电磁阀动作时间检测系统及检测方法与流程

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种电磁阀动作时间检测系统及检测方法。

背景技术：

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，并且电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，比之其它阀类反映阀反应更灵敏。其设计灵活、安装方便，普遍应用于各行各业的设备自动化控制。

评价电磁阀性能的指标有很多种，常用的包括响应时间、功耗、安全性能等等，其中响应时间是非常重要的一项指标，其动作时间一般在毫秒级，但是从文献资料来看，当前市场上并没有很好的检测电磁阀开关响应时间的系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种电磁阀动作时间检测系统及检测方法，能够精确测量电磁阀动作时间，其结构简单，便于实现，具有普遍通用性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电磁阀动作时间检测系统，包括用于检测电磁阀前端压力的阀前压力采集模块、用于调理阀前压力采集模块输出的电信号的阀前检测电路模块、用于检测电磁阀后端压力的阀后压力采集模块、用于调理阀后压力采集模块输出的电信号的阀后检测电路模块、以及mcu单元、通讯模块和上位机；

阀前压力采集模块的信号输出端连接阀前检测电路模块，由阀前检测电路模块对阀前压力采集模块输出的电信号进一步进行调理放大，然后输出给mcu单元其中一个模拟输入引脚；

阀后压力采集模块的信号输出端连接阀后检测电路模块，由阀后检测电路模块对阀后压力采集模块输出的电信号进一步进行调理放大，然后输出给mcu单元的另一个模拟输入引脚；

由mcu单元完成对采集信号的处理及存储功能，mcu单元通过通讯模块实现mcu单元与上位机的连接通讯功能，将数据传给上位机，由上位机进行实时控制及显示；而后根据上位机显示出的测试及稳态曲线图，进而读出电磁阀动作时间。

在上述技术方案中，所述阀前压力采集模块和阀后压力采集模块均采用麦克公司生产的mpm480压阻型压力变送器，其内部压力检测元件采用压阻式oem压力传感器，压力变送器内部的信号处理电路能将传感器采集信号自动转化为标准的电信号。

在上述技术方案中，所述mcu单元采用pic16f77芯片。

在上述技术方案中，阀前检测电路模块和阀后检测电路模块均采用lm324芯片组成的检测电路，电路中的差动式放大电路可以抵消温度漂移，并将信号放大。

在上述技术方案中，通讯模块采用max485接口芯片，它完成将ttl电平转换为rs485电平的功能，通讯接口选用rs485，其a、b两口分别为与max485接口芯片的a、b两口对应连结。

所述电磁阀动作时间检测系统的阀开通时间计算方法如下：

在电磁阀打开前，以阀前压力采集模块测得的压力值作为稳态曲线；当电磁阀打开时，介质通过电磁阀后，阀后压力采集模块检测的阀后压力上升，阀后压力的测试曲线出现上升沿，以测试曲线出现上升沿作为起始点；当电磁阀完全开通时，阀后压力达到稳态值，以测试曲线的第一个下降沿到达稳态值作为结束标志，两标志之间得到时间即为阀开通时间。

所述电磁阀动作时间检测系统的阀关断时间计算方法如下：

在电磁阀关闭前，阀前与阀后压力相同，以阀前压力采集模块测得的压力值作为稳态曲线；当电磁阀关闭后，阀后压力下降，阀后压力的测试曲线开始出现下降沿，以测试曲线出现下降沿作为起始点；当阀完全关断时，阀后压力为0mpa，以压力下降到达0mpa时，作为结束标志，两标志之间的时间即为阀关断时间。

本发明的优点和有益效果为：

本发明结构简单，操作方便，使用器件较少，具有行业通用性，与传统检测手段相比，本发明可以更直观更精确的检验电磁阀的开关特性，并采用传感器及单片机技术，具备与上位机通讯功能。

附图说明

图1是本发明的电磁阀动作时间检测系统的原理图。

图2是本发明中的mcu单元电路连接图。

图3是本发明中的阀前检测电路模块的电路图。

图4是本发明中的阀后检测电路模块的电路图。

图5是本发明中电磁阀开通时间曲线图。

图6是本发明中电磁阀关断时间曲线图。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

参见附图1，一种电磁阀动作时间检测系统，包括用于检测电磁阀前端(即进口端)压力的阀前压力采集模块、用于调理阀前压力采集模块输出的电信号的阀前检测电路模块、用于检测电磁阀后端(即出口端)压力的阀后压力采集模块、用于调理阀后压力采集模块输出的电信号的阀后检测电路模块、以及mcu单元、通讯模块和上位机。

阀前压力采集模块的信号输出端连接阀前检测电路模块，由阀前检测电路模块对阀前压力采集模块输出的电信号进一步进行调理放大，然后输出给mcu单元其中一个模拟输入引脚。

阀后压力采集模块的信号输出端连接阀后检测电路模块，由阀后检测电路模块对阀后压力采集模块输出的电信号进一步进行调理放大，然后输出给mcu单元的另一个模拟输入引脚。

由mcu单元完成对采集信号的处理及存储功能，mcu单元通过通讯模块实现mcu单元与上位机的连接通讯功能，将数据传给上位机，由上位机进行实时控制及显示；而后根据上位机显示出的测试及稳态曲线图，进而读出电磁阀动作时间。

进一步的说，阀前压力采集模块和阀后压力采集模块均采用麦克公司生产的mpm480压阻型压力变送器，该压力变送器精度：±0.1％fs(包括非线性、重复型、迟滞)，频率响应>20khz，其内部压力检测元件采用压阻式oem压力传感器，压力变送器内部的信号处理电路能将传感器采集信号自动转化为标准的电信号。

进一步的说，参见附图2，所述mcu单元采用pic16f77芯片，其有22个可复用i\o口，另有ano-an4共5路ad转换输入口，完全满足发明装置的使用需求。

进一步的说，参见附图3和4，阀前检测电路模块和阀后检测电路模块均采用lm324芯片组成的检测电路，电路中的差动式放大电路可以抵消温度漂移，并将信号放大。阀前检测电路模块的输出ad0端接到pic16f77芯片的an0模拟量输入口(即2引脚)，阀后检测电路模块的输出ad1端接到pic16f77芯片的an1模拟量输入口(即3引脚)。

进一步的说，参见附图2，通讯模块采用max485接口芯片，它完成将ttl电平转换为rs485电平的功能，通讯接口选用rs485，其a、b两口分别为与max485接口芯片的a、b两口对应连结。

进一步的说，参见附图2，电磁阀动作时间检测系统还包括由max813芯片构成的监控电路，会监控程序的运行情况，若其输入在1.6s内未被触发，其输出就会由高电平变为低电平，而后及时配合7402芯片帮助单片机完成复位，该电路可以实现上电、瞬时掉电以及程序出现死机时的自动复位。

电磁阀的开关动作过程如图5、图6所示，由于电磁阀动作时间很短为毫秒级，根据工程经验，其开关时间特性按下述规则定义：

1、开通时间：参见附图5，在电磁阀打开前，以阀前压力采集模块测得的压力值作为稳态曲线(标号1所指曲线)；当电磁阀打开时，介质通过电磁阀后，阀后压力采集模块检测的阀后压力上升，图5中测试曲线(标号2所指曲线)出现上升沿，如图5中所示，以测试曲线出现上升沿作为起始点；当电磁阀完全开通时，阀后压力达到(接近)稳态值，以测试曲线的第一个下降沿到达稳态值作为结束标志，两标志之间得到时间即为阀开通时间。

2、关断时间：参见附图6，在电磁阀关闭前，阀前与阀后压力相同，以阀前压力采集模块测得的压力值作为稳态曲线(标号4所指曲线)；当电磁阀关闭后，阀后压力下降，图6中测试曲线(标号3所指曲线)开始出现下降沿，如图6所示，以测试曲线出现下降沿作为起始点；当阀完全关断时，阀后压力为0mpa，故以压力下降到达0mpa时，作为结束标志，两标志之间的时间即为阀关断时间。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。