CN220709573U - 一种电磁阀控制及保持电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及医疗仪器技术领域，且公开了一种电磁阀控制及保持电路，包括MCU、电磁阀控制电路、电磁阀保持电压设置电路、电磁阀驱动电路、电磁阀体，MCU发送电磁阀打开或关闭信号给电磁阀控制电路，电磁阀保持电压设置电路为电磁阀控制电路提供电磁阀保持的电压，电磁阀控制电路用来控制电磁阀动作及保持。该电磁阀控制及保持电路，优点在于电磁阀的动作电压与保持电压不同，电磁阀动作往往需要高电压大电流去控制电磁阀动作，而一旦电磁阀动作完成，只需要低电压就能保持住电磁阀的状态，相较于传统的电磁阀控制电路而言，本实用新型能够有效避免电磁阀长时间通电导致温度过高的情况，避免电磁阀因发热严重，影响使用寿命甚至自燃。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗仪器技术领域，具体为一种电磁阀控制及保持电路。
背景技术
电磁阀在医疗仪器领域中发挥着重要作用，主要负责控制管路的通断及切换，在实际使用中，电磁阀有可能长时间处在动作保持的状态下，传统的控制方法是让电磁阀一直接通额定电压，在这种状态下，电磁阀发热严重，影响使用寿命甚至自燃，为此我们提出一种电磁阀控制及保持电路，用以解决上述技术问题。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电磁阀控制及保持电路，具备有效避免电磁阀长时间通电导致温度过高的情况，避免电磁阀因发热严重，影响使用寿命甚至自燃等优点，解决了上述技术问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种电磁阀控制及保持电路，包括：MCU、电磁阀控制电路、电磁阀保持电压设置电路、电磁阀驱动电路以及电磁阀体；
所述MCU用于发送电磁阀打开或关闭信号给电磁阀控制电路；
所述电磁阀控制电路用于控制电磁阀体动作及保持；
所述电磁阀保持电压设置电路为电磁阀控制电路提供电磁阀体保持的电压；
所述电磁阀驱动电路用于驱动电磁阀体的打开或闭合。
作为本实用新型的优选技术方案，所述MCU配置一个GPIO，即DCF引脚，接电磁阀控制电路电阻R1的第一端子。
作为本实用新型的优选技术方案，所述电磁阀控制电路的电阻R1的第二端子与电阻R7的第一端子、三极管Q1的B极连接，电阻R7的第二端子接GND，三极管Q1的E极接GND，三级管Q1的C极接光耦U1的K极，光耦U1的A极接电阻R2的第一端子，电阻R2的第二端子接VCC，光耦U1的E极接GND，光耦U1的C极与电容C1的第一端子、电阻R4的第一端子、MOS管Q2的4脚连接，电阻R4的第二端子与MOS管Q2的3脚接电磁阀保持电压7V，电容C1的第二端子与电阻R3的第一端子、二极管D1的阳极、MOS管Q2的2脚连接，电阻R3的第二端子与二极管D1的阴极、MOS管Q2的1脚接12V。
作为本实用新型的优选技术方案，所述电磁阀保持电压设置电路的开关电源芯片U3的1脚接GND，U3的2脚、电感L1的第一端子、电容C3的第一端子连接，电容C3的第二端子接U3的6脚，电感L1的第二端子、电容C2的第一端子、电阻R9的第一端子、电容C4的第一端子、电容C5的第一端子连接，电容C2的第二端子、电阻R9的第二端子、电阻R10的第一端子、U3的4脚连接，电阻R10的第二端子、电容C4的第二端子、电容C5的第二端子接GND，U3的3脚、电阻R8的第一端子、电容C10的第一端子接12V，电容C10的第二端子接GND，电阻R8的第二端子接U3的5脚。
作为本实用新型的优选技术方案，所述电磁阀保持电压设置电路对电磁阀体的保持电压进行调整，按照以下公式计算出想要预设的保持电压：
其中，VOUT为输出电压，VREF为基准电压。
作为本实用新型的优选技术方案，所述电磁阀驱动电路的MOS管Q2的7脚、Q2的8脚二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、电阻R5的第一端子、连接器J1的2脚连接，MOS管Q2的5脚、MOS管Q2的6脚、二极管D2的阳极连接，二极管D3的阳极接GND，电阻R5的第二管子接发光二极管D4的阳极，发光二极管D4的阴极接GND,连接器J1的1脚接GND。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种电磁阀控制及保持电路，具备以下有益效果：
本实用新型中，电磁阀的动作电压与保持电压不同，电磁阀动作往往需要高电压大电流去驱动电磁阀动作，而一旦电磁阀动作完成，只需要低电压就能保持住电磁阀的状态，相较于传统的电磁阀控制电路而言，本实用新型能够有效避免电磁阀长时间通电导致温度过高的情况，避免电磁阀因发热严重，影响使用寿命甚至自燃。
附图说明
图1为本实用新型电磁阀控制及保持电路连接示意图；
图2为本实用新型MCU电路图；
图3为本实用新型电磁阀控制电路与电磁阀驱动电路图；
图4为本实用新型电磁阀保持电压设置电路图。
其中：1、MCU；2、电磁阀控制电路；3、电磁阀保持电压设置电路；4、电磁阀驱动电路；5、电磁阀体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”等仅用于描述目的，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“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。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。
请参阅图1-4，一种电磁阀控制及保持电路，包括：MCU1、电磁阀控制电路2、电磁阀保持电压设置电路3、电磁阀驱动电路4以及电磁阀体5；
MCU1用于发送电磁阀打开或关闭信号给电磁阀控制电路2；
电磁阀控制电路2用于控制电磁阀体5动作及保持；
电磁阀保持电压设置电路3为电磁阀控制电路2提供电磁阀体5保持的电压；
电磁阀驱动电路4用于驱动电磁阀体5的打开或闭合。
电磁阀的动作电压与保持电压不同，电磁阀动作往往需要高电压大电流去驱动电磁阀动作，而一旦电磁阀动作完成，只需要低电压就能保持住电磁阀的状态，相较于传统的电磁阀控制电路而言，本实用新型能够有效避免电磁阀长时间通电导致温度过高的情况，避免电磁阀因发热严重，影响使用寿命甚至自燃。
MCU仅需要配置一个GPIO，即DCF引脚，接电磁阀控制电路电阻R1的第一端子。该引脚通过编程输出高低电平来控制电磁阀导通或截止，其中，MCU为C8051F410型单片机。
电磁阀控制电路电阻R1的第二端子与电阻R7的第一端子、三极管Q1的B极连接，电阻R7的第二端子接GND，三极管Q1的E极接GND，三级管Q1的C极接光耦U1的K极，光耦U1的A极接电阻R2的第一端子，电阻R2的第二端子接VCC，光耦U1的E极接GND，光耦U1的C极与电容C1的第一端子、电阻R4的第一端子、MOS管Q2的4脚连接，电阻R4的第二端子与MOS管Q2的3脚接电磁阀保持电压7V，电容C1的第二端子与电阻R3的第一端子、二极管D1的阳极、MOS管Q2的2脚连接，电阻R3的第二端子与二极管D1的阴极、MOS管Q2的1脚接12V。该电路运用电容充放电原理来实现MOS管的导通与截止，根据公式：
其中t是放电时间，单位是秒，R为电阻，单位是欧姆，C是电容，单位是法拉，V1是初始电压，V0是最终电压，单位都为伏特，调整电容C1与电阻R3的大小即可调整电磁阀高电压励磁与低电压保持的间隔时间，以便适应不用电磁阀的应用。
其中，三极管Q3为NPN型三极管S8050，MOS管为P沟道双路场效应管AO4805。
电磁阀保持电压设置电路开关电源芯片U3的1脚接GND，U3的2脚、电感L1的第一端子、电容C3的第一端子连接，电容C3的第二端子接U3的6脚，电感L1的第二端子、电容C2的第一端子、电阻R9的第一端子、电容C4的第一端子、电容C5的第一端子连接，电容C2的第二端子、电阻R9的第二端子、电阻R10的第一端子、U3的4脚连接，电阻R10的第二端子、电容C4的第二端子、电容C5的第二端子接GND，U3的3脚、电阻R8的第一端子、电容C10的第一端子接12V，电容C10的第二端子接GND，电阻R8的第二端子接U3的5脚。通过该电路可以设置电磁阀动作后的保持电压，针对不同电磁阀的特点根据以下公式：
其中，VOUT为输出电压，VREF为基准电压，可以预设不同的保持电压，以便电磁阀能够以最低能耗保持现有状态，例如R9＝100K，R10＝9.31K，保持电压即为7V，电磁阀需要打开或关闭时，先以12V驱动电磁阀动作，然后以7V电压来保持电磁阀现有状态不变。
其中，开关电源芯片U3为TPS54202。
电磁阀驱动电路MOS管Q2的7脚、Q2的8脚二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、电阻R5的第一端子、连接器J1的2脚连接，MOS管Q2的5脚、MOS管Q2的6脚、二极管D2的阳极连接，二极管D3的阳极接GND，电阻R5的第二管子接发光二极管D4的阳极，发光二极管D4的阴极接GND,连接器J1的1脚接GND。二极管D2可防止高电压励磁时电流灌入保持电压，超快恢复二极管D3起到续流作用，保护MOS管不会被电磁阀的反向电动势所击穿，发光二极管D4可实时指示电磁阀的状态。
其中，二极管D1、D2为1N4001，二极管D3为超快恢复二极管1N5819。
本实施例的工作过程是：MCU通过编程将DCF管脚置高电平，三极管Q1由截止状态变为饱和状态，光耦U1有电流IC流过，此时电容C1通过与之串联的电阻R3进行充电，电流IC流过电阻R3，R3两端产生电压差，该电压即为MOS管Q2的栅极电压VGS,当VGS达到MOS管的阈值电压时，第一路MOS管导通，此时12V电压全部加在电磁阀两端，同理，Q2内部第二路MOS管也处于导通状态，二极管D2阳极为7V，阴极为12V，二极管D2处于截止状态。当电容C1充满电时，VGS电压为0V，第一路MOS管截止，第二路MOS管仍为导通状态，二极管D2处于导通状态，此时加在电磁阀两端的电压为7V，发光二极管D4亮，指示电磁阀两端有电压。当MCU通过编程将DCF管脚置低电平时，三极管Q1截止，光耦U1无电流IC，MOS管Q2处于截止状态，发光二极管D4不亮，电磁阀两端无电压，超快恢复二极管D3为续流二极管，能有效避免电磁阀断电时产生的反向电动势击穿MOS管。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于，包括：MCU(1)、电磁阀控制电路(2)、电磁阀保持电压设置电路(3)、电磁阀驱动电路(4)以及电磁阀体(5)；
所述MCU(1)用于发送电磁阀打开或关闭信号给电磁阀控制电路(2)；
所述电磁阀控制电路(2)用于控制电磁阀体(5)动作及保持；
所述电磁阀保持电压设置电路(3)为电磁阀控制电路(2)提供电磁阀体(5)保持的电压；
所述电磁阀驱动电路(4)用于驱动电磁阀体(5)的打开或闭合。
2.根据权利要求1所述的一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于：所述MCU(1)配置一个GPIO，即DCF引脚，接电磁阀控制电路(2)电阻R1的第一端子。
3.根据权利要求1所述的一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于：所述电磁阀控制电路(2)的电阻R1的第二端子与电阻R7的第一端子、三极管Q1的B极连接，电阻R7的第二端子接GND，三极管Q1的E极接GND，三级管Q1的C极接光耦U1的K极，光耦U1的A极接电阻R2的第一端子，电阻R2的第二端子接VCC，光耦U1的E极接GND，光耦U1的C极与电容C1的第一端子、电阻R4的第一端子、MOS管Q2的4脚连接，电阻R4的第二端子与MOS管Q2的3脚接电磁阀保持电压7V，电容C1的第二端子与电阻R3的第一端子、二极管D1的阳极、MOS管Q2的2脚连接，电阻R3的第二端子与二极管D1的阴极、MOS管Q2的1脚接12V。
4.根据权利要求1所述的一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于：所述电磁阀保持电压设置电路(3)的开关电源芯片U3的1脚接GND，U3的2脚、电感L1的第一端子、电容C3的第一端子连接，电容C3的第二端子接U3的6脚，电感L1的第二端子、电容C2的第一端子、电阻R9的第一端子、电容C4的第一端子、电容C5的第一端子连接，电容C2的第二端子、电阻R9的第二端子、电阻R10的第一端子、U3的4脚连接，电阻R10的第二端子、电容C4的第二端子、电容C5的第二端子接GND，U3的3脚、电阻R8的第一端子、电容C10的第一端子接12V，电容C10的第二端子接GND，电阻R8的第二端子接U3的5脚。
5.根据权利要求4所述的一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于：所述电磁阀保持电压设置电路(3)对电磁阀体(5)的保持电压进行调整，按照以下公式计算出想要预设的保持电压：
其中，VOUT为输出电压，VREF为基准电压。
6.根据权利要求1所述的一种电磁阀控制及保持电路，其特征在于：所述电磁阀驱动电路(4)的MOS管Q2的7脚、Q2的8脚二极管D2的阴极、二极管D3的阴极、电阻R5的第一端子、连接器J1的2脚连接，MOS管Q2的5脚、MOS管Q2的6脚、二极管D2的阳极连接，二极管D3的阳极接GND，电阻R5的第二管子接发光二极管D4的阳极，发光二极管D4的阴极接GND,连接器J1的1脚接GND。
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