一种低功耗电磁阀控制电路的改进

一种低功耗电磁阀控制电路的改进分析

赵晓平

（石家庄职业技术学院

河北·石家庄050081）

中图分类号：TB54

文献标识码：A

文章编号：1672-7894（2013）06-0094-02

摘要电磁阀是液压、气动系统中应用最普通、最典型的控制元件。传统控制方式能耗高，

电磁铁温升高。本文采用吸合—维持分别控制的方式，即吸合过程为电磁铁施加额定电流，而维持阶段为ＰＷＭ控制方式，将维持阶段的平均电流降至额定电流的３０％以下，实现电路简单、工作稳定可靠。

关键词电磁阀控制方式ＰＷＭ

Analysis on the Improvement of a Kind of Solenoid Valve Control Circuit of Low Power Consumption ／／ＺｈａｏＸｉａｏｐ－ｉｎｇ

Abstract Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｖａｌｖｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃａｎｄｐｎｅｕｍａｔｉｃｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｔｙｐｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｍｅｎｔ．Ｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ，ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐ－ｔｉｏｎｉｓｈｉｇｈ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｒｉｓｅｓ．Ｔｈｉｓｐａ－ｐｅｒａｄｏｐｔｓｔｈｅｗａｙｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇａｔｔｒａｃｔｉｎｇ—ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｒｅｓｐｅｃ－ｔｉｖｅｌｙ，ｔｈａｔｉｓｔｏｓａｙ，ｒａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｎｔｈｅａｔｔｒａｃｔｉｎｇ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｓｔａｇｅｉｓｔｈｅＰＷＭｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｍａｋｅａｖｅｒａｇｅｃｕｒｒｅｎｔｄｒｏｐｔｏｂｅｌｏｗ３０％ｏｆｔｈｅｒａｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔ，ｓｏａｓｔｏｍａｋｅｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓｉｍｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｓｔａ－ｂｌｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．

Key words ｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅ；ｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｅ；ＰＷＭ

电磁阀是液压、气动系统中应用最普通、最典型的控制元件。传统的电磁阀的控制方法是由继电器通断控制电磁阀的吸合和释放，其流过电磁阀线圈的电流示意如图１。在整个吸合过程中以额定电压加在电磁阀线圈上，此时通过线圈的电流较大且一直持续至电磁阀释放为止，如果吸合持续较长的时间会使电磁阀的温度上升较高，常会达到７０－８０℃。导致电磁阀使用寿命缩短，同时电能也有较大的浪费。

图1传统控制方式

电磁铁保持吸合状态所需电流远比吸合启动过程所需

电流小，且吸合启动只需要一百至几百毫秒的时间。如果能够在电磁铁吸合后将电流降低７０－９０％，

电磁铁的发热量将会大幅度降低，同时节省了８０％左右的电能。通过电磁阀线圈的电流示意如图２。

图2理想控制电流示意

按照图２的控制方法可实现控制目的，但采用图３的ＰＷＭ方式实现可以降低控制装置的制造成本。图３为控制电路输出的控制信号，由于电磁铁本身是一个大电感器，所以通过电磁铁线圈的电流如图４所示。

图3控制电路输出的控制信号

图4通过电磁铁线圈的电流

为实现ＰＷＭ控制方式，控制电路如图５所示。控制电路由脉冲发生器、定时电路和输出控制门组成。其中脉冲发

生器可由时钟电路ＮＥ５５５构成，定时电路可用ＲＣ充／放电电路实现。

作者简介：赵晓平（1977-），女，石家庄职业技术学院机电工程系讲师，研究方向为液压及机械设计教学

。

科研应用

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总第234期

2013年2月(下)ＴｈｅＳｃｉｅｎｃｅＥｄｕｃａｔｉｏｎＡｒｔｉｃｌｅＣｏｌｌｅｃｔｓ

Ｔｏｔａｌ．２３４Ｆｅｂｒｕａｒｙ２０１３（Ｃ）

计划书内容一般包括：小组成员名单与分工、项目目标、项目要求、完成时间、工作量、工作步骤安排等。这里需要指出的是，在各组分工确定后，要对不同岗位的人员进行集中培训与指导，确保生产的顺利进行。另外应指定或让学生推选项目组组长，全面负责进度控制、人员管理和安全监控等。

3.2.4进行决策

生产性实践项目为企业外包的工作，项目组制定的计划必须经过企业（客户）审核方能实施，部分简单任务企业一般会委托教师进行审核。教师可根据需要采用各种适合的审核方式，比如让学生自主进行阐述，最后教师（或客户）要给出审核结果或修改意见。

3.2.5项目实施

项目实施的过程应进行有效的管理，包括任务进展过程、资金使用情况及实施过程监控等方面的管理。项目任务的完成就是生产性实践提升的过程，不等同于简单的“任务驱动”，在实施过程中，教师应引导学生做到分工协作、积极沟通、严格执行、质量保障、进度控制，确保在合同期限内完成工作。为了规范学生养成良好的工作习惯，保证项目顺利完成，教师可自行设计工作记录单让学生填写，工作单旨在规范学生工作流程，养成良好的工作思维及习惯。

3.2.6项目评价

效果考核是检验生产性实践能否达到预期目标的重要手段。生产性实践教学任务的评价以企业为主，学校评价为辅。学校评价由学生自评、组长评价、组间互评和老师评价多方构成，以保证评价的科学、合理与公平。可以考虑加大组长对组员的评价比重，或将部分评价指标交由组长控制，以加强组长个人威信和约束力度。企业评价比校内评价更为重要，如果是生产加工类实践活动，由企业直接评定产品合格率即可，如果是经营服务类实践活动，则需要等待一段时间，结合市场效果反馈才可确定，教师应在一段时间后与企业取得联系，获得市场反馈信息，并告知学生。通过对比双方的评价结果并进行分析，使学生对市场需求有进一步的认识。

4真实订单生产性实践教学实施过程中应注意的几点基于真实订单的生产性实践教学实施方法目前还处于探索阶段，真实订单生产性实践涉及问题多，实施难度大，处理不当可能会出现产品质量不达标、交货时间延迟甚至触及法律问题，因此，在实施过程中应注意以下几点。

（１）任务是由第三方提出的，目标明确严谨，不可随意更改。生产性实践项目由企业提供，客户需求明确，教师需要引导学生理解项目要求，围绕要求开展工作，必要时要与客户进行多次沟通，让客户进行确认，而不能随意粉饰或修改。

（２）制定计划后须经过企业（或企业委托教师）审核。学生在接受任务后，需要制定工作计划，生产性实践任务意味着学生真实参与企业工作，计划与实施都必须准确无误，不允许学生在完成之后再来后悔。学生应具备基本的责任心，在制定计划后、开始实施前，必须经过企业（或企业委托教师）审核与决策，防止因为工作的疏漏或错误导致企业经济损失或名誉受损。

（３）任务实施后，项目评价以企业为主，或由“市场说了算”，即主要由效益决定评价结果，教师和学生的互评是次要的。在生产性实训中，没有虚拟的实训内容，所有训练都是现实的生产任务，其评价方法和标准均发生了巨大变化。既要兼顾企业一方的要求，首先以生产目标的达成为评价标准，又要考核学生职业素养是否达成，包括职业道德、职业技能、职业行为、职业习惯等，最后还要考虑教学目标的达成情况。

（４）注意相关法律法规。生产性实践对教师提出了更高的要求，教师除需具备专业的知识与技能外，还必须了解所属行业的相关法律法规条款，避免在执行生产性实践项目的过程中触犯了有关法律规定而造成不良影响。

参考文献

［１］朱祥根．中职校内生产性实训教学模式改革浅论［Ｊ］．实验实训，２０１１（９）．

［２］步雅云．以“网络＋工作室＋公司”为载体的国际贸易校内生产性实践教学探索［Ｊ］．太原大学学报，２０１１（１２）．

［３］曾玉章，唐高华．职业教育项目教学的理论依据与实践价值［Ｊ］．教育与职业，２０１０（２）．

［４］严圣阳，陈继元．产品外销服务外包——

—高职外贸专业校内生产性实训新模式［Ｊ］．商场现代化，２０１１（８）．

图5控制电路示意图

控制继电器闭合后向电磁阀和控制电路供电。定时电路得电开始计时，结点１为低电平；脉冲发生电路得电输出脉冲，此时由于结点１为低电平与非门输出高电平，三极管导通，电磁阀线圈得电。

随着时间的延续，定时器输出电压逐渐升高（ＲＣ充／放电电路）达到与非门的高电平阈值时，与非门反相输出脉冲，实现了ＰＷＭ输出。１－３结点的时序如图６所示。

图61-3结点波形

综上所述，利用ＰＷＭ发生控制电磁阀具有节能降耗和延长电磁阀使用寿命的优势，电路简单、可靠。若液压系统广泛采用此种发生控制，将带来较大的经济效益和社会效益。

参考文献

［１］黄俊．电力电子技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社

，２０００．

（上接第７５页）

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