CN106594356A - 一种电磁阀降噪音控制方法、系统及空调 - Google Patents

Abstract

一种电磁阀降噪音控制方法、系统及空调，涉及空调电磁阀降噪音控制领域。目的在于解决目前空调开关构件在关断或导通时发生很大噪音，影响用户使用的问题。检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号；根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。本发明在电磁阀的通断过程中对控制信号的占空比进行调节，使电磁阀线圈中电流由跳变式转变为逐步平缓的变化，从而使电磁力能够平缓变化，降低了冲力大小，有效降低了碰撞产生的声响。

Description

一种电磁阀降噪音控制方法、系统及空调

技术领域

本发明涉及家电控制领域，具体涉及空调水槽放水开关降噪音控制领域。

背景技术

随着生活品质的提升，用户对空调产品的功能与质量要求也越来越细致。滤尘网的清洗一直是备受关注的功能，空调新产品也在逐渐推出更智能的清洗方法，包括定时清洗、自动清洗等，清洗方法也从干刷转变为效果更好的湿刷。由于功能的自动化程度提升，不可避免的会增加一些设备，湿刷时储水槽的放水开关便是其中之一。湿刷功能启动后，开关关闭，水槽蓄水。水洗结束后，开关打开，放净水槽中的污水。

空调等家用电器中这种类似的开关机构很多，其原理为利用水槽放水开关线圈与弹簧产生的力来控制金属栓的运动，从而达到被控管路的开通和关断。而打开和关断的过程，传统控制方法都是给水槽放水开关线圈瞬间通电与断电，使金属栓受力改变，从而使其位置改变(处于滑道的一端或者另一端)，实现被控管路的开通与关断。但在金属栓由一端运动到另一端并瞬间停止时，会产生很大的碰撞声。而空调运行时产生的噪音，尤其室内机噪音，是严格被控的质量指标之一，整体的噪音水平不仅体现着空调技术水平与品质的高低，而且直接反应在用户的使用体验上。传统的风动噪音、振动噪音、气液流的脉动噪音与湍流噪音都已被控制在相对较低的水平，这种开关部件产生的噪音问题已对空调品质产生很大影响。现有的降低这种开关部件噪音的方法都是在结构上，例如将金属栓非弹簧一端的软塑料换成硅胶材料，虽然起到了一定效果，但不是很理想，噪音依然很大。对于这种自动清洁功能而言，如果在夜晚运行时功能开启，此噪音对已经入睡的用户会造成很大的困扰。因而发明一种行之有效的降噪方法十分必要。

发明内容

本发明提供一种电磁阀降噪音控制方法、系统及空调，目的在于解决目前空调开关构件在关断或导通时发生很大噪音，影响用户使用的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电磁阀降噪音控制方法，所述控制方法包括：

S1、检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

S2、检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则执行S3，如果否，则重复进行检测；

S3、根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

本发明的有益效果是：本发明在电磁阀的通断过程中对控制信号的占空比进行调节，使电磁阀线圈中电流由跳变式转变为逐步平缓的变化，从而使电磁力能够平缓变化，因而受力平衡被打破后合外力不能瞬间变为很大，即加速度不会很大，电磁阀中的金属栓经过从一端到另一端的运动过程后，速度不能加速到很大，碰撞过程动量变化量也就不能很大，所以最终大大降低了冲力大小，有效降低了碰撞产生的声响。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述S3中采用PWM脉宽调制方式实现对控制信号的占空比进行调节。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用PWM脉宽调制方式对控制信号的占空比进行更为精确的调节。

进一步，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上。

进一步，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50μs以下。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够避免电磁阀在通断过程中由于线圈的通断电产生二次噪音。

进一步，所述S3中分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比的过程为：

S31、在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

S32、在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对占空比的分段控制实现对电磁力的分段控制，先控制线圈电流下降，此过程金属栓运动处于加速状态，然后控制电流再逐步升高，此段电磁力将大于弹簧弹力，金属栓处于减速运动状态，从而在到达另一端碰撞时速度减小，因而降低了碰撞噪音。

为了解决上述技术问题，本发明还提出了一种电磁阀降噪音控制系统，所述控制系统包括：

占空比检测模块，用于检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

信号检测模块，用于检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则启动占空比调节模块，如果否，则重复进行检测；

占空比调节模块，用于根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

本发明的有益效果是：本发明在电磁阀的通断过程中对控制信号的占空比进行调节，使电磁阀线圈中电流由跳变式转变为逐步平缓的变化，从而使电磁力能够平缓变化，因而受力平衡被打破后合外力不能瞬间变为很大，即加速度不会很大，电磁阀中的金属栓经过从一端到另一端的运动过程后，速度不能加速到很大，碰撞过程动量变化量也就不能很大，所以最终大大降低了冲力大小，有效降低了碰撞产生的声响。

进一步，所述占空比调节模块中采用PWM脉宽调制方式实现对控制信号的占空比进行调节。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用PWM脉宽调制方式对控制信号的占空比进行更为精确的调节。

进一步，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上。

进一步，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50μs以下。

采用上述进一步方案的有益效果是：能够避免电磁阀在通断过程中由于线圈的通断电产生二次噪音。

进一步，所述占空比调节模块包括：

范围设定模块，用于在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

占空比升降模块，用于在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对占空比的分段控制实现对电磁力的分段控制，先控制线圈电流下降，此过程金属栓运动处于加速状态，然后控制电流再逐步升高，此段电磁力将大于弹簧弹力，金属栓处于减速运动状态，从而在到达另一端碰撞时速度减小，因而降低了碰撞噪音。

本发明还提出了一种空调，所述空调包括了上述所述的电磁阀降噪音控制系统，能够有效的降低电磁阀噪音。

附图说明

图1为采用现有技术对电磁阀进行控制时的电磁阀电流波形示意图；

图2为本发明实施例所述的电磁阀降噪音控制方法的流程图；

图3为本发明实施例所述的分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比的流程图；

图4为采用本发明实施例所述的电磁阀降噪音控制方法时的占空比变化波形示意图；

图5为采用本发明实施例所述的电磁阀降噪音控制方法时的电磁阀电流波形示意图；

图6为本发明实施例所述的电磁阀降噪音控制系统的原理示意图；

图7为本发明实施例所述的占空比调节模块的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

水槽放水开关为电磁阀控制的通断机构，其内部构造为开关处设有一个活动的金属栓，金属栓的一端为软塑料，另一端为弹簧。电池阀线圈套在圆形滑道管一端，金属栓在滑道管内可移动。正常状态下，电磁阀线圈不通电，弹簧顶住金属栓，使其位于滑道管非电磁阀一端，堵住通水管路。需要放水时，给线圈通电产生磁力，克服弹簧的压缩弹力将金属栓吸附回来，通水管路打开。

在上述开关过程中，由于对电磁阀线圈通电与断电，电磁力极快产生与消失，金属栓受力平衡状态被打破，产生较大的加速度，运动到另一端的时候速度已经非常大了，因而动量很大，撞在端头后速度骤减为零，碰撞时间极短，冲力非常大，因而产生很大的声响。

基于上述因素，本实施例提出了一种电磁阀降噪音控制方法，如图2所示，所述控制方法包括：

S1、检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

S2、检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则执行S3，如果否，则重复进行检测；

S3、采用PWM脉宽调制方式并根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

在电磁阀的通断过程中对控制信号的占空比进行调节，使电磁阀线圈中电流由跳变式转变为逐步平缓的变化，从而使电磁力能够平缓变化，因而受力平衡被打破后合外力不能瞬间变为很大，即加速度不会很大，电磁阀中的金属栓经过从一端到另一端的运动过程后，速度不能加速到很大，碰撞过程动量变化量也就不能很大，所以最终大大降低了冲力大小，有效降低了碰撞产生的声响。

电磁阀通电时，金属栓向有弹簧一端运动，由于压缩量越大弹簧的弹力越大，弹簧起到缓冲作用，因而开启时声音较小。而在电磁阀断电时，弹簧压缩量处于最大处，弹力也处于最大值，此时电磁力突然消失，金属栓快速运动到另一端发生碰撞，发出的噪音相对开启时大很多，而通过本实施例所述的方法则完美解决了以上问题，同时，电磁阀通电和关断过程中的控制原理是完全相同的，只是控制过程相反而已。

以电磁阀关断为例，图1所示为传统关断控制方法，在控制器发出关断信号后，电磁阀瞬间被断电，线圈中的电流急速降为0，导致电磁力陡降为极小值，远小于平衡时刻的弹簧弹力，因此发出的噪音是非常大的。

电磁阀装置都存在一个临界电压，当大于临界电压时，电磁力大于弹簧弹力，可使金属栓静止于滑道管电磁阀端，当小于临界电压时，电磁力不足以维持金属栓的平衡状态，从而金属栓开始运动滑向另一端。另外，由于机械加工误差、线圈发热等原因使相同开关的临界电压发送漂移。因而在临界电压附近区间控制占空比变化既可达到降低噪音的效果，又可提高提高控制方法的适应性。

基于上述描述，如图3所示，本实施例分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比的过程为：

S31、在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

S32、在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

由于关断时刻金属栓受力平衡被打破从而向另一端运动的过程中，金属栓受到的滑动摩擦力、重力以及滑道对金属栓的支持力均恒定不变。只有电磁力与弹簧弹力随运动在变化，因而影响金属栓运动状态的主要因素即为这两个力。如果对这两个力精确控制可以使金属栓完全无噪音的关断，但由于此过程中没有对运动状态或者力的反馈以形成闭环控制(从成本与效果考虑也完全没必要达到无噪音的关断控制)，因而用开环控制使噪音降低到可接受程度即可。但在控制方法上可根据大致运动过程进一步降低噪音。

金属栓运动过程中，弹簧弹力是弹性形变(即金属栓运动距离)的一次函数，只要使电磁力时刻随弹簧弹力变化而变化即可使金属栓处于低速的匀速运动状态，这样即可使噪音极大降低。电磁力由电流大小控制，电流由占空比控制，以上两种控制方法占空比变化均为时间的一次函数，因而电磁力是时间的一次函数。匀速运动状态下，时间与距离也是一次函数关系，因而弹簧弹力也是时间的一次函数，理论上可以控制电磁力与弹力的变化同步。但由于金属栓位置的移动使线圈漏磁增加，因而电磁力在线性变化的基础上叠加漏磁原因进一步快速下降而不再是时间的一次函数。由此弹力会大于电磁力而使金属栓加速，此时弹簧弹力也不再保持对时间的一次函数关系，而是加速降低，这也是造成金属栓运动状态不可控的主要原因，但金属栓总体会呈现加速。因而对电磁力的控制可采取分段控制，先控制线圈电流呈一次函数下降，但下降斜率分段降低，此过程金属栓运动大致处于加速状态，然后控制电流再逐步升高，此段电磁力将大于弹簧弹力，金属栓处于减速运动状态，从而在到达另一端碰撞时相对于前边两种方法速度将进一步减小，因而碰撞噪音也进一步被降低。

如图4所示，例如电磁阀的临界占空比为56％，可将控制信号的占空比扩展到50％至60％的范围区间内，控制占空比在此范围内先逐渐降低，再逐步升高，降低和升高过程也可以采用分段控制的方式，由此可以获得本实施例所述控制方法的占空比变化曲线。

下降段和上升段的分解时间t_f以及前段的降低速率均可根据具体的被控开关的机械、电气情况及占空比可调精度决定。但后段占空比增大到的最终值要低于开通的临界占空比，保证在控制过程中金属栓不会反向弹回。由于开通与关断时摩擦力方向为完全相反的方向，因为开通时的临界占空比一般高于关断时的临界占空比。

图5为采用本实施例所述的控制方法，在控制器发出关断信号后，利用PWM脉宽调制技术调节占空比，使占空比逐渐下降再上升，进而控制电磁阀线圈中的电流逐步下降再上升，因而电磁力逐步下降，金属栓加速，而后电磁力反向，金属栓减速，这样就极大降低了瞬间失去电磁力引起的碰撞噪音。

优选的，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上或50μs以下，能够避免在关断过程中由于线圈的通断电产生的二次噪音。总的关断过程时间根据具体的被控机构决定。例如空调用放水开关的关断控制时间1s左右即可。

如图6所示，本实施例还提出了一种电磁阀降噪音控制系统，所述控制系统包括：

占空比检测模块，用于检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

信号检测模块，用于检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则启动占空比调节模块，如果否，则重复进行检测；

占空比调节模块，用于采用PWM脉宽调制方式并根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

如图7所示，所述占空比调节模块包括：

范围设定模块，用于在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

占空比升降模块，用于在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

优选的，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上或50μs以下，能够避免电磁阀在通断过程中由于线圈的通断电产生二次噪音。

电磁阀装置都存在一个临界电压，临界电压检测的过程可在噪音控制之前进行，也可以再噪音控制过程中进行，当大于临界电压时，电磁力大于弹簧弹力，可使金属栓静止于滑道管电磁阀端，当小于临界电压时，电磁力不足以维持金属栓的平衡状态，从而金属栓开始运动滑向另一端。另外，由于机械加工误差、线圈发热等原因使相同开关的临界电压发送漂移。因而在临界电压附近区间控制占空比变化既可达到降低噪音的效果，又可提高提高控制方法的适应性。

下降段和上升段的分解时间t_f以及前段的降低速率均可根据具体的被控开关的机械、电气情况及占空比可调精度决定。但后段占空比增大到的最终值要低于开通的临界占空比，保证在控制过程中金属栓不会反向弹回。由于开通与关断时摩擦力方向为完全相反的方向，因为开通时的临界占空比一般高于关断时的临界占空比。

本实施例还提出了一种空调，所述空调包括了上述所述的电磁阀降噪音控制系统，能够有效的降低电磁阀通断噪音。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电磁阀降噪音控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

S1、检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

S2、检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则执行S3，如果否，则重复进行检测；

S3、根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

2.根据权利要求1所述的一种电磁阀降噪音控制方法，其特征在于，所述S3中采用PWM脉宽调制方式实现对控制信号的占空比进行调节。

3.根据权利要求2所述的一种电磁阀降噪音控制方法，其特征在于，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上。

4.根据权利要求2所述的一种电磁阀降噪音控制方法，其特征在于，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50μs以下。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种电磁阀降噪音控制方法，其特征在于，所述S3中分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比的过程为：

S31、在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

S32、在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

6.一种电磁阀降噪音控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：

占空比检测模块，用于检测电磁阀中电磁力维持金属栓平衡状态时的临界电压占空比；

信号检测模块，用于检测开关控制器是否向电磁阀发送了关断或导通信号，如果是，则启动占空比调节模块，如果否，则重复进行检测；

占空比调节模块，用于根据临界电压占空比分段调节电磁阀关断或导通过程中控制信号的占空比。

7.根据权利要求6所述的一种电磁阀降噪音控制系统，其特征在于，所述占空比调节模块中采用PWM脉宽调制方式实现对控制信号的占空比进行调节。

8.根据权利要求7所述的一种电磁阀降噪音控制系统，其特征在于，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50ms以上。

9.根据权利要求7所述的一种电磁阀降噪音控制系统，其特征在于，所述PWM脉宽调制方式在调节占空比时输出的脉宽周期为50μs以下。

10.根据权利要求6至9任一项所述的一种电磁阀降噪音控制系统，其特征在于，所述占空比调节模块包括：

范围设定模块，用于在临界占空比的左右区间内设定控制信号的占空比的调节范围；

占空比升降模块，用于在调节范围内，先逐步降低控制信号的占空比至低于临界占空比，然后再逐步升高控制信号的占空比至低于降低开始时的占空比。

11.一种空调，其特征在于，所述空调包括权利要求6至10任一项所述的电磁阀降噪音控制系统。