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：
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：
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。

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。

1 2
4
3
1
2
4
3
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321
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2
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21 2
1
图17 完成自动布线后
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。

→【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
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。