CN217332745U - 一种电磁阀状态检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电磁阀状态检测装置，用于检测电磁阀的开闭状态，所述检测装置包括：可调电源，与控制线圈串联，用于向电磁阀的所述控制线圈输入预设电压，所述预设电压小于使所述电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压；电流检测模块，用于检测在添加所述预设电压后流过所述控制线圈的电流；控制器，与所述可调电源的控制端和所述电流检测模块的分别连接。该电磁阀状态检测装置结构简单，开发及生产成本低，使用方便，无需更换现有的传统电磁阀，即可实现对当前状态下电磁阀的工作状态的检测。

Description

一种电磁阀状态检测装置

技术领域

本实用新型涉及电磁阀工控技术领域，具体涉及一种电磁阀状态检测装置。

背景技术

在工业控制领域中，电磁阀作为最广泛应用的开关器件之一，应用于各种管道的控制，大到燃气/水管网的控制，小到燃气灶/热水器/饮水机等。家用电气广泛使用了电磁阀，以家用燃气阀为例，在控制电路的作用下，共有两种工作状态：通电时，电磁线圈产生电磁力，阀门关闭；断电时，电磁力消失，阀门打开。但这种控制电路无法检测到当前电磁阀的开关状态，从而很难实现完整的闭环远程控制，若在现有电磁阀控制电路的基础上增加检测电路，不仅会增加成本，而且无法应用于已经批量生产的电磁阀中。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决现有技术中用于检测电磁阀开关状态的电路或设备成本高的技术问题，从而提供一种电磁阀状态检测装置。

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种电磁阀状态检测装置，用于检测电磁阀的开闭状态，所述检测装置包括：

可调电源，与控制线圈串联，用于向电磁阀的所述控制线圈输入预设电压，所述预设电压小于使所述电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压；

电流检测模块，用于检测在添加所述预设电压后流过所述控制线圈的电流；

控制器，与所述可调电源的控制端和所述电流检测模块的分别连接。

可选地，电磁阀状态检测装置还包括：

控制开关，串接在所述可调电源和所述控制线圈之间，用于控制所述可调电源与所述控制线圈之间的电路的通断。

可选地，所述控制开关为继电器或者MOS管，其中，所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述MOS管的栅极与所述控制器连接。

可选地，所述控制器包括：

电压控制接口，与所述可调电源连接；

开关控制接口，与所述控制开关连接；

电流检测接口，与所述电流检测模块连接。

可选地，所述电流检测模块包括：

电流采样电阻，与所述控制线圈串联；

电压检测模块，包括第一检测端、第二检测端和输出端，其中，第一检测端和第二检测端分别连接在所述电流采样电阻的两端，所述输出端与所述控制器连接。

可选地，所述电压检测模块为运算放大器，其中，所述运算放大器的正相输入端和反向输入端分别连接在所述电流采样电阻的两端，输出端与所述控制器连接。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供一种电磁阀状态检测装置，通过控制器调节输出一个小于使电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压，再通过控制器检测出流过电磁阀的电流随时间变化的曲线，通过对输出曲线的判断，即可得知当前状态下电磁阀的工作状态。该电磁阀状态检测装置结构简单，开发及生产成本低，使用方便，无需更换现有的传统电磁阀，即可实现对当前状态下电磁阀的工作状态的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例1中一种电磁阀状态检测装置的一个具体示例的电路结构图；

图2为本实用新型实施例1中电磁阀阀开与阀闭两种状态下电流随时间变化的一个具体示例的曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种电磁阀状态检测装置，用于无法判断电磁阀开关状态的场合，主要通过检测电磁阀的电流流通变化，来判断电磁阀的阀开以及阀闭的状态，如图1所示，包括可调电源11、电流检测模块12、控制器13、控制开关14，具体如下。

本实施例中，以燃气电磁阀为例，燃气电磁阀是燃气管道的重要安全紧急切断装置。当电磁阀处于阀开状态时，燃气从电磁阀的一端流向另一端；当电磁阀处于阀闭状态时，燃气停止流通。但在生活中，对于一些传统的电磁阀，没有相应的机械或集成电流或电压检测装置，无法判断当前的燃气电磁阀处于阀开还是阀闭的状态，若重新更换电磁阀，则成本过高。此时，可以采用本实施例中的电磁阀状态检测装置，外接在燃气电磁阀电源两端，实现对电磁阀状态的检测。

电磁阀状态检测装置包括：可调电源11、电流检测模块12和控制器13。

可调电源11与控制线圈串联，用于向电磁阀的所述控制线圈输入预设电压，所述预设电压小于使所述电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压。

电磁阀主要由电磁线圈、铁芯等组成，电磁线圈在本实施例中也称为控制线圈。控制线圈的一端通过控制开关与可调电源的输出端连接，通过可调电源向控制线圈输入预设电压，所述预设电压可以是小于使所述电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压，也即是，小于可以让电磁阀开关状态由阀开转为阀闭的最小电压；所述预设电压也可以是可以让电磁阀状态由阀开转为阀闭的电压，本实施例中可以根据需要控制调节可调电源的电压。所述最小电压可根据电磁阀厂商生产电磁阀给出的初始数据作为参考。

电流检测模块12用于检测在添加所述预设电压后流过所述控制线圈的电流。

控制线圈的一端通过控制开关与可调电源的输出端连接，另一端则与电流检测模块的输入端连接，可以用于检测流过控制线圈的电流变化。本实施例中，电流检测模块可以包括电流采样电阻与电压检测模块，关于电流采样电阻与电压检测模块将在下文介绍。

控制器13与所述可调电源的控制端和所述电流检测模块的分别连接。

控制线圈的一端通过控制开关与可调电源的输出端连接，可调电源的输入端也就是控制端与控制器的电压控制接口连接，通过控制器控制可调电源的输出电压，也即是控制加载到电磁阀线圈两端的电压，从而控制电磁阀的状态，或提供用于电磁阀状态检测的电压；控制器的电流检测接口与电流检测模块的输出端连接，通过控制器的电流检测接口采集流过电磁阀电流变化的情况。电磁阀在不同状态下流过的电流，随时间变化的情况也不一样，最终通过电流随时间变化的情况，来判别电磁阀的开关状态。

需要说明的是，本实用新型实施例主要介绍的是电磁阀状态检测装置的硬件结构，本实用新型所要保护的也是电磁阀状态检测装置所具有的结构以及包含的元器件，至于其中的控制逻辑等方法内容，可以完全采用现有的逻辑。

具体地，本实施例中，以可调电源范围为0-12V，电磁阀为燃气电磁阀为例，加载到燃气电磁阀两端的电压小于等于6V时，燃气电磁阀不闭合，为阀开状态，当加载到电磁阀两端的电压大于6伏时，燃气电磁阀闭合，为阀闭状态。家用燃气电磁阀为常开状态，阀闭则需通过通电或手动关阀，若将燃气电磁阀打开则需要手工复位。

将燃气电磁阀保持在阀开状态，通过控制器电压控制接口将可调电源调至6V以下0V以上的任意一固定电压，本实施例中以1V为例，再利用控制器电流检测接口检测流过电磁阀阀开状态下的电流随时间的变化情况。进一步的，通过手动或增加电压的方式将燃气电磁阀保持在阀闭状态，若通过增加电压方式，则通过控制器电压控制接口将可调电源调至6V以上12V以下的任意一固定电压，在燃气电磁阀保持在阀闭状态时，通过控制器将可调电源电压调至1V，再利用控制器电流检测接口检测流过电磁阀阀闭状态下的电流随时间的变化情况。

在输入至电磁阀两种状态下的电压均为1V时，分别通过控制器检测出流过电磁阀阀开与阀闭两种状态下，电流随时间变化的曲线，如图2所示，通过检测结果可知，阀开时：0.4ms电流达到60％，0.8ms达到80％；阀闭时:0.8ms电流达到60％，2ms达到80％。

在实际应用过程中，同样通过控制器控制可调电源输出一个预设电压，也即是，输出一个小于使电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压，通过控制器检测出电流随时间变化的曲线。可以根据电流到达一定比值c的时间，判断电磁阀所处的工作状态，所述比值可以是当前流过电磁阀的电流值与当前可调电源输入电压下的最大电流值的比值，每个型号的电磁阀在阀开和阀闭状态下，电流到达一定比值的时间相同。

采用本实施例中的电磁阀状态检测装置，使用者无需重新更换传统电磁阀，只需在电磁阀的控制线圈两端外接本实施例中的电磁阀状态检测装置。通过控制器调节输出一个小于使电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压，再通过控制器检测出流过电磁阀的电流随时间变化的曲线，通过对输出曲线的判断，即可得知当前状态下电磁阀的工作状态。本实施例中的电磁阀状态检测装置结构简单，开发及生产成本低，使用方便，无需更换现有的传统电磁阀和改变现有的电磁阀的电路结构，即可实现对当前状态下电磁阀的工作状态的检测。

作为一种可选实施方式，本实用新型实施例中，电磁阀状态检测装置还包括：

控制开关14，串接在所述可调电源和所述控制线圈之间，用于控制所述可调电源与所述控制线圈之间的电路的通断。

控制线圈的一端与控制开关的输出端连接，控制开关的输入端与可调电源的输出端连接，控制开关的控制端与控制器的开关控制接口连接，控制开关用于控制可调电源与控制线圈之间的电路的通断。具体地，控制开关处于常闭状态，当可调电源调节至电磁阀所需固定电压时，此时控制器控制控制开关打开，控制线圈通电，控制器电流检测接口开始采集当前流过控制线圈电流，输出电流随时间变化的曲线。

作为一种可选实施方式，本实用新型实施例中，所述控制开关为继电器或者MOS管，其中，所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述MOS管的栅极与所述控制器连接。

本实施例中，可以采用继电器或MOS管作为控制开关，通过控制器控制可调电源与控制线圈之间的电路的通断。保证在调节可调电源电压时，不会对电磁阀的状态产生干扰。

作为一种可选实施方式，本实用新型实施例中，所述控制器包括：

电压控制接口，与所述可调电源连接，通过控制器电压控制接口控制可调电源的输出电压，也即是控制加载到电磁阀线圈两端的电压，从而控制电磁阀的状态，或提供用于检测的电压。

开关控制接口，与所述控制开关连接，控制开关用于控制可调电源与控制线圈之间的电路的通断。

电流检测接口，与所述电流检测模块连接，通过控制器的电流检测接口采集电流采样电阻采样后的电压，并通过ADC采样将采集的模拟信号转换为数字信号。本实施例中，控制器可以通过ADC以10k频率检测采样电阻上的电压，直到电压稳定不变，最终通过电压反映出电流随时间变化的情况，来判别电磁阀的开关状态。

本实施例中，控制器可以采用微控制器处理单元(MCU)，具体地，可以是STM32F103C8T6、ATmega328、PIC16F877A、STM8S103F3等。

作为一种可选实施方式，本实用新型实施例中，所述电流检测模块包括：

电流采样电阻121，与所述控制线圈串联。

电压检测模块122，包括第一检测端、第二检测端和输出端，其中，第一检测端和第二检测端分别连接在所述电流采样电阻的两端，所述输出端与所述控制器连接。

电磁阀主要由电磁线圈组成，与电感原理相似，当控制开关打开时，电流不会发生突变，随着时间变化，流过控制线圈的电流开始慢慢增大，与控制线圈串联的电流采样电阻电流也开始慢慢增大，直至控制线圈短路，电流采样电阻电流达到当前可调电源输入电压下的最大电流值，由于控制线圈的原因，流过电流采样电阻的电流存在随时间慢慢增大变化的过程，通过电流采样电阻对当前电流变化进行采样。所述电流采样电阻可以采用毫欧级电流采样电阻，与电压检测模块连接，用于把电磁阀电流变化情况转换为电压信号进行测量并放大。本实施例中，控制器可以利用电流检测接口，通过ADC以10k频率检测采样电阻上的电压，将采集的模拟信号转换为数字信号，直到电压稳定不变，最终通过电压反映出电流随时间变化的情况，来判别电磁阀的开关状态。此处通过电压反映出电流随时间变化的情况，具体地，电流与电压呈正相关，电流随时间变化的情况，也就相当于电压随时间变化的情况。

作为一种可选实施方式，本实用新型实施例中，其特征在于，所述电压检测模块为运算放大器，其中，所述运算放大器的正相输入端和反向输入端分别连接在所述电流采样电阻的两端，输出端与所述控制器连接。

本实施例中，可以采用运算放大器作为电压检测模块，将电流采样电阻采集的电压信号经过电压偏置和放大，通过电流检测接口输出至控制器，最终通过电压反映出电流随时间变化的情况，来判别电磁阀的开关状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种电磁阀状态检测装置，其特征在于，用于检测电磁阀的开闭状态，所述检测装置包括：

可调电源，与控制线圈串联，用于向电磁阀的所述控制线圈输入预设电压，所述预设电压小于使所述电磁阀的开闭状态发生变化的最小电压；

电流检测模块，用于检测在添加所述预设电压后流过所述控制线圈的电流；

控制器，与所述可调电源的控制端和所述电流检测模块的分别连接。

2.根据权利要求1所述的电磁阀状态检测装置，其特征在于，还包括：

控制开关，串接在所述可调电源和所述控制线圈之间，用于控制所述可调电源与所述控制线圈之间的电路的通断。

3.根据权利要求2所述的电磁阀状态检测装置，其特征在于，所述控制开关为继电器或者MOS管，其中，所述继电器的控制端与所述控制器连接，所述MOS管的栅极与所述控制器连接。

4.根据权利要求2所述的电磁阀状态检测装置，其特征在于，所述控制器包括：

电压控制接口，与所述可调电源连接；

开关控制接口，与所述控制开关连接；

电流检测接口，与所述电流检测模块连接。

5.根据权利要求1所述的电磁阀状态检测装置，其特征在于，所述电流检测模块包括：

电流采样电阻，与所述控制线圈串联；

电压检测模块，包括第一检测端、第二检测端和输出端，其中，第一检测端和第二检测端分别连接在所述电流采样电阻的两端，所述输出端与所述控制器连接。

6.根据权利要求5所述的电磁阀状态检测装置，其特征在于，所述电压检测模块为运算放大器，其中，所述运算放大器的正相输入端和反向输入端分别连接在所述电流采样电阻的两端，输出端与所述控制器连接。

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