一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法与流程

1.本发明涉及电磁驱动技术领域，具体来说，涉及一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法。


背景技术：

2.随着现代社会的发展，电磁线圈驱动已经应用的现代工业和生活的各个方面。电磁执行机构：电磁开关、继电器等器件都应用到电磁线圈驱动动铁芯动作来实现相应的功能。目前在磁线圈驱动的产品中，均采用向电磁线圈的两端接入恒定不变的电压来控制电磁线圈产生磁场驱动，使得电磁线圈产生电流和磁场来驱动动铁芯进行相应动作的，以实现相应的执行功能(例如，电磁阀中管路的通断、继电器中电路的通断)，目前在电磁线圈驱动的产品中，在电磁线圈自身参数(线圈线径的粗细、长短以及材料等)不变的前提下，提高完成动作的速度，必须加大电磁线圈的驱动电流，无疑增加了电磁线圈的维持功耗。
3.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法包括：
6.s101、将电磁线圈驱动发射物的动作划分为第一阶段和第二阶段；
7.s102、第一阶段，其中第一阶段为涵盖发射物运动的整个过程，并且在第一阶段提高电磁线圈的驱动电流，以加快发射物的移动速度，缩短发射物到达目的地的时间；
8.s103、第二阶段，其中第二阶段为发射物到达目的地实现相应功能后的状态保持过程，并且在第二阶段将电磁线圈的驱动电流降至能够保持发射物状态不变的最低值，以降低发射物状态保持过程中的整体功耗。
9.进一步的，划分第一阶段和第二阶段的方法具体为：
10.对发射物的位置进行监测，其中，电磁线圈未通电时发射物的位置为初始位置，电磁线圈通电使得发射物动作且实现相应的功能后发射物保持不变的位置为静态保持位置；
11.发射物由初始位置移动到静态保持位置的过程为第一阶段；
12.发射物处于静态保持位置的过程为第二阶段。
13.进一步的，在第一阶段时，是通过提高电磁线圈两端接入的电压来实现提高电磁线圈的驱动电流的目的，在不考虑温度对电磁线圈内阻的影响下，电磁线圈两端的电压与电磁现在中的电流成正比，提高电磁线圈两端的电压能够提高电磁线圈内的驱动电流。
14.进一步的，在第二阶段时，是通过降低电磁线圈两端接入的电压来实现降低电磁线圈的驱动电流的目的，在不考虑温度对电磁线圈内阻的影响下，电磁线圈两端的电压与电磁现在中的电流成正比，降低电磁线圈两端的电压能够降低电磁线圈内的驱动电流。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.本发明通过阶梯控制，将电磁驱动分为两个阶段，第一阶段使用大电流解决驱动速度的问题，第二个阶段降低电流进行维持动作，相比于现有恒压电磁驱动的技术方案提高了电磁驱动动作的速度，同时降低了功耗，有效降低了电磁线圈的驱动电源体积和功耗，驱动电源的寿命得以延长。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
18.图1是根据本发明的一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法流程图；
19.图2是根据本发明实施例中第一阶段、第二阶段中电压和时间的关系图。
具体实施方式
20.下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述：
21.实施例：
22.请参阅图1，根据本发明实施例的一种低功耗提高电磁线圈驱动速度的方法，包括：
23.s101、将电磁线圈驱动发射物的动作划分为第一阶段和第二阶段；
24.s102、第一阶段，其中第一阶段为涵盖发射物运动的整个过程，并且在第一阶段提高电磁线圈的驱动电流，以加快发射物的移动速度，缩短发射物到达目的地的时间；
25.s103、第二阶段，其中第二阶段为发射物到达目的地实现相应功能后的状态保持过程，并且在第二阶段将电磁线圈的驱动电流降至能够保持发射物状态不变的最低值，以降低发射物状态保持过程中的整体功耗。
26.在进一步的实施例中，划分第一阶段和第二阶段的方法具体为：
27.对发射物的位置进行监测，其中，电磁线圈未通电时发射物的位置为初始位置，电磁线圈通电使得发射物动作且实现相应的功能后发射物保持不变的位置为静态保持位置；
28.发射物由初始位置移动到静态保持位置的过程为第一阶段；
29.发射物处于静态保持位置的过程为第二阶段。
30.从而能够通过根据发射物的位置来判断通电后的动作处于第一阶段还是第二阶段，进而能够及时对电磁线圈的驱动电流进行调节。
31.在进一步的实施例中，在第一阶段时，是通过提高电磁线圈两端接入的电压来实现提高电磁线圈的驱动电流的目的，在不考虑温度对电磁线圈内阻的影响下，电磁线圈两端的电压与电磁现在中的电流成正比，提高电磁线圈两端的电压能够提高电磁线圈内的驱动电流。
32.在进一步的实施例中，在第二阶段时，是通过降低电磁线圈两端接入的电压来实现降低电磁线圈的驱动电流的目的，在不考虑温度对电磁线圈内阻的影响下，电磁线圈两端的电压与电磁现在中的电流成正比，降低电磁线圈两端的电压能够降低电磁线圈内的驱
动电流。
33.通过本发明的上述方案，能够对供电过程进行阶梯控制，将电磁驱动分为两个阶段，第一阶段使用大电流解决驱动速度的问题，第二个阶段降低电流进行维持动作，相比于现有恒压电磁驱动的技术方案提高了电磁驱动动作的速度，同时降低了功耗，有效降低了电磁线圈的驱动电源体积和功耗，驱动电源的寿命得以延长，同时，该方法的创新，为解决类似的问题提供了新的思路。
34.为了方便理解本发明的上述技术方案，以下就本发明在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
35.如图2所示：
36.在现有技术中加入到电磁线圈两端的恒定不变的电压记作v2；
37.在第一阶段中，加到电磁线圈两端的电压记作v1,；
38.在第二阶段中，加到电磁线圈两端的电压记作v3；
39.其中，为了提高加速阶段的速度，并降低维持动作的能耗，使得v1》v2》v3；
40.t0-t1’是采用传统的恒压驱动方式发射物完成动作所需的时间，t0-t1是采用本方法的第一阶段发射物完成动作所需的时间，t1
’‑
t2是采用传统的恒压驱动方式发射物完成动作到达目的地后维持稳定的时间，t1-t2是采用本方法的第一阶段发射物完成动作到达目的地后维持稳定的时间；
41.根据欧姆定律：
[0042][0043]
其中，u为电压，i为电流，r为电阻；
[0044]
由欧姆定律可知，在电阻r不变或者r的变化可以忽略不计的情况下，在第一阶段中通过增大电磁线圈两端的电压v1从而能够增加电磁线圈内流经的驱动电流；
[0045]
根据磁场强度的计算公式：
[0046][0047]
其中，h为磁场强度，n为线圈的匝数，i为线圈电流，l为线圈长度；
[0048]
由磁场强度的计算公式可知，当线圈匝数和长度不变的情况下，当线圈的电流增加时，其磁场强度也会随着增加，从而能够增加对发射物(指电磁线圈通电后因受磁力而发生动作的动铁芯)的推力或吸引力，从而能够加快发射物在动作过过程中的速度，以缩短动作完成所需的时间；
[0049]
当发射物到达目的地后维持稳定，将电磁线圈两端的电压由v1降至v3，并且电磁线圈两端的电压降至v3时，仍能使得发射物维持稳定、不会复位；
[0050]
根据电功率的计算公式：
[0051][0052]
其中，p为电功率，u为线圈两端电压，i为线圈中的电流，r为线圈的电阻；
[0053]
由电功率的计算公式可知，当线圈电阻r不变或变化可以忽略不计时，虽然在第一阶段相对于现有技术中的恒压控制方式会短暂的提高功耗，但是在动作完成后能够长时间
利用低电压实现电磁线圈的维持以降低功耗，从而能够通过降低线圈两端的电压大大降低电磁线圈工作时的功耗的目的。
[0054]
综上所述，将电磁驱动分为两个阶段，第一阶段使用大电压、大电流解决驱动速度的问题，第二个阶段使用小电压、小电流进行维持动作，相比于现有恒压电磁驱动的技术方案提高了电磁驱动动作阶段的速度，同时降低了电磁线圈维持动作时的功耗，从而能够从整体上降低电磁线圈的功耗，有效降低了电磁线圈的驱动电源体积和功耗，驱动电源的寿命得以延长。
[0055]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。