脉冲电磁阀，如果给它一个正向脉冲开启后，没有再给一个反向脉冲，它会一直保持开启状态。
现有的感应洁具、智能卫浴供电方式有2种：直流电方式供电和交流适配器方式供电。因为感应洁具控制模块带有低电压检测电路，直流电方式供电不出现意外因素，当电池电压值低到低电压检测电路的阈值 时(相当于电池的使用寿命快到了)，感应洁具控制模块内单片机132会给出一个关闭电磁阀的脉冲，同时感应洁具控制模块进入报警状态(指示灯闪烁、不进行开启电磁阀动作)，所以使用直流电供电时不用担心控制系统异常长流水；交流适配器方式供电，当电网停电，1：如果没有储能电容或者电容量不够大，电磁阀就无法关闭，长时间流水，造成水资源的严重浪费；2：如果有相对大的储能电容，但是当储能电容电压下降到比低电压检测电路阈值 大一点点时，这时开启电磁阀后，储能电容里的电量也将无法关闭电磁阀；3：除非使用法拉级别电容，因为电容量很大，每开电磁阀或关电磁阀一次，它的电压下降很小，法拉电容电压就是下降到比低电压检测电路阈值 大一点点时，这时开启电磁阀后，法拉电容里的电量也能够关闭电磁阀，然后感应洁具控制模块进入报警状态，但是法拉级别的电容成本高、体积大，难以推广使用。
发明内容
本发明专利主要是针对现有技术的不足提供一种体积小、成本低、结构简单的感应洁具脉冲电磁阀的控制电路及其控制方法。
本发明专利采用如下技术方案：提供一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，包括交流电源适配器和与脉冲电磁阀连接的感应洁具控制模块，感应洁具控制模块具有用于检测交流电源适配器输出电压的第一低电压检测电路，设置为当第一低电压检测电路检测到输出电压低于预设定值时，感应洁具控制模块驱动脉冲电磁阀关闭，其特征在于：所述交流电源适配器包括交直流转换电路、第二低电压检测电路、强制放电电路、断电检测电路和储能电路，交直流转换电路的输出端与储能电路连接用于将交流电转换为直流电并可向储能电路充电；第二低电压检测电路的输入端与储能电路连接、输出端与强制放电电路输入端连接，用于检测并处理储能电路电压生成控制信号，并将控制信号传递给强制放电电路；断电检测电路的输入端与交直流转换电路的输出端连接、输出端与强制放电电路输入端连接，用于根据检测的交直流转换电路的通断电信号控制强制放电电路对储能电路进行强制放电；强制放电电路输入端与第二低电压检测电路的输出端连接、输出端与储能电路连接，用于根据第二低电压检测电路的检测信号控制储能电路停止强制放电。
优选地，所述储能电路包括二极管和储能电容，二极管正极连接交直转换电路的输出端正极、负极连接储能电容正极和感应洁具控制模块的输入端；断电检测电路设有检测三极管，其基极与交直流转换电路输出端正极连接、发射极接地；第二低电压检测电路设有第二低电压检测芯片，其输入端连接储能电容正极；强制放电电路设有放电NMOS管，其栅极连接检测三极管的集电极、第二低电压检测芯片的输出端以及储能电容的正极，漏极连接储能电容的正极，源级接地。
优选地，所述交直流转换电路包括工频变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
优选地，所述交直流转换电路为开关电源电路。
优选地，所述第一低电压检测电路的阈值 电压为4.4-4.5V，第二低电压检测电路的阈值 电压为4.3V。
优选地，所述储能电容的电容量为10000uF。
优选地，还提供一种感应洁具脉冲电磁阀的控制方法，其特征在于：当交流电正常供电时，交流电通过交直流转换电路驱动感应洁具控制模块和脉冲电磁阀正常工作并对储能电路充电；当交流电断电时，断电检测电路检测到交直流转换电路没有电信号，控制强制放电电路对储能电路进行强制放电，在储能电路电压降低到第二低电压检测电路设定的阈值 时，强制放电电路停止对储能电路放电，同时第一低电压检测电路检测到储能电路电压低于设定的阈值 时，感应洁具控制模块驱动脉冲电磁阀关闭。
由上述对本发明专利的描述可知，与现有技术相比，本发明专利可取得的有益效果是：
(1)不用更改现有的感应洁具控制模块，只需更换交流电源适配器，就能有效防止交流电断电无法关闭脉冲电磁阀而引起的长时间流水。
(2)控制电路结构简单，无需人为感应便能自动驱动脉冲电磁阀关闭，实现了交流电断电时关闭脉冲电磁阀的智能化。
(3)储能电容无需级别大的电容量，节约元器件成本，减小电路体积，使得本发明专利便于推广使用。
(4)交流电断电时，现有技术通过人为感应驱动储能电路放电，难以保证储能电路的电压最后能够低于第一低电压检测电路的检测阈值 ，本发明专利使用强制放电电路强制对储能电路进行放电，能够有效地保证储能电路的电压低于第一低电压检测电路的检测阈值 ，从而触发感应洁具控制模块强制驱动脉冲电磁阀关闭
附图说明
图1为本发明专利的电路示意框图。
图2为交直流转换电路使用工频变压器的电路图。
图3为交直流转换电路使用开关电源电路的电路图。
图4为交直流转换电路使用工频变压器时从交流电停电到开始强制放电T1时间波形图。
图5为交直流转换电路使用工频变压器时从开始强制放电到终止强制放电T2时间波形图。
图6为交直流转换电路使用工频变压器时从交流电停电到终止强制放电T1+T2时间波形图。
图7为交直流转换电路使用工频变压器时从交流电停电到终止强制放电时序图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明专利作进一步的描述。
如图1所示，感应洁具脉冲电磁阀的控制电路包括交流电源适配器11和与脉冲电磁阀12连接的感应洁具控制模块13，感应洁具控制模块13具有用于检测交流电源适配器11输出电压的第一低电压检测电路131，当第一低电压检测电路131检测到输出电压低于预设定值时，感应洁具控制模块13驱动脉冲电磁阀12关闭。感应洁具控制模块功能13说明这里不做详细描述，请见相关专利文献，以下重点说明本发明专利所述的交流电源适配器11。
如图2所示，交流电源适配器11包括交直流转换电路、第二低电压检测电路、强制放电电路、断电检测电路和储能电路。交直流转换电路包括工频变压器2(型号BYQ-2)、整流二极管31-34(型号IN4007)、滤波电容4(参数25V/22uF)和稳压芯片5(型号IC1 7806；储能电路包括隔离二极管6(型号IN5817)和储能电容 7(参数10V/10000uF)；断电检测电路包括检测三极管9(型号Q1 9013)、第一电阻8(R1＝10千欧)和第二电阻12(R2＝51千欧)；第二低电压检测电路包括第二低电压检测芯片10(型号IC2HT7043)和第二电阻12；强制放电电路包括放电NMOS 管11(型号Q2CJ2302-N-2A)、第二电阻12和第三电阻13(R4)；。
隔离二极管6正极与稳压芯片5输出端连接、负极与储能电容7正极以及6V-OUT 输出接头15连接，储能电容7负极接地，储能电容7还并联了一个补充储能电容14，用于增加储能电路的储存电量；检测三极管9的基极通过第一电阻8与稳压芯片5的输出端正极即直流输出端51连接，发射极接地；第二低电压检测芯片10的IN端连接储能电容7正极，G端接地；放电NMOS管11的栅极与检测三极管9的集电极、第二低电压检测芯片10的输出O端连接，同时通过第二电阻12与储能电容7的正极连接，其漏极通过第三电阻13与储能电容7正极连接，源级接地。
交流电接入AC接头1，经过交直流转换电路即通过工频变压器2输出AC 9V、通过整流二极管31-34整流、滤波电容4滤波、稳压芯片5稳压，在直流输出端51输出 DC 6V的VCC电压，VCC电压通过隔离二极管6给储能电容7供电，同时通过6V-OUT输出接头15给感应洁具控制模块13供电。
工作原理：
A：当有交流电信号时，直流输出端51有DC 6V输出，通过第一电阻8偏置给检测三极管9导通，第二低电压检测芯片10漏极开路，检测三极管9集电极低电平，放电NMOS管11截止，储能电容7输出的VCC为DC 6V减去隔离二极管6的管压降,即大约为DC 5.8-6V(感应洁具控制模块13静态平均电流很低，级别为几十uA，二极管D5 的管压降比正常要小点)；
如图3至图7所示，当交流电停电时，滤波电容4通过稳压芯片5及其后端的电路大约经过175ms后，由于隔离二极管6的反向隔离作用，检测三极管9截止，第二低电压检测芯片10漏极开路，第二电阻12给放电NMOS管11偏置，放电NMOS管11导通，强制放电电路通过第三电阻13强制对储能电容7大约进行15ms的放电，当储能电容7 电压下降到第二低电压检测芯片10阈值 电压4.3V时，第二低电压检测芯片10输出脚 3为低电平，放电NMOS管11截止，6V-OUT接头输出给感应洁具控制模块13电源输入接头，感应洁具控制模块13中的第一低电压检测电路131检测到低电压有效(现有的感应洁具控制模块13大部分使用HT7044作为低电压检测芯片，其低压报警值为 4.4-4.5V)，其单片机132的IO口电平变化中断唤醒，经过10us级别时间的中断唤醒后，单片机132开始强制给出关阀脉冲关闭脉冲电磁阀12，并进入报警状态，不再开启脉冲电磁阀12，除非重新通电。这样就解决了交流电停电175ms+15ms时间后长流水的问题。
B:如果在交流电停电开始至储能电容强制放电终止的190ms时间以内，刚好有人感应，感应洁具控制模块13在开启脉冲电磁阀12的过程中，其第一低电压检测电路131会随时检测储能电容7是否低电压，如果检测到低电压有效，单片机132随时中断脉冲电磁阀12开启过程，以保证储能电容7的储能电量足够脉冲电磁阀12关闭一次，并且单片机132随时进入IO口电平变化中断服务子程序，即单片机132强制给出关阀脉冲关闭脉冲电磁阀12并且进入低电压报警状态。
C：A、B各种可能的时序都可以100％实现交流电停电强制关闭脉冲电磁阀12功能，达到本发明专利的目的。
D：如果要缩短从停电到开始强制放电这段时间，可以减小第一电阻8的电阻值(电路优化：在整流电路输出和滤波电容4之间增加一个1N4007二极管、在整流电路输出和增加的这个二极管之间并联一个1uF/25V电容，然后把第一电阻8上端并联到1uF/25V电容正极，可以大幅减小图7中T1的时间)；如果要减小强制放电时间，也可以减小第三电阻13电阻值，增大放电NMOS管11的负载电流，加大强制放电速率 (RC放电公式：t＝RCLn[E/Vt])。
其实现有技术的感应洁具控制模块13为了降低功耗，都使用睡眠功能，唤醒周期都在350ms至2s之间，而本发明实施例中设计的从交流电停电到放电终止时间为 190ms，都小于市面上的上述睡眠唤醒周期，从节省成本和减小器件空间角度考虑，可以不再增加器件数量以及增大器件容量。
3：如图3所示，如果使用开关电源电路16取代工频变压器+整流+滤波+稳压电路，直流输出端51的电压一样为DC 6V，后端电路一样，其工作原理相同，这里不做详细描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明专利的设计构思并不局限于此，凡依本发明范围所做的均等变化与修饰，尤其涉及输出电压和储能电容量的变化，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，包括交流电源适配器和与脉冲电磁阀连接的感应洁具控制模块，感应洁具控制模块具有用于检测交流电源适配器输出电压的第一低电压检测电路，设置为当第一低电压检测电路检测到输出电压低于预设定值时，感应洁具控制模块驱动脉冲电磁阀关闭，其特征在于：所述交流电源适配器包括交直流转换电路、第二低电压检测电路、强制放电电路、断电检测电路和储能电路，交直流转换电路的输出端与储能电路连接用于将交流电转换为直流电并可向储能电路充电；第二低电压检测电路的输入端与储能电路连接、输出端与强制放电电路输入端连接，用于检测并处理储能电路电压生成控制信号，并将控制信号传递给强制放电电路；断电检测电路的输入端与交直流转换电路的输出端连接、输出端与强制放电电路输入端连接，用于根据检测的交直流转换电路的通断电信号控制强制放电电路对储能电路进行强制放电；强制放电电路输入端与第二低电压检测电路的输出端连接、输出端与储能电路连接，用于根据第二低电压检测电路的检测信号控制储能电路停止强制放电；储能电路包括二极管和储能电容，二极管正极连接交直转换电路的输出端正极、负极连接储能电容正极和感应洁具控制模块的输入端；断电检测电路设有检测三极管，其基极与交直流转换电路输出端正极连接、发射极接地；第二低电压检测电路设有第二低电压检测芯片，其输入端连接储能电容正极；强制放电电路设有放电NMOS管，其栅极连接检测三极管的集电极、第二低电压检测芯片的输出端以及储能电容的正极，漏极连接储能电容的正极，源级接地。
2.根据权利要求1所述的一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，其特征在于：所述交直流转换电路包括工频变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
3.根据权利要求1所述的一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，其特征在于：所述交直流转换电路为开关电源电路。
4.根据权利要求1所述的一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，其特征在于：所述第一低电压检测电路的阈值 电压为4.4-4.5V，第二低电压检测电路的阈值 电压为4.3V。
5.根据权利要求1所述的一种感应洁具脉冲电磁阀的控制电路，其特征在于：所述储能电容的电容量为10000uF。
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