螺线管柱塞移动检测系统技术方案

一种螺线管柱塞移动检测系统和方法可以包括：利用电流传感器来检测被供应到螺线管的电流；利用耦合到第一比较器的计数器将被供应到该螺线管的该电流转换为数字信号；利用峰值检测器来检测该数字信号内的峰值；利用耦合到该峰值检测器的第二比较器将该峰值与该数字信号进行比较；利用该第二比较器来测量从该峰值开始的下降，并且测量谷值；在该峰值和该谷值指示该螺线管的平滑电流上升时生成错误；利用信号处理器来接收用于处理该数字信号的可配置参数；以及利用接口来向该计数器、该第二比较器、该信号处理器或其组合提供可配置参数。

【技术实现步骤摘要】
螺线管柱塞移动检测系统相关申请的交叉引用本专利技术要求于2019年4月15日提交的美国临时专利申请号62/833,896的所有共同主题的优先权权益。该美国临时申请的内容通过引用以其全文结合在此。
本披露涉及螺线管，更具体地涉及检测螺线管的移动属性。
技术介绍
包括制造、医疗保健和汽车等的行业内的快速自动化在很大程度上依赖于螺线管。可以在诸如办公室、旅馆和高安全区域的门锁等自动锁定机构中找到螺线管。在需要精确并且准确的运动的医疗领域中，诸如在透析机和加药机的操作期间，电子螺线管也是很重要的。工业制造可能需要精确致动数十或数百个螺线管，例如在纺织制造系统中。当螺线管阀无法正常工作时，通常是由于柱塞卡住了。当用于工业制造时，一个螺线管的故障可能会影响产品的质量，可能会停止生产线，并且甚至给操作员带来危险。当用于医疗或安全行业时，螺线管的故障可能导致丧失生命。迫切期望对这种故障进行及时且可负担的检测。用于螺线管的移动检测机构具有对制造集成产生显著影响的独特属性，因为它们通常必须是小型、轻量且功能丰富的，并且它们必须以相对低的成本大批量生产。作为电子行业的扩展，电子螺线管行业已经见证了不断增长的商业竞争压力、以及不断增长的消费者期望和市场中有意义的产品差异化的机会减少。对螺线管运动属性的电子检测是下一代产品的开发路线图中概述的下一代电子器件插入策略的核心。除了下一代设备的性能要求之外，行业现在还要求成本成为主要的产品差异化因素，以实现利润目标。先前已经存在用于解决对螺线管运动属性的控制和检测的要求的方法。行业路线图已经标识了当前能力与可用支持电子检测技术之间的显著差距。一种这样的先前的用于检测螺线管运动属性的方法依赖于运算放大器、比较器和主动峰值检测器。然而，这种方法是昂贵的、消耗大量功率、并且不易配置。鉴于不断增长的商业竞争压力以及不断增长的消费者期望和市场中有意义的产品差异化的机会减少，找到这些问题的答案就至关重要。另外，降低成本、降低功率要求、提供可配置性、以及满足竞争压力的需要使得寻找这些问题的答案的关键必要性甚至更迫切。因此，仍然需要准确、低成本、高度可配置并且具有显著较低的功率要求的对螺线管运动属性的控制和检测。长期以来一直在寻求这些问题的解决方案，但是先前的发展并没有教导或建议任何解决方案，并且因此这些问题的解决方案长期以来难倒了本领域技术人员。附图说明在附图中展示了检测系统，这些附图旨在是示例性的而非限制性的，在附图中，相同的附图标记旨在表示相同的部件，并且在附图中：图1是第一实施例中的检测系统100的框图。图2是由图1的电流传感器检测到的电流的图形描绘。图3是第二实施例中的检测系统300的框图。图4是用于利用检测系统来检测螺线管柱塞移动的控制流程。具体实施方式在以下描述中，参考形成该描述的一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了可以实践检测系统的实施例。应当理解，在不脱离检测系统的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构改变。当在过程、操作、控制流程或流程图的步骤方面描述检测系统的特征、方面或实施例时，应当理解，在不脱离如本文所述的检测系统的情况下，这些步骤可以组合、以不同的顺序执行、删除或包括附加步骤。足够详细地描述了检测系统，以使得本领域技术人员能够制造和使用检测系统并提供许多具体细节以便彻底了解检测系统；然而，将显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践该检测系统。为了避免模糊检测系统，并未详细地披露一些众所周知的系统配置和描述。同样地，示出系统的实施例的附图是半示意性的且不按比例，并且具体地，为了呈现的清晰，一些尺寸在附图中放大地示出。通常，检测系统可以在任何取向上操作。如本文所使用的，术语“耦合”或“被耦合”是指部件之间的电连接。术语“系统”是指机器或装置。现在参考图1，其中示出了第一实施例中的检测系统100的框图。检测系统100可以包括螺线管102。螺线管102被描绘为单个螺线管，然而应当理解，螺线管102代表一个或许多螺线管。螺线管102可以例如是线性螺线管，也称为线性机电致动器。螺线管102可以包括缠绕在螺线管主体104内的圆柱形管周围的电线圈以及磁致动器或柱塞106。柱塞106可以自由地移动或滑动进入和离开螺线管102的本体104。当电流经过螺线管102的主体104内的线圈时，线圈表现得像电磁体一样，并且位于线圈内部的柱塞106被线圈内建立的磁通量吸引朝向线圈的中心。随着柱塞106朝向主体104的中心移动，柱塞106可以压缩位于螺线管102的主体104内并且被附接到柱塞106的一端的小弹簧。柱塞106的移动的力和速度由线圈内生成的磁通量的强度来确定。当供应电流被关断时，由线圈产生的电磁场将消失，从而释放柱塞106，并且允许被压缩的弹簧迫使柱塞106回到其起始休息位置。螺线管102可以耦合到电源108。电源108可以供应致动柱塞106使其进入和离开螺线管102的主体104所需的电流。在螺线管102与电源108之间，检测系统100可以包括电流传感器110。电流传感器110可以检测和输出被供应到螺线管102的如图2所表示的电流。电流传感器110可以检测从电源108供应到螺线管102的电流的量。电流传感器110可以将检测到的电流指示为模拟输出值。电流传感器110的输出端可以耦合到电流比较器112。电流比较器112可以例如是电流驱动调节回路114内的部件。电流驱动调节回路114可以确保受控量的电流被供应到螺线管102。电流驱动调节回路114可以包括调节部件116，这些部件包括如电阻器、电容器和电感器等无源部件以及诸如晶体管等有源部件。电流驱动调节回路114的输出可以被供应到电源108。已经发现，利用同一电流比较器112作为电流驱动调节回路114的部件以及检测系统100的部件会减少零件数目、减少占用面积、降低设计复杂度、并且很重要的是降低成本。电流比较器112与递增/递减计数器118和数模转换器或电流数模转换器(DAC)120一起可以跟踪由电流传感器110检测到的电流。耦合到电流比较器112并且耦合到电流DAC120的递增/递减计数器118可以操作以将被供应到螺线管的电流转换为数字信号。说明性地，例如，电流比较器112可以包括两个模拟输入，一个输入来自电流传感器110，并且另一个输入来自电流DAC120。电流比较器112的输出可以是数字信号，该数字信号指示来自电流传感器110的最近检测到的电流是高于还是低于由电流DAC120的输出提供的先前检测到的电流。电流比较器112的输出可以被供应到递增/递减计数器118。递增/递减计数器118可以通过基于由电流比较器112供应的输出来递增或递减计数，从而产生并供应由电流传感器110检测到的电流的数字表示。然后，电流DAC120可以将由递增/递减计数器118供应的、电流的数字表示转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测螺线管柱塞移动的方法，该方法包括：/n利用电流传感器来检测被供应到螺线管的电流；/n利用计数器将被供应到该螺线管的该电流转换为数字信号；/n利用峰值检测器来检测该数字信号内的峰值；/n利用耦合到该峰值检测器的第二比较器将该峰值与该数字信号进行比较；/n利用该第二比较器来测量从该峰值开始的下降，并且测量谷值；以及/n在该峰值和该谷值指示该螺线管的平滑电流上升时生成错误。/n

【技术特征摘要】
20190415 US 62/833,896;20200413 US 16/847,5841.一种检测螺线管柱塞移动的方法，该方法包括：
利用电流传感器来检测被供应到螺线管的电流；
利用计数器将被供应到该螺线管的该电流转换为数字信号；
利用峰值检测器来检测该数字信号内的峰值；
利用耦合到该峰值检测器的第二比较器将该峰值与该数字信号进行比较；
利用该第二比较器来测量从该峰值开始的下降，并且测量谷值；以及
在该峰值和该谷值指示该螺线管的平滑电流上升时生成错误。


2.如权利要求1所述的方法，其中，生成该错误包括基于该峰值与该谷值之间的差值小于下降幅度阈值而生成该错误。


3.如权利要求1所述的方法，进一步包括利用耦合到该计数器的信号处理器来确定来自该螺线管的先前测量结果与该螺线管的当前测量结果之间的差值。


4.如权利要求1所述的方法，进一步包括利用该第一比较器来控制到该螺线管的电流，该第一比较器充当电流驱动调节回路内的部件。


5.如权利要求1所述的方法，其中，检测该峰值包括检测来自通过柱塞的移动而生成的反电磁力的峰值。


6.一种检测螺线管柱塞移动的方法，该方法包括：
利用电流传感器来检测被供应到螺线管的电流；
利用耦合到第一比较器的计数器将被供应到该螺线管的该电流转换为数字信号；
利用峰值检测器来检测该数字信号内的峰值；
利用耦合到该峰值检测器的第二比较器将该峰值与该数字信号进行比较；
利用该第二比较器来测量从该峰值开始的下降，并且测量谷值；
在该峰值和该谷值指示该螺线管的平滑电流上升时生成错误；
利用信号处理器来接收用于处理该数字信号的可配置参数；以及
利用接口来向该计数器、该第二比较器、该信号处理器或其组合提供可配置参数。


7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
从该接口接收开始/结束阈值；以及
利用该计数器仅在该开始/结束阈值之间将被供应到该螺线管的该电流转换为该数字信号。


8.如权利要求6所述的方法，进一步包括接收用于缩小在其中可以利用该信号处理器识别到该峰值、该下降和该谷值的电流范围的顶部搜索水平和底部搜索水平。


9.如权利要求6所述的方法，进一步包括利用该信号处理器来接收抗尖峰脉冲定时，从而消除该螺线管的周期中不指示电力供电的柱塞运动的部分。


10.如权利要求6所述的方法，进一步包括：
利用该信号处理器来接收斜率曲线；
利用该信号处理器将在该下降之前、期间和之后的斜率与这些斜率曲线进行比较；以及
利用该信号处理器，基于与这些斜率曲线的偏差而生成该错误。


11.一种螺线管柱塞移动检测系统，包括：
螺线管；
耦合到该螺线管的输入端的电流传感器，该电流传感器检测被供应到该螺线管的电流；
耦合到第一比较器...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·卡西拉奇，L·弗兰基尼，P·因特罗伊尼，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US