通过电感变化推断位移变化的电磁阀故障检测电路的制作方法

本发明涉及一种电磁阀故障诊断电路，其特征是通过检测电感变化导致的电压变化来推断阀芯位移变化。

背景技术：

目前，现今国内的电磁阀故障检测技术大多只能采用离线的方法，他们往往需要设计附加故障检测电路，将电磁阀安装接入其中，这样的故障检测方法无法在电磁阀正常运行情况下进行有效的、在线、实时监控和诊断。还有学者在电磁阀电流回路中串联采样电阻，对电磁阀电流进行测量。与传统的测试系统相比，该方法在完成故障检测的同时缩小了测试系统的体积，提高了测试的可操作性。但其测试电路的设计需要对电磁阀原有电路结构与油路结构进行拆解，改变了电磁阀的原有工作状态，增加了测试的安全隐患，对电磁阀本身的正常工作产生了影响。还有学者提出的在线检测方法为利用位移传感器直接检测阀芯位置变化，这类方法虽然在实时检测上有很好的效果，但是却需要对电磁阀本体进行极大的改动，且每套装置只能与特定电磁阀连接，一旦更换电磁阀类型需要重新设计结构，极为繁琐。

因此，一种不影响电磁阀原本工作状态的实时故障检测方案是有必要的

技术实现要素：

为了克服上述问题的不足,本发明提供了一种通过检测电感变化导致的电压变化来推断阀芯位移变化。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：理论上电磁阀线圈由于电感存在两端的电压变化存在缓慢下降的过程，由电路基础可知该段下降时间与电感值有关。通过测量下降到稳态电压时间可以用公式计算电感。通过测量下降到稳态电压时间可以用公式计算电感。而电感变化又和阀芯位移相关。通过将线圈两端的电压与设定电压通过电压比较器比较输出，大于设定的电压则输出高电平，再通过单片机的外部中断程序在电压比较器的输出端检测电压的上升沿与下降沿，记录上升沿与下降沿之间的时间差。时间差始终正常且在预估范围内则电磁阀正常工作，反之，电磁阀出现故障。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。图1是本发明的电路图。

具体实施方式

在图1中，本发明的输入方波电压v1接入采样电阻r以及所需检测的电磁阀，电磁阀抽象为定值电阻rl和理想电感l1，再接入地。电磁阀两端的电压输出通过电位器rv2分压后接入电压比较器u2a的正向输入端，u2a的供电电压v2经过rv1分压后接入u2a的负向输入端。这个分压方法能够适应不同v1和v2下的电压比较设定。利用施密特触发器的正反馈电路原理，电压比较器u2a的输出端通过上拉电阻r7与供电电压相连。电压比较器u2a的输出端与电压比较器u2b的输出端之间通过电位器rv3分压后输入u2b的正向输入端，u2b的负向输入端接地，这样调节rv3的两部分电压比例可以对u2a输出电压信号进行低压噪声整波，u2b的输出端接入单片机的外部中断输入io2和io3。通过单片机中断程序采样u2b输出端电压，检测高电平，进入中断程序1，记录此时时刻1，检测到紧跟着的低电平，进入中断程序2，记录时刻2，返回主程序求差求得u2b输出端的高电平时间间隔。测试时，先进行测试初始化，调节好各分压电阻的阻值，进行初始测试，得到正常情况的时间间隔保存至非易失存储器，随后放置任由电磁阀正常工作，在一定误差内，返回的时间间隔与初始测得的正常时间间隔相同则电磁阀正常工作，反之，电磁阀出现故障。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种通过检测电磁阀线圈电感变化判断阀芯位移状态的电磁阀故障诊断电路，由采样电阻r、电压比较器u2a与u2b、电位器rv1、rv2、rv3，上拉电阻r7.其电路为主电路输入方波电压v1接入采样电阻r以及所需检测的电磁阀，电磁阀抽象为定值电阻rl和理想电感l1，再接入地。电磁阀两端的电压输出通过电位器rv2分压后接入电压比较器u2a的正向输入端，u2a的供电电压v2经过rv1分压后接入u2a的负向输入端。电压比较器u2a的输出端通过上拉电阻r7与供电电压相连。电压比较器u2a的输出端与电压比较器u2b的输出端之间通过电位器rv3分压后输入u2b的正向输入端，u2b的负向输入端接地。u2b的输出端接入单片机的两个外部中断输入。

2.根据权利要求1所述的通过电感变化来检测电磁阀芯位移的电路，其原理是：理论上电磁阀线圈由于电感存在两端的电压变化存在缓慢下降的过程，由电路基础可知该段下降时间与电感值有关。通过测量下降到稳态电压时间可以用公式计算电感。调节rv1对电磁阀线圈两端电压进行分压，调节rv2来设定参考电压，能够适应不同v1和v2下的电压比较设定。利用施密特触发器的正反馈电路原理，调节rv3的两部分电压比例可以对u2a输出电压信号进行低压噪声整波，再通过单片机中断程序采样u2b输出端电压，检测高低电平变化，分别计时，求得u2b输出端的高电平时间间隔。

3.根据权利要求2所述的检测电磁阀线圈电感变化判断阀芯位移状态的电磁阀故障诊断流程，先进行测试初始化，调节好各分压电阻的阻值，进行初始测试，得到正常情况的时间间隔保存非易失存储器，随后放置任由电磁阀正常工作，若检测的上升沿与下降沿之间的时间差始终正常且在预估范围内则电磁阀正常工作，反之，电磁阀出现故障。不同故障会导致时间间隔呈现不同变化，以此判断故障类型。

技术总结
本发明公开了一种通过检测电磁阀线圈电感变化判断阀芯位移状态的电磁阀故障诊断电路。电磁阀线圈可以看作是一个定值电阻和一个电感串联。理论上电磁阀线圈由于电感存在两端的电压变化存在缓慢下降的过程，由电路基础可知该段下降时间与电感值有关。通过测量下降到稳态电压时间可以用公式计算电感。而电感变化又和阀芯位移相关。通过将线圈两端的电压与设定电压通过电压比较器比较输出，大于设定的电压则输出高电平，再通过arduino的外部中断程序在电压比较器的输出端检测电压的上升沿与下降沿，记录上升沿与下降沿之间的时间差。时间差始终正常且在预估范围内则电磁阀正常工作，反之，电磁阀出现故障。

技术研发人员：叶骞;卢剑锋
受保护的技术使用者：上海深拓液压技术有限公司
技术研发日：2020.04.28
技术公布日：2020.08.07