电磁阀驱动电路

设计文件 项目任务书 一 设计题目 电磁阀驱动电路系统设计全程解决方案 二 关键词和网络热点词 1 关键词 电磁阀 驱动 光电耦合 2 网络热点词 电动开关 三 设计任务 设计一个简单的电池阀驱动电路 通过按钮开关控制市场上的 12V 常闭电池 阀打开和闭合 基本要求 基本要求 1 电路供电为 24V 2 电磁阀工作电压为 12V 3 带有光电耦合控制电路 4 用发光二极管来区别 显示电磁阀的开关开关状态 四 设计方案 1 电路设计的总体思路 电磁阀驱动电路是各种气阀 油阀 水阀工作的首要条件 其作用是通过适 当的电路设计 使电池阀能够按时打开或半打开 有需要控制阀以几分之几的规 律打开之类的要求 应设计较精密的的驱动电路 我做的只是一个简单的驱动常 闭电池阀全打开的简单驱动电路 通过光电耦合器控制三极管的导通 进而控制 电磁阀的打开与闭合 电磁阀导通的同时 与之并联的 LED 灯也随之亮 来指示 电磁阀正在工作 我们选用大功率管 TIP122 来控制电路的导通 截止 而且这里 必须用大功率管 因为电磁阀导通时电流特别大 考虑到电磁阀断开时会有大股 电流回流 这时则需要设置回流回路 防止烧坏元器件 我们这里采用大功率二 极管 1N4007 与电磁阀形成回流回路来消弱逆流电流的冲击 具体的电路图如下图 1 所示 图 1 2 系统组成 在设计整个电路前 我们应该先有个整体构思 建立一个整体框架 然后根 据设计要求再逐步细化 设计每一个模块的具体电路 及工作原理 最后将各部 分有机的连接到一起 形成一个完整的电路系统 完成项目任务 系统框图如下 图 2 所示 图 2 系统框图 电磁阀驱动电路整个系统主要分两个部分 第一个部分 光电耦合器控制电路 我们都知道光电耦合器随着输入端电 流的增加 其内部发光二极管的亮度也会增强 紧随着光电耦合器的输出电流 就会跟着增大 光电耦合器一般由三部分组成 光的发射 光的接受 及信号 放大 输入的电信号驱动发光二极管 LED 使之发出一定波长的光 被光探 测器接受而产生光电流 再进一步放大后输出 这就完成了电 光 电的转换 从 而起到输入 输出 隔离的作用 而我们本电路只需要小电流 故我们加了两 个 10K 限流电阻 产生足以驱动或打开后面的三极管的电流即可 具体电路见 图 3 其中 J1 接口外接 24V 正电源给系统供电 图 3 开关电路原理图 第二部分 电磁阀驱动部分 由前级电路控制三极管开关 当三极管导通 后 发光二级管亮 电池阀开关打开 1K 电位器的作用是调试电路 因具体的 电池阀驱动电压有一定的浮动值 不同规格的电池阀精度不同 一旦调试好了 完全可以用定阻代替 这样便可以实现电池阀开关打开与 LED 灯亮同步进行 这里的二极管 1N4007 的作用是与电磁阀形成回流回路来消弱逆流电流的冲击 具体电路图如下图 4 所示 其中 J2 接口接电磁阀 图 4 驱动电路原理图 经过实物测试 本设计具有能够驱动电磁阀正常的关断功能 满足设计目的 符合设 计要求 五 电路板布线图 PCB 版图 实物图 元器件清单 1 PCB 绘制过程 执行 文件 新建 Project 命令 将新工程项目命名为 电磁 阀驱动电路 并向其中添加原理图文件和 PCB 文件 如图 5 所示 在原理图 编辑环境中 绘制如图 1 所示的整体电路 图 5 项目工程 绘制完成整体电路后 执行 工程 Compile Document 电磁阀 驱动电路 SchDoc 命令 查看 Messages 对话框 如图 6 所示 显示 原理图编译无错误 图 6 Messages 对话框 执行 设计 Update PCB Document 电磁阀驱动电路 PcbDoc 命令 弹出 工作顺序更改 对话框 如图 7 所示 图 7 原理图编译后的 Messages 对话框 单击 生效更改 按钮 完成状态检测 如图 8 所示 图 8 完成状态检测 全部通过检测后 单击 执行更改 按钮 即可完成更改 如图 9 所示 并在 PCB 编辑环境下 自动生成 PCB 图 如图 10 所示 图 9 完成状态更改 图 10 自动生成的 PCB 图 将 Room 和所有元件移动到 PCB 板上 并调节 Room 尺寸 如图 11 所示 图 11 调节 Room 尺寸后 元件布局采用手动布局的方式 尽量将元件集中到一个区域 并采用 排 列工具 命令 使元件对齐或等间距排列 排列好的元件如图 12 所示 图 12 排列好的元件 再次调节 Room 尺寸 使 Room 区域覆盖所有元件即可 布局 完毕后 执行 放置 走线 命令 绘制出矩形框 选择绘制出的矩形框 然后执行 设计 板子形状 按照选择对象定义 命令 执行结果如 图 13 所示 图 13 定义板型后 执行 设计 板子形状 根据板子外形生成线条 命令 使 PCB 板外轮廓生成边界线 如图 14 所示 图 14 生成边界线后 在 PCB 板上放置四个直径为 2mm 的通孔 作为固定孔 放置通孔后 如 图 15 所示 图 15 放置通孔后 执行 自动布线 全部 命令 弹出 Situs 布线策略 对话框 单击 Situs 布线策略 对话框中 编辑规则 按钮 弹出 PCB 规则及约 束编辑器 对话框 将 GND 网路中线宽设置为 50mil VCC 网路中 线宽设置为 40mil 其他线宽设置为 30mil 优先权依次减弱 如图 16 所 示 图 16 PCB 规则及约束编辑器 对话框 返回 Situs 布线策略 对话框 单击 Route All 按钮 即可自动布 线 完成自动布线后 如图 17 所示 图 17 完成自动布线后 完成自动布线后 仍需手动对某些线进行调节或者对某些元件的布局 进行调整 再次调整布线 如图 18 所示 图 18 调整后的布线图 完成布线后 切换到顶层 执行 放置 多边形敷铜 命令或单击命 令栏中的 敷铜 图标 为 PCB 敷铜 弹出 多边形敷铜 对话框 参数设置 如图 19 所示 图 19 多边形敷铜 对话框 设置好参数后 单击 确定 按钮 选择四点 使所画矩形覆盖整个 PCB 右键单击退出 顶层敷铜之后如图 20 所示 图 20 顶层敷铜后 底层敷铜方法与底层敷铜方法一致 需要注意的是执行 敷铜 操作之前 应先切换到底层图层 底层敷铜之后 如图 21 所示 图 21 底层敷铜后 电磁阀驱动电路 PCB 实例进本绘制完毕 下面查看 3D 视图 执行 查看 切换到 3 维显示 命令 执行结果如图 22 所示 图 22 3 维显示 2 实物图见下图 23 图 23 硬件实物图 3 元器件清单 构成本电路的材料清单如表 1 所示 表 1 元器件清单 序号名称元 件 规 格数量元 件 编 号 1电阻 1k 2R3 R5 2电阻10K2R1 R5 3二极管1N40071D1 4电阻3K1R4 5连接端子SIP22J1 J2 6发光二极管LED1D2 7光电耦合器PC817C1U1 8自锁开关6 脚1Sw 9三极管TIP1221Q1 六 关于该电路的视频讲解 视频讲解文件见本包附带的相应文件夹 七 配套习题 注意事项 习题 1 pc817 是什么芯片 答 一种常用的光电耦合器 2 电路仿真时没有电磁阀怎么办 答 可以用继电器代替 他们的原理差不多 3 图中 1K 电位器是否可以换成定值电阻 答 不可以 仿真时用的是继电器 与实际的电磁阀有一定的区别 加一个 电位器方便电路调试 注意事项 1 当电路各部分设计完毕后 需对各