CN106678440A - 一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置 - Google Patents

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周永明
许进亮
李向阳
王真真
黄辉
吴齐才
韦学中
李菁
张凌东
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
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China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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Abstract

本发明提供了一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，包括：霍尔电流传感器，用于实时监测系统电源供电电流；DSP控制器，用于通过三极管控制固态继电器的开关，驱动电磁阀的通断，提供电磁阀需要的驱动电流，生成开关状态信息，并通过比较霍尔传感器获取的电磁阀开关前后的负载电流差值判断电磁阀是否被成功打开或关断，如果判断没有按照指令成功打开或关闭电磁阀，则生成故障报警信息；CAN总线接口，用于接收指令并发送至DSP控制器，并上传开关状态信息和故障报警信息。

Description

一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置
技术领域
本发明涉及电气领域，尤其涉及一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置。
背景技术
在发射车液压系统中，大量使用了电磁阀来控制液压管路的通断，控制各执行机构的动作。由于电磁阀需要的驱动电流较大，因此为了实现电磁阀的自动控制，需设计能够提供较大驱动电流的功率驱动电路。
目前，电磁阀驱动装置均采用进口元器件进行设计，存在芯片禁运、软件后门等风险，导致武器装备的生存能力大打折扣，降低了发射任务的可靠性、安全性。
为了实现发射车控制系统的自主、可控，降低风险，各型号发射车控制系统均明确规定了元器件国产化率指标，因此，需要基于国产元器件设计国产化电磁阀驱动装置。
由于目前国产元器件集成度较低，用于驱动电磁阀的功率驱动芯片未集成专门的检测电路，因此，需设计专门的自诊断电路，对驱动芯片状态进行监测，防止出现短路、断路等情况对系统造成损坏。
发明内容
本发明旨在至少克服上述缺陷之一提供一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，以在出现故障时能够主动发送报警信息，便于系统快速定位故障，提高系统可靠性。
为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
本发明的一个方面提供了一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，包括：霍尔电流传感器，用于实时监测系统电源供电电流；DSP控制器，用于通过三极管控制固态继电器的开关，驱动电磁阀的通断，提供电磁阀需要的驱动电流，生成开关状态信息，并通过比较霍尔传感器获取的电磁阀开关前后的负载电流差值判断电磁阀是否被成功打开或关断，如果判断没有按照指令成功打开或关闭电磁阀，则生成故障报警信息；CAN总线接口，用于接收指令并发送至DSP控制器，并上传开关状态信息和故障报警信息。
另外，DSP控制器包括开关量控制接口以及模拟量采集接口；其中，开关量控制接口，用于控制电磁阀的开关，实现自动控制；模拟量采集接口，用于采集系统电流，实现故障自诊断功能。
另外，DSP控制器控制八路电磁阀。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置全部采用国产军品元器件进行设计，达到技术指标要求，能够完全替代进口产品，目前已应用到型号产品中，可靠性高，从技术上促进了武器系统的自主可控能力。该驱动装置由于具备自诊断能力，能够实现故障快速定位，大大降低了维修保养的难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的自诊断功能示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。
本发明实施例提供一种完全国产化的电磁阀驱动装置，通过软硬件国产化实现发射车控制系统的自主、可控，降低风险。通过故障诊断技术对驱动装置进行监测，在出现故障时自动报警，便于系统快速定位故障。该驱动装置具有CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线接口，根据CAN总线的指令实现发射车液压系统电磁阀的自动控制。该驱动装置具备基于霍尔传感器的自诊断功能，在出现故障时能够主动发送报警信息，便于系统快速定位故障，提高系统可靠性。
图1示出了本发明实施例提供的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置的结构示意图，参见图1，本发明实施例提供的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，包括：
霍尔电流传感器，用于实时监测系统电源供电电流；
DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)控制器，用于通过三极管控制固态继电器的开关，驱动电磁阀的通断，提供电磁阀需要的驱动电流，生成开关状态信息，并通过比较霍尔传感器获取的电磁阀开关前后的负载电流差值判断电磁阀是否被成功打开或关断，如果判断没有按照指令成功打开或关闭电磁阀，则生成故障报警信息；
CAN总线接口，用于接收指令并发送至DSP控制器，并上传开关状态信息和故障报警信息。
由此可见，通过本发明实施例提供的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，通过一个霍尔传感器即可实现电磁阀开关的自诊断功能，并通过CAN总线发送故障报警信息，同时还可以通过CAN总线发送电磁阀开关状态信息。优选的，DSP控制器可以控制八路电磁阀，并可以对每个电磁阀的开关状态均进行监控。
具体地，采用DSP控制器可以采用国产DSP芯片作为主控芯片，例如采用国产DSP芯片JDSPF28335作为主控芯片，该芯片最高主频150MHz，能够满足处理速度要求。该芯片具有两路CAN控制器接口，实现双CAN总线通信。具有88路可配置输入输出接口，可用于开关量输出控制。具有16路模拟量采集接口，可用于采集霍尔传感器输出的电压值。
其中，CAN总线通信通过DSP芯片内置的CAN总线控制器，外接隔离光耦、CAN收发器以及瞬态电压抑制二极管实现，最高通信速率1Mbps。
功率驱动电路可以由某国产的固态继电器实现，该固态继电器最大输出电流7A，接通时间100μs，关断时间1000μs，输入接通电流4～8mA。由于DSP控制器的输出引脚输出电流有限，需使用三极管对固态继电器输入端进行驱动。
其中，自诊断电路示意图如图2所示，主要利用霍尔电流传感器实现，霍尔传感器采集总电源电流，输出0～5V电压，该电压值与输入电流成正比。输出电压经过运放调理到合适的范围(0～3V)，输入到DSP控制器内置模数转换器的输入端进行采集。DSP控制器通过比较电磁阀开关前后的负载电流差值判断电磁阀是否被成功打开或关断，如果驱动装置没有按照指令要求成功打开或关闭电磁阀，则通过CAN总线发送故障报警信息。
作为本发明实施例的一个可选实施方式，DSP控制器包括开关量控制接口以及模拟量采集接口；其中，开关量控制接口，用于控制电磁阀的开关，实现自动控制；模拟量采集接口，用于采集系统电流，实现故障自诊断功能。
由此可见，本发明实施例通过的具有自诊断功能的电磁阀驱动装置全部采用国产军品元器件进行设计，达到技术指标要求，能够完全替代进口产品，目前已应用到型号产品中，可靠性高，从技术上促进了武器系统的自主可控能力。该驱动装置由于具备自诊断能力，能够实现故障快速定位，大大降低了维修保养的难度。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种具有自诊断功能的电磁阀驱动装置，其特征在于，包括：
霍尔电流传感器，用于实时监测系统电源供电电流；
DSP控制器，用于通过三极管控制固态继电器的开关，驱动电磁阀的通断，提供电磁阀需要的驱动电流，生成开关状态信息，并通过比较所述霍尔传感器获取的电磁阀开关前后的负载电流差值判断电磁阀是否被成功打开或关断，如果判断没有按照指令成功打开或关闭电磁阀，则生成故障报警信息；
CAN总线接口，用于接收指令并发送至所述DSP控制器，并上传所述开关状态信息和所述故障报警信息。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述DSP控制器包括开关量控制接口以及模拟量采集接口；其中，
所述开关量控制接口，用于控制电磁阀的开关，实现自动控制；
所述模拟量采集接口，用于采集系统电流，实现故障自诊断功能。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述DSP控制器控制八路电磁阀。
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