一个经典电磁阀驱动电路的改进
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一
个经典 电磁 阀驱 动电路 的改进
上 海空间推进研 究所 钱袜凯 张智敏
【 摘要 】本文介绍 了一种新型的 电磁阀驱动 电路 ，该 电路的 电流采集 由采样 电阻改为霍尔 电流传感器 ，增加 了光耦隔离模块 ，用场效应管代替 了原电路 中的三极管。该 电路具有可靠性高、 电流采集精度高、响应速 度快等优 点。 【 关键词】 电磁 阀驱动电路 ；霍尔 电流传薅器；光耦隔离模块 ；场效应管
１ 引言 ．
信 号容 易受 到干扰 。
随着 航 天事业 的 日益 发展 ，发动 机 的型 号研 制 也呈 现 了多元化 趋 势 ， 日常 的试车 任 务 数量 也成 倍 的增加 ，所 以如 何提 高试车 成 功 率和 质量 成 为 了测 控 的工作 重点 与难 点 。 在 日常 试车 任务 中发 现 ， 由于 原先 电磁 阀功 率 驱动 模块 的 功能 受原先 技术 水平 的 限制 ， 导致 的试车 不 完全 成功案 例有 所发 生 。因此 结合 实 际使用 环境 ，采 用 了一些 目前较 为 先 进 的技 术 重新 设计 并制 作了 电磁 阀功率 放大 模块 ，经 过大 量 的测试 和实 际数据 验证 后表 明 ，所设 计 的电路 成 品完全 符合 预先 设定 的 目标 ，为 以后 每一 次 的成功 试车 打下 了坚 实
流传 感器 霍 尔传感器 是 根据 霍尔效 应制 作 的一种
２ １控制 通道 的组 成 ． 控 制 通 道 主 要 有 计 算 机 ， 执 行 器 ，功
率放 大 器， 和负 载组成 。其 中计算 机的 作用 是试 车指 令程 序 的编 写 ，下传 ，试 车实 时监 控 。执 行器 的作 用是接 收试 车 指令 程序 ，根 据 程序 输 出信号 。 执 行器 一般 输 出功 率较 小 ，需 要增 加一 个 驱动 模块 对输 出信 号进 行放 大 ，原先 电磁 阀驱动 电路 采用 了两 个三 极 管的经 典线 路 ， 控 制 回路 中 串联 一 个 电阻 ，其 电压 与线 路 电 流 成 正 比，将此 信 号接 人测 量仪 器就可 以采 集 控 制回路 的电流 了 。其控 制部分 的参 考 电
路 图如 图１ 。
２２ 经典 电磁 阀驱 动 电路 的特 点 ． 该 经 典 电磁 阀驱 动 电路 具有 很 好 的 性 能价 格 比 ，其价格 较为 低廉 ，经 长期 使用 ， 其性 能表 现 也较 为可靠 ，并 且其 响应速 度 很 快 ，又 易于 维修 。 但 该经 典 电磁 阀驱动 电路 也有 不足 的地 方 ，主 要表 现在 以下 几个 方面 ： （） 样 电阻的功率和 阻值选取 较 困 １采
的基础 。 ２ 电磁 阀驱动 电路 ．
（） ３ 采样 电阻 串联 回 路 内对 整 个测 控 系 统来说 ，压 降偏 大 ，不适合 远距 离传 输 。 （）２ ４Ｔ 三极 管 的过载 能力较 差 。 ３ 电磁 阀驱 动 电路 的改进 ． ３ １功放 电路 中的 电流采 集改 为霍 尔 电 ．
难。
（） ２ 控制 和 电流采 集 之 间 无 隔离 ，Fra Baidu bibliotek 集
磁场 传感 器 。霍尔 效应 是磁 电效应 的一 种 ， 这一 现象 是霍 尔 （．． ａ ８５ １３） Ａ ＨＨ １ ，１５－ ９ ８于 １ １７ 年在 研 究金属 的导 电机 构时 发现 的 。后 ８９ 来 发现 半导 体、 导 电流 体等 也有 这种效 应 ， ３２ 增 加光 耦隔离 模块 ． 而 半导 体 的霍尔 效应 比金属 强得 多 ，利用这 为避 免 数模地 之 间的干 扰 ， 电路 增加 了 现 象制 成的 各种霍 尔元 件 ，广泛 地应用 于工 业 自动 化 技 术 、检 测 技 术 及 信 息 处 理 等方 光 耦隔 离模 块 。 面。 光 耦 的作 用 是 保 护 试 验 控 制 设 备 ，如 在 半 导 体薄 片 两 端通 以控制 电流 Ｉ ，并 ｐ ｃ 免强 电导致 ｐ ｃ ｌ避 ｌ损坏 。 在 电 子 电 路 系 统 中 ， 不 可 避 免 地 存 在 在薄 片 的垂 直 方 向施 加磁 感 应 强度 为Ｂ 的匀 强磁场 ，则 在垂 直于 电流和 磁场 的 方 向上 ， 各种各 样 的干扰 信号 ，若 电路 的抗干 扰 能力 将产 生 电势 差 为Ｕ 的霍尔 电压 。根 据霍 尔效 差将 导致测 量 、控制 准确 性 的降低 ，甚 至产 Ｈ 应 ，人们 用半 导体材 料制 成 的元件 叫霍 尔元 生误 动作 ，从而 带来 破坏 性 的后 果 。因此 ， 件 。它 具 有 对 磁场 敏感 、 结 构简 单 、体 积 若硬 件上 采用 一些 设计技 术 ，破坏 干扰 信 号 小 、频率 响应 宽 、输 出电压变 化大 和使 用寿 进入 测控 系统 的途径 ，可 有 效地提 高 系统 的 命长 等优 点 ，因此 ，在 测量 、 自动 化 、计算 抗干 扰能 力 。事实证 明，采 用隔 离技 术是一 机和 信息 技术 等领 域得 到广泛 的应 用 。 种简 便且 行之 有效 的方 法 。隔离 技术 是破 坏 地 由于通 电螺线 管 内部存 在磁场 ，其 大 小 “ ”干 扰途 径 的抗干 扰方 法 ，硬件 上常 用 与 导线 中的 电流成 正 比，故 可 以利 用霍 尔传 光 电耦合 器件 实现 电一光一 电 的隔离 ，它 能 感器 测量 出磁 场 ，从而 确定 导线 中 电流 的大 有 效地破 坏干 扰信 号 的进入 ，可 靠地 实现信 小。利 用这 一原 理可 以设计 制成 霍尔 电流传 号 的 隔离 ，并容 易构 成各种 功 能状态 。 感 器 。其优 点是 不与被 测 电路发 生 电接触 ， 光 耦 合 器 的主 要优 点 是 ： 信 号 单 向传 不影 响被测 电路 ，不 消耗被 测 电源 的功率 ， 输 ，输 入端 与输 出端 完全 实现 了 电气 隔 离 ， 特 别适 合于 大 电流传 感 。 输 出信 号对输 入 端无 影响 ，抗干 扰 能力 强 ， 功放 电路 中的 电流采集 改 为霍尔 电流 传 工作稳 定 ，无触 点 ，使用 寿命 长 ，传 输效 率 感器 ，根据 霍尔 电流 传感 器 的原理 ，采 集 电 高 。光耦合 器现 己广 泛用 于 电气绝 缘 、电平 流时 不存在 串联 的阻抗 问题 ，所 以这样 采集 转换 、级 间耦 合 、驱动 电路 、开 关 电路 、斩 到的 电磁 阀 电流 为真 实 的电磁 阀工作 电流 ， 波 器 、多 谐振 荡器 、信 号隔离 、级 间 隔离 、 相 比之前 驱动 电路 ，大幅 提 高了试验 时数据 脉 冲 放 大 电 路 、 数 字 仪表 、远 距离 信 号 传 输 、脉 冲 放大 、固态 继 电器 （Ｓ ） Ｓ Ｒ 、仪 器 仪 的准 确性 和可 靠性 。
一
个经典 电磁 阀驱 动电路 的改进
上 海空间推进研 究所 钱袜凯 张智敏
【 摘要 】本文介绍 了一种新型的 电磁阀驱动 电路 ，该 电路的 电流采集 由采样 电阻改为霍尔 电流传感器 ，增加 了光耦隔离模块 ，用场效应管代替 了原电路 中的三极管。该 电路具有可靠性高、 电流采集精度高、响应速 度快等优 点。 【 关键词】 电磁 阀驱动电路 ；霍尔 电流传薅器；光耦隔离模块 ；场效应管
１ 引言 ．
信 号容 易受 到干扰 。
随着 航 天事业 的 日益 发展 ，发动 机 的型 号研 制 也呈 现 了多元化 趋 势 ， 日常 的试车 任 务 数量 也成 倍 的增加 ，所 以如 何提 高试车 成 功 率和 质量 成 为 了测 控 的工作 重点 与难 点 。 在 日常 试车 任务 中发 现 ， 由于 原先 电磁 阀功 率 驱动 模块 的 功能 受原先 技术 水平 的 限制 ， 导致 的试车 不 完全 成功案 例有 所发 生 。因此 结合 实 际使用 环境 ，采 用 了一些 目前较 为 先 进 的技 术 重新 设计 并制 作了 电磁 阀功率 放大 模块 ，经 过大 量 的测试 和实 际数据 验证 后表 明 ，所设 计 的电路 成 品完全 符合 预先 设定 的 目标 ，为 以后 每一 次 的成功 试车 打下 了坚 实
流传 感器 霍 尔传感器 是 根据 霍尔效 应制 作 的一种
２ １控制 通道 的组 成 ． 控 制 通 道 主 要 有 计 算 机 ， 执 行 器 ，功
率放 大 器， 和负 载组成 。其 中计算 机的 作用 是试 车指 令程 序 的编 写 ，下传 ，试 车实 时监 控 。执 行器 的作 用是接 收试 车 指令 程序 ，根 据 程序 输 出信号 。 执 行器 一般 输 出功 率较 小 ，需 要增 加一 个 驱动 模块 对输 出信 号进 行放 大 ，原先 电磁 阀驱动 电路 采用 了两 个三 极 管的经 典线 路 ， 控 制 回路 中 串联 一 个 电阻 ，其 电压 与线 路 电 流 成 正 比，将此 信 号接 人测 量仪 器就可 以采 集 控 制回路 的电流 了 。其控 制部分 的参 考 电
路 图如 图１ 。
２２ 经典 电磁 阀驱 动 电路 的特 点 ． 该 经 典 电磁 阀驱 动 电路 具有 很 好 的 性 能价 格 比 ，其价格 较为 低廉 ，经 长期 使用 ， 其性 能表 现 也较 为可靠 ，并 且其 响应速 度 很 快 ，又 易于 维修 。 但 该经 典 电磁 阀驱动 电路 也有 不足 的地 方 ，主 要表 现在 以下 几个 方面 ： （） 样 电阻的功率和 阻值选取 较 困 １采
的基础 。 ２ 电磁 阀驱动 电路 ．
（） ３ 采样 电阻 串联 回 路 内对 整 个测 控 系 统来说 ，压 降偏 大 ，不适合 远距 离传 输 。 （）２ ４Ｔ 三极 管 的过载 能力较 差 。 ３ 电磁 阀驱 动 电路 的改进 ． ３ １功放 电路 中的 电流采 集改 为霍 尔 电 ．
难。
（） ２ 控制 和 电流采 集 之 间 无 隔离 ，Fra Baidu bibliotek 集
磁场 传感 器 。霍尔 效应 是磁 电效应 的一 种 ， 这一 现象 是霍 尔 （．． ａ ８５ １３） Ａ ＨＨ １ ，１５－ ９ ８于 １ １７ 年在 研 究金属 的导 电机 构时 发现 的 。后 ８９ 来 发现 半导 体、 导 电流 体等 也有 这种效 应 ， ３２ 增 加光 耦隔离 模块 ． 而 半导 体 的霍尔 效应 比金属 强得 多 ，利用这 为避 免 数模地 之 间的干 扰 ， 电路 增加 了 现 象制 成的 各种霍 尔元 件 ，广泛 地应用 于工 业 自动 化 技 术 、检 测 技 术 及 信 息 处 理 等方 光 耦隔 离模 块 。 面。 光 耦 的作 用 是 保 护 试 验 控 制 设 备 ，如 在 半 导 体薄 片 两 端通 以控制 电流 Ｉ ，并 ｐ ｃ 免强 电导致 ｐ ｃ ｌ避 ｌ损坏 。 在 电 子 电 路 系 统 中 ， 不 可 避 免 地 存 在 在薄 片 的垂 直 方 向施 加磁 感 应 强度 为Ｂ 的匀 强磁场 ，则 在垂 直于 电流和 磁场 的 方 向上 ， 各种各 样 的干扰 信号 ，若 电路 的抗干 扰 能力 将产 生 电势 差 为Ｕ 的霍尔 电压 。根 据霍 尔效 差将 导致测 量 、控制 准确 性 的降低 ，甚 至产 Ｈ 应 ，人们 用半 导体材 料制 成 的元件 叫霍 尔元 生误 动作 ，从而 带来 破坏 性 的后 果 。因此 ， 件 。它 具 有 对 磁场 敏感 、 结 构简 单 、体 积 若硬 件上 采用 一些 设计技 术 ，破坏 干扰 信 号 小 、频率 响应 宽 、输 出电压变 化大 和使 用寿 进入 测控 系统 的途径 ，可 有 效地提 高 系统 的 命长 等优 点 ，因此 ，在 测量 、 自动 化 、计算 抗干 扰能 力 。事实证 明，采 用隔 离技 术是一 机和 信息 技术 等领 域得 到广泛 的应 用 。 种简 便且 行之 有效 的方 法 。隔离 技术 是破 坏 地 由于通 电螺线 管 内部存 在磁场 ，其 大 小 “ ”干 扰途 径 的抗干 扰方 法 ，硬件 上常 用 与 导线 中的 电流成 正 比，故 可 以利 用霍 尔传 光 电耦合 器件 实现 电一光一 电 的隔离 ，它 能 感器 测量 出磁 场 ，从而 确定 导线 中 电流 的大 有 效地破 坏干 扰信 号 的进入 ，可 靠地 实现信 小。利 用这 一原 理可 以设计 制成 霍尔 电流传 号 的 隔离 ，并容 易构 成各种 功 能状态 。 感 器 。其优 点是 不与被 测 电路发 生 电接触 ， 光 耦 合 器 的主 要优 点 是 ： 信 号 单 向传 不影 响被测 电路 ，不 消耗被 测 电源 的功率 ， 输 ，输 入端 与输 出端 完全 实现 了 电气 隔 离 ， 特 别适 合于 大 电流传 感 。 输 出信 号对输 入 端无 影响 ，抗干 扰 能力 强 ， 功放 电路 中的 电流采集 改 为霍尔 电流 传 工作稳 定 ，无触 点 ，使用 寿命 长 ，传 输效 率 感器 ，根据 霍尔 电流 传感 器 的原理 ，采 集 电 高 。光耦合 器现 己广 泛用 于 电气绝 缘 、电平 流时 不存在 串联 的阻抗 问题 ，所 以这样 采集 转换 、级 间耦 合 、驱动 电路 、开 关 电路 、斩 到的 电磁 阀 电流 为真 实 的电磁 阀工作 电流 ， 波 器 、多 谐振 荡器 、信 号隔离 、级 间 隔离 、 相 比之前 驱动 电路 ，大幅 提 高了试验 时数据 脉 冲 放 大 电 路 、 数 字 仪表 、远 距离 信 号 传 输 、脉 冲 放大 、固态 继 电器 （Ｓ ） Ｓ Ｒ 、仪 器 仪 的准 确性 和可 靠性 。