設(shè)有集成電路型高低電平轉(zhuǎn)換電路的直流電磁閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流電器領(lǐng)域，尤其涉及一種具有節(jié)電功能的“設(shè)有集成電路型高低電平轉(zhuǎn)換電路的直流電磁閥”。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁閥(Electromagneticvalve)是一種依靠勵磁線圈產(chǎn)生的電磁力來驅(qū)動閥門開、關(guān)的流體控制器件。
[0003]直流電磁閥是電磁閥中的一種類型，是家用電器和工控設(shè)備中應(yīng)用非常廣泛的直流電器。其特點是在勵磁線圈中接入直流電壓、用直流電流產(chǎn)生驅(qū)動閥門開、關(guān)的電磁力。
[0004]直流電磁閥主要由勵磁線圈、閥芯、復(fù)位彈簧組成。圖la、圖lb為直流電磁閥控制流體(氣或液)通、斷的示意圖；圖2a、圖2b為液壓設(shè)備中用的直流液壓電磁閥控制“液壓油”流向的示意圖。
[0005]結(jié)合圖la:當(dāng)勵磁線圈的A1、A2端接通DC12V、DC24V或其他直流電壓(以下通稱DC12V、DC24V或其他直流電壓為DC電壓)時，其產(chǎn)生的電磁力推動閥芯克服復(fù)位彈簧的阻力而向下移動，與閥芯相連接的活塞也隨之下移，所述的直流電磁閥打開，其“入口”與“出口”接通。
[0006]結(jié)合圖lb:當(dāng)勵磁線圈中的DC電壓關(guān)斷時，閥芯失磁力，受復(fù)位彈簧的作用而上移，活塞也隨之上移，所述的直流電磁閥“復(fù)位”，其“入口”與“出口”關(guān)斷。
[0007 ]結(jié)合圖2a:液壓電磁閥的勵磁線圈之Al、A2端接通DC電壓時，其產(chǎn)生的電磁力推動閥芯克服復(fù)位彈簧的阻力而向右移動，與閥芯相連接的一組活塞也隨之右移，所述的液壓電磁閥之2 口與3 口、1 口與4 口便被接通。
[0008]結(jié)合圖2b:液壓電磁閥的勵磁線圈中的DC電壓關(guān)斷時，閥芯失磁力，受復(fù)位彈簧的作用而左移，活塞也隨之左移，所述的液壓電磁閥“復(fù)位”，其之1 口與2 口、4 口與5 口便被接通。
[0009]綜上所述，直流電磁閥的工作過程可分為“起動”、“保持”、“復(fù)位”三個階段:
[0010]1、起動:勵磁線圈的Al、A2端與DC電壓接通，電磁力推動閥芯運動；
[0011]2、保持:閥芯到達設(shè)定的位置，勵磁線圈繼續(xù)與DC電壓接通，閥芯繼續(xù)受電磁力作用；
[0012]3、復(fù)位:勵磁線圈斷開DC電壓，閥芯失電磁力作用而回復(fù)至起始時的位置。
[0013]顯爾易見，在起動階段，閥芯必須克服靜摩擦力與復(fù)位彈簧的彈力需較大的電磁力作用才能運動。與此相對應(yīng)，DC電壓必須提供較大的功率(以下稱起動功率)勵磁線圈才能產(chǎn)生較大的電磁力，方能保證閥芯的運動。
[0014]在保持階段，閥芯已到達設(shè)定位置，DC電壓只需提供較小的功率(以下稱保持功率)就可使閥芯克服復(fù)位彈簧的彈力而保持在設(shè)定位置上。與此相對應(yīng)，若此時DC電壓仍提供與起動階段一樣高的功率，將造成電能浪費并使勵磁線圈無惠的升溫！
[0015]傳統(tǒng)的直流電磁閥由于起動功率與保持功率幾乎相同，因此，因保持功率過大而存在以下的嚴重缺點:
[0016]1、發(fā)熱:傳統(tǒng)的直流電磁閥由于保持功率過大而發(fā)熱嚴重，勵磁線圈因過熱而燒毀的現(xiàn)象也屢屢發(fā)生；
[0017]2、耗電:傳統(tǒng)的直流電磁閥另一個缺點就是保持功率過大而無惠的耗電，減少這種耗電，就可取得“節(jié)電”的效果；
[0018]3、失控:勵磁線圈發(fā)熱之后，其阻抗增加，電流變小，電磁力亦隨之減小，若此時再次起動電磁閥，閥芯將因電磁力太小而難以到達設(shè)定位置，家用電器或工控設(shè)備會因此而系統(tǒng)失控。
[0019]針對傳統(tǒng)的直流電磁閥的缺點，本發(fā)明要迖到的目標(biāo)是:
[0020]1、“用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)”，設(shè)計一種電子線路盡量簡單的、所用器件盡量少的、價格盡量廉的、可使傳統(tǒng)直流電磁閥節(jié)電的“節(jié)電單元”；
[0021]2、該“節(jié)電單元”可用于改造在線使用的傳統(tǒng)直流電磁閥，使這些直流電磁閥升級成為具有節(jié)電功能的直流電磁閥；
[0022]3、該“節(jié)電單元”也可集成到將要生產(chǎn)的直流電磁閥中，使直流電磁閥的制造商生產(chǎn)出與“節(jié)電單元”一體化的、具有節(jié)電功能的新型直流電磁閥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]為了達到上述目標(biāo)，本發(fā)明設(shè)計的技術(shù)方案是:一種高低電平轉(zhuǎn)換電路的直流電磁閥，包括節(jié)電單元100與傳統(tǒng)直流電磁閥兩部份，其特征在于:所述的節(jié)電單元100由開關(guān)脈沖發(fā)生電路101、高低電平轉(zhuǎn)換電路102、開關(guān)電路103、防接錯二極管D1及續(xù)流二極管D5組成;并且，所述的防接錯二極管D1的正極與DC電壓的正極相連接，負極與所述的開關(guān)脈沖發(fā)生電路101的輸入端10端及傳統(tǒng)直流電磁閥中的勵磁線圈L的A1端均相連接;所述的開關(guān)脈沖發(fā)生電路101的輸出端13端與所述的高低電平轉(zhuǎn)換電路102的輸入端14端及所述的開關(guān)電路103的輸入端15端均相連接;所述的高低電平轉(zhuǎn)換電路102的輸出端12端與所述的開關(guān)電路103的輸入端11端相連接;所述的續(xù)流二極管D5與所述的勵磁線圈L相并聯(lián)，其負極與勵磁線圈L的A1端相連接，正極與勵磁線圈L的A2端及開關(guān)電路103的19端均相連接;所述的開關(guān)脈沖發(fā)生電路101、高低電平轉(zhuǎn)換電路102及開關(guān)電路103均具有與DC電壓的負極相連接的公共端。
[0024]所述的開關(guān)脈沖發(fā)生電路101可以采用多種電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選了以下一種:
[0025]其由集成電壓比較器IC1-1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第七電阻R7、輸入端1 ο端、輸入端11端及輸出端13端組成，它們的連接方式為:輸入端10端與防接錯二極管D1的負極相連接;輸入端11端與高低電平轉(zhuǎn)換電路102的輸出端12端相連接;第一電阻R1、第三電阻R3、第七電阻R7各自的一端均與輸入端10端相連接;第一電阻R1的另一端與第二電阻R2的一端、集成電壓比較器IC1-1的反相輸入端2腳均相連接;第三電阻R3的另一端與集成電壓比較器IC1-1的同相輸入端3腳及輸入端11端均相連接;集成電壓比較器IC1-1的8腳亦與輸入端10端相連接;第七電阻R7的另一端、集成電壓比較器IC1-1的1腳均與輸出端13端相連接;第二電阻R2的另一端、集成電壓比較器IC1-1的4腳均與DC電壓的負極相連接。
[0026]所述的高低電平轉(zhuǎn)換電路102可以采用多種電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選了以下的兩種電路結(jié)構(gòu):
[0027](a)、三極管型:由三極管ΤΙ、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容Cl、第二二極管D2、第三二極管D3、輸入端14端及輸出端12端組成，它們的連接方式為:第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1各自的一端均與三極管T1的基極相連接;三極管T1的發(fā)射極、第四電阻R4的另一端、第一電容C1的另一端均與DC電壓的負極相連接;三極管T1的集電極與輸出端12端相連接;第五電阻R5的另一端與第二二極管D2的負極相連接；第六電阻R6的另一端與第三二極管D3的正極相連接;第二二極管D2的正極、第三二極管D3的負極均與輸入端14端相連接。
[0028](b)、集成電路型:由集成電壓比較器IC1-2、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1、第二二極管D2、第三二極管D3、輸入端14端及輸出端12端共同組成，電路結(jié)構(gòu)為:第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1各自的一端均與集成電壓比較器IC1-2的反相輸入端6腳相連接;集成電壓比較器IC1-2的同相輸入端5腳與開關(guān)脈沖發(fā)生電路101中的集成電壓比較器IC1-1之反相輸入端2腳相連接;集成電壓比較器IC1-2的7腳與輸出端12端相連接;第四電阻R4的另一端、第一電容C1的另一端均與DC電壓的負極相連接；第五電阻R5的另一端與第二二極管D2的負極相連接;第六電阻R6的另一端與第三二極管D3的正極相連接;第二二極管D2的正極、第三二極管D3的負極均與輸入端14端相連接。
[0029]所述的集成電壓比較器IC1-1、集成電壓比較器IC1-2選用集成電路LM393也可以選用集成電路 TDC393、IR393、LA393、LA6393、MB47393、TA75393、AN6914、upc277c、LM293
[0030]所述的開關(guān)電路103可以采用多種電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明優(yōu)選了以下的電路結(jié)構(gòu):其由輸入端15、第八電阻R8、第四二極管D4、瞬態(tài)電壓抑止二極管TVS、場效應(yīng)管FET(FieldEffect Transistor)、19端及20端組成，電路結(jié)構(gòu)為:第八電阻R8的一端與輸入端15相連接;另一端與第四二極管D4的正極相連接;第四二極管D4的負極與場效應(yīng)管FET的柵極G及瞬態(tài)電壓抑止二極管TVS的負極均相連接;19端與場效應(yīng)管FET的漏極D相連接;20端與場效應(yīng)管FET的源極S及DC電壓的負極均相連接。
[0031]所述的場效應(yīng)管FET可以用其他開關(guān)器件例如絕緣柵雙極型晶體管(InsulatendGate Bipolar Transistor，IGBT)、電子注入增強棚.晶體管(In ject1n Enhanced GateTransistors，IEGT)、靜電感應(yīng)晶閘管(Static Induct1n Thyristor，SITH)代替。
[0032]應(yīng)用本發(fā)