占空比控制电磁阀

单电控直动式电磁阀的动作原理图
完成模拟电磁阀工作原理积木的连接，填写工作页。
连接好如图所示电路，检查无误后接通电源，此时磁铁_____________，原因是___________________。从实训中我们可以知道用固定的直流电流控制电磁阀阀门的开度是固定的，而很多时候我们要求阀门的开度是可变的，比如汽车发动机怠速阀，EGR阀，ABS阀等。
占空比，在一串理想的脉冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。如图5-1所示，例如：脉冲宽度1μs，信号周期4μs的脉冲序列占空比为0.25。在成语中有句话：三天打渔，两天晒网，如果以五天为一个周期，“打渔“的占空比则为0.6。
在汽车电子电路中，通常要求控制的负载功率要变化，即是要改变加在负载两端的电压和流经负载的电流要变化，以满足不同的工况。要实现这种控制方式有两种方法，改变电路电阻（在电路中串联电阻）或控制占空比的方法来实现。
步骤
图示
工作页
读识电路原理图，占空比输出信号已经带驱动放大，可以直接控制电磁阀升程。
用连接导线按照积木连接示意图连接成完整电路，注意连接前先关闭电源开关。
检查无误后接通电源，旋转占空比调节电位器至最左端，观察电磁阀状态，同时观察示波表波形，用万用表直流档测量输出电压，记录相关数据。
从左至右旋转占空比调节电位器，电磁阀升程的变化情况是___________________，
电磁阀板
连接导线
二、任务要求
分组实训:全班____人，每____人一组，分为____组，___套实训器材，每组小组长一名。
教师职责：课堂纪律与安全管理、实训器材管理、指导与巡查。
学生职责：班长协助教师对班级全面管理与监控、学习委员负责器材管理和检查、团委书记负责安全与纪律及素质评价、副班长负责收集和反馈学生意见，实训小组长负责指导组内学习和交流。
是□否□
续上表
6
本占空比发生电路是由555芯片构成，可以调节占空比，已带驱动，读识各接线端子功能。
是□否□
步骤
图示
工作页
1
读识电路原理图，占空比信号发生器输出一个占空比信号，相当于开关连续闭合、断开频率很快，发生器输出已带驱动放大，可直接接入负载。
2
用连接导线按照积木连接示意图连接成完整电路，注意连接前先关闭电源开关。
三、任务步骤
步骤
图示
任务内容
完成情况
1
检查固定电压输出、可调电压输出、电压显示是否正常。
是□否□
2
检查灯泡有无破裂，灯丝是否良好；检查电机是否良好，有无卡死。
是□否□
3
波动万用表档位开关，检查功能、液晶显示是否正常。
是□否□
4
打开示波表电源，检查液晶显示是否正常。
是□否□
5
观察线圈外观是否完好，磁铁能否正常回位。
信号频率，即电压切换的速率：占空比信号的频率比转向灯控制信号的频率高很多。
电流通、断时间的比例：占空比信号的通、断（高、底）时间可变。
占空比电路模型如图5-2所示，占空比信号由电子电路快速控制电流而产生，分正极端控制与负极端控制，两者只是控制波形相反。在实际应用中多采用负极端控制方式。
图5-2占空比控制电路模型
如果在一个周期为10ms的占空比信号内，通电时间为4ms，断点时间为6ms，那么该信号的占空比就是40%。如果要增加灯泡的亮度可以将通电时间调整为8ms，断点时间调整为2ms。此时灯泡的功率将是其全功率的80%。
现代汽车的控制精度越来越高，特别是在电控系统中，以前所采用的一些普通的开关式的执行器件已经不能满足现代轿车的控制要求了，比如说EGR系统，怠速控制系统，燃油蒸发控制系统等等。准确地说，占空比控制应该称为电控脉宽调制技术，它是通过电子控制装置对加在工作执行元件上一定频率的电压信号进行脉冲宽度的调制，以实现对所控制的执行元件工作状态精确，连续的控制。
各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。
步骤
内容
1
2
3
4
5
做出决策
教师根据学生提交的计划进行审核评价，如果不通过则由教师提出整改意见，通过之后每小组根据本小组制定的计划实施任务。
小组
评价
1
2
3
续上表
4
5
实施计划
一、任务准备
积木连线实训板
万用表
可调锂电池模块
负载积木板
示波表
占空比可调信号板
3
检查无误后接通电源，从左至右调节电位器，观察灯泡亮度变化，同时观察示波表波形，记录相关数据。
4
调节示波表幅值和时基，占空比波形的特点：_____________________，输出电压的变化情况是_____________，占空比与灯泡亮度的关系是怎样的？______________
你能计算出占空比是多少吗？画出波形并列式计算。
我们根据欧姆定律可知，在电路中串联入电阻可以改变负载的电压和电流，从而改变了负载的功率，但此时电阻会产生分压，流过的电流肯定会有很大的功率损耗，早期汽车空调鼓风机的控制方式就是采用这种串电阻的方式。
通过控制占空比可在无功率损失的情况下对电流进行控制。占空比信号类似转向灯的控制信号，转向灯每次点亮约半秒钟，然后熄灭约半秒钟，这称作一个周期。转向灯控制信号和占空比信号的不同在于：
信号与控制电路
项目描述
占空比在汽车电子控制中是比较常用的控制方式，如电磁阀控制，电机转速控制，理解占空比调制和控制原理对电路设计和维修都有很重要的帮助。本项目通过向同学们介绍占空比的定义和控制特点，在实训中观测波形和控制负载的变化来理解和掌握占空比控制技术。
在维修厂一位老师傅搞不清楚占空比控制是怎么回事，你能够回答他吗？
同时观察输出电压的变化_________，通过这个实训我们可以知道占空比控制电磁阀的工作原理是调节占空比信号使输出电压产生变化驱动功率器件控制电磁阀电流，从而使电磁阀升程产生变化。
检查项目
结果或数据
检查项目
结果或数据
续上表
5
描绘占空比波形
计算波形占空比：
图示
续上表
工作页
知识链接：什么是电磁阀？
电磁阀（valve）由两个基本功能单元组成：电磁线圈和磁芯。包含一个或几个孔的阀体。当电线圈通电或断电时，磁芯的运转将导致流体通过阀体或被切断。电磁线圈被直接安装在阀体上，磁芯被封闭在密封管中，构成一个简洁，紧凑的组合。电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，可用于液压、气动。汽车上有很多电磁阀，比如EGR阀，ABS阀等。