电磁阀节能控制装置和系统的制作方法

1.本实用新型涉及电磁阀技术领域，尤其是涉及一种电磁阀节能控制装置和系统。


背景技术：

2.随着自动化控制的不断发展，电磁阀逐渐被广泛应用于各领域的控制系统。通过一定的电压控制可以实现电磁阀的通断，当电磁阀导通时，如果长时间工作在启动电压的情况下，电磁阀发热较大，让电磁阀长时间工作的高温情况下会严重影响其使用寿命，而且也有可能导致电磁阀附近元器件加速老化等。也就是说，现有技术存在电磁阀导通时发热量大、易老化的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种电磁阀节能控制装置和系统，以缓解现有技术中存在的电磁阀导通时发热量大、易老化的技术问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电磁阀节能控制装置，包括：电磁阀、电压保持单元和延时导通单元；
6.上述电磁阀与上述电压保持单元连接，上述电压保持单元用于在上述电磁阀启动时处于第一高电压，在上述电磁阀保持工作时处于第一低电压；
7.上述电压保持单元与上述延时导通单元连接，上述延时导通单元用于延迟上述电压保持单元的电路触发，使上述电磁阀保持固定电压。
8.在一些可能的实施方式中，上述电压保持单元的第一端与上述延时导通单元的第一端连接；上述电压保持电源的第二端与上述延时导通单元的第二端连接；上述电磁阀的第一端接地，上述电磁阀的第二端与上述电压保持电源的第三端连接。
9.在一些可能的实施方式中，上述电压保持单元包括：稳压二极管、场效应管、三极管和电阻。
10.在一些可能的实施方式中，上述稳压二极管包括：稳压二极管d1、稳压二极管d2；上述场效应管包括：场效应管q1、场效应管q2、场效应管q4；上述三极管包括：三极管q3；上述电阻包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5。
11.在一些可能的实施方式中，上述场效应管q1、场效应管q2、场效应管q4均为pmos管。
12.在一些可能的实施方式中，上述稳压二极管d1和上述稳压二极管d2的负极均连接至上述电磁阀的第二端；
13.上述稳压二极管d1的正极与上述场效应管q1的d极连接；上述场效应管q1的s极连接第一外接电压；上述电阻r1的两端分别接上述场效应管q1的s极和g极；
14.上述场效应管q1的g极连接上述三极管q3的集电极；上述三极管q3的基极通过上述电阻r3与外部mcu连接；上述三极管q3的发射机接地；
15.上述稳压二极管d2的正极与上述场效应管q2的d极连接；上述场效应管q2的s极连接第二外接电压；上述电阻r2的两端分别接上述场效应管q2的s极和g极；
16.上述场效应管q2的d极g极与上述场效应管q4的d极连接；上述场效应管q4的s极通过上述电阻r4连接第三外接电压；上述电阻r5的两端分别接上述场效应管q4的g极和上述第三外接电压。
17.在一些可能的实施方式中，上述延时导通单元包括：延时芯片u1、电容c1、电容c2、电阻r6和二极管d3。
18.在一些可能的实施方式中，上述延时芯片u1包括8个管脚；上述延时芯片u1的管脚1用于接地；
19.上述延时芯片u1的管脚2用于连接上述电阻r6的第一端以及上述二极管d3的负极；上述电阻r6的第二端和上述二极管d3的正极均接地；上述电容c1的两端分别连接上述延时导通单元的第一端和上述延时芯片u1的管脚2；
20.上述延时芯片u1的管脚3用于连接上述电压保持单元的第二端；上述延时芯片u1的管脚4和上述延时芯片u1的管脚8分别连接至上述延时导通单元的第一端；上述延时导通单元的第一端通过上述电容c2接地；上述延时芯片u1的管脚6用于连接上述延时芯片u1的管脚2。
21.在一些可能的实施方式中，上述延时芯片u1的型号为ne555dr。
22.第二方面，本实用新型实施例提供了一种电磁阀节能控制系统，包括微控制单元和第一方面任意一项上述的电磁阀节能控制装置；其中，上述微控制单元与上述电压保持单元连接，用于为上述电磁阀节能控制装置供电。
23.本实用新型提供了一种电磁阀节能控制装置和系统，该装置包括：电磁阀、电压保持单元和延时导通单元，电压保持单元分别与电磁阀和延时导通单元连接。电压保持单元用于在电磁阀启动时处于第一高电压，在电磁阀保持工作时处于第一低电压，即通过纯硬件控制方式在电磁阀导通时使用启动电压，待导通后将电压降低达到保持电压，缓解了现有技术存在的电磁阀导通后长时间工作在启动电压下发热量大、易老化的问题，实现了提高电磁阀使用寿命的技术效果。
附图说明
24.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。
25.图1为本实用新型实施例提供的一种电磁阀节能控制装置的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例提供的一种电压保持单元的电路图；
27.图3为本实用新型实施例提供的一种电磁阀节能控制装置的电路图；
28.图4为本实用新型实施例提供的一种电磁阀节能控制系统的结构示意图。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。
31.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。下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
32.随着自动化控制的不断发展，电磁阀逐渐被广泛应用于各领域的控制系统。通过一定的电压控制可以实现电磁阀的通断，当电磁阀导通时，如果长时间工作在启动电压的情况下，电磁阀发热较大，让电磁阀长时间工作的高温情况下会严重影响其使用寿命，而且也有可能导致电磁阀附近元器件加速老化等。也就是说，现有技术存在电磁阀导通时发热量大、易老化的问题。基于此，本实用新型实施例提供了一种电磁阀节能控制装置和系统，以缓解现有技术中存在的电磁阀导通后长时间工作在启动电压下发热量大、易老化的问题。
33.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种电磁阀节能控制装置进行详细介绍，参见图1所示的一种电磁阀节能控制装置的结构示意图，该装置包括：电磁阀100、电压保持单元200和延时导通单元300。
34.电磁阀100与电压保持单元200连接，电压保持单元200用于在电磁阀100启动时处于第一高电压，在电磁阀100保持工作时处于第一低电压。其中，第一高电压可以是电磁阀导通时额定的启动电压，第一低电压可以时电磁阀工作时的保持电压，第一高电压大于第一低电压。
35.电压保持单元200与延时导通单元300连接，延时导通单元300用于延迟电压保持单元的电路触发，使电磁阀保持固定电压。
36.本实用新型实施例通过一种纯硬件控制方式在电磁阀导通时使用额定的启动电压，待导通后将电压降低达到电磁阀保持电压，这样可以避免电磁阀长时间工作在启动电压的情况下高温发烫老化，同时也达到了节能的效果。
37.在一种实施例中，参见图1电压保持单元的第一端a与延时导通单元的第一端连接a；电压保持电源的第二端b与延时导通单元的第二端连接b；电磁阀的第一端接地，电磁阀的第二端与电压保持电源的第三端c连接。
38.作为一个具体的示例，电压保持单元包括：稳压二极管、场效应管、三极管和电阻。例如：稳压二极管包括：稳压二极管d1、稳压二极管d2；场效应管包括：场效应管q1、场效应管q2、场效应管q4；三极管包括：三极管q3；电阻包括：电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5。其中，场效应管q1、场效应管q2、场效应管q4均为pmos管。
39.参见图2所示的一种电压保持单元的电路图，稳压二极管d1和稳压二极管d2的负极均连接至电磁阀的第二端；稳压二极管d1的正极与场效应管q1的d极连接；场效应管q1的
s极连接第一外接电压；电阻r1的两端分别接场效应管q1的s极和g极；
40.场效应管q1的g极连接三极管q3的集电极；三极管q3的基极通过电阻r3与外部mcu连接；三极管q3的发射机接地；
41.稳压二极管d2的正极与场效应管q2的d极连接；场效应管q2的s极连接第二外接电压；电阻r2的两端分别接场效应管q2的s极和g极；
42.场效应管q2的d极g极与场效应管q4的d极连接；场效应管q4的s极通过电阻r4连接第三外接电压；电阻r5的两端分别接场效应管q4的g极和第三外接电压。
43.在一种实施例中，延时导通单元包括：延时芯片u1、电容c1、电容c2、电阻r6和二极管d3。延时芯片u1的型号可以是e555dr。
44.作为一个具体的示例，参见图3，延时芯片u1包括8个管脚；延时芯片u1的管脚1用于接地；延时芯片u1的管脚2用于连接电阻r6的第一端以及二极管d3的负极；电阻r6的第二端和二极管d3的正极均接地；电容c1的两端分别连接延时导通单元的第一端和延时芯片u1的管脚2；
45.延时芯片u1的管脚3用于连接电压保持单元的第二端；延时芯片u1的管脚4和延时芯片u1的管脚8分别连接至延时导通单元的第一端；延时导通单元的第一端通过电容c2接地；延时芯片u1的管脚6用于连接延时芯片u1的管脚2。
46.具体的，参见图3，左边部分为电磁阀启动和保持电压的控制部分，q1为pmos管，可以通过npn的三极管q3控制场效应管q1的通断：当cv_en为高电平时，q1导通，当cv_en为低电平时，q1关断。q2和q4均为pmos管，其中q2通过q4导通和关断，q4通过u1输出端控制q4的输出电压，当u1的第三管脚out输出低电平时，q4导通使其q2的控制管脚拉低导通。
47.右边部分电路是通过u1芯片组成的延时导通电路，通过r6和c1的值控制延时的时长。例如：通过r6对c1进行充放电，在电源电压为e、电容初始电压为0时，即v0＝0，v1＝e，则：vt＝e*[1-exp(-t/rc)](公式1)，其中，t为充放电时间，vt为充放电阈值；
[0048]
在电容c1上初始电压为e时，通过r放电，此时v0＝e,v1＝0，放电时间通过r的初值为0，故放电vt＝e*exp(-t/rc)(公式2)，其中，t为充放电时间，vt为充放电阈值；
[0049]
基于此，通过以上两个充放电公式中r6的阻值和c1的电容值的大小可以确定充放电时间。
[0050]
在mcu控制cv_en为低电平时：q3(npn型三极管)不导通，导致q1的pmos控制管脚通过r1电阻上拉无法导通，没有输出12v，这时u1不工作，管脚3处于高阻态，q4不导通，q2的控制脚通过r2上拉同样也不导通，这样在mcu输出低电平时，电磁阀既不会有12v供电，也没有24v供电，不工作。
[0051]
在mcu控制cv_en为高电平时：q3导通，导致q1的pmos控制管脚通过q3导通形成通路拉低q1的控制管脚，使其导通输出12v，这时u1工作，管脚3处于低电平，q4导通，q4导通使其q2导通，q2导通24v电压输出，这时12v和24v都导通，再通过二极管使其电磁阀工作在启动电压24v，关断12v给电磁阀供电同时不影响12v的其他正常输出。经过一段时间后延时电路触发，这时u1的第三管脚输出高电平导致q4关断，q4关断后q2同时也关断，q2再关闭24v的供电，这时12v给电磁阀功能使其工作在保持电压12v。
[0052]
本实用新型实施例可以通过一个控制管脚实现两种不同电压的切换，使电磁阀在启动时处于高电平，保持时处于较低电平，既能降低功耗也能降低工作温度，以实现延长使
用寿命的效果。此外，此电路设计简单易行，通过纯硬件即可实现电路切换功能，成本低且切换稳定可靠。
[0053]
另外，本实用新型实施例还提供了一种电磁阀节能控制系统，参见图4，该系统包括微控制单元mcu 41和上述任意一项实施例中的电磁阀节能控制装置42；其中，微控制单元mcu与电压保持单元连接，用于为电磁阀节能控制装置供电。
[0054]
本实用新型提供了一种电磁阀节能控制装置和系统，该装置包括：电磁阀、电压保持单元和延时导通单元，电压保持单元分别与电磁阀和延时导通单元连接。电压保持单元用于在电磁阀启动时处于第一高电压，在电磁阀保持工作时处于第一低电压，即通过纯硬件控制方式在电磁阀导通时使用启动电压，待导通后将电压降低达到保持电压，缓解了现有技术存在的电磁阀导通后长时间工作在启动电压下发热量大、易老化的问题，实现了提高电磁阀使用寿命的有益效果。
[0055]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0056]
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。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。
[0057]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。