CN114636015B - 一种电磁阀高效节能驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁阀高效节能驱动器，通过电磁阀高效节能驱动器在基于block编程完成单片机程序；通过STC8G芯片实现了PWM技术，由芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，通过pwm调节占空比，在不影响电磁阀性能且正常运行的前提下，降低了能耗，因能耗降低，电源利用率会提高，电流会减小，发热量相应降低，从而令电磁阀老化速度减小，使用寿命提高，最终实现了24小时内电磁阀在频繁动作的情况下，可减少能耗21％～24％，保持动作的情况下，可减少能耗28％～31％，工作环境在零下10摄氏度以上，70摄氏度以下，正常工作，不影响节能，并具有IPX7级的防水性能。
Description
技术领域
本发明涉及驱动器领域，具体而言，涉及一种电磁阀高效节能驱动器。
背景技术
中国发明专利/发明专利申请号：CN102373938A所提出的一种电磁阀驱动器，包括微处理器，微处理器通信接口通过数据信号处理模块与电源信号接口模块通信连接；电源信号接口模块输出端通过电源检测控制模块与电源模块输入端连接；电源模块输出端分别与显示模块、微处理器的电源输入端连接，微处理器信号输入端连接有时钟模块和复位模块；微处理器信号输出端分别与所述显示模块信号输入端、JTAG接口模块信号输入端、多个驱动控制和检测模块信号输入端连接；多个驱动控制和检测模块信号输出端分别与多路选择隔离模块的信号输入端连接，实现煤炭综采工作面支架控制器与电磁先导阀之间驱动和控制，同时检测出每个被控电磁先导阀的工作状态。
但是目前市场大多数场合采用额定电源直接驱动电磁阀，这种方式虽简单方便，但由于启动后电磁阀铁芯与线圈间距减小、电磁力增大，电磁阀线圈流过大的工作电流，引起线圈发热，长期持续的大电流工况将缩短阀体寿命，增大设备故障率，同时造成电能浪费，严重时可能会影响到整个系统的安全性，因此我们对此做出改进，提出一种电磁阀高效节能驱动器。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种电磁阀高效节能驱动器，以改善上述问题，本发明具体是这样的：包括USB转串口、芯片、场效应管、光电耦合器，所述芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，所述场效应管通过光电耦合器U2发出的PWM信号的高低电平来控制所述场效应管的断与通，所述场效应管的D脚发出24v的pwm信号提供给的电磁阀，所述芯片的8脚连接光电耦合器U2的2脚，光电耦合器U2的1脚经限流电阻R2接5v，4脚接场效应管的G极，3脚经保护电阻R3接地。
作为本发明优选的技术方案，所述芯片为准16位单片机，主控芯片，所述主控芯片1脚连接光耦读取输入信号，2脚为VCC，3脚连接LED灯起指示作用，4脚为GND，8脚输出PWM信号。
作为本发明优选的技术方案，所述光电耦合器输入电压24v，输入电流5ma，左边两个脚输入电源24v，右边两个脚为驱动，左光耦为芯片提供触发信号，右光耦为将芯片输出的pwm信号去驱动mos管动作。
作为本发明优选的技术方案，通过光耦的“电-光-电”电气隔离特性，将所述芯片8脚输出的正相5v的pwm信号转换为反相的24v pwm信号提供给场效应管的G极。
作为本发明优选的技术方案，所述场效应管的S极连接24v，D极连接电磁阀，G极经过上拉电阻R4连接24vG极为24v时SD关断，0v时导通。
作为本发明优选的技术方案，所述USB转串口电性连接有光电耦合器，所述光电耦合器与芯片电性连接。
作为本发明优选的技术方案，所述USB转串口STC-LINK仿真下载工具将程序下载到芯片上，所述光电耦合器将输入输出侧进行电气隔离，输入给接收到一个合适的电信号内部的LED就会发光，输入端的光电三极管就会导通，所述芯片将信号传输到场效应管。
作为本发明优选的技术方案，所述PWM信号通断频率为100KHz，占空比为60％，所以电磁阀在降低输入电流的同时，其内部线圈的电产生的磁力让电磁阀正常工作。
作为本发明优选的技术方案，还包括电磁线圈，所述电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起阀门打开，断电时电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上阀门关闭，降低电磁阀功耗，节约能源，且保障其安全稳定运行，采用PWM控制技术，输出一段高电平后，接着输出矩形波，进行节能。
作为本发明优选的技术方案，还包括24v转5v器件，所述24v转5v器件中1脚接地，2脚输出5v，3脚输入24v。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在本发明的方案中：
通过电磁阀高效节能驱动器在基于天问block编程软件完成单片机程序；通过STC8G国产编程芯片实现了PWM技术；由芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，通过pwm调节占空比，在不影响电磁阀性能且正常运行的前提下，降低了能耗，因能耗降低，电源利用率会提高，电流会减小，发热量相应降低，从而令电磁阀老化速度减小，使用寿命提高，最终实现了24小时内电磁阀在频繁动作的情况下，可减少能耗21％～24％，保持动作的情况下，可减少能耗28％～31％，工作环境在零下10摄氏度以上，70摄氏度以下，正常工作，不影响节能，并具有IPX7级的防水性能。
附图说明：
图1为本发明提供的电路图；
图2为本发明提供的电路流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一种具体实施方式，不限于全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合，应注意到，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例：
请参阅图1，一种电磁阀高效节能驱动器，包括USB转串口、芯片、场效应管、光电耦合器，其特征在于，所述芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，所述场效应管通过光电耦合器U2发出的PWM信号的高低电平来控制所述场效应管的断与通，所述场效应管的D脚发出24v的pwm信号提供给的电磁阀，所述芯片的8脚连接光电耦合器U2的2脚，光电耦合器U2的1脚经限流电阻R2接5v，4脚接场效应管的G极，3脚经保护电阻R3接地，所述芯片为准16位单片机，主控芯片，所述主控芯片1脚连接光耦读取输入信号，2脚为VCC，3脚连接LED灯起指示作用，4脚为GND，8脚输出PWM信号。
参阅图1，所述光电耦合器输入电压24v，输入电流5ma，左边两个脚输入电源24v，右边两个脚为驱动，左光耦为芯片提供触发信号，右光耦为将芯片输出的pwm信号去驱动mos管动作，通过光耦的“电-光-电”电气隔离特性，将所述芯片8脚输出的正相5v的pwm信号转换为反相的24v pwm信号提供给场效应管的G极。
参阅图1、图2，所述场效应管的S极连接24v，D极连接电磁阀，G极经过上拉电阻R4连接24vG极为24v时SD关断，0v时导通，所述USB转串口电性连接有光电耦合器，所述光电耦合器与芯片电性连接。
参阅图1、图2，所述USB转串口STC-LINK仿真下载工具将程序下载到芯片上，所述光电耦合器将输入输出侧进行电气隔离，输入给接收到一个合适的电信号内部的LED就会发光，输入端的光电三极管就会导通，所述芯片将信号传输到场效应管，所述PWM信号通断频率为100KHz，占空比为60％，所以电磁阀在降低输入电流的同时，其内部线圈的电产生的磁力让电磁阀正常工作，还包括电磁线圈，所述电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起阀门打开，断电时电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上阀门关闭，还包括24v转5v器件，所述24v转5v器件中1脚接地，2脚输出5v，3脚输入24v。
工作原理：本发明在使用的过程中，通过在天问BLOCK软件上编写程序，程序可以使芯片正脉宽和周期可调的矩形波，即pwm技术Pulse Width Modulation，脉宽调制。借由STC-LINK仿真下载工具将程序下载到芯片上，芯片2脚和4脚为供电脚，1脚作为输入，3脚和8脚作为输出。芯片工作电压为5v电，由PW860024v转5v器件2脚输出的5v电为芯片的2脚vcc，4脚GND供电，光电耦合器U1的输入接24v，输出的4脚接芯片的1脚，光电耦合器U1的3脚接GND为芯片提高一个低电平的触发信号芯片脚默认输出为高电平，芯片的3脚经一个分压电阻R1连接LED的负极，LED正级接5v。LED可接收芯片3脚发出的信号，LED的作用为显示芯片是否得电，如果得电灯亮，没有得电灯灭，芯片的8脚连接光电耦合器U2的2脚，电耦合器U2的1脚经限流电阻R2接5v，4脚接场效应管的G极，3脚经保护电阻R3接地。利用光耦的“电-光-电”电气隔离特性，将芯片8脚输出的正相5v的pwm信号转换为反相的24v pwm信号提供给场效应管的G极，场效应管的S极连接24v，D极连接电磁阀，G极经过上拉电阻R4连接24vG极为24v时SD关断，0v时导通，场效应管由光电耦合器U2发出的PWM信号的高低电平来控制场效应管的断与通。场效应管的D脚发出24v的pwm信号提供给的电磁阀，由于pwm信号通断频率为100KHz，占空比为60％，所以电磁阀在降低输入电流的同时，其内部线圈的电产生的磁力可以让电磁阀正常工作，直动式电磁阀，在通电时电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。完成打开动作之后，就不再需要如此大的电流来维持了。因此，为了降低电磁阀功耗，节约能源，且保障其安全稳定运行。采用PWM控制技术，输出一段高电平后，接着输出矩形波进行节能。
电磁阀高效节能驱动器在基于天问block编程软件完成单片机程序；通过STC8G国产编程芯片实现了PWM技术；由芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，通过pwm调节占空比，在不影响电磁阀性能且正常运行的前提下，降低了能耗。因能耗降低，电源利用率会提高，电流会减小，发热量相应降低，从而令电磁阀老化速度减小，使用寿命提高。最终实现了24小时内电磁阀在频繁动作的情况下，可减少能耗21％～24％。保持动作的情况下，可减少能耗28％～31％。工作环境在零下10摄氏度以上，70摄氏度以下，正常工作，不影响节能。并具有IPX7级的防水性能，电磁阀高效节能驱动器在基于天问block编程软件完成单片机程序；通过STC8G国产编程芯片实现了PWM技术；由芯片输出PWM信号控制mos管驱动电磁阀动作，通过pwm调节占空比，在不影响电磁阀性能且正常运行的前提下，降低了能耗。因能耗降低，电源利用率会提高，电流会减小，发热量相应降低，从而令电磁阀老化速度减小，使用寿命提高。最终实现了24小时内电磁阀在频繁动作的情况下，可减少能耗21％～24％。保持动作的情况下，可减少能耗28％～31％。工作环境在零下10摄氏度以上，70摄氏度以下，正常工作，不影响节能。并具有IPX7级的防水性能。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种电磁阀高效节能驱动器，包括USB转串口、芯片、MOS管、光电耦合器U2，其特征在于，所述芯片输出PWM信号控制MOS管驱动电磁阀动作，所述MOS管通过光电耦合器U2发出的PWM信号的高低电平来控制所述MOS管的断与通，所述MOS管的D脚发出24V的PWM信号提供给电磁阀，所述芯片的8脚连接光电耦合器U2的2脚，光电耦合器U2的1脚经限流电阻R2接5V，4脚接MOS管的G极，3脚经保护电阻R3接地；
所述芯片为准16位单片机主控芯片，所述主控芯片1脚连接光电耦合器U1读取输入信号，2脚为VCC，3脚连接LED灯起指示作用，4脚为GND，8脚输出PWM信号；
所述光电耦合器U1输入电压24V，输入电流5mA，左边两个脚输入电源24V，右边两个脚为驱动，光电耦合器U1为芯片提供触发信号，光电耦合器U2将芯片输出的PWM信号驱动MOS管动作；
通过光耦的“电-光-电”电气隔离特性，将所述芯片8脚输出的正相5V的PWM信号转换为反相的24VPWM信号，并将信号提供给MOS管的G极；
所述MOS管的S极连接24V，D极连接电磁阀，G极经过上拉电阻R4连接24V，G极为24V时SD关断，0V时导通；
所述USB转串口电性连接有光电耦合器U1，所述光电耦合器U1与芯片电性连接；
所述USB转串口STC-LINK仿真下载工具将程序下载到芯片上，所述光电耦合器U2将输入输出侧进行电气隔离，输入给接收到一个合适的电信号内部的LED就会发光，输入端的光电三极管就会导通，所述芯片将信号传输到MOS管；
还包括24V转5V器件，所述24V转5V器件中1脚接地，2脚输出5V，3脚输入24V。
2.根据权利要求1所述的一种电磁阀高效节能驱动器，其特征在于，所述PWM信号通断频率为100KHz，占空比为60％，所以电磁阀在降低输入电流的同时，其内部线圈的电产生的磁力让电磁阀正常工作。
3.根据权利要求1所述的一种电磁阀高效节能驱动器，其特征在于，还包括电磁线圈，所述电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起阀门打开，断电时电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上阀门关闭。
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