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1、【最新整理，下载后即可编辑】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
2、开之类【最新整理，下载后即可编辑】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：【最新整理，下载后即可编辑】图 1【最新整
3、理，下载后即可编辑】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
4、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【最新整理，下载后即可编辑】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1N4
5、007 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。【最新整理，下载后即可编辑】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。【最新整理，下载后即可编辑】图 5 项目工程绘制完成整体电路后， 执行 【工程】 【Compile
6、 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。【最新整理，下载后即可编辑】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。【最新整理，下载后即可编辑】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
7、。图 9 完成状态更改【最新整理，下载后即可编辑】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。2321121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。【最新整理，下载后即可编辑】21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
8、如图 13 所示。221222211341111412233212121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】【最新整理，下载后即可编辑】命令，使 PCB 板外轮廓生成边界线，如图 14 所示。221222211341111412233212121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。221222211341111412233212121【最新整理，下载后即可编辑】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
9、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。【最新整理，下载后即可编辑】221222211341111412233212121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。2212222113411114
10、12233212121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。【最新整理，下载后即可编辑】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。【最新整理，下载后即可编辑】221222211341111412233212121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。22122
11、2211341111412233212121【最新整理，下载后即可编辑】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【最新整理，下载后即可编辑】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1234567名称电阻电阻二极管电阻连接端子发光二极管光电耦合器元 件 规格1k10K1N40073KSIP2LEDPC817C数量2211211元 件 编 号R3R5R1R5D1R4J1J2D2U1【最新整理，下载后即可
12、编辑】89自锁开关三极管6 脚TIP12211SwQ1六、 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，需对各部分进行适当的连接，并考虑器件间相互的影响。（2）设计完成后要对电路进行噪声分析、频率分析等测试。（3） 电路图连接完成后，可以在 protues 软件上进行仿真，仿真时可以用继电器代替电磁阀，他们的工作原理差不多。这样可以初步确定电路的工作特性及是否可以完成相应的设计要求。备注：软件工具为 Altium designer16【最新整理，下载后即可编辑】
