在工程機(jī)械和其他施工機(jī)械的液壓控制系統(tǒng)中 ， 廣泛應(yīng)用著電磁閥，它是一種將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)槭能的電磁元件。以往電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路普遍由三極管或功率MOSFET等分立元件構(gòu)成，并需要自行設(shè)計(jì)故障自診斷 電 路， 可靠性差。 成本高。采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L9352B1來(lái)驅(qū)動(dòng)電磁閥的方法。

　　電磁閥是一種將電磁能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的電磁元件，被廣泛應(yīng)用到液壓控制系統(tǒng)中。如何很好地控制電磁閥是一個(gè)很重要的課題。當(dāng)前電磁閥的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)主要采用三極管或功率MOSFET。為了保證電路的可靠性，外圍電路通常需要設(shè)計(jì)隔離和輔助保護(hù)電路。此方法的最大弊端是：如果需要進(jìn)行電磁閥故障檢測(cè)，則需要設(shè)計(jì)專門的自診斷回路，這無(wú)疑增加了成本，而MOSFET易壞的特性容易造成電路可靠性降低?；诖?，本文采用ST公司基于ARM內(nèi)核的STM32F103系列控制專用集成驅(qū)動(dòng)芯片L9352B［1］來(lái)控制和監(jiān)測(cè)電磁閥，其優(yōu)點(diǎn)是：具有驅(qū)動(dòng)與監(jiān)測(cè)功能，成本低，可靠性高。

　　常見(jiàn)的電磁閥可以分為開(kāi)關(guān)型和比例型，開(kāi)關(guān)型與比例型在控制方式上有所不同。

　　目前常見(jiàn)的電磁閥控制方法有如下幾種：

　　（1）由二極管、三極管集成電路或達(dá)林頓三極管控制的電路，其典型的電路有：

　　為代表的電路全部由分立元件如：施密特觸發(fā)器、電阻、電容、三極管、繼電器等構(gòu)成的模擬電路。其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，但由于其無(wú)法像數(shù)字電路那樣進(jìn)行準(zhǔn)確控制，只能控制而無(wú)法檢測(cè)電磁閥故障，這種電路當(dāng)前使用較少。

　　為代表的電路，其泵和馬達(dá)的電磁閥都是采用數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）作為主控制器再加達(dá)林頓三極管進(jìn)行控制。目前采用DSP、單片機(jī)或CPLD/FPGA等作為主控制器，通過(guò)PWM或數(shù)字輸入輸出接口控制電磁閥的方法也很常見(jiàn)。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是：能對(duì)大功率的電磁閥準(zhǔn)確控制；缺點(diǎn)是：如果需要檢測(cè)電磁閥的故障需要額外增加電路而且需要占用主控制器的AD資源。

　?。?）由MOSFET控制的典型電路可見(jiàn)參考文獻(xiàn)［4］為代表的電路，控制方法與（1）類似，區(qū)別在于MOSFET管是電壓器件而三極管是電流器件，在控制方式上有區(qū)別。

　?。?）在工程機(jī)械領(lǐng)域，普遍采用專用控制器，專用控制器可以直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，詳見(jiàn)參考文獻(xiàn)［5］。這種方法雖然性能可靠、控制簡(jiǎn)單，但價(jià)格昂貴。

　　可見(jiàn)上述3種方法都不具備成本合理、電路簡(jiǎn)單、性能可靠并且具有檢測(cè)功能的要求。本文介紹的電磁閥控制電路框圖如圖1所示，以ARM為核心，通過(guò)磁隔離芯片實(shí)現(xiàn)主控芯片與專用驅(qū)動(dòng)芯片L9352B 的隔離， ARM輸出的PWM或者數(shù)字輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)隔離后控制L9352B，從而控制電磁閥；電磁閥的狀態(tài)通過(guò)L9352B輸出再經(jīng)隔離后輸入ARM，從而系統(tǒng)能實(shí)時(shí)了解電磁閥的狀態(tài)。

　　電磁閥控制電路設(shè)計(jì)

　　開(kāi)關(guān)型和比例型電磁閥都可采用集成驅(qū)動(dòng)芯片L9352B控制。

　　集成驅(qū)動(dòng)芯片L9352B的特性

　　L9352B是ST公司專門為感性負(fù)載（如電磁鐵、電磁閥）控制而設(shè)計(jì)的芯片，它將分立元件的驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)功能集成在一個(gè)芯片中，可以控制2路比例電磁鐵和2路開(kāi)關(guān)電磁鐵，允許對(duì)感性負(fù)載進(jìn)行調(diào)節(jié)。其主要特征是：輸出斜坡控制，短路保護(hù)，過(guò)溫關(guān)閉功能可選，開(kāi)路負(fù)載監(jiān)測(cè)，掉電監(jiān)測(cè)，外部時(shí)鐘可控，再循環(huán)控制，調(diào)節(jié)器漂移監(jiān)測(cè)，調(diào)節(jié)器誤差控制，調(diào)節(jié)器校正電流5 mA，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，靜電監(jiān)測(cè)。每個(gè)通道各由一狀態(tài)輸出端口來(lái)監(jiān)測(cè)，各通道的推挽狀態(tài)輸出具有故障診斷功能。

　　電磁閥控制電路設(shè)計(jì)

　　主控ARM芯片STM32F103ZET6是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的ARM 32 bit CortexTM-M3內(nèi)核帶512 KB閃存的增強(qiáng)型微控制器，其工作頻率最高可達(dá)72 MHz，單周期乘法和硬件除法，具有USB、CAN、11個(gè)定時(shí)器、3個(gè)DAC和13個(gè)通信接口，非常合適作控制應(yīng)用。電磁閥控制電路原理圖如圖2所示。

　　圖2中， STM32F103在控制L9352B時(shí)不能直接相連，因?yàn)镾TM32F103為3.3 V供電， L9352B為5 V供電，兩者間需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。四通道數(shù)字隔離器ADUM1402工作電壓可兼容3.3 V和5 V系統(tǒng)，不僅能實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，而且還可將輸入和輸出隔離，以避免驅(qū)動(dòng)電路對(duì)主控芯片產(chǎn)生影響。使能端VE1和VE2都接高電平，通道A和B的數(shù)據(jù)從ARM傳給L9352B用于ARM發(fā)出控制信號(hào)，通道C和D的數(shù)據(jù)從L9352B傳給ARM用于L9352B讀取狀態(tài)。

　　每片L9352B通道1和2驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電磁閥，通道3和4驅(qū)動(dòng)比例電磁閥。所有輸入引腳高電平有效，內(nèi)部由帶滯回特性的施密特觸發(fā)器構(gòu)成。其供電電壓VS通常接5 V或12 V，VCC和VDD都接5 V電源。電磁閥接到功率輸出通道Q端和PGND端，狀態(tài)輸出引腳ST狀態(tài)電壓范圍為-0.3 V~6 V。IN1和IN2端輸入開(kāi)關(guān)量控制信號(hào)能控制2路開(kāi)關(guān)電磁閥工作，Q1和Q2最大驅(qū)動(dòng)能力為2.5 A；IN3和IN4端輸入PWM控制信號(hào)時(shí)能方便控制2路比例電磁閥工作，Q3和Q4最大驅(qū)動(dòng)能力為5 A。EN為該芯片的使能端，ARM輸出的V_EN信號(hào)經(jīng)隔離后輸入到EN端，可控制L9352B是否工作。TEST引腳為漂移檢測(cè)使能輸入。外部時(shí)鐘U15經(jīng)過(guò)12 bit計(jì)數(shù)器74HC4040分頻后輸入到L9352B的CLK時(shí)鐘輸入引腳，J12跳線組可以選擇計(jì)數(shù)器分頻系數(shù)。ST1~ST4引腳保存電磁閥的故障狀態(tài)，經(jīng)過(guò)隔離后輸入給ARM以處理故障。

　　下面是一個(gè)用stc89c52單片機(jī)對(duì)電磁閥進(jìn)行一些簡(jiǎn)單控制的程序

　　#include

　　sbit a=P1^0;//下開(kāi)關(guān)

　　sbit b=P1^1;//上升

　　sbit c=P1^2;//下降

　　sbit d=P1^3;//上線位

　　sbit e=P1^4;//下限位

　　void main（）

　　{

　　a=1;// 上開(kāi)關(guān) 常開(kāi)

　　b=1;// 上升 常開(kāi)

　　c=1;// 下降 常開(kāi)

　　d=1;// 上限位開(kāi)關(guān) 常開(kāi)

　　e=1;// 下限位開(kāi)關(guān) 常開(kāi)

　　while（1） //循環(huán)

　　{

　　if（a==0） // 判定上開(kāi)關(guān)閉合 執(zhí)行語(yǔ)句

　　{

　　a=1; //斷開(kāi)開(kāi)關(guān)信號(hào) 依舊執(zhí)行 下降 直到碰到下限位開(kāi)關(guān)

　　c=0; // 2 啟動(dòng)下降

　　}

　　if（e==0） // 4碰到下限位開(kāi)關(guān)啟動(dòng)

　　{

　　e=1; // 下限位信號(hào)保持 依舊執(zhí)行 上升

　　c=1; // 2斷開(kāi)下降電磁閥

　　b=0; // 1一直啟動(dòng)上升電磁閥 直到碰到上限位開(kāi)關(guān)

　　} //

　　if（d==0） // 3碰到上限位開(kāi)關(guān)

　　{

　　P1=0xff; // 斷開(kāi)所有

　　}

　　}

　　}