申请/专利权人：中科新松有限公司

申请日：2019-06-05

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN110118949B

主分类号：G01R33/12

分类号：G01R33/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.09.06#实质审查的生效;2019.08.23#著录事项变更;2019.08.13#公开

摘要：本发明公开了一种电磁铁状态检测电路及检测方法，属于电学技术领域。所述的检测电路包括微处理器U1、P沟道MOSFETQ1、Q2、MOSFET驱动电路和电流采样电路。所述的微处理器U1具有两路IO信号Brake_Ctrl1和Brake_Ctrl2，还具有一个ADC采样端口Brake_Current。Q1的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电流采样电路中的电阻R7后接地GND；Brake_Ctrl2连接到Q2的栅极；当Brake_Ctrl1为高电平时，Q1导通，当Brake_Ctrl2为高电平时，Q2导通。当电磁铁通过电流后，如果电磁铁的铁芯被机械卡住或者电磁铁吸力不够时，传统的方法无法检测电磁铁状态，可能给系统带来隐患；利用本发明可以在任意时刻检测电磁铁执行后的状态，从而控制机构能根据检测到的状态采取应对措施。

主权项：1.一种电磁铁状态检测电路，其特征在于：所述的检测电路包括微处理器U1、MOSFETQ1、Q2、MOSFET驱动电路和电流采样电路，所述的微处理器U1具有两路IO信号Brake_Ctrl1和Brake_Ctrl2，还具有一个ADC采样端口Brake_Current；所述的MOSFET驱动电路包括MOSFETQ1的驱动电路和MOSFETQ2的驱动电路；MOSFETQ2的驱动电路由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8和三极管Q4组成，电阻R5一端接入GPIO_1，一端接入三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地，电阻R8一端接三极管Q4的基极，一端接地，电阻R3一端接电源电压VP+，一端接Q2的栅极，电阻R4一端接Q2的栅极，一端接三极管Q4的集电极；MOSFETQ1的驱动电路由电阻R1、电阻R2、电阻R6、电阻R9和三极管Q3组成，电阻R6一端接CPIO_0，一端接入三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，电阻R9的一端接三极管Q3的基极，一端接地，电阻R2的一端接Q1的栅极，一端接三极管Q3的集电极，电阻R1的一端接VCC，一端接三极管Q3的集电极；Q1的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电流采样电路中的电阻R7后接地GND；Brake_Ctrl2通过MOSFETQ2的驱动电路后连接到Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接二极管D1的阴极；VP+电压大于VCC电压；当Brake_Ctrl1为高电平时候，可以使得Q1导通，当Brake_Ctrl2为高电平时候，可以使得Q2导通；电流采样电路由电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R10、电阻R13、运算放大器U2、二极管D2和二极管D3组成，其中，运算放大器U2包括两个独立的放大器U2D和U2C，电阻R11的一端接电阻R7，另外一端接U2D的同相输入端，电阻R10一端接U2D的同相输入端，一端接+1.65V电压，电阻R12一端接地GND，一端接U2D的反相输入端，电阻R13一端接U2D的反相输入端，一端接U2D的输出，其中，电阻R11和电阻R12的阻值大小相等，电阻R10和电阻R13的阻值大小相等；U2D的输出接U2C的同相输入端，U2C的反相输入端接U2C的输出端，U2C的4号引脚接+12V电压，11号引脚接地GND，U2C的输出接U1的ADC_0引脚和二极管D3的阴极以及二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接地GND，二极管D2的阴极接3.3V电源电压；Brake_Ctrl1为高电平时，电流从VCC依次经过Q1和二极管D1流向电磁铁B1，使得电磁铁B1的线圈得电，电磁铁B1的铁芯被线圈吸附；当Brake_Ctrl2为低电平时，Q1关断，电磁铁B1中的线圈失电，电磁铁B1的铁芯被弹簧顶出或者外部磁铁吸出。

全文数据：一种电磁铁状态检测电路及检测方法技术领域本发明属于电学技术领域，涉及一种检测电路和检测方法，具体是指一种电磁铁状态检测电路及检测方法。背景技术电磁铁是一种通电产生电磁力的装置，当电磁铁的线圈中通过电流时，产生电磁力使得电磁铁可以克服外界弹簧或弹片的阻力或磁铁吸力产生位移，铁芯可以被吸入线圈中，当电磁铁线圈的电流消失，则铁芯恢复初始状态。由于当前的电磁铁是一种开环控制方式，即发送电磁铁控制指令后，无法判断电磁铁执行控制指令后的状态，当电磁铁的铁芯被机械卡住或者电磁铁吸力不够时，控制机构无法知晓，从而可能给系统带来隐患。发明内容为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁铁状态检测电路及检测方法，当电磁铁通过电流后，可以检测电磁铁执行后的状态，从而控制机构能根据检测到的状态采取应对措施。本发明提供一种电磁铁状态检测电路，所述的检测电路包括微处理器U1、MOSFETQ1、Q2、MOSFET驱动电路和电流采样电路，所述的微处理器U1具有两路IO信号Brake_Ctrl1和Brake_Ctrl2，还具有一个ADC采样端口Brake_Current。所述的MOSFET驱动电路包括MOSFETQ1的驱动电路和MOSFETQ2的驱动电路；Q1的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电流采样电路中的电阻R7后接地GND；Brake_Ctrl2通过MOSFETQ2的驱动电路后连接到Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接二极管D1的阴极。VP+电压大于VCC电压；当Brake_Ctrl1为高电平时候，可以使得Q1导通，当Brake_Ctrl2为高电平时候，可以使得Q2导通。电流采样电路由电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R10、电阻R13、运算放大器U2、二极管D2和二极管D3组成，其中，运算放大器U2包括两个独立的放大器U2D和U2C，电阻R11的一端接电阻R7，另外一端接U2D的同相输入端，电阻R10一端接U2D的同相输入端，一端接+1.65V电压，电阻R12一端接地GND，一端接U2D的反相输入端，电阻R13一端接U2D的反相输入端，一端接U2D的输出，其中，电阻R11和电阻R12的阻值大小相等，电阻R10和电阻R13的阻值大小相等。U2D的输出接U2C的同相输入端，U2C的反相输入端接U2C的输出端，U2C的4号引脚接+12V电压，11号引脚接地GND，U2C的输出接U1的ADC_0引脚和二极管D3的阴极以及二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接地GND，二极管D2的阴极接3.3V电源电压。Brake_Ctrl1为高电平时，电流从VCC依次经过Q1和二极管D1流向电磁铁B1，使得电磁铁B1的线圈得电，电磁铁B1的铁芯被线圈吸附；当Brake_Ctrl2为低电平时，Q1关断，电磁铁B1中的线圈失电，电磁铁B1的铁芯被弹簧顶出或者外部磁铁吸出。本发明的优点在于：利用本发明所提供的电磁铁状态检测电路及电磁铁状态检测方法，能够在任意时刻检测电磁铁的状态，根据检测到的状态，对电磁铁采取对应的措施。附图说明图1为本发明所提供的一种电磁铁状态检测电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的一种电磁铁状态检测电路和状态检测方法作进一步说明。如图1所示，本发明首先提供一种电磁铁状态检测电路，包括微处理器U1、P沟道MOSFETQ1、P沟道MOSFETQ2、MOSFET驱动电路和电流采样电路。所述的微处理器U1芯片型号TMS320F2812335379具有两路IO信号Brake_Ctrl1和Brake_Ctrl2，还具有一个ADC采样端口Brake_Current。所述的MOSFET驱动电路包括MOSFETQ1的驱动电路和MOSFETQ2的驱动电路。MOSFETQ2的驱动电路由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8和三极管Q4组成，电阻R5一端接入GPIO_1，一端接入三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地，电阻R8一端接三极管Q4的基极，一端接地，电阻R3一端接电源电压VP+，一端接Q2的栅极，电阻R4一端接Q2的栅极，一端接三极管Q4的集电极。MOSFETQ1的驱动电路由电阻R1、电阻R2、电阻R6、电阻R9和三极管Q3组成，电阻R6一端接CPIO_0，一端接入三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，电阻R9的一端接三极管Q3的基极，一端接地，电阻R2的一端接Q1的栅极，一端接三极管Q3的集电极，电阻R1的一端接VCC，一端接三极管Q3的集电极。Q1的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电流采样电路中的电阻R7后接地GND；Brake_Ctrl2通过MOSFETQ2的驱动电路后连接到Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接二极管D1的阴极。VP+电压大于VCC电压。当Brake_Ctrl1为高电平时候，可以使得Q1导通，当Brake_Ctrl2为高电平时候，可以使得Q2导通。电流采样电路由电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R10、电阻R13、运算放大器U2、二极管D2和二极管D3组成，其中，U2为运算放大器芯片型号OPA4171，U2D、U2C表示为U2的两个独立的放大器，电阻R11的一端接电阻R7，另外一端接U2D的同相输入端，电阻R10一端接U2D的同相输入端，一端接+1.65V电压，电阻R12一端接地GND，一端接U2D的反相输入端，电阻R13一端接U2D的反相输入端，一端接U2D的输出，其中，电阻R11和电阻R12的阻值大小相等，电阻R10和电阻R13的阻值大小相等。U2D的输出接U2C的同相输入端，U2C的反相输入端接U2C的输出端，U2C的4号引脚接+12V电压，11号引脚接地GND，U2C的输出接U1的ADC_0引脚和二极管D3的阴极以及二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接地GND，二极管D2的阴极接3.3V电源电压。Brake_Ctrl1为高电平时，电流从VCC依次经过Q1和二极管D1流向电磁铁B1，使得电磁铁B1的线圈得电，电磁铁B1的铁芯被线圈吸附。当Brake_Ctrl2为低电平时，Q1关断，电磁铁B1中的线圈失电，电磁铁B1的铁芯被弹簧顶出或者外部磁铁吸出。在Brake_Ctrl1为高电平后，如果电磁铁的铁芯被机械卡住或者电磁铁吸力不够时，传统的方法无法检测电磁铁状态，可能给系统带来隐患，因此本发明提供一种电磁铁状态检测方法，所述方法具体如下：步骤一、在电磁铁B1为初始状态下，通过Brake_Ctrl2发送一段时间长度为50μs-200μs之间的短时脉冲，通过微处理器U1实时的获取短时脉冲内的Brake_Current处的电压值，通过多次获取Brake_Current处的电压值，来计算Brake_Current处的电压值在短时脉冲内的电压变化斜率值，将电压变化斜率值计为S1并保存。步骤二、在Brake_Ctrl1变为恒定高电平后，通过Brake_Ctrl2发送与步骤一中相同时间的短时脉冲，同时计算短时脉冲状态下的Brake_Current的电压变化斜率值，将电压变化斜率值计为S2。步骤三、比较S1和S2的值；当S2-S1S1绝对值的大小超过0.25时，判定电磁铁B1的铁芯已经发送动作，即电磁铁B1已经按照控制指令正常工作；否则判断电磁铁B1并没有执行指令，微处理器U1将再次发送控制指令，重复步骤一和步骤二的检测方法。若连续三次检测到电磁铁B1没有按控制指令正常工作，则微处理器U1对外发出报警信号。该方法解决了发送电磁铁控制指令后无法判断电磁铁B1实际工作状态的问题。

权利要求：1.一种电磁铁状态检测电路，其特征在于：所述的检测电路包括微处理器U1、MOSFETQ1、Q2、MOSFET驱动电路和电流采样电路，所述的微处理器U1具有两路IO信号Brake_Ctrl1和Brake_Ctrl2，还具有一个ADC采样端口Brake_Current；所述的MOSFET驱动电路包括MOSFETQ1的驱动电路和MOSFETQ2的驱动电路；MOSFETQ2的驱动电路由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R8和三极管Q4组成，电阻R5一端接入GPIO_1，一端接入三极管Q4的基极，三极管Q4的发射极接地，电阻R8一端接三极管Q4的基极，一端接地，电阻R3一端接电源电压VP+，一端接Q2的栅极，电阻R4一端接Q2的栅极，一端接三极管Q4的集电极；MOSFETQ1的驱动电路由电阻R1、电阻R2、电阻R6、电阻R9和三极管Q3组成，电阻R6一端接CPIO_0，一端接入三极管Q3的基极，三极管Q3的发射极接地，电阻R9的一端接三极管Q3的基极，一端接地，电阻R2的一端接Q1的栅极，一端接三极管Q3的集电极，电阻R1的一端接VCC，一端接三极管Q3的集电极；Q1的漏极连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电磁铁B1输入端；电磁铁B1的输出端连接电流采样电路中的电阻R7后接地GND；Brake_Ctrl2通过MOSFETQ2的驱动电路后连接到Q2的栅极，Q2的源极接电源正极VP+，Q2的漏极接二极管D1的阴极。VP+电压大于VCC电压；当Brake_Ctrl1为高电平时候，可以使得Q1导通，当Brake_Ctrl2为高电平时候，可以使得Q2导通；电流采样电路由电阻R7、电阻R11、电阻R12、电阻R10、电阻R13、运算放大器U2、二极管D2和二极管D3组成，其中，运算放大器U2包括两个独立的放大器U2D和U2C，电阻R11的一端接电阻R7，另外一端接U2D的同相输入端，电阻R10一端接U2D的同相输入端，一端接+1.65V电压，电阻R12一端接地GND，一端接U2D的反相输入端，电阻R13一端接U2D的反相输入端，一端接U2D的输出，其中，电阻R11和电阻R12的阻值大小相等，电阻R10和电阻R13的阻值大小相等。U2D的输出接U2C的同相输入端，U2C的反相输入端接U2C的输出端，U2C的4号引脚接+12V电压，11号引脚接地GND，U2C的输出接U1的ADC_0引脚和二极管D3的阴极以及二极管D2的阳极，二极管D3的阳极接地GND，二极管D2的阴极接3.3V电源电压；Brake_Ctrl1为高电平时，电流从VCC依次经过Q1和二极管D1流向电磁铁B1，使得电磁铁B1的线圈得电，电磁铁B1的铁芯被线圈吸附；当Brake_Ctrl2为低电平时，Q1关断，电磁铁B1中的线圈失电，电磁铁B1的铁芯被弹簧顶出或者外部磁铁吸出。2.根据权利要求1所述的一种电磁铁状态检测电路，其特征在于：所述的Q1和Q2均为P沟道MOSFET，所述的微处理器U1芯片型号TMS320F2812335379。3.根据权利要求1所述的一种电磁铁状态检测电路的检测方法，其特征在于：所述方法具体如下：步骤一、在电磁铁B1为初始状态下，通过Brake_Ctrl2发送一段时间长度为50μs-200μs之间的短时脉冲，通过微处理器U1实时的获取短时脉冲内的Brake_Current处的电压值，通过多次获取Brake_Current处的电压值，来计算Brake_Current处的电压值在短时脉冲内的电压变化斜率值，将电压变化斜率值计为S1并保存；步骤二、在Brake_Ctrl1变为恒定高电平后，通过Brake_Ctrl2发送与步骤一中相同时间的短时脉冲，同时计算短时脉冲状态下的Brake_Current的电压变化斜率值，将电压变化斜率值计为S2；步骤三、比较S1和S2的值；当S2-S1S1绝对值的大小超过0.25时，判定电磁铁B1的铁芯已经发送动作，即电磁铁B1已经按照控制指令正常工作；否则判断电磁铁B1并没有执行指令，微处理器U1将再次发送控制指令，重复步骤一和步骤二的检测方法；若连续三次检测到电磁铁B1没有按控制指令正常工作，则微处理器U1对外发出报警信号。

百度查询： 中科新松有限公司 一种电磁铁状态检测电路及检测方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD