占空比控制电磁阀

引导问题 2 占空比有何特点？
图 5-1 占空比波形
在汽车电子电路中，通常要求控制的负载功率要变化，即是要改变加在负载两端的电 压和流经负载的电流要变化，以满足不同的工况。要实现这种控制方式有两种方法，改变 电路电阻（在电路中串联电阻）或控制占空比的方法来实现。
我们根据欧姆定律可知，在电路中串联入电阻可以改变负载的电压和电流，从而改变 了负载的功率，但此时电阻会产生分压，流过的电流肯定会有很大的功率损耗，早期汽车 空调鼓风机的控制方式就是采用这种串电阻的方式。
制定计划
各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。
步骤
内容
1
2
3 4
5
做出决策
教师根据学生提交的计划进行审核评价，如果不通过则由教师提出整改意见，通过之 后每小组根据本小组制定的计划实施任务。
小组
评价
1
2
3 续上表
4
5
实施计划
一、任务准备
引导问题 4 完成本次学习任务需要准备哪些积木、器材？
学习任务导入
在维修厂一位老师傅搞不清楚占空比控制是怎么回事，你能够回答他吗？
学习内容
什么是占空比 占空比控制的特点
电磁阀工作原理
占空比控制电磁阀
电磁阀的检测
占空比控制电磁阀电 路结构与波形分析
占空比控制电磁阀在 汽车上的应用与检修
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引导问题 1 什么是占空比？
占空比，在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的 比值。 如图 5-1 所示，例如：脉冲宽度 1μs，信号周期 4μs 的脉冲序列占空比为 0.25。 在 成语中有句话：三天打渔，两天晒网，如果以五天为一个周期，“打渔“的占空比则为 0.6。
积木连线实训板
万用表
可调锂电池模块
负载积木板
示波表
占空比可调信号板
电磁阀板
连接导线
二、任务要求
1 教学组织
分组实训:全班____人，每____人一组，分为____组，___套实训器材，每组小组长一名。
2 职责分工
教师职责：课堂纪律与安全管理、实训器材管理、指导与巡查。 学生职责：班长协助教师对班级全面管理与监控、学习委员负责器材管理和检查、团 委书记负责安全与纪律及素质评价、副班长负责收集和反馈学生意见，实训小组长负责指 导组内学习和交流。
能够连接占空比控制电磁阀电路
希望自 我改进 的地方
希望老师改 进的地方
模糊不清
实训小组学生：
完成时间：
年月日
二、小组和教师对本学习任务进行评价
考核项目
评分标准
学生自评
小组互评
教师评价 小
分数 （权重 20%） （权重 60%） （权重 20%） 计
团队合作 是否协调信任 5
活动参与 是否积极主动 5
的关系是怎样的？______________
你能计算出占空比是多少吗？画出波形并
列式计算。
续上表
5
计算波形占空比：
描绘占空比波形
步骤三 模拟电磁阀工作原理
图示
续上表
工作页 知识链接：什么是电磁阀？
电磁阀（valve）由两个基本功能单元组成：电磁线圈和磁芯。包含一个或几个孔的 阀体。当电线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断。电磁线圈被 直接安装在阀体上，磁芯被封闭在密封管中，构成一个简洁，紧凑的组合。电磁阀是用 来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，可用于液压、气动。汽车上有很多电磁阀， 比如 EGR 阀，ABS 阀等。
是□否□
4
打开示波表电源，检查液晶显示 是否正常。
是□否□
观察线圈外观是否完好，磁铁能
5
否正常回位。
是□否□
续上表
本占空比发生电路是由 555 芯
6
片构成，可以调节占空比，已带驱动， 是□否□
读识各接线端子功能。
步骤二 占空比调光电路实训
步骤
图示
1
工作页
读识电路原理图，占空比信号发生器输 出一个占空比信号，相当于开关连续闭合、 断开频率很快，发生器输出已带驱动放大， 可直接接入负载。
通过控制占空比可在无功率损失的情况下对电流进行控制。占空比信号类似转向灯的 控制信号，转向灯每次点亮约半秒钟，然后熄灭约半秒钟，这称作一个周期。转向灯控制 信号和占空比信号的不同在于：
信号频率，即电压切换的速率：占空比信号的频率比转向灯控制信号的频率高很多。 电流通、断时间的比例：占空比信号的通、断（高、底）时间可变。 占空比电路模型如图 5-2 所示，占空比信号由电子电路快速控制电流而产生，分正极 端控制与负极端控制，两者只是控制波形相反。在实际应用中多采用负极端控制方式。
从左至右旋转占空比调节电位器，电磁 阀升程的变化情况是 ___________________， 同时观察输出电压的变化_________，通 过这个实训我们可以知道占空比控制 电磁阀的工作原理是调节占空比信号 使输出电压产生变化驱动功率器件控 制电磁阀电流，从而使电磁阀升程产生 变化。
检查控制
检查项目 结果或数据 连线是否规 范
学习 目 标
◎ 知识目标 （1）理解占空比调制原理。 （2）理解电磁阀控制原理和方式。 ◎ 技能目标 （1）初步掌握占空比控制负载的电路连接特点 （2）初步掌握占空比控制电磁阀的波形分析。 ◎ 素质目标 （1）规范课堂 6S 管理。 （2）养成团队协作的好习惯。 （3）养成独立思考问题的好习惯。
建议完成本学习任务的时间为 4 课时。
现代汽车的控制精度越来越高，特别是在电控系统中，以前所采用的一些普通的开关 式的执行器件已经不能满足现代轿车的控制要求了，比如说 EGR 系统，怠速控制系统，燃 油蒸发控制系统等等。准确地说，占空比控制应该称为电控脉宽调制技术，它是通过电子 控制装置对加在工作执行元件上一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制，以实现对所控 制的执行元件工作状态精确，连续的控制。
安全实训 有无安全隐患 10
现场 6S 是否做到
10
任务方案
是否正确、合 理
5
是否独立完成
实训过程 实训
40
工作页完成情
况
任务完成
情况
是否圆满完成 5
工 具 和 设 是否规范、标
备使用
准
10
问答
是否能够回答 5 正确
实训设备 是否完好
5
总分
100
教师签名：
年月 日
得分
2
用连接导线按照积木连接示意图连接 成完整电路，注意连接前先关闭电源开关。
检查无误后接通电源，从左至右调节电
位器， 观察灯泡亮度变化，同时观察示波
3
表波形，记录相关数据。
调节示波表幅值和时基，占空比波形的
特点：_____________________，输出电压的变
4
化情况是_____________，占空比与灯泡亮度
单电控直动式电磁阀的动作原理图 完成模拟电磁阀工作原理积木的连接，填写工作页。
连 接 好 如 图 所 示 电 路 ，检 查 无 误 后 接 通 电 源 ，此 时 磁 铁 _____________ ，原 因 是 ___________________。从实训中我们可以知道用固定的直流电流控制电磁阀阀门的开度是固 定的，而很多时候我们要求阀门的开度是可变的，比如汽车发动机怠速阀，EGR 阀，ABS 阀等。
3 6S 要求：安全 整理 整顿 清洁 清扫 素养
三、任务步骤
步骤一 实训积木板的认识及检查
步骤
图示
任务内容
完成情况
1
检查固定电压输出、可调电压输 是□否□
出、电压显示是否正常。
2
检查灯泡有无破裂，灯丝是否良 好；检查电机是否良好，有无卡死。 是□否□
3
波动万用表档位开关，检查功
能、液晶显示是否正常。
项目五
Project
信号与控制电路
5
项目描述
占空比在汽车电子控制中是比较常用的控制方式，如电磁阀控制，电机转速控制，理 解占空比调制和控制原理对电路设计和维修都有很重要的帮助。本项目通过向同学们介绍 占空比的定义和控制特点，在实训中观测波形和控制负载的变化来理解和掌握占空比控制 技术。
学习任务一 占空比控制电磁阀
检查项目 是否认真观 察实训现象
结果或数据
检查项目
结果或数据
是否单独完
成工作页
是否出现异 常现象
测量数据是 否准确
是否严格执 行 6S 管理
评价反馈
一、自我评价
在知识与技能方面的收获： 能够说明什么是占空比
掌握的程度 牢固掌握 基本掌握
能够分析占空比的特性
能够连接积木占空比控制灯泡电路并分析 电路 能够用示波表测量占空比信号并做分析相 关参量如占空比、频率 能够说明电磁阀的结构和工作原理
图 5-2 占空比控制电路模型
如果在一个周期为 10ms 的占空比信号内，通电时间为 4ms，断点时间为 6ms，那么 该信号的占空比就是 40%。如果要增加灯泡的亮度可以将通电时间调整为 8ms，断点时间 调整为 2ms。此时灯泡的功率将是其全功率的 80%。
引导问题 3 占空比在汽车上有何应用？
步骤四 占空比控制电磁阀
步骤
图示
工作页
读识电路原理图，占空比输出信号已经 带驱动放大，可以直接控制电磁阀升 程。
用连接导线按照积木连接示意图 连接成完整电路，注意连接前先关闭电 源开关。
检查无误后接通电源，旋转占空比调节 电位器至最左端，观察电磁阀状态，同 时观察示波表波形，用万用表直流档测 量输出电压，记录相关数据。