CN113915392B

CN113915392B - 一种电磁阀运行的控制系统

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Publication number: CN113915392B
Application number: CN202111026763.XA
Authority: CN
Inventors: 毛剑峰; 胡英豪; 王大胜; 周强; 杨佳东; 廖安宇; 朱耀坤
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-08-25
Anticipated expiration: 2041-09-02
Also published as: CN113915392A

Abstract

本发明公开了一种电磁阀运行的控制系统，包括按键模块、最小系统模块、电磁阀驱动模块、电磁阀模块，按键模块、电磁阀驱动模块分别与最小系统模块联接，电磁阀驱动模块还与电磁阀模块联接；最小系统模块，用于根据按键模块中按键的开关，输出相应占空比的PWM信号至电磁阀驱动模块，以控制电磁阀驱动模块开启或关闭电磁阀模块中的电磁阀；电磁阀驱动模块包括与电磁阀串联的第一分压电阻，第一分压电阻与最小系统模块联接；最小系统模块，还用于根据第一分压电阻两端的电压值调整其输出至电磁阀驱动模块的PWM信号的占空比，以维持电磁阀工作时的电流大小。本发明根据第一分压电阻的电压，调整PWM信号的占空比，形成了电磁阀工作时电流的闭环控制。

Description

一种电磁阀运行的控制系统

技术领域

本发明属于机电及控制技术领域，具体涉及一种电磁阀运行的控制系统。

背景技术

电磁阀通过电磁铁通电产生磁场吸合衔铁工作，电磁铁的电磁力大小与线圈电流的平方成正比，在电磁阀开启时，电磁铁需要产生足够大的电磁力吸合衔铁，并给予一定的加速度，就需要有较大电流，而在完全吸合后衔铁加速度为零，保持原有电流就会浪费功率。并且线圈通电后会发热，此时线圈电阻就会增大，电流就会减小，会影响电磁阀的工作性能。因此，需要实时调整电磁阀工作时的电流大小，以保证电磁阀工作时的电流波动保持在一个较小的范围。

电流大小可以调控电压来实现，实现双电压控制一般采用：一、通过可调电阻改变电路总电阻大小从而改变电流，但这种方法额外增加了可变电阻的功率损坏，并不节能，不推荐使用；二、改变电源电压的大小来改变电路电流的大小，这种方法操作难度大，可靠性低，不推荐使用。

因此，亟需一种更好的技术方案，能够维持电磁阀工作时的电流大小。而且在一个比较复杂的系统中往往用到多个电磁阀来实现相应的功能，因此还需要有一个集成的控制系统对多路电磁阀进行方便地控制。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种电磁阀运行的控制系统，可保证电磁阀工作时的电流波动保持在一个较小的范围。

本发明采用以下技术方案：一种电磁阀运行的控制系统，包括按键模块、最小系统模块、电磁阀驱动模块、电磁阀模块，按键模块、电磁阀驱动模块分别与最小系统模块联接，电磁阀驱动模块还与电磁阀模块联接；

最小系统模块，用于根据按键模块中按键的开关，输出相应占空比的PWM信号至电磁阀驱动模块，以控制电磁阀驱动模块开启或关闭电磁阀模块中的电磁阀；

电磁阀驱动模块包括与电磁阀串联的第一分压电阻，第一分压电阻与最小系统模块联接；

最小系统模块，还用于根据第一分压电阻两端的电压值调整其输出至电磁阀驱动模块的PWM信号的占空比，以维持电磁阀工作时的电流大小，且电磁阀工作时电流比电磁阀开启时电流小。

作为优选方案，系统还包括电源模块，电源模块包括依次相联的电源电压、第一压降电路、第二压降电路、第三压降电路，且依次将24V电源电压压降至15V、5V、3.3V，以为控制系统中不同模块提供相应工作电压。

作为优选方案，最小系统模块包括单片机，以及分别与单片机联接的晶振电路、滤波电容电路、单片机复位开关电路。

作为优选方案，电磁阀模块包括N个电磁阀；

按键模块包括N个按键，每个按键一端均与单片机联接，另一端均接地；

电磁阀驱动模块，包括N条电磁阀驱动电路，每条电磁阀驱动电路均与相应电磁阀联接，且每条电磁阀驱动电路均包括与相应电磁阀串联的第一分压电阻；

单片机，用于根据相应按键的开关，输出相应占空比的PWM信号至相应电磁阀驱动电路，以控制相应电磁阀驱动电路开启或关闭相应电磁阀；

单片机，还用于根据相应第一分压电阻两端的电压值调整其输出至相应电磁阀驱动电路的PWM信号的占空比，以维持相应电磁阀工作时的电流大小。

作为优选方案，电磁阀驱动电路还包括功率驱动芯片、功率管，功率驱动芯片分别与功率管、单片机联接，功率管还与电磁阀联接，功率驱动芯片接收单片机输出的PWM信号，并将其转化为功率管的开关信号以驱动功率管的开关，进而驱动电磁阀的开关。

作为优选方案，电磁阀驱动电路中功率管源极接电源电压，功率管漏极联接电磁阀，功率管漏极还联接有与电磁阀并联的二极管、第一电阻，以吸收电磁阀的反电动势，第一分压电阻一端与电磁阀串联，第一分压电阻另一端接地，且第一分压电阻与电磁阀联接处引出导线并串联第二电阻后联接到单片机。

作为优选方案，功率驱动芯片的VCC和VDD引脚接15V电压，15V电压经过快恢复二极管与功率驱动芯片的VB引脚联接，在功率驱动芯片的VB和VS引脚之间联接有自举电容，功率驱动芯片的HO脚联接功率管栅极，功率驱动芯片的VS脚联接功率管漏极，功率驱动芯片的VSS和COM引脚接地，功率驱动芯片的HIN引脚接收单片机输出的PWM信号。

作为优选方案，系统还包括分别与电源模块、最小系统模块联接的母线电压检测模块，母线电压检测模块包括第三电阻、第四电阻，电源电压、第三电阻、第四电阻依次联接，第四电阻接地，其中，第三电阻阻值大于第四电阻阻值，且在第三电阻与第四电阻联接处引出线路并联接至单片机的ADC端口；

单片机，还用于根据ADC端口读取的电压、第四电阻阻值计算得到母线电压，若计算得到的母线电压超过电源电压预设值以上，单片机控制电磁阀驱动电路关闭电磁阀。

作为优选方案，系统还包括与电源模块联接的欠压检测报警模块，欠压检测报警模块包括电压比较器、发光二极管、蜂鸣器、第二分压电阻、第三分压电阻，电源电压、第二分压电阻、第三分压电阻依次联接，第三分压电阻接地，第二分压电阻、第三分压电阻的联接处引出线路并联接至电压比较器的第一输入端，电压比较器的第二输入端联接参考电压，所述发光二极管、蜂鸣器分别与电压比较器的输出端联接，当第三分压电阻两端的电压低于参考电压时，电压比较器输出低电平，以使发光二极管亮、蜂鸣器响。

作为优选方案，最小系统模块根据第一分压电阻两端电压值以及设定电压值计算偏差值，并将得到的偏差值通过PID算法进行运算以得到所需输出的PWM信号的占空比。

本发明的有益效果是：

1.最小系统模块通过调整其输出至电磁阀驱动模块的PWM信号的占空比不仅使电磁阀工作时的电流较小，且保证电磁阀工作时的电流波动保持在一个较小的范围，形成了电磁阀工作时电流的闭环控制。

2.电磁阀两端电压与线圈电阻和电流有关，电阻和电流又同时发生着变化，比较难计算电磁阀两端电压和电流的对应关系，因此利用与电磁阀串联的第一分压电阻的电压与电路中电流的对应关系，进一步根据第一分压电阻两端电压值以及设定电压值计算偏差值，并将得到的偏差值通过PID算法进行运算以得到所需输出的PWM信号的占空比。

3.本发明通过一集成的控制系统，可根据相应按键开关单独控制相应电磁阀的开启或关闭，还可单独控制相应电磁阀的工作电流，实现了对多路电磁阀进行方便地控制。

4.控制系统还包括母线电压检测模块、欠压检测报警模块，即当电源电压实际值过高时，可控制电磁阀关闭，当电源电压实际值过低时，发光二极管亮、蜂鸣器响，以进行报警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的附图。

图1是本发明所述一种电磁阀运行的控制系统的电路原理图；

图2是电磁阀线圈中理想电流波形图；

图3是本发明所述电源模块的电路原理图；

图4是本发明所述最小系统模块的电路原理图；

图5是本发明所述母线电压检测模块的电路原理图；

图6是本发明所述欠压检测报警模块的电路原理图；

图7是本发明所述按键模块的电路原理图；

图8是本发明所述电磁阀驱动电路的原理图；

图9是电磁阀控制框图；

图10是IR2110S芯片使用原理示意图；

图11是电流闭环控制流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1、8，本实施例提供了一种电磁阀运行的控制系统，包括按键模块、最小系统模块、电磁阀驱动模块、电磁阀模块，按键模块、电磁阀驱动模块分别与最小系统模块联接，电磁阀驱动模块还与电磁阀模块联接；

即，最小系统模块通过调整其输出至电磁阀驱动模块的PWM信号的占空比不仅使电磁阀工作时的电流较小，且保证电磁阀工作时的电流波动保持在一个较小的范围，形成了电磁阀工作时电流的闭环控制，以使电磁阀线圈中的电流波形如图2所示。

且由于电磁阀两端电压与线圈电阻和电流有关，电阻和电流又同时发生着变化，比较难计算电磁阀两端电压和电流的对应关系，因此利用与电磁阀串联的第一分压电阻的电压与电路中电流的对应关系，进行运算以得到所需输出的PWM信号的占空比。

具体地：

参照图3，系统还包括电源模块，电源模块包括依次相联的电源电压、第一压降电路、第二压降电路、第三压降电路，且依次将24V电源电压压降至15V、5V、3.3V，以为控制系统中不同模块提供相应工作电压。

第一压降电路包括XL7015芯片，芯片的VIN脚连接电源电压，并并联了一个滤波电容，SW脚连接二极管后接地，并联电感输出15V电压，GND脚接地，FB脚接两个并联的电阻组成的反馈电路，输出的15V线路附近有滤波电容。第二压降电路在得到15V电压后通过78L05芯片将15V电压降至5V，78L05芯片的VIN脚接15V，VOUT脚输出5V，GND脚接地，同时输入和输出附近也设有多个滤波电容，然后通过第三压降电路中的AMS1117-3.3芯片将5V电压降至稳定的3.3V电压，AMS1117-3.3芯片IN脚接5V，OUT脚输出3.3V，GND脚接地，输入和输出附近同样设有多个滤波电容。

参照图4，最小系统模块包括单片机，以及分别与单片机联接的晶振电路、滤波电容电路、单片机复位开关电路。且单片机采用STM32单片机，STM32单片机的3、4、5、6脚外接晶振，STM32单片机的1、9、24、36、48脚接3.3V电压，STM32单片机的8、20、23、35、44、47脚接地，在3.3V电源附近并联了多个滤波电容，另外STM32单片机的12、13、18脚用作PWM波的输出，STM32单片机的10、11、14脚用作按键信号的读取引脚，STM32单片机的16、17脚为单片机ADC输入端口，分别接收母线分压电路的模拟信号和电流闭环控制的模拟信号，STM32单片机的7脚为复位引脚。

参照图5，系统还包括分别与电源模块、最小系统模块联接的母线电压检测模块，母线电压检测模块包括第三电阻、第四电阻，电源电压、第三电阻、第四电阻依次联接，第四电阻接地，其中，第三电阻阻值大于第四电阻阻值，其中第三电阻阻值为10K，第四电阻阻值为1K，且在第三电阻与第四电阻联接处引出线路并联接至单片机的ADC端口；

单片机，还用于根据ADC端口读取的电压、第四电阻阻值计算得到母线电压，若计算得到的母线电压超过电源电压预设值以上，单片机控制电磁阀驱动电路关闭电磁阀。本实施例中预设值取5V，具体可根据实际情况进行设定。

参照图6，系统还包括与电源模块联接的欠压检测报警模块，欠压检测报警模块包括电压比较器、发光二极管、蜂鸣器、第二分压电阻、第三分压电阻、下拉电阻，电源电压、第二分压电阻、第三分压电阻依次联接，第三分压电阻接地，第二分压电阻、第三分压电阻的联接处引出线路并联接至电压比较器的第一输入端，电压比较器的第二输入端联接15V参考电压，电压比较器的第一输入端联接5V电压，所述发光二极管、蜂鸣器的一端分别联接5V电压，发光二极管、蜂鸣器的另一端分别与电压比较器的输出端联接，电压比较器输出端与下拉电阻一端联接，下拉电阻另一端以及电压比较器的第二输入端均接地。

本实施例中第二分压电阻，第三分压电阻分别为3K和6K，电源电压经过分压后第三分压电阻两端的电压应为16V，因此当电源电压降低到22.5V时，第三分压电阻两端的电压低于15V参考电压，此时电压比较器输出低电平，使发光二极管亮，蜂鸣器响。

即，控制系统还包括母线电压检测模块、欠压检测报警模块，当电源电压实际值过高时，可控制电磁阀关闭，当电源电压实际值过低时，发光二极管亮、蜂鸣器响，以进行报警。

本实施例中，电磁阀模块包括3个电磁阀，参照图7，按键模块包括3个按键，每个按键一端均与单片机IO端口联接，分别接到单片机的10、11、14脚，按键另一端均接地；

电磁阀驱动模块，包括3条电磁阀驱动电路，每条电磁阀驱动电路均与相应电磁阀联接，且每条电磁阀驱动电路均包括与相应电磁阀串联的第一分压电阻；

即，本发明通过一集成的控制系统，可根据相应按键开关单独控制相应电磁阀的开启或关闭，还可单独控制相应电磁阀的工作电流，实现了对多路电磁阀进行方便地控制。

参照图8，电磁阀驱动电路还包括功率驱动芯片、功率管，功率驱动芯片分别与功率管、单片机联接，功率管还与电磁阀联接，功率驱动芯片接收单片机输出的PWM信号，并将其转化为功率管的开关信号以驱动功率管的开关，进而驱动电磁阀的开关，控制逻辑可参照图9所示。本实施例中功率驱动芯片采用IR2110芯片，功率管采用MOS管。

功率管源极接电源电压，功率管漏极联接电磁阀，功率管漏极还联接有与电磁阀并联的二极管、第一电阻，以吸收电磁阀的反电动势，第一分压电阻一端与电磁阀串联，第一分压电阻另一端接地，且第一分压电阻与电磁阀联接处引出导线并串联第二电阻后联接到单片机。

更具体地，功率驱动芯片的VCC和VDD引脚接15V电压，15V电压经过快恢复二极管与功率驱动芯片的VB引脚联接，在功率驱动芯片的VB和VS引脚之间联接有自举电容，功率驱动芯片的HO脚联接功率管栅极，功率驱动芯片的VS脚联接功率管漏极，功率驱动芯片的VSS和COM引脚接地，功率驱动芯片的HIN引脚接收单片机输出的PWM信号，三个功率驱动芯片的HIN脚则分别接单片机的12、13、18脚。

参照图8，D4为快恢复二极管，并与电解电容C21组成一个自举电路。其中D4用来防止电流倒灌，C21则作为自举电容抬高MOS管的栅极电压。自举电容的大小需要根据所驱动的开关管栅极侧所需电荷多少来衡量。假定由1/2的栅极电压因泄露电流产生电压降，则其最小电容值可由下式计算：

C＝2Q_g/(V_CC-V₁-V₂)，

其中，Qg为开关管充分导通时所需的栅电荷，Vcc为芯片电源电压，V1为开关管充分导通所需的电压，V2为自举电容充电路径上的压降。Vcc＝15V，由HY4306的数据手册查得Qg＝171nC,V1＝10V,取V2为经验值1.5V，计算得到自举电容的最小值为：

C＝2·171·10^-9/(15-10-1.5)＝0.97·10^-7F＝0.1μF，

自举电容的大小可以大于0.1μF,这里取经验值0.47μF。

自举电路的原理和作用：

参照图10，左侧是单片机输出逻辑信号；中间是IR2110S芯片的简化原理图，HIN输入信号为1则VM1导通VM2截止，HIN输入信号为0则VM1截止VM2导通，LIN与HIN相似，对应的是VM3和VM4的导通和截止；右侧是两个MOS管；两个MOS之间是负载。假设其中VCC为15V，MOTOR VCC为24V。MOS管使用的是N型MOS管，对于HY4306来说导通条件是VGS>10V。对于低端驱动的VT3来说，LIN输入为1，则LO与VCC相连，VGS＝15V，MOS管导通；LIN输入为0，则LO与COM相连接地，VGS＝0，MOS管关闭。对于高端驱动的VT1来说，VCC的电压需要达到34V才能将MOS管导通，如果VTI由单独电源驱动那么电路的设计就容易了，但是这样电路又会变得比较复杂，因此VCC由24V的总电源降压而来，如果没有自举电容，HO的输出无法大于24V，这时MOS管虽然在一瞬间能够开启，但导通后MOS管源极电压就会马上变得接近24V，VGS就会马上变小使得MOS管无法导通。为此在VB和VS之间接了一个自举电容。假设VT3一直为导通状态，VT1源极接地。当VT1不导通时，自举电容一端接VCC一端接地，此时VCC给电容充电，电容两端电压为15V。当VM1导通，VM2截止时，自举电容连接在MOS管的G极和S极两端，可以作为一个悬浮的电压源进行供电。在VT1导通后S极电压突变为24V，即电容下边连接S极的一端对地电压变为24V，由于电容两端的电压不能突变，电容上边的对地电压就变成了39V，使MOS管的VGS保持大于10V令其导通。此时电容不再充电而是放电，由于二极管D的单向导通特性，电容释放的电荷不会与VCC发生冲突。随着电容的不断放电，储存的电荷不断减少，电压也会不断减小，当两端压差减小到10V左右时VT1就会关闭。在这时自举电容就需要充电了，VT1无法一直工作下去。此时可以断开VM1，VCC和电容都不再为G极供电，电容开始充电，当电容充电完成后又导通VM1，电容放电，VT1工作，如此循环往复才能保持负载的运行。因此输出HIN的逻辑信号不能总是高电平让电容只放电不充电，需要是高频的PWM信号，才能使电容有周期性的充电和放电，为VT1维持一个较高的栅极电压。通过PWM波形来控制MOS管还有一个好处就是能够通过调整占空比来调整MOS管的通断时间从而改变负载两端的平均电压。

工作时，当IR2110芯片的HIN引脚收到高电平时MOS管开启，电磁阀随之开启，HIN引脚收到低电平时MOS管关闭，电磁阀随之关闭。接通电源后单片机则首先初始化，并设置定时器产生的PWM波的占空比和频率，初始占空比为0，频率为16KHz，然后进入主循环，用下列程序读取按键信号：

if(！GPIO_ReadInputDataBit(TOUCH_KEYPORT,TOUCH_KEY_A)){//如果读到按键A的信号

delay_ms(20)；//延时20ms防抖动，下一句判断是否仍能读到按键A的信号if(！GPIO_ReadInputDataBit(TOUCH_KEYPORT,TOUCH_KEY_A)){

a＝1；//a的值为1、2、3分别对应三个按键

b++；//按下奇数次b＝1,偶数次b＝2，另两个按键分别对应变量c和d

while(！GPIO_ReadInputDataBit(TOUCH_KEYPORT,TOUCH_KEY_A)){}//等待至按键松开}}

其余按键信号接收程序与上程序相同，然后是对应按键信号进行PWM

波输出的程序：

if(！(b＝＝2||c＝＝2||d＝＝2)){//偶数次按时不能进入下面语句

switch(a){

case 1:TIM_SetCompare3(TIM3,160)；delay_ms(1000)；break；

//输出PWM波占空比为160/187，延时1s后退出swicth语句

case 2:TIM_SetCompare3(TIM2,160)；delay_ms(1000)；break；

case 3:TIM_SetCompare4(TIM2,160)；delay_ms(1000)；break；

default:break；}//a为其他值退出swicth语句

if(a＝＝1)TIM_SetCompare3(TIM3,130)；//a＝1时PWM波形占空比变为130/187

if(a＝＝2)TIM_SetCompare3(TIM2,130)；

if(a＝＝3)TIM_SetCompare4(TIM2,130)；}

a＝0；//重置a的值

if(b>＝2){TIM_SetCompare3(TIM3,0)；b＝0；}//当按键为偶数次时，定时器输出低电平，重置b的值

if(c>＝2){TIM_SetCompare3(TIM2,0)；c＝0；}

if(d>＝2){TIM_SetCompare4(TIM2,0)；d＝0；}

以上程序具体实现的结果为：当按下按键A时，其对应的电磁阀开启，再按下按键A时，其对应的电磁阀关闭，按键B、C同样能够控制其对应电磁阀的开启和关闭。三个按键分别协调互不影响；

当电源电压发生变化时，单片机正常情况读取到2.2V电压，当电压超过3V使输出的PWM波占空比为0，控制MOS关闭；

当电源电压降低到22.5V时，电压比较器输出低电平，使发光二极管亮，蜂鸣器响，提示电压过低；

当电路中电流大小因线圈发热阻值改变等原因发生变化时，单片机读取到第一分压电阻两端的电压，假设电磁阀内部电阻为100Ω，那么正常情况下第一分压电阻分到的电压是2.2V，以2.2V的电压为设定值，将设定值与实际值相减得到的值为偏差值。铜丝的电阻随温度升高而增大，电流会随之减小，那么就要增大电压，也就是要增大PWM信号的占空比来增大电流，每升高1Ω的电磁阀电阻，第一分压电阻两端将减小约0.2V，要保持电流的稳定则需提升1.01倍的占空比，将得到的偏差值通过PID算法进行运算得到一个新的值，在程序中设置PWM信号占空比的函数为TIM_SetCompare3(TIMx,a)，其中a的值与占空比成正比，假设PID算法一开始处理后的偏差信号为0.4，则将a与0.4/10+1的结果相乘得到一个新的占空比，然后随电流大小的变化慢慢调整PWM波的占空比使之趋于稳定。单片机读到的模拟信号会有一些偏差，可以在测量实际电压后通过程序调整。

同时由于自举电路的特性，输入IR2110S芯片的逻辑信号需要是高频PWM信号才能使电路正常工作，所以这个PWM信号的频率不能太低，且需要和自举电容相适应。PWM信号经过IR2110S芯片传递给MOS开关驱动电磁阀，它的占空比也就决定着电磁阀工作时的平均电流和实际消耗功率。在电磁阀工作时，开启阶段PWM信号为高占空比，完全开启后PWM信号占空比调低，从而可以减少不必要的功率损失，但是为了能保持电磁阀的吸合状态PWM信号的占空比不能小于50％，根据驱动电路的特性，占空比也不能达到100％。

在母线电压采集电路分配电压到单片机后，单片机的对应端口读取电压，在正常情况下，理论上单片机得到的电压为2.18V，当电压变低或者电压变高单片机读取的值会相应变高或变低。单片机能检测的变化范围在0～3.3V，对应的母线电压为0～36.3V。电磁阀的电阻会随着线圈发热而产生变化，为了控制线圈电流大小的恒定，需要对电路电流进行闭环控制。闭环控制的流程可参照图11所示。

电磁阀两端电压与线圈电阻和电流有关，电阻和电流又同时发生着变化，比较难计算电磁阀两端电压和电流的对应关系，因此通过检测另一固定电阻的电压来计算电路中电流的大小。

电磁阀两端的电压主要电源电压有关，电源电压又通过单片机给出的PWM波进行调制，调制后的电压大小能够影响电路中的电流大小。因此需要通过单片机接收反馈信号，然后不断调整PWM波形的占空比来使电路电流波动保持在一个较小的范围内。单片机在接收电压信号后，通过电压除以电阻的方式计算电流大小，然后计算与设定值之间的偏差，通过PID算法调整单片机PWM波形的占空比。

由于单片机不能承受过大的电流，检测电压的电路上需要有一个较大的电阻分流，而电路上串联的电阻阻值又不能太大，否则会影响电磁阀的驱动，因此低一分压电阻设置为10Ω，直接接地。10Ω电阻上端引出导线连接到单片机的ADC端口，中间串联一个1KΩ的电阻，此时单片机读到的信号会有一些偏差，可以在测量实际电压后通过程序调整。单片机读取到的电压就是固定电阻两端的电压。假设电磁阀内部电阻为100Ω，那么正常情况下固定电阻分到的电压是2.2V，以2.2V的电压为设定值，将设定值与实际值相减得到的值为偏差。铜丝的电阻随温度升高而增大，电流会随之减小，那么就要增大电压，也就是要增大PWM波的占空比来增大电流。每升高1Ω的电磁阀电阻，固定电阻两端将减小约0.2V，要保持电流的稳定则需提升1.01倍的占空比。将得到的偏差值通过PID算法进行运算得到一个新的值，在程序中设置PWM波占空比的函数为TIM_SetCompare3(TIMx,a)，其中a的值与占空比成正比，假设PID算法一开始处理后的偏差信号为0.4，则将a与0.4/10+1的结果相乘得到一个新的占空比，然后随电流大小的变化慢慢调整PWM波的占空比使之趋于稳定。

以上所述的实施例仅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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，包括按键模块、最小系统模块、电磁阀驱动模块、电磁阀模块，按键模块、电磁阀驱动模块分别与最小系统模块联接，电磁阀驱动模块还与电磁阀模块联接；

最小系统模块，还用于根据第一分压电阻两端的电压值调整其输出至电磁阀驱动模块的PWM信号的占空比，以维持电磁阀工作时的电流大小，且电磁阀工作时电流比电磁阀开启时电流小；

最小系统模块包括单片机，以及分别与单片机联接的晶振电路、滤波电容电路、单片机复位开关电路；

电磁阀模块包括N个电磁阀；

单片机，还用于根据相应第一分压电阻两端的电压值调整其输出至相应电磁阀驱动电路的PWM信号的占空比，以维持相应电磁阀工作时的电流大小；

最小系统模块根据第一分压电阻两端电压值以及设定电压值计算偏差值，并将得到的偏差值通过PID算法进行运算以得到所需输出的PWM信号的占空比。

2.根据权利要求1所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，系统还包括电源模块，电源模块包括依次相联的电源电压、第一压降电路、第二压降电路、第三压降电路，且依次将24V电源电压降至15V、5V、3.3V，以为控制系统中不同模块提供相应工作电压。

3.根据权利要求1所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，电磁阀驱动电路还包括功率驱动芯片、功率管，功率驱动芯片分别与功率管、单片机联接，功率管还与电磁阀联接，功率驱动芯片接收单片机输出的PWM信号，并将其转化为功率管的开关信号以驱动功率管的开关，进而驱动电磁阀的开关。

4.根据权利要求3所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，电磁阀驱动电路中功率管源极接电源电压，功率管漏极联接电磁阀，功率管漏极还联接有与电磁阀并联的二极管、第一电阻，以吸收电磁阀的反电动势，第一分压电阻一端与电磁阀串联，第一分压电阻另一端接地，且第一分压电阻与电磁阀联接处引出导线并串联第二电阻后联接到单片机。

5.根据权利要求4所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，功率驱动芯片的VCC和VDD引脚接15V电压，15V电压经过快恢复二极管与功率驱动芯片的VB引脚联接，在功率驱动芯片的VB和VS引脚之间联接有自举电容，功率驱动芯片的HO脚联接功率管栅极，功率驱动芯片的VS脚联接功率管漏极，功率驱动芯片的VSS和COM引脚接地，功率驱动芯片的HIN引脚接收单片机输出的PWM信号。

6.根据权利要求5所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，系统还包括分别与电源模块、最小系统模块联接的母线电压检测模块，母线电压检测模块包括第三电阻、第四电阻，电源电压、第三电阻、第四电阻依次联接，第四电阻接地，其中，第三电阻阻值大于第四电阻阻值，且在第三电阻与第四电阻联接处引出线路并联接至单片机的ADC端口；

7.根据权利要求6所述的一种电磁阀运行的控制系统，其特征在于，系统还包括与电源模块联接的欠压检测报警模块，欠压检测报警模块包括电压比较器、发光二极管、蜂鸣器、第二分压电阻、第三分压电阻，电源电压、第二分压电阻、第三分压电阻依次联接，第三分压电阻接地，第二分压电阻、第三分压电阻的联接处引出线路并联接至电压比较器的第一输入端，电压比较器的第二输入端联接参考电压，所述发光二极管、蜂鸣器分别与电压比较器的输出端联接，当第三分压电阻两端的电压低于参考电压时，电压比较器输出低电平，以使发光二极管亮、蜂鸣器响。