一种上水电磁阀短路保护电路及电磁阀控制装置的制作方法

1.本发明属于直流电磁阀电路控制领域，尤其涉及一种上水电磁阀短路保护电路及电磁阀控制装置。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.目前在直流电磁上水的控制电路中，主要是供水控制系统检测到整个系统在需要上水时，启动电磁阀，当条件不满足时关闭电磁阀，使用过程中，只是简单的控制电磁阀的开启与关闭，缺失对电磁阀运行过程的保护。当电磁阀过流或者因为过流导致过热时，电磁阀很容易损坏，甚至导致电磁上的电源线自燃，造成不必要的经济损失。
4.现有技术的电磁阀上水存在以下技术问题：
5.(1)对于通常由交流电磁阀来控制上水，交流电磁阀当卡在关闭或半关闭的状态，此时的线圈的电感非常低，感抗也比较低，此时电流过大通过的话就会导致电磁阀过热而烧坏；
6.(2)电磁阀上水的控制通常使用继电器来实现，在工作过程中，继电器也有缺陷，切换速度并不快，吸合瞬间金属触点会产生大电流、发热，对外产生辐射干扰，触电寿命也会衰减，会粘连，有关不断等现象存在。


技术实现要素：

7.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第一个方面提供一种上水电磁阀短路保护电路，可设置电磁阀工作的最大电流、可实时显示电磁阀的运行状态，电磁阀上水过程中，一旦达到了设定的电流值，或者通过控制器的自学习功能得到了电磁阀的最大电流值，控制器便启动对电磁阀的保护，限制电磁阀启动电流，起到对电磁阀的短路保护功能及延长使用寿命的功能。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.本发明第一方面提供一种上水电磁阀短路保护电路，包括：按键设置电路、单片机控制单元、驱动电路以及电流检测电路；
10.单片机控制单元和按键设置电路相连，所述按键电路用于启动电磁阀上水和设置电磁阀第一电流阈值和第二电流阈值；
11.所述驱动电路的一端连接单片机控制单元，另一端连接电流检测电路，所述电流检测电路用于检测电磁阀启动时的工作电流值和启动后的工作电流；
12.所述单片机控制单元用于根据电磁阀的第一电流阈值，判断电磁阀启动时的工作电流是否超过了第一电流阈值，若是，控制驱动电路关闭电磁阀，否则控制驱动电路开启电磁阀；
13.电磁阀开启后，所述单片机控制单元通过自学习记录电磁阀工作过程中电磁阀的
最大电流值，判断电磁阀启动后的工作电流是否超过电磁阀的第二电流阈值，若超过，则控制驱动电路关闭电磁阀。
14.作为一种实施方式，所述电磁阀采用直流电磁阀。
15.作为一种实施方式，所述单片机控制单元通过采集按键的触动次数及频率来设置电磁阀的启动阈值电流。
16.作为一种实施方式，所述驱动电路包括限流电阻、开关管、续流二极管以及电压vcc，所述限流电阻一端和单片机控制单元相连，另一端和开关管的第一引脚相连，所述开关管的第二引脚和续流二极管一端连接于电压vcc，所述开关管的第三引脚和续流二极管的另一端连接于电流检测电路。
17.作为一种实施方式，所述单片机控制单元控制驱动电路开启电磁阀的过程为：
18.所述单片机控制单元用于通过第一限流电阻给开关管高电平信号，使开关管的第二引脚的电压传递至开关管的第三引脚，从而使电压vcc作用至电磁阀，控制电磁阀开启。
19.作为一种实施方式，所述单片机控制单元控制驱动电路关闭电磁阀的过程为：
20.所述单片机控制单元用于通过第一限流电阻给开关管低电平信号，则开关管的第三引脚电压为低，电磁阀两端无电压差，进而电磁阀处于关闭状态。
21.作为一种实施方式，所述电流检测电路包括第二限流电阻和取样电阻，所述第二限流电阻的一端和单片机控制单元连接，另一端和取样电阻连接于开关管的第三引脚，所述取样电阻和电磁阀并联连接。
22.作为一种实施方式，所述单片机控制单元自学习的过程包括：电磁阀开启后，所述单片机控制单元用于实时检测电磁阀的工作电流，将电磁阀的工作电流转换为电磁阀的工作电压，将记录的电磁阀工作时的最大电压值、最小电压值及平均值存储单片机控制单元。
23.作为一种实施方式，所述该保护电路还包括数据显示单元，所述数据显示单元用于显示电磁阀启动时的电流值以及按键设置电路设置的电流阈值。
24.本发明第二方面提供一种电磁阀控制装置，包括如上述所述的任意一种上水电磁阀短路保护电路。
25.本发明的有益效果是：
26.(1)本发明可设置电磁阀工作的最大电流、可实时显示电磁阀的运行状态，电磁阀上水过程中，一旦达到了设定的电流值，或者通过控制器的自学习功能得到了电磁阀的最大电流值，控制器便启动对电磁阀的保护，限制电磁阀启动电流，起到对电磁阀的短路保护功能及延长使用寿命的功能。
27.(2)本发明中采用直流电磁阀，有效的避免了交流电磁阀当卡在关闭或半关闭的状态，此时的线圈的电感非常低，感抗也比较低，此时电流过大通过的话就会导致电磁阀过热而烧坏的问题。
28.(3)本发明对于电磁阀上水的控制将传统的继电器控制改为开关管控制，有效地避免了切换速度并不快，吸合瞬间金属触点会产生大电流、发热的问题。驱动电路的开关管可以选择的范围比较宽，进而满足不同的电磁阀工作，减少开关管的损坏，延长电磁阀的使用寿命。
29.(4)本发明电磁阀的电流阈值、设定的电流保护值可以任意设定，满足不同的电磁阀工作要求，可以显示，简单直接的反馈了电磁阀的工作电流。
30.(5)本发明设定参数有记忆功能，掉电不丢失，满足同一电磁阀工作时，没有二次设定电流阈值的麻烦。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1是上水电磁阀短路保护电路整体结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
37.实施例1
38.如图1所示，本实施例提供一种上水电磁阀短路保护电路，包括按键设置电路1、供电单元2、单片机控制单元3、驱动电路4、电流检测电路5、数据显示单元6以及电磁阀；
39.单片机控制单元3和按键设置电路1相连，所述按键设置电路1用于启动、测试电磁阀上水和设置电磁阀电流阈值，电磁阀的电流阈值也可以通过单片机自动计算确定；
40.所述驱动电路4的一端连接单片机控制单元3，另一端连接电流检测电路5，所述电流检测电路5用于检测电磁阀启动时的真实电流值和启动后的工作电流；
41.所述单片机控制单元3用于根据电磁阀启动时的真实电流值自动确定电磁阀的电流阈值，也可以根据电磁阀启动时的真实电流值和电磁阀的电流阈值，判断电磁阀启动后工作电流是否超过了阈值电流，若是，控制驱动电路4关闭电磁阀，否则控制驱动电路4正常工作；
42.电磁阀开启后，所述单片机控制单元3通过自学习记录电磁阀工作过程中电磁阀的最大电流值，所述单片机控制单元用于判断电磁阀启动后的工作电流是否超过电磁阀的电流阈值，若超过，则控制驱动电路4关闭电磁阀。
43.所述按键设置电路1包括上拉电阻r1、第一轻触开关k1以及滤波电容c1，所述上拉电阻r1一端连接电源，另一端和轻触开关k1连接，所述第一轻触开关k1和滤波电容c1并联。
44.所述按键设置电路1用于启动、测试电磁阀上水和设置电磁阀电流阈值。
45.电磁阀的电流阈值、设定的电流保护值可以任意设定，满足不同的电磁阀工作要
求，可以显示，简单直接的反馈了电磁阀的工作电流。
46.所述供电单元2采用开关电源电路，为整个保护电路提供电源，输出电压。
47.需要说明的是，供电单元输出的电压值的范围为：0-36vdc。
48.所述驱动电路4的一端连接单片机控制单元3，另一端连接电流检测电路5，所述驱动电路4包括限流电阻r2、开关管q1、续流二极管d1以及电压vcc，所述限流电阻r2一端和单片机控制单元3相连，另一端和开关管q1的第一引脚相连，所述开关管q1的第二引脚和续流二极管d1一端连接于电压vcc，所述开关管q1的第三引脚和续流二极管d1的另一端连接于电流检测电路5。
49.可以理解的，在其他的实施例中，所述开关管q1的型号，本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，主要有——三极管、mos管、igbt等管子，当用三极管时，必须选配续流二极管d1，其他开关管可以不用续流二极管d1。
50.作为具体的实施例，本实施以开关管q1选用三极管为例说明：
51.所述三极管包括基极、集电极以及发射极，所述限流电阻r2的一端和单片机相连，另一端和基极连接，所述三极管的集电极和续流二极管的一端连接于电压vcc，所述三极管的发射极和续流二极管的另一端相连。
52.驱动电路的开关管可以选择的范围比较宽，进而满足不同的电磁阀工作，减少开关管的损坏，延长电磁阀的使用寿命。
53.所述单片机用于控制驱动电路启动电磁阀或关闭电磁阀，具体的控制过程为：
54.所述单片机控制单元3用于通过限流电阻r2给开关管q1高电平信号，使开关管q1的集电极的电压经过pn节到开关管q1的发射极，从而使电压vcc作用至电磁阀，控制电磁阀开启，如果单片机控制单元3通过r2给开关管q1低电平信号，则开关管q1的发射极电压为低，电磁阀两端无电压差，进而电磁阀处于关闭状态。
55.所述电流检测电路5包括限流电阻r3和取样电阻r4，所述限流电阻r3的一端和单片机控制单元连接，另一端和取样电阻r4连接于开关管q1的第三引脚，所述取样电阻r4和电磁阀并联连接。
56.所述单片机单元包括电流采集电路，所述电流采集电路可以采用ad采样电路，所述限流电阻r3和取样电阻r4中的一个或多个与ad采样电路串联，所述ad采样电路用于采样检测得到电磁阀启动时的电流值和启动后的工作电流。
57.通过单片机控制部分3内部的ad采样值与比例值得到电磁阀启动时的电流值。
58.所述单片机控制单元自学习的过程包括：电磁阀开启后，所述单片机控制单元用于将实时检测电磁阀的工作电流，将电磁阀的工作电流转换为电磁阀的工作电压，将记录的电磁阀工作时的最大电压值、最小电压值及平均值存储到控制单元的eeprom中。
59.当电磁阀短路时，取样电阻r4上的电压如果大于电磁阀正常工作的最大电压值的一定倍系数，且作用时间大于设定的短路保护时间后，所述单片机控制单元关闭开关管q1，电磁阀断电，进而对电磁阀的短路起到保护作用。
60.需要说明的是，所述取样电阻r4可以选择康铜丝或者大功率精密电阻，所述取样电阻r4视功率而定可以选择多个电阻并联。
61.所述电磁阀为直流电磁阀，交流电磁阀当卡在关闭或半关闭的状态，此时的线圈的电感非常低，感抗也比较低，此时电流过大通过的话就会导致电磁阀过热而烧坏，本发明
中采用直流电磁阀，有效的避免了这个问题。
62.所述数据显示单元6用于显示按键设置电路1设置的电流阈值，也可以实时显示电磁阀启动时的电流值。
63.需要说明的，单片机控制单元可以根据实际情况选择，比如以单片机为主的逻辑控制电路，可以选择8位、16位、32位或更高的单片机，与周围的数模电路组成单片机控制系统。
64.需要说明的，在本实施例中，数据显示单元6的型号，本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，可以采用lcd显示、vfd显示、led显示等在此不作详述。
65.本发明有效的保护了电磁阀，因在上水时，因过热、过流而烧毁不能工作甚至引起的火灾，本技术的电流可以任意设定，一旦设置了电流，本电路具有记忆功能，记录每一次的电流值，一旦超过所设定的电流值，输出控制电路起作用，限制驱动电路的输出电流、电压，限制电磁阀启动，进而起到短路保护的作用。
66.所述单片机控制系统3用于比较电磁阀工作时的实际电流和预设的电流阈值，当实际电流高于电磁阀的阈值电流时，关断电磁阀的输出，形成对电磁的保护，避免引起火灾造成更大的经济损失。
67.实施例2
68.本实施例提供一种电磁阀控制装置，包括实施例1所述的一种上水电磁阀短路保护电路。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。