一种电磁阀和机械手控制电路及其控制方法

技术领域

本发明属于电路检测技术领域，具体涉及一种电磁阀和机械手控制电路及其控制方法。

背景技术

随着经济和科学技术的迅速发展，人们对生活环境的改善和生活质量的提高越来越重视，液化气、煤气等可燃性气体进入家庭的使用为人们带来了很大的方便，也改善了周围城市的环境，但同时由于可燃性气体存在的安全问题也给人们带来了潜在的安全隐患。在无色无味或在浓度较小的气体环境下，很难被人所发现，所以在家庭中安装燃气报警器是非常必要的。

目前市面上售卖的燃气报警器输出控制关闭设备主要是电磁阀和机械手功能的产品，但是燃气报警器基本都是单一控制输出，只能控制电磁阀，或只能控制机械手，对于用户来说，若购买其中一种输出的燃气报警器，若后续更换关闭设备，则需重新购买另一一种输出的燃气报警器，燃气报警器的适配度低。

发明内容

基于此，有必要针对现有的问题，提供一种电磁阀和机械手控制电路及其控制方法。

第一方面，本申请提供了一种电路，所述电路包括：第一输入模块、第二输入模块和供电模块。

第一输入模块，第一输入模块的输入端用于接收第一控制信号，当第一控制信号为高电平时，第一输入模块的输出端输出低电平信号。

第二输入模块，第二输入模块的输入端用于接收第二控制信号，当第二控制信号为高电平时，第二输出模块的输出端输出低电平信号。

供电模块包括第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一电容。

供电电源与第一电阻的第一端、第一开关管的第一端连接，第一电阻的第二端与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端接地。

第二电阻的第一端与第一二极管的阴极、第一输入模块的输出端连接，第二电阻的第二端与第一开关管的第三端连接；第三电阻的第一端与第二输入模块的输出端、第一二极管的阳极连接，第三电阻的第二端与第二开关管的第三端连接；第一开关管的第二端与第二开关管的第一端、第一电容的第一端连接，第二开关管的第二端与负载设备的正极端连接。

优选的，还包括检测模块，所述检测模块包括第十一电阻和第十二电阻；负载设备的负极端与第十一电阻的第一端、第十二电阻的第一端连接，第十二电阻的第二端接地，第十一电阻的第二端为检测端。

优选的，所述检测模块还包括第十电阻和第五开关管；第十电阻的第一端用于接收第三控制信号，第十电阻的第二端与第五开关管的第三端连接，第五开关管的第一端与负载设备的负极端连接，第五开关管的第二端接地。

优选的，所述供电模块还包括第二二极管；第二二极管的阳极与负载设备的负极端连接，第二二极管的阴极与负载设备的阳极端连接。

优选的，第一输入模块包括第六电阻和第三开关管；第六电阻的第一端为第一输入模块的输入端，第六电阻的第二端与第三开关管的第三端连接，第三开关管的第二端接地，第三开关管的第一端为第一输入模块的输出端。

优选的，第二输入模块包括第八电阻和第四开关管；第八电阻的第一端为第二输入模块的输入端，第八电阻的第二端与第四开关管的第三端连接，第四开关管的第二端接地，第四开关管的第一端为第二输入模块的输出端。

优选的，所述供电模块还包括第四电阻和第五电阻；第四电阻的第一端与第一开关管的第二端连接，第四电阻的第二端能与第三电阻的第二端连接；第五电阻的第一端与第二电阻大的第二端连接，第五电阻的第二端与供电电源连接。

优选的，所述检测模块还包括第十三电阻，第十三电阻的第一端与第十电阻的第二端连接，第十三电阻的第二端接地。

第二方面，本申请提供了一种方法，所述方法包括：

S1、控制第二控制信号先为高电平信号，后为低电平信号。

S2、控制第一控制信号为间隔脉冲输出的高电平信号；同步检测所述检测模块的检测端的电压，根据检测模块的检测端的电压判断负载设备为电磁阀或机械手。

S3、若负载设备为机械手，控制第一控制信号持续为高电平信号，直至检测模块的检测端的电压为0。

优选的，根据检测模块的检测端的电压判断负载设备为电磁阀或机械手包括：若检测模块的检测端的电压为波动状态，则负载设备为电磁阀；控制第一控制信号为高电平信号，若检测模块的检测端的电压小于第一设定电压，则负载设备为机械手。

在本申请实施例中，第一输入模块用于控制机械手，第二输入模块用于控制电磁阀，通过控制第一控制信号、第二控制信号的电平高低，实现对负载设备的控制。利用检测模块的检测端的电压进行反馈，可实现对负载设备的自动识别及控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作出进一步详细说明。

图1为本申请实施例的电磁阀和机械手控制电路的电路图。

图2为本申请实施例的电磁阀和机械手控制电路的控制方法的流程图。

附图标记：

1、第一输入模块；2、第二输入模块；3、供电模块；4、检测模块；

R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；R12、第十二电阻；R13、第十三电阻；

Q1、第一开关管；Q2、第二开关管；Q3、第三开关管；Q4、第四开关管；Q5、第五开关管；

D1、第一二极管；D2、第二二极管；

C1、第一电容。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一方面，参考图1所示，本申请实施例提供了一种电磁阀和机械手控制电路，所述电路包括：第一输入模块1、第二输入模块2、供电模块3和检测模块4。

第一输入模块1，第一输入模块1的输入端与单片机的第一IO口连接，用于接收单片机的第一IO口发送的第一控制信号，当第一控制信号为高电平时，第一输入模块1的输出端输出低电平信号。

第一输入模块1包括第六电阻R6、第七电阻R7和第三开关管Q3，第三开关管Q3为三极管，第三开关管Q3的第一端为三极管的集电极，第三开关管Q3的第二端为三极管的发射极，第三开关管Q3的第三端为三极管的基极；第六电阻R6的第一端为第一输入模块1的输入端，第六电阻R6的第二端与第三开关管Q3的第一端、第七电阻R7的第一端连接，第三开关管Q3的第二端、第七电阻R7的第二端接地，第三开关管Q3的第一端为第一输入模块1的输出端。

此实施例中，第一输入模块1用于控制机械手，第五电阻R5和第七电阻R7属于保护器件，防止因EMC干扰影响电路的工作。

第二输入模块2，第二输入模块2的输入端与单片机的第二IO口连接，用于接收单片机的第二IO口发送的第二控制信号，当第二控制信号为高电平时，第二输出模块的输出端输出低电平信号。

具体来说，第二输入模块2包括第八电阻R8、第九电阻R9和第四开关管Q4，第四开关管Q4为三极管，第四开关管Q4的第一端为三极管的集电极，第四开关管Q4的第二端为三极管的发射极，第四开关管Q4的第三端为三极管的基极；第八电阻R8的第一端为第二输入模块2的输入端，第八电阻R8的第二端与第四开关管Q4的第三端、第九电阻R9的第一端连接，第四开关管Q4的第二端、第九电阻R9的第二端接地，第四开关管Q4的第一端为第二输入模块2的输出端。

此实施例中，第二控制模块用于控制电磁阀，第九电阻R9属于保护器件，防止因EMC干扰影响电路的工作。

供电模块3包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一二极管D1、第一电容C1和第二二极管D2；第一开关管Q1和第二开关管Q2为场效应管，第一开关管Q1的第一端为场效应管的源极，第一开关管Q1的第二端为场效应管的漏极，第一开关管Q1的第三端为场效应管的栅极；第二开关管Q2的第一端为场效应管的源极，第二开关管Q2的第二端为场效应管的漏极，第二开关管Q2的第三端为场效应管的栅极。

供电电源与第一电阻R1的第一端、第一开关管Q1的第一端、第五电阻R5的第一端连接，第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端、第一开关管Q1的第二端、第四电阻R4的第一端、第二开关管Q2的第一端连接，第一电容C1的第二端接地，第一电容C1为极性电容，第一电容C1的第一端为第一电容C1的正极，第一电容C1的第二端为第一电容C1的负极。第二电阻R2的第一端与第一输入模块1的输出端、第一二极管D1的阴极连接，第二电阻R2的第二端与第一开关管Q1的第三端、第五电阻R5的第二端连接；第三电阻R3的第一端与第二输入模块2的输出端、第一二极管D1的阳极连接，第三电阻R3的第二端与第二开关管Q2的第三端、第四电阻R4的第二端连接；第二开关管Q2的第二端与负载设备的正极端连接；第二二极管的阳极与负载设备的负极端连接，第二二极管的阴极与负载设备的阳极端连接。

此实施例中，第四电阻R4、第五电阻R5属于保护器件，防止因EMC干扰影响电路的工作；所述供电电源为12V电源。

供电模块3中设有第一二极管D1，当第一控制信号为高电平信号时，第三开关管Q3导通后，可实现第一开关管Q1和第二开关管Q2的同步导通，第一开关管Q1与第二开关管Q2不需要单片机提供单独的IO口控制，减少单片机IO口的使用。第二二极管D2属于保护器件，当第二控制信号、第三控制信号同时由高电平转为低电平时，电磁阀为感性负载，需要经第二二极管D2进行回路放电，因此，第二二极管D2可防止电磁阀关闭后出现尖峰电压，导致场效应管损坏，及污染供电模块3的电路。

电磁阀需要脉冲供电，若长时间供电会导致内部发热线圈损耗，因此，供电模块3中设有第一电阻R1和第一电容C1，供电电源通过第一电阻R1对第一电容C1充电，当第二控制信号为高电平信号时，第四开关管Q4导通后第二开关管Q2导通，供电模块3中利用第一电阻R1和第一电容C1以RC充电的方式对电磁阀供电，当第一电容C1的电压释放完后，因第一电阻R1的存在，第二开关管Q2的导通时间不会因为电磁阀厂家设计参数不一样而不同，避免电磁阀损坏或因大电流导致整机电路复位。

检测模块4包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第五开关管Q5，第五开关管Q5为场效应管，第五开关管Q5的第一端为场效应管的漏极，第五开关管Q5的第二端为场效应管的源极，第五开关管Q5的第三端为场效应管的栅极。

第十一电阻R11的第一端与第十二电阻R12的第一端、负载设备的负极端、第五开关管Q5的第一端连接，第十一电阻R11的第二端为检测模块4的检测端，检测模块4的检测端与单片机的第四IO口连接；第十电阻R10的第一端与单片机的第三IO口连接，第十电阻R10的第一端用于接收单片机第三IO口输出的第三控制信号，第十电阻R10的第二端与第五开关管Q5的第三端、第十三电阻R13的第一端连接；第五开关管Q5的第二端、第十三电阻R13的第二端、第十二电阻R12的第二端接地。

此实施例中，第十三电阻R13属于保护器件，防止因EMC干扰影响电路的工作。

因电磁阀属于脉冲方式工作，内置小，在检测模块4中设有第五开关管Q5，当第三控制信号为高电平时，第五开关管Q5导通，电磁阀的负极端跳过第十二电阻R12接地，可避免通过第十二电阻R12分压后电磁阀出现吸合不紧而松开的情况。

第十二电阻R12为取样电阻，通过检测模块4的检测端的电压可获取第十二电阻R12的电流状态，根据第十二电阻R12的电流状态可判断负载设备为机械手设备或电磁阀设备，还可判断负载设备是否在线、判断负载设备是否故障。

机械手工作原理：机械手内部设有电机，当正向通电时，电机正向转动，此时机械手处于打开状态；当反向通电时，电机反向转动，此时机械手处于关闭状态。当机械手打开或者关闭到位时，通过机械手内部的行程开关断开。

电磁阀工作原理：电磁阀内部设有线圈，当正向通电时，线圈产生磁场，通过磁场产生的磁力效应使得电磁阀内部的衔铁吸合，使得电磁阀永久性闭合。二次工作时，人为解除关闭状态。由于电磁阀内部设有线圈，存在着电感，当线圈处于饱和状态时，感抗约等于零欧姆，电磁阀处于短路状态。

利用本实施例提供的控制电路实现负载设备在线检测方法如下：

控制第一控制信号为高电平信号，且高电平信号持续几百纳秒到几毫秒，对第一开关管Q1和第二开关管Q2形成微导通，供电电源通过第一开关管Q1和第二开关管Q2，再通过负载设备、第十二电阻R12，形成完整回路，若通过检测模块4的检测端检测到第十二电阻R12中有电流，则负载设备在线，否则，供电模块3、负载设备与检测模块4没有形成回路，负载设备不在线；此实施例中，检测间隔时间不超2秒，防止频繁检测电压积累，如负载设备是电磁阀的情况下，可能会导致设备被关闭。

控制电路电路工作过程中，若检测模块4的检测端的电压大于第二设定电压，则负载设备为故障状态，此时，控制第一控制信号、第二控制信号均为低电平信号，停止对负载设备供电，可根据实际使用状态设置第二设定电压，从而设定保护电流，使设备故障时可及时切断供电，防止负载设备因过载而导致损坏，此实施例中，故障检测只在负载设备为机械手的情况下应用。

此实施例提供的控制电路，通过控制第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的电平高低，利用单片机的第四IO口检测第十二电阻R12的电流，从而区分负载设备是电磁阀或机械手，同时完成对负载设备的控制，控制过程如下：

控制第二控制信号和第三控制信号先为高电平信号，后第二控制信号和第三控制信号为低电平信号，第二控制信号为高电平时，第四开关管Q4、第二开关管Q2导通，第三控制信号为高电平时，第五开关管导通，若负载设备为电磁阀，则电磁阀关闭；若负载设备为机械手，第二控制信号先为高电平信号，后为低电平信号，机械手处于未打开到位状态或未关闭到位状态；

控制第一控制信号为间隔脉冲输出的高电平信号，即第一控制信号多次为高电平信号，每次高电平信号持续几百纳秒；同步检测所述检测模块4的检测端的电压，根据检测模块4的检测端的电压判断负载设备为电磁阀或机械手；

若检测模块4的检测端的电压为波动状态，则负载设备为电磁阀。因电磁阀内部的电感效应，若负载设备为电磁阀，则多次控制第一控制信号的高电平信号时，通过第十二电阻R12的电流呈现波动状态，则检测模块4的检测端的电压为波动状态，可初步确定负载设备为电磁阀。

若检测模块4的检测端的电压小于第一设定电压，则负载设备为机械手；当判断负载设备为机械手时，控制第一控制信号持续为高电平信号，直至检测模块4的检测端的电压为0。通过控制第一控制信号持续为高电平信号，使机械手继续打开或关闭，当检测模块4的检测端的电压为0时，机械手为打开到位状态或关闭到位状态，此时控制第一控制信号为低电平信号；此实施例中，还可设定第一控制信号持续为高电平信号的时间，使机械手为打开到位状态或关闭到位状态切断供电。

该过程中，通过控制第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号的电平高低，利用检测模块4的检测端的电压进行反馈，自动实现对负载设备的识别及控制，可以避免因负载设备升级改造而重新更换报警器，提高报警器设备的适配度和流通性；还可检测负载设备是否在线，检测负载设备是否故障，在故障时可及时切断电源，实现对负载设备的故障保护。

此实施例提供的控制电路，包括三个场效应管，实际形成三路保护，当其中一个场效应管损坏时，不会因此造成单片机的损坏。可根据实际使用，调节开关管的功率，以满足负载设备的功率大小。

参照图2，具体地，第二方面，本申请实施例提供了一种电磁阀和机械手控制电路的设备识别控制方法，所述方法如下步骤：

S1、控制第二控制信号先为高电平信号，后为低电平信号。

若负载设备为电磁阀，则第二控制信号为高电平时，第四开关管Q4、第二开关管Q2导通，电磁阀关闭；若负载设备为机械手，第二控制信号先为高电平信号，后为低电平信号，机械手处于未打开到位状态或未关闭到位状态。

S2、控制第一控制信号为间隔脉冲输出的高电平信号，即第一控制信号多次为高电平信号，每次高电平信号持续几百纳秒；同步检测所述检测模块4的检测端的电压，根据检测模块4的检测端的电压判断负载设备为电磁阀或机械手；

若检测模块4的检测端的电压为波动状态，则负载设备为电磁阀；因电磁阀内部的电感效应，多次控制第一控制信号的高电平信号，若负载设备为电磁阀，通过第十二电阻R12的电流呈现波动状态，从而检测模块4的检测端的电压为波动状态。

若检测模块4的检测端的电压小于第一设定电压，则负载设备为机械手。

S3、若负载设备为机械手，控制第一控制信号持续为高电平信号，直至检测模块4的检测端的电压为0。

通过控制第一控制信号持续为高电平信号，使机械手继续打开或关闭，直至机械手为打开到位状态或关闭到位状态。

该过程中，通过控制第一控制信号、第二控制信号的电平高低，自动实现负载设备的识别及控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。