CN203384455U - 一种电磁阀的节能控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电磁阀的节能控制装置，包括单片机、单稳态触发器、比较器和功率放大器；所述单稳态触发器的使能端与单片机连接，所述比较器的一个输入端与单片机连接，另一个输入端与单稳态触发器的输出端连接，所述单片机向比较器输入端传送PWM脉冲信号，所述比较器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端连接电磁阀。本实用新型节能控制装置能够有效的降低电磁阀功耗，延长了电磁阀的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗设备节能控制领域，特别涉及一种电磁阀的节能控制装置。
背景技术
电磁阀是由电磁线圈和磁芯组成，是包含一个或几个孔的阀体。当线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断，以达到改变流体方向的目的。目前电子应用电磁阀，是通过直流电源供电，以额定最大功率（频率为0Hz）驱动电磁阀工作；这种控制方式有以下缺点：装置工作时，以额定最大功率驱动电磁阀，造成电磁阀的电能消耗大，从而引起电源不稳定、电磁阀发热严重等现象，导致电磁阀使用寿命变短。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种电磁阀的节能控制装置，该节能控制装置能够有效的降低电磁阀功耗。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种电磁阀的节能控制装置，包括单片机、单稳态触发器、比较器和功率放大器；所述单稳态触发器的使能端与单片机连接，所述比较器的一个输入端与单片机连接，另一个输入端与单稳态触发器的输出端连接，所述单片机向比较器输入端传送PWM脉冲信号，所述比较器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端连接电磁阀。
优选的，比较器的输入正端与单片机连接，输入负端与单稳态触发器的输出端连接。
更进一步的，所述单稳态触发器主要由第一运算放大器TL084组成，第一运算放大器TL084的输入正端通过电阻R1与12V电源VCC连接，第一运算放大器TL084的输入正端还通过一个二极管D1接地，第一运算放大器TL084的输入正端与第一运算放大器TL084的输入负端之间连接有电阻R2和电容C1；第一运算放 大器TL084的输入负端通过电容C2与单片机连接，所述与电容C2连接的单片机端口构成了单稳态触发器的使能端，第一运算放大器TL084的输入负端通过电阻R9接地。
优选的，所述电阻R1、R2和R9的值分别为：R1=1MΩ、R2=R9=15KΩ；电容C1和C2的值分别为：C1=100nF、C2=1uF。
优选的，所述比较器主要由第二运算放大器TL084组成，所述单稳态触发器的输出端通过电阻R6与比较器输入负端连接，比较器输入负端通过电阻R3、R4、R5和R8分别与24V电压、12V电压、3.3V电压和地连接；所述向比较器输入端传送PWM脉冲信号的单片机端口与比较器输入正端之间连接有一个电阻R15；比较器输入正端通过并联的电阻R11和R13与单稳态触发器的使能端连接，比较器输入正端通过串联的电阻R12和R14接地，比较器输出负端通过串联的发光二极管D4、电阻R10和电阻R14接地。
更进一步的，所述电阻R3、R4、R5、R6、R8、R10、R11、R12、R13、R14和R15值分别为：R3=R4=R6=R12=15KΩ、R5=R11=R13=R15=3.3KΩ、R8=R10=1KΩ、R14=1KΩ。
优选的，所述功率放大器为场效应管PHT11N06，比较器的输出端通过电阻R7与场效应管的栅极g连接，场效应管的栅极g通过12V的稳压二极管接地，场效应管的漏极d通过二极管与24V电源连接，场效应管的源极s接地，其中场效应管的漏极d为场效应管的输出端，连接电磁阀。
优选的，R7=3.3KΩ。
优选的，所述单片机为STM32F103VBH6。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：
（1）本实用新型节能控制装置采用单稳态触发器的暂稳态来驱动电磁阀开机，待电磁阀开机后，通过PWM脉冲信号控制电磁阀的吸合，避免采用额定最大功率来长期驱动电磁阀进行工作，相比直流供电来说大大降低了了电磁阀的功耗，起到节能的目的，延长了电磁阀的使用寿命。
（2）本实用新型节能控制装置可通过改变PWM脉冲信号的占空比，来降低平均电流和电压，从而实现不同电压参数电磁阀的控制。
附图说明
图1是本实用新型装置的结构框图。
图2是本实用新型装置的原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例公开了一种电磁阀的节能控制装置，包括单片机STM32F103VBH6、单稳态触发器、比较器和功率放大器场效应管PHT11N06；单稳态触发器的使能端与单片机IO端口连接，由单片机给单稳态触发器提供触发信号，比较器的输入正端与单片机IO端口连接，单片机向比较器输入正端传送PWM脉冲信号，输入负端与单稳态触发器的输出端连接。比较器的输出端与场效应管PHT11N06的输入端连接，场效应管PHT11N06的输出端连接电磁阀。其中本实施例单片机的输入电压为3.3V，单片机向比较器输入正端传送PWM脉冲信号的高电平为3.3V，低电平为0V。
如图2所示，本实施例的单稳态触发器主要由第一运算放大器TL084组成，其中电源VCC=12V通过电阻R1与运算放大器TL084的输入正端连接，TL084的输入正端连接通过一个二极管D1接地，TL084的输入正端与TL084的输入负端之间连接有电阻R2和电容C1。TL084的输入负端通过电容C2与单片机IO端口连接，与电容C2连接的单片机IO端口构成了单稳态触发器的使能端，TL084的输入负端通过电阻R9接地。其中电阻R1、R2和R9的值分别为：R1=105=1MΩR2=R9=153=15KΩ；电容C1和C2的值分别为：C1=104=100nF C2=105=1uF。
比较器主要有第二运算放大器TL084组成，单稳态触发器的输出端通过电阻R6与比较器输入负端连接，比较器输入负端通过电阻R3、R4、R5和R8分别与24V电压、12V电压、3.3V电压和地连接。
向比较器输入端传送PWM脉冲信号的单片机IO端口与比较器输入正端之间连接有一个电阻R15。比较器输入正端通过两个并联的电阻R11和R13与单稳态触发器的使能端连接，比较器输入正端通过串联的电阻R12和R14接地。比较器的输出端通过串联的发光二极管D4、电阻R10和电阻R14接地。
其中电阻R3、R4、R5、R6、R8、R10、R11、R12、R13、R14和R15值分别为：R3=R4=R6=R12=15KΩ、R5=R11=R13=R15=3.3KΩ、R8=R10=R14=1KΩ。
比较器的输出端通过电阻R7与场效应管的栅极g连接，场效应管的栅极g通过12V的稳压二极管D3连接，场效应管的漏极d通过二极管与24V电源连接，场效应管的源极s接地。其中场效应管的漏极d为场效应管的输出端，连接电磁阀，R7=3.3KΩ。
其中本实施例节能控制装置的工作原理如下：
当本实施例的单稳态触发器处在稳态时，其输出端口输出高电平，当单稳态触发器在暂稳态时，其输出端口输出低电平。在开启本实施例装置后，单稳态触发器的使能端接收到一个正脉冲触发信号，使能端从低电平变成高电平，单稳态触发器被触发，其输出状态发生翻转，触发器输出端输出低电平，本实施例单稳态触发器输出端输出的高电平为+10V，低电平为-10V。
当单稳态触发器在稳态时，其输出端输出高电平+10V，此时比较器输入负端的电压为2.5V，使能端的电压为0V；其中比较器输入正端的电压受PWM脉冲信号的控制，在比较器输入正端输入一个频率和PWM脉冲信号一致的脉冲信号，其中高电平为1.03V，低电平为0V，此时比较器输入负端的电压始终大于输入正端的电压，比较器输出-10V的低电平，比较器输出端输出的低电平不能驱动场效应管PHT11N06与电磁阀。
当单片机控制单稳态触发器的使能端从0V变成3.3V后，单稳态触发器被触发，发生翻转，单稳态触发器进入暂稳态，其输出端输出-10V的低电平，此时比较器输入负端输入的电平为1.45V，比较器正端的输入电平受PWM脉冲信号的控制，在比较器输入正端输入一个频率和PWM脉冲信号一致的脉冲信号，其中高电平为3.2V，低电平为2.2V。此时比较器输入正端的电压始终高于输入负端，比较器输出+10V的高电平，比较器输出端输出的高电平输入到场效应管PHT11N06进行功率放大后，输入到电磁阀的输入端，驱动电磁阀进行吸合，使得电磁阀开机。
本实施例中由于单稳态触发器的暂稳态智能保持一段时间t，在时间t后，单稳态触发器输出状态再次进行翻转，自动返回到稳态下，此时比较器输入负端输入的电压恢复到2.5V，由于使能端电压3.3V保持不变，因此比较器输入正端输入的仍然是高电平为3.2V，低电平为2.2V且频率和PWM脉冲信号一致的脉冲信号。当比较器输入正端为高电平3.2V时，输入正端的电平高于输入负端的电平，比较器输出10V高电平，当比较器输入正端为低电平2.2V时，输入正端的电平低于输入负端的电平，比较器输出-10V的电平，在这种情况下，比较器输出 端输出一个频率和PWM脉冲信号同步的脉冲信号，其高电平为10V，低电平为-10V，通过该PWM脉冲信号的同步脉冲信号来控制电磁阀的状态，从而实现采用PWM脉冲信号控制电磁阀，降低电磁阀的电能功耗。
其中单稳态触发器暂稳态保持的时间t由电阻R1、R2和取决于电容C1，t≈1.1（R1+R2）C≈1秒，为电磁阀的开机时间，在这1秒内，本实施例装置驱动电磁阀开机。在电磁阀开机后，单稳态触发器恢复到稳态。电磁阀的吸合由PWM脉冲信号来控制及维持。
在本实施例单片机输出的PWM脉冲信号的占空比为45～99%，其中改变单片机输出的PWM脉冲信号的占空比，可以减低平均电流，保证电磁阀工作，相比直流供电更为省电。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电磁阀的节能控制装置，其特征在于，包括单片机、单稳态触发器、比较器和功率放大器；所述单稳态触发器的使能端与单片机连接，所述比较器的一个输入端与单片机连接，另一个输入端与单稳态触发器的输出端连接，所述单片机向比较器输入端传送PWM脉冲信号，所述比较器的输出端与功率放大器的输入端连接，所述功率放大器的输出端连接电磁阀。
2.根据权利要求1所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，比较器的输入正端与单片机连接，输入负端与单稳态触发器的输出端连接。
3.根据权利要求2所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述单稳态触发器主要由第一运算放大器TL084组成，第一运算放大器TL084的输入正端通过电阻R1与12V电源VCC连接，第一运算放大器TL084的输入正端通过一个二极管D1接地，第一运算放大器TL084的输入正端与第一运算放大器TL084的输入负端之间连接有电阻R2和电容C1；第一运算放大器TL084的输入负端通过电容C2与单片机连接，所述与电容C2连接的单片机端口构成了单稳态触发器的使能端，第一运算放大器TL084的输入负端通过电阻R9接地。
4.根据权利要求3所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述电阻R1、R2和R9的值分别为：R1=1MΩ、R2=R9=15KΩ；电容C1和C2的值分别为：C1=100nF、C2=1uF。
5.根据权利要求3所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述比较器主要由第二运算放大器TL084组成，所述单稳态触发器的输出端通过电阻R6与比较器输入负端连接，比较器输入负端通过电阻R3、R4、R5和R8分别与24V电压、12V电压、3.3V电压和地连接；所述向比较器输入端传送PWM脉冲信号的单片机端口与比较器输入正端之间连接有一个电阻R15；比较器输入正端通过并联的电阻R11和R13与单稳态触发器的使能端连接，比较器输入正端通过串联的电阻R12和R14接地，比较器输出负端通过串联的发光二极管D4、电阻R10和电阻R14接地。
6.根据权利要求5所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述电阻R3、R4、R5、R6、R8、R10、R11、R12、R13、R14和R15值分别为：R3=R4=R6=R12=15KΩ、R5=R11=R13=R15=3.3KΩ、R8=R10=1KΩ、R14=1KΩ。
7.根据权利要求1所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述功率放大器为场效应管PHT11N06，比较器的输出端通过电阻R7与场效应管的栅极g连接，场效应管的栅极g通过12V的稳压二极管接地，场效应管的漏极d通过二极管与24V电源连接，场效应管的源极s接地，其中场效应管的漏极d为场效应管的输出端，连接电磁阀。
8.根据权利要求7所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述电阻R7的值为：R7=3.3KΩ。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电磁阀的节能控制装置，其特征在于，所述单片机为STM32F103VBH6。
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|---|---|---|---|---|
| CN104896172A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-09 | 北京理工大学 | 一种尿素泵空气电磁阀的控制方法 |
| CN112130496A (zh) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 浙江正泰中自控制工程有限公司 | 一种基于蓝牙组网的电磁阀低功耗控制装置 |
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