本发明涉及电磁阀驱动及阀位记忆领域，特别涉及一种脉冲电磁阀驱动电路及阀位记忆方法。
背景技术：
脉冲电磁阀通过导线将电磁阀体内线圈输入脉冲信号，脉冲阀受脉冲喷吹控制仪输出信号的控制，依靠阀的前后两个气室的压力变化，使橡胶膜片曲挠变形实现脉冲阀的开启和关闭。传统的脉冲电磁阀存在无法反馈阀位状态的问题，导致其真实状态无法得到准确判断。造成损失，如自动灌溉系统的水路控制应用脉冲电磁阀时,如果该关闭的时候脉冲电磁阀没有关闭，不仅造成了水资源的浪费，同时灌溉过多的水也会导致作物根系腐烂或其他问题。为解决上述问题，如申请号为200810069358.4，名称为一种双稳态脉冲电磁阀及其驱动电路的中国专利中，通过设置开关位置传感器及阀芯来实现阀位检测，而通过上述机械结构实现阀位记忆的方法，需要对脉冲电磁阀的内部结构进行改造，增加了生产成本，并且，该脉冲电磁阀每次开启时，均需要通过开关位置传感器重新识别真实阀位状态，然后再反馈给控制系统，造成反应时间的增加，导致每次开机反应速度变慢。
技术实现要素：
为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种脉冲电磁阀驱动电路及阀位记忆方法，其中，脉冲电磁阀驱动电路，包括单片机u1、第一储能模块、第二储能模块、开关sw1、p型场效应管、n型场效应管、至少两个npn三极管、若干第一电阻、至少两个第二电阻、至少两个第三电阻；
所述单片机u1依次通过所述开关sw1和第一储能模块与第一电源正端耦接；所述开关sw1和第一储能模块的连接节点与单片机u1的地端耦合；
所述p型场效应管源极与n型场效应管漏极连接；所述p型场效应管栅极一路与n型场效应管栅极均通过第一电阻耦合至第二电源正端和/或地端；所述第二电源正端还与p型场效应管漏极耦合；所述n型场效应管源极耦合至地端；
所述脉冲电磁阀的a侧和b侧分别连接有所述p型场效应管；所述脉冲电磁阀与所述p型场效应管的源极连接；所述p型场效应管栅极另一路均连接有npn三极管；所述npn三极管基极均依次通过第二电阻、第三电阻与所述n型场效应管栅极耦接；所述第二电阻与第三电阻的连接节点分别与单片机u1耦接；至少一个所述第一电阻与所述第二电源正端的连接节点与所述第二储能模块连接。
进一步地，所述第一储能模块包括电容e2；所述电容e2的阳极与所述单片机u1的第一电源正端连接；所述电容e2阴极与所述单片机u1的地端均接地。
进一步地，所述第二储能模块包括电容e1和电容e3；所述电容e1阴极与电容e3阴极均接地；所述电容e1阳极与电容e3阳极均与至少一个所述第一电阻与所述第二电源正端的连接节点连接。
进一步地，所述电容e2的型号为470μf/16v。
进一步地，所述电容e1和电容e3的型号均为1000μf/35v。
本发明提供的脉冲电磁阀驱动电路，结构简单、实用；通过npn三极管、p型场效应管和n型场效应管，实现了脉冲电磁阀的打开和关闭；并通过第一储能模块和第二储能模块，保证在掉电阀位记忆时，单片机进行有效的状态记忆存储和维持脉冲电磁阀动作的完成；本发明提供的脉冲电磁阀驱动电路，能够对脉冲电磁阀真实阀位状态进行监测，无需额外的机械结构，通过单片机记忆存储识别真实阀位状态，无需每次开机均重新识别真实阀位状态，节省了开机时间，具有良好的市场前景。
本发明另外提供的脉冲电磁阀的阀位记忆方法，采用如上任意项所述的脉冲电磁阀驱动电路，所述阀位记忆方法具体步骤如下：
s10、首次启动脉冲电磁阀时，单片机u10输出控制信号到脉冲电磁阀驱动电路，使脉冲电磁阀的两端产生驱动电压；
s20、判断该驱动电压下脉冲电磁阀作用在产品上阀位的开、关状态；
s30、根据产品阀位的开、关阀位状态，确定按键sw1按下时间的长短；
s40、单片机u1通过识别按键sw1按下时间的长短，确定产品阀位的开、关状态分别对应的控制信号；
s50、当产品掉电或异常停止时，脉冲电磁阀从第二储能模块获取电压维持动作的完成；单片机u1从第一储能模块获取电压，并将产品最后的状态进行eeprom记忆存储；
s60、非首次启动脉冲电磁阀时，单片机u1根据eeprom记忆存储数据，自动判断当前产品的开、关状态。
进一步地，步骤s30中，阀位判断结果与按键按下时间的关系如下：
当阀位判断结果为开，则按键sw1按下的时间t1为3s-6s；
当阀位判断结果为关，则按键sw1按下的时间t2大于6s。
进一步地，所述步骤s40中，单片机u1识别按键sw1按下时间长短确定产品阀位的方法步骤如下：
当识别按键sw1按下时间为t1时，单片机u1确定产品阀位为开启状态；
当识别按键sw1按下时间为t2时，单片机u1确定产品阀位为关闭状态。
进一步地，所述步骤s50中，单片机u1通过将产品最后阀位的开、关状态写入固定地址内进行eeprom记忆存储。
进一步地，单片机u1通过读取固定地址内的eeprom记忆存储数据，自动判断当前产品阀位的开、关状态。
本发明另外提供的脉冲电磁阀的阀位记忆方法，不需要通过增加机械结构或传感器即可实现对脉冲电磁阀的阀位记忆。首次使用录入阀位信息后，单片机通过读取固定地址内的数据即可获取脉冲电磁阀阀位信息，相较于现有技术中每次启动均通过传感器检测阀位信息更加快速，从而大大减短了每次开启时间。
附图说明
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1为本发明提供的脉冲电磁阀驱动电路的电路图。
附图标记：
10第一储能模块20第二储能模块
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”以及类似的词语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接、光连接等，不管是直接的还是间接的。
本发明实施例提供一种脉冲电磁阀驱动电路及阀位记忆方法，其中，脉冲电磁阀驱动电路，包括单片机u1、第一储能模块10、第二储能模块20、开关sw1、p型场效应管、n型场效应管、至少两个npn三极管、若干第一电阻、至少两个第二电阻、至少两个第三电阻；
所述单片机u1依次通过所述开关sw1和第一储能模块10与第一电源正端耦接；所述开关sw1和第一储能模块10的连接节点与单片机u1的地端耦合；
所述p型场效应管源极与n型场效应管漏极连接；所述p型场效应管栅极一路与n型场效应管栅极均通过第一电阻耦合至第二电源正端和/或地端；所述第二电源正端还与p型场效应管漏极耦合；所述n型场效应管源极耦合至地端；
所述脉冲电磁阀的a侧和b侧分别连接有所述p型场效应管；所述脉冲电磁阀与所述p型场效应管的源极连接；所述p型场效应管栅极另一路均连接有npn三极管；所述npn三极管基极均依次通过第二电阻、第三电阻与所述n型场效应管栅极耦接；所述第二电阻与第三电阻的连接节点分别与单片机u1耦接；至少一个所述第一电阻与所述第二电源正端的连接节点与所述第二储能模块20连接。
具体实施时，如图1所示，单片机u1依次通过开关sw1和第一储能模块10与电压为+5v的第一电源正端耦接；开关sw1和第一储能模块10的连接节点与单片机u1的地端耦合；按键sw1与单片机u1之间通过电阻r9连接；p型场效应管包括场效应管q2和场效应管q5；n型场效应管包括场效应管q3和场效应光q6；npn三极管包括三极管q1和三级管q4；第一电阻包括电阻r3、电阻r4、电阻r7和电阻r8；第二电阻包括电阻r1和电阻r5；第三电阻包括电阻2和电阻r6；
脉冲电磁阀的连接针座cn1两端分别为a侧和b侧；与脉冲电磁阀的a侧与场效应管q2源极和场效应管q6漏极连接；脉冲电磁阀的b侧与场效应管q5源极和场效应管q3漏极连接；场效应管q2栅极与电阻r3一端和三极管q1集电极连接；三极管q1发射极接地；三极管q1基极依次通过电阻r1、电阻r2与场效应管q3栅极连接；电阻r2与场效应管q3栅极的连接节点通过电阻r4与场效应管q3源极连接接地；电阻r3另一端与场效应管q2漏极的连接节点与电压为+24v的第二电源连接；
场效应管q5栅极与电阻r7一端和三极管q4集电极连接；三极管q4发射极接地；三极管q4基极依次通过电阻r5、电阻r6与场效应管q6栅极连接；电阻r6与场效应管q6栅极的连接节点通过电阻r8与场效应管q6源极连接接地；电阻r7另一端、场效应管q5漏极以及电阻r3另一端、场效应管q2漏极的连接节点与电压为+24v的第二电源和第二储能模块20连接；
电阻r1与电阻r2的连接节点与单片机u1一信号输出口valve-open连接；电阻r5与电阻r6的连接节点与单片机u1另一信号输出口valve-close连接。
当单片机u1输出固定时间宽度的valve-open高电平，valve-close低电平的驱动信号时，valve-open高电平通过电阻r1给三极管q1基极提供偏置电流使得三极管q1饱和导通，随着三极管q1集电极对发射极导通到地(pgnd)，场效应管q2栅极也随之导通到地(pgnd)，+24v电源从场效应管q2的源极导通到漏极并输出到脉冲电磁阀连接针座cn1的a侧；在valve-open为高电平驱动信号时，除了以上的回路之外，还有另外一个回路；另一回路为通过电阻r2给场效应管q3栅极提供高电平有效驱动电压，于是场效应管q3导通到地(pgnd)，脉冲电磁阀连接针座cn1的b侧接地；至此本实施例电路给脉冲电磁阀连接针座cn1提供a侧为正，b侧为负的驱动电压。
当单片机u1输出固定时间宽度的valve-close高电平，valve-open低电平的驱动信号时，valve-close高电平通过电阻r5给三极管q4基极提供偏置电流使得三极管q4饱和导通，随着三极管q4的集电极对发射极导通到地(pgnd)，场效应管q5栅极也随之导通到地(pgnd)，+24v电源从场效应管q5的源极导通到漏极并输出到连接针座cn1的b侧；在valve-close高电平驱动信号时，除了以上回路之外，还有另外一个回路；另一回路通过电阻r6给场效应管q6栅极提供高电平有效驱动电压，于是场效应管q6导通到地(pgnd)，脉冲电磁阀连接针座cn1的a侧接地；至此本实施例电路给脉冲电磁阀连接针座cn1提供a侧为负，b侧为正的驱动电压。
通过单片机u1输出固定时间宽度的控制信号valve-open可以在脉冲电磁阀的连接针座cn1的两端产生一个直流驱动电压，其极性为:a侧为正，b侧为负；这个直流驱动电压相对脉冲电磁阀的实际应用的阀位是开或关是相对而言的；但是我们可以假定为在某一个产品的应用上这个a侧为正，b侧为负的驱动电压是用作打开功能；
另外，再通过单片机u1输出固定时间宽度的控制信号valve-close可以在脉冲电磁阀的连接针座cn1的两端产生另外一个直流驱动电压，其极性为:a侧为负，b侧为正；这个直流驱动电压相对脉冲电磁阀的实际应用的阀位是开或关是相对而言的；但是我们可以假定为在某一个产品的应用上这个a侧为负，b侧为正的驱动电压是用作关闭功能；
通过以上两个极性互为相反的驱动脉冲电压来实现脉冲电磁阀的打开和关闭；
当脉冲电磁阀在动作期间出现关闭或掉电的情况下能够通过第二储能模块20在掉电之前储存足够的能量来确保在脉冲电磁阀动作的时刻掉电的情况下还能提供足够的驱动电流使得脉冲电磁阀动作得到完成；并通过第一储能模块10对单片机u1进行eeprom掉电记忆存储直到完成，考虑储能模块可能发何时能容量随着使用时间造成容量衰退的现象，设计时需要留有足够的裕量；该裕量可根据0.5％/1000做参考评估裕量。
本发明提供的脉冲电磁阀驱动电路，结构简单、实用；通过npn三极管、p型场效应管和n型场效应管，实现了脉冲电磁阀的打开和关闭；并通过第一储能模块和第二储能模块，保证在掉电阀位记忆时，单片机进行有效的状态记忆存储和维持脉冲电磁阀动作的完成；本发明提供的脉冲电磁阀驱动电路，能够对脉冲电磁阀真实阀位状态进行监测，无需额外的机械结构，通过单片机记忆存储识别真实阀位状态，无需每次开机均重新识别真实阀位状态，节省了开机时间，具有良好的市场前景。
优选地，所述第一储能模块10包括电容e2；所述电容e2的阳极与所述单片机u1的第一电源正端连接；所述电容e2阴极与所述单片机u1的地端均接地。
优选地，所述第二储能模块20包括电容e1和电容e3；所述电容e1阴极与电容e3阴极均接地；所述电容e1阳极与电容e3阳极均与至少一个所述第一电阻与所述第二电源正端的连接节点连接。
具体实施时，第二储能模块20包括电容e1和电容e3；电容e1阴极与电容e3阴极均接地；电容e1阳极与电容e3阳极均与至少一个第一电阻与第二电源正端的连接节点连接。较佳地，电容e1和电容e3均为电解电容；电容e1和电容e3是用于当脉冲电磁阀动作期间刚好掉电的情况下能够维持动作的完成；第一储能模块10包括电容e2；电容e2的阳极与单片机u1的第一电源正端连接；电容e2阴极与单片机u1的地端均接地。较佳地，电容e2为电解电容，电容e2保证了单片机u1进行eeprom掉电记忆存储直到完成，考虑电解电容容量随着使用时间容量衰退的现象，设计时需要留有足够的裕量；该裕量可根据0.5％/1000做参考评估裕量。较佳的，电容e2的型号为470μf/16v；电容e1和电容e3的型号均为1000μf/35v。
本发明实施例另外提供的脉冲电磁阀的阀位记忆方法，采用如上任意项所述的脉冲电磁阀驱动电路，所述阀位记忆方法具体步骤如下：
s10、首次启动脉冲电磁阀时，单片机u10输出控制信号到脉冲电磁阀驱动电路，使脉冲电磁阀的两端产生驱动电压；
s20、判断该驱动电压下脉冲电磁阀作用在产品上阀位的开、关状态；
s30、根据产品阀位的开、关阀位状态，确定按键sw1按下时间的长短；
s40、单片机u1通过识别按键sw1按下时间的长短，确定产品阀位的开、关状态分别对应的控制信号；
s50、当产品掉电或异常停止时，脉冲电磁阀从第二储能模块获取电压维持动作的完成；单片机u1从第一储能模块获取电压，并将产品最后的状态进行eeprom记忆存储；该步骤中，单片机u1通过将产品最后阀位的开、关状态写入固定地址内进行eeprom记忆存储；
s60、非首次启动脉冲电磁阀时，单片机u1根据eeprom记忆存储数据，自动判断当前产品的开、关状态；该步骤中，单片机u1通过读取固定地址内的eeprom记忆存储数据，自动判断当前产品阀位的开、关状态。
具体实施时，所述阀位记忆方法具体步骤如下：
s10、首次启动脉冲电磁阀时，单片机u10输出控制信号到脉冲电磁阀驱动电路，使脉冲电磁阀的两端产生驱动电压；
s20、安装人员判断该驱动电压下脉冲电磁阀作用在产品上阀位的开、关状态；
s30、安装人员根据产品阀位的开、关阀位状态，确定按键sw1按下时间的长短；安装人员通过长按不同时间的按键sw1来启动eeprom掉电数据不丢失的记忆存储，将阀位判断结果写入单片机u1内；安装人员根据产品在上述控制信号作用下的阀位的开、关的不同状态，按下按键sw1的时间长度不同：
若产品为开启状态，则长按按键sw1的时间为t1；较佳地，t1为3s-6s；
若产品为关闭状态，则长按按键sw1的时间为t2；较佳地，t2大于6s；
s40、单片机u1通过识别按键sw1按下时间的长短，确定产品阀位的开、关状态分别对应的控制信号；该步骤中，单片机u1识别按键sw1按下时间长短确定产品阀位的方法步骤如下：
当识别按键sw1按下时间为t1时，单片机u1确定产品阀位为开启状态；
当识别按键sw1按下时间为t2时，单片机u1确定产品阀位为关闭状态；
s50、当产品掉电或异常停止时，脉冲电磁阀从第二储能模块获取电压维持动作的完成；单片机u1从第一储能模块获取电压，并将产品最后的状态进行eeprom记忆存储；
s60、非首次启动脉冲电磁阀时，单片机u1根据eeprom记忆存储数据，自动判断当前产品的开、关状态。
按键sw1和电阻r9串联电路连接在单片机u1的一个输入脚，单片机u1内部设置上拉电阻到+5v；当按键sw1没有按下时，单片机输入为5v高电平；而当按键sw1按下时，电阻r9通过按键sw1导通到地，因此给单片机输入一个低电平信号；这种高电平到低电平的变化信号形成一个单片机控制信号。
当产品首次通电时，首先由单片机u1输出固定时间宽度的valve-open高电平有效测试信号，脉冲电池阀得到一个a侧为正，b侧为负的驱动电压，安装人员通过现场观察或其他方式判断首次脉冲电磁阀的动作在该产品应用上是起打开的作用还是关闭的作用，如果是打开的作用，通过长按按键sw1的时间为t1,来启动一次eeprom掉电数据不丢失的状态记忆存储。状态记忆存储的方法步骤如下：单片机u1在某一个固定地址(如0x50h)写入第一地址(如0x11)内的数据，第一地址内记录了打开的信息。从而将这次人为的判断结果:valve-open代表脉冲电池阀的打开信号记录下来；同理，如果产品首次通电时输出固定时间宽度的valve-open高电平有效测试信号之后脉冲电池阀的动作在该产品应用上是起关闭的作用，那么长按按键sw1的时间为t2来启动一次eeprom掉电数据不丢失的状态记忆存储；状态记忆存储的方法步骤如下：在同一个固定地址(如0x50h)写入第二地址(如0x22)内的数据，第二地址内记录了关闭的信息。从而把这次人为的判断结果:valve-open代表脉冲电池阀的关闭信号记录下来。
若以上的人为判断结果是：valve-open代表脉冲电池阀的打开信号，那么当要执行关闭功能时单片机就输出valve-close高电平有效信号，输出之后立刻在固定地址(如0x50h)写入第二地址(如0x22)内的数据进行状态记忆存储，表示当前是处于脉冲电池阀关闭状态。
若在单片机u1输出固定时间宽度的valve-close高电平有效信号并且在固定地址(如0x50h)写入了第二地址(如0x22)内的数据，此刻单片机电源掉电；那么，当下次重新上电时，通过读取(如0x50h)的内容来判断脉冲电池阀在掉电之前的状态。如读取固定地址的内容是第二地址(如0x22)数据，那么单片机就自动判断当前脉冲电池阀是关闭状态，上电之后在短按按键sw1的时间为t，以通知单片机u1输出一个打开脉冲电池阀的驱动信号(假定valve-open为打开信号),也就是valve-open输出一个有效的高电平信号，而valve-close输出一个无效的低电平信号。
较佳地，按键sw1按下时，通过提示模块提示按键sw1按下的时间。
具体实施时，单片机u1在读取按键时间的同时会有蜂鸣或等闪烁来提示用户，比如:按键按下0.2秒时蜂鸣器响一声提示；如果继续按到3秒时同样也会有蜂鸣器响一声提示；再继续按到6秒时还是会有蜂鸣器响一声提示。
另外，利用程序设置使能单片机u1具有的低电压检测功能，即lvd，该功能用于监测电源电压vdd，若第一电源电压低于一定阀值时可提供一个警告信号，通过监测此警告信号用于实施eeprom掉电记忆存储功能。如通过程序设置低电压检测阀值为4v，一旦单片机的电源电压下降到4v时，低电压检测输出标志位将由原高电平转为低电平，这个状态的变化可以通过程序事实监测查询来得知，与此同时程序启动eeprom掉电记忆存储；在低电压检测到输出警告信号并启动eeprom掉电记忆存储的过程中，依赖第一储能模块10上已有存储的能量来维持直到存储完成，考虑电解电容容量随着使用时间容量衰退的现象，设计时需要留有足够的裕量以确保记忆功能可以持续稳定执行。
本发明实施例另外提供的脉冲电磁阀的阀位记忆方法，不需要通过增加机械结构或传感器即可实现对脉冲电磁阀的阀位记忆；首次使用录入阀位信息后，单片机读取固定地址内的数据即可获取脉冲电磁阀阀位信息，相较于现有技术中每次启动均通过传感器检测阀位信息更加快速，从而减短了开机时间，使启动更加快速，以满足当下用户对于产品速度的要求。
尽管本文中较多的使用了诸如储能模块、三极管、场效应管、电阻、电容、按键等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。