CN115825728A - 一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，属于自动化控制技术领域。本发明提出的检测方法，采用磁传感器接收信号，监测电磁阀阀芯动作是否到位，然后把信号传递给控制系统，以控制电磁阀后续工作的稳定性，保障生产顺利进行；本发明根据高低电平判断信号是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，判断是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，传输至控制系统，由控制系统判断信号是否正常，通过控制系统为后续的闭环控制提供了方向，起到了成本低，信号处理方便以及易于大规模机械生产的作用。

Description

一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法

技术领域

本发明涉及技术领域，具体是一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法。

背景技术

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是控制流体的自动化基础元件，属于执行器。阀芯是嵌入在电磁阀中，利用一个活动部件来开、关或部分地挡住一个或更多的开口或通道，使液流、空气流或其他气流或大量松散物料可以流出、堵住或得到调节的一种活动部件。电磁阀有各种型号，与之对应的阀芯也是各种各样，有的是通过电磁阀线圈直驱阀芯启闭阀的通断，有的是通过电磁阀线圈驱动先导阀芯，再由先导阀芯驱动主阀。然而在实际生产中，阀芯或先导阀有时候会由于某些原因例如油液中的杂质堵塞阀口或阻碍阀芯运动，内泄漏、弹簧失效等原因引起阀芯卡滞，导致阀芯不能正常动作到位，这些结果的共同点是电磁阀线圈通电后产生磁场强度的差异。

对于电磁阀阀芯动作是否到位的检测，通过中轴放置检测只有垂直磁场，并且最佳仅限于采用霍尔传感器。而且中轴处的垂直磁场信号，变化很快，很小的尺寸安装公差就会引起磁场的剧烈变化；若使用AMR等其他传感器设计，必须采用插针式的人工操作，成本增高，且效率大大降低。

所以，人们急需一种成本低且利于大规模机械生产的检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测或闭环控制方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

S1、将磁传感器安装在电磁阀上；

S2、确定磁传感器、电磁阀以及控制系统相连且运行正常；

S3、给电磁阀通电，电磁阀周围磁场发生变化，磁传感器接收磁场信号，输出高低电平至控制系统或经由信号处理单元进行信号处理；

S4、控制系统根据高低电平判断信号是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，判断是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，传输至控制系统，由控制系统判断信号是否正常。

根据上述技术方案，所述磁传感器包括磁开关传感器、磁力计传感器或位置传感器；磁开关传感器是一种利用磁场信号来控制的线路开关器件，当磁开关传感器的位置位于公差范围内时，电磁阀线圈通电，阀芯在电磁力的作用下运动，磁开关传感器位置处磁场发生变化，磁开关传感器接收该磁场信号：若阀芯到位，该磁场信号较强，达到了磁开关的开启强度，磁传感器开启，输出高（或低）电平；若此时阀芯不到位，磁传感器接收的磁场不足以开启磁传感器，那么磁传感器就不会开启，输出低（或高）电平；磁力计或位置传感器是一种可以测量磁场强度的磁传感器，可以准确测量电磁阀阀芯到位与未到位时的磁场信号。

根据上述技术方案，将所述磁传感器、电磁阀以及控制系统相连，并且保证运行正常。其中，控制系统包括报警单元、延时模块或MCU以及驱动单元，报警单元具体为蜂鸣器或指示灯等具有报警标识信号的工具，驱动单元具体为继电器或MOS电路等控制器件。对于磁开关传感器，不用信号处理单元，直接与控制模块相连；磁力计或位置传感器可以与信号处理单元相连接，磁力计或位置传感器接收到磁场信号，通过信号处理单元进行处理，判断是否正常，信号处理单元把该结果传送至控制系统中的延时模块或MCU，与此同时，延时模块或MCU连接报警单元以及驱动单元，驱动单元连接电磁阀电源，延时模块或MCU根据信号处理单元的结果决定是否开启报警单元以及驱动单元，若驱动单元开启，则电磁阀电源关闭，避免电磁阀长时间异常工作。

根据上述技术方案，所述电磁阀通电时，阀芯在电磁力的作用下会产生一个运动，该运动会引起周围磁场的变化；磁传感器会接收该磁场信号，若阀芯到位，该磁场信号会较强，达到磁开关的开启强度，输出高（或低）电平；否则输出低（或高）电平，这些输出信号的信息都会通过控制模块作为闭环控制的一部分，为控制系统下达各项指令提供指导方向。

根据上述技术方案，在步骤S3中，电磁阀线圈通电时，阀芯在电磁力的作用下会产生一个行程的运动，该行程对不同的电磁阀类型是不一样的，该行程运动相应也会引起周围磁场的一个变化，磁传感器接收这些磁场信号，然后通过信号处理单元进行处理，判断是否正常，信号处理单元把该结果传送至控制系统，控制系统再为下一步工作下达各项指令；电磁阀首次上电时会通过信号处理单元进行标定，通过多次试验，对标定的公差范围进行定义。该公差范围定义后，会被写入信号处理单元。当电磁阀开始工作，信号处理单元接收到磁场信号可以判断是否在正常范围内，然后该结果经由信号处理单元传输至控制系统，由控制系统控制继电器、报警电路或其他器件进行下一步动作。

根据上述技术方案，由所述磁传感器检测所述电磁阀阀芯是否到位的磁场信号；并通过控制系统对磁场信号进行判断，若电磁阀阀芯不到位，则返回步骤S3继续操作，直至确定电磁阀阀芯到位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明提出的电磁阀阀芯是否到位的检测是闭环控制的一部分，可以及时通告阀芯到位状态，为闭环控制提供指导方向。

2、本发明所述磁传感器偏轴放置，空间自由度大，安装公差导致的影响大大减小，会有较大的选择范围，可以针对不同的电磁阀种类进行设计，偏轴设计的磁传感器可以直接采用贴片式，成本低；若传感器为磁传感器开关控制，信号处理更加方便易于大规模机械生产。

3、本发明所述磁传感器若放置于靠近中轴位置处，采用磁力计接收磁场信号，信号处理虽然稍有麻烦，但可以适用于不同种类的电磁阀。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的闭环控制系统的原理框图；

图2是磁开关传感器放置于中轴上，与中轴表面不同垂直距离的垂直磁场Bz的分布；

图3是磁开关传感器偏轴放置，距离中轴不同水平位置的Bx磁场强度的分布；

图4是磁开关传感器与中轴水平距离一定,不同垂直距离的Bx磁场强度的分布；

图5是磁开关传感器偏轴放置于电磁阀线圈边侧,磁传感器芯片距离电磁阀线圈不同水平位置处的Bx磁场强度的分布；

图6是磁力计传感器放置于中轴附近， Bx磁场随阀芯运动距离的变化；

图7是磁力计传感器放置于电磁阀的旁边，Bx磁场随阀芯运动距离的变化；

图8是电磁阀阀芯在电磁阀线圈通电时，阀芯动作前后的相对位置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例1：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，磁开关传感器放置于中轴上，接收电磁阀线圈产生的磁场信号，监测与中轴表面不同距离的垂直磁场分布，其中，图2（a）为磁开关传感器放置于中轴上的外观简化图，图2（b）为与中轴表面不同距离的垂直磁场分布图，由图可见，磁场每变化1mm,磁场强度变化接近30%。中轴轴线上的磁场只有垂直磁场，平面内两个方向的Bx与By磁场在中轴上趋近于0。若采用贴片式磁传感器只能选用霍尔传感器，该设计对磁传感器启闭磁场要求比较苛刻，对公差要求（安装等）也很苛刻。例如图中可以选取距离中轴表面6mm处放置磁传感器，因垂直磁场的剧烈变化，考虑到开关点的范围，磁传感器在垂直方向的公差不得超过0.2mm。

实施例2：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，把磁开关传感器放置在电磁阀的偏轴位置，通过PCB板吸附于中轴的一侧，磁开关传感器为贴片设计，接收平面为Bx和By方向磁场信号，其中，图3（a）为本实施例的外观简化图，图3（b）为对应图3（a）磁开关传感器在与中轴不同距离d时，其磁场强度的分布图。以某一款AMR磁开关传感器用于该电磁阀为例，表1为磁开关特性参数，工作点为磁开关传感器磁场强度的开启点，释放点为磁开关传感器磁场强度的关闭点；图4为针对图3中选取与中轴水平距离为34±1mm的不同垂直距离的Bx磁场的分布：如图4（b）为水平距离33mm时，不同垂直距离的磁场强度分布，图4（c）为水平距离35mm时，不同垂直距离的磁场强度分布，由图4（b）与图4（c）可以得到当选择水平距离34±1mm时，垂直距离的公差范围±4mm皆可满足磁开关的要求。由图3与图4可以准确得到磁开关传感器的位置及其公差范围，公差越大，越容易满足要求。

表1

实施例3：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，把磁开关传感器放置在电磁阀线圈旁边，吸附于线圈的外侧，接收磁场信号平面为Bx和By方向磁场。图5（a）为本实施例磁开关传感器与电磁阀的相对位置与接收平面外观简化图；图5（b）为对应图5（a）磁开关传感器在距离电磁阀线圈外侧水平距离一定时，不同垂直距离的Bx磁场强度的分布图。

实施例4：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，把磁力计传感器放置于中轴上，其中，图6（a）为磁力计放置于靠近中轴处的外观简化图，图6（b）为与中轴表面不同距离的Bx磁场的分布图。由图可见，当电磁阀阀芯尚未动作时，磁场值为1.34G，当电磁阀阀芯到位后，磁场值为2.68G磁场，选取某一款AMR磁力计，该磁力计的分辨率为0.001G，其特性参数如表2所示，电磁阀阀芯初始位置与到位后的磁场差值为1.34G, 该磁力计完全可以精确地判断电磁阀阀芯的具体位置，另外对于该位置基本是适合于各种类型的不同功率大小的电磁阀应用的，对于不同功率的电磁阀，其磁力计检测到的磁场值不一致，但是基本在表2所示磁传感器的检测范围内。

表2

实施例5：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，把位置传感器放置于电磁阀的旁边（该位置可以随意选择，只不过不同位置，磁场大小不同，位置传感器选择的检测范围亦不同）。信号接收平面为Bx方向磁场，图7（a）为本实施例的外观简化图；图7（b）为对应图7（a）位置传感器在电磁阀阀芯的整个运动行程中其磁场强度Bx随电磁阀阀芯移动距离的变化。由图可见，磁场在电磁阀阀芯初始位置时为136G，当电磁阀阀芯运动到位后磁场值为274G，选用霍尔位置传感器进行检测，可以精确地测试出电磁阀阀芯的具体位置。

对比例1：确定磁传感器、电磁阀阀芯以及控制系统相连且运行正常，并且给电磁阀线圈通电，图8为电磁阀阀芯在电磁阀线圈通电时，阀芯动作到位以及不动时的相对位置，其中，图8（a）为阀芯未动作的状态，图8（b）为阀芯动作到位的状态，不同类型的电磁阀，阀芯运动的行程会有差异，内部结构也会有差异，但阀芯运动导致磁场信号变化的原理是基本一致的。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、将磁传感器中轴或偏轴安装在电磁阀上,磁传感器包括磁开关传感器、磁力计传感器或位置传感器；

S2、确定磁传感器、电磁阀以及控制系统相连且运行正常；

S3、给电磁阀通电，电磁阀周围磁场发生变化，磁传感器接收磁场信号，输出高低电平至控制系统或经由信号处理单元进行信号处理；

S4、控制系统根据高低电平判断信号是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，判断是否正常；或信号单元处理得到的磁场信号，传输至控制系统，由控制系统判断信号是否正常。

2.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：所述磁开关传感器安装于电磁阀的偏轴位置，所述偏轴位置是位于电磁阀的侧上方或侧面。

3.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：所述磁力计传感器或位置传感器安装于靠近电磁阀中轴的位置。

4.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：磁开关传感器的高低电平信号连接控制系统，由控制系统判断阀芯是否到位。

5.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：磁力计或位置传感器的磁场由信号处理单元处理，判断信号是否正常。

6.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：磁力计或位置传感器的磁场由信号处理单元处理数据，然后连接控制系统，由控制系统判断信号是否正常。

7.根据权利要求1所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于，该检测方法还包括一种闭环控制方法：S5、信号是否正常判定后，由控制系统整理数据，控制继电器、报警电路进行下一步动作。

8.根据权利要求7所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：所述控制系统包括报警单元、驱动单元和延时模块或MCU。

9.根据权利要求8所述的一种检测电磁阀阀芯动作是否到位的检测方法，其特征在于：所述控制系统的报警单元为蜂鸣器或指示灯具有报警标识信号的工具；所述控制系统的驱动单元为继电器或MOS电路控制器件；其中，所述控制系统的驱动单元连接电磁阀电源，延时模块或MCU根据信号处理单元的结果决定是否开启报警单元以及驱动单元，驱动单元开启，则关闭电磁阀电源，避免电磁阀长时间异常工作。

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