CN105374628A - 一种新型总线继电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型总线继电器，其包括供电电源、单片机控制***、驱动***、检测***、负载、总线接口和总线，驱动***进一步包括测试电路、控制电路和切换开关。相对于现有技术，本发明的有益效果是：其控制电路通过使用在AC/DC整流模块输出的电压达到设定值才能驱动继电器吸合，减小了继电器主触点抖动、保证继电器主触点的有效吸合；同时，继电器采用总线挂接，减少配电***电缆的用量，便于实现分布式安装，便于调试维护；驱动***避免了继电器在切换时产生电弧及输出电压不稳定现象；因此，应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种继电器，具体涉及一种新型总线继电器，属于低压开关设备和控制设备技术领域。
背景技术
继电器(英文名称：relay)是一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制***(又称输入回路)和被控制***(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分)；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分)；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构(驱动部分)。
国内继电器主要存在一下几个问题：1、不具备智能保护作用，在负载短路或电流过载时，继电器仍在运作，这在一定程度上会导致器件的损坏；2、一般国内的继电器采用一体式安装，这就使得安装和调试维护变得十分麻烦，浪费了许多不必要的人力物力；3、大电流高电压继电器工作时，其驱动线圈的电感充放电效应较为明显，可能导致继电器开启与关闭时间较长，且金属弹片接点在从闭合状态过渡到断开状态的过程中容易产生有害的电弧，在开启时还可能因弹片之机械弹跳动作而产生输出电压波动，这在一定程度上会影响继电器使用的安全性和稳定性；4、在日常工作中，由于继电器线圈电压的不够，产生的磁力较小，主触点往往会产生抖动，并且此时如果经过触点电流较大，主触点很容易产生粘连。
国内申请号为CN200610021741.3的总线继电器在一定程度上缓和了上述问题，但许多根本的问题还没有得到解决，由此，亟需一种便于安装调试、具有更高稳定性和安全性的新型总线继电器。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供便于安装调试、具有更高稳定性和安全性的新型总线继电器。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种新型总线继电器，包括供电电源、单片机控制***、驱动***、检测***、负载、总线接口和总线，其中，总线通过总线接口和单片机控制***电连接，供电电源、驱动***和检测***与单片机控制***分别电连接，驱动***和检测***之间电连接有至少一个负载，其结构特点为：所述驱动***包括测试电路、控制电路和切换开关：测试电路，电性连接至供电电源，该测试电路用于测试该供电电源的零交越区域，并输出一零交越区域测试信号；控制电路，电性连接至该测试电路，用于接收该零交越区域测试信号及一开关控制信号，当该供电电源位于零交越区域时，该控制电路的输出信号与该开关控制信号同相；切换开关，分别电性连接至该控制电路及负载，该切换开关在该控制电路的输出信号的控制下而开启与关闭，以对应控制该继电器的开启与关闭。
优选的，所述控制电路包括第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元、继电器线圈和AC/DC整流模块，所述第一控制单元用于基于从AC/DC整流模块接收到的整流输出电压和设定动作电压之间的比较以生成第一开关驱动信号；第二控制单元基于所述第一开关驱动信号导通或者关断，从而生成第二开关驱动信号；第三控制单元基于所述第二开关驱动信号导通或者关断，从而生成控制继电器的主触点吸合或断开的继电器控制信号。
更优选的，所述第一控制单元包括分压电阻R3、稳压二极管Z1、三极管Q2和上拉电阻R4，所述分压电阻R3的第一端连接所述AC/DC整流模块的输出电压正极，所述分压电阻R3的第二端连接所述稳压二极管Z1的负极，所述稳压二极管Z1的正极连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极连接所述AC/DC整流模块的输出电压负极，所述三极管Q2的集电极经所述上拉电阻R4连接到所述AC/DC整流模块的输出电压正极且连接所述第二控制单元以输出所述第一开关驱动信号。
更优选的，所述第二控制单元包括上拉电阻R5和三极管Q3，所述上拉电阻R5的第一端连接所述AC/DC整流模块的输出电压正极，所述上拉电阻R5的第二端连接所述三极管Q3的集电极，所述三极管Q3的发射极连接所述AC/DC整流模块的输出电压负极，所述三极管Q3的基极连接所述第一控制单元，且所述三极管Q3的集电极连接所述第三控制单元以输出所述第二开关驱动信号。
更优选的，所述第三控制单元包括续流二极管Z6和三极管Q4，所述三极管Q4的集电极连接所述续流二极管Z6的阳极，所述续流二极管Z6的阴极连接所述AC/DC整流模块的输出电压正极，所述三极管Q4的发射极连接所述AC/DC整流模块的输出电压负极，所述三极管Q4的基极连接所述第二控制单元，且所述三极管Q4的集电极连接继电器线圈以输出继电器控制信号。
实施本发明提供的控制电路，通过使得在AC/DC整流模块输出的电压达到设定值才能驱动继电器吸合，从而减小继电器主触点抖动、保证继电器主触点的有效吸合。
优选的，所述测试电路包括一交流光耦合器，该交流光耦合器分别电性连接于该供电电源的两端。
更优选的，所述测试电路还包括一限流电阻，该限流电阻串接至所述交流光耦合器与所述供电电源之间，调节该限流电阻的阻值以调节该零交越区域的宽度。
更优选的，所述驱动***还包括一开启时间调节电路，该开启时间调节电路串联至该继电器线圈及该供电电源之间，用于调整该继电器的驱动电压的大小。
更优选的，所述负载的个数为9个。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明所提供的一种新型总线继电器采用的控制电路通过使用在AC/DC整流模块输出的电压达到设定值才能驱动继电器吸合，减小了继电器主触点抖动、保证继电器主触点的有效吸合；同时，继电器采用总线挂接，减少配电***电缆的用量，便于实现分布式安装，便于调试维护；驱动***避免了继电器在切换时产生电弧及输出电压不稳定现象；因此，应用前景十分广阔。
附图说明
图1是本发明提供的新型总线继电器的一种优选实施例的结构示意图；
图2是本发明提供的新型总线继电器驱动***的一种优选实施例的结构示意图；
图3是本发明提供的新型总线继电器控制电路的一种优选实施例的结构示意图；
图4是本发明提供的新型总线继电器测试电路的一种优选实施例的结构示意图。
图中：1、供电电源；2、单片机控制***；3、驱动***；4、检测***；5、负载；6、总线接口；7、总线；301、测试电路；302、控制电路；303、切换开关；304、开启时间调节电路；3021、第一控制单元；3022、第二控制单元；3023、第三控制单元；3024、继电器线圈；3025、AD/DC整流模块。
具体实施方案
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细完整地说明。
图1是本发明提供的新型总线继电器的一种优选实施例的结构示意图，如图1所示，一种新型总线继电器，包括供电电源1、单片机控制***2、驱动***3、检测***4、负载5、总线接口6和总线7，其中，总线7通过总线接口6和单片机控制***2电连接，供电电源1、驱动***3和检测***4与单片机控制***2分别电连接，驱动***3和检测***4之间电连接有九个负载5，所述九个负载5并联连接。
图2是本发明提供的新型总线继电器驱动***的一种优选实施例的结构示意图，如图2所示，驱动***3包括测试电路301、控制电路302和切换开关303，测试电路301电性连接至供电电源1，测试电路1用于测试供电电源1的零交越区域，并输出一零交越区域测试信号；控制电路302电性连接至测试电路301，用于接收该零交越区域测试信号及一开关控制信号，当供电电源1位于零交越区域时，控制电路302的输出信号与开关控制信号同相；切换开关303分别电性连接至控制电路302及负载5，切换开关303在控制电路302的输出信号的控制下而开启与关闭，以对应控制继电器的开启与关闭。
测试电路301包括一交流光耦合器，该交流光耦合器分别电性连接于供电电源1的两端。测试电路301进一步包括一限流电阻，该限流电阻串接至交流光耦合器与供电电源1之间，调节该限流电阻的阻值以调节该零交越区域的宽度。驱动***3还包括一开启时间调节电路304，开启时间调节电路304串联至该继电器线圈3024及该供电电源1之间，用于调整该继电器的驱动电压的大小。
图3和图4是本发明提供的新型总线继电器控制电路和测试电路的一种优选实施例的结构示意图，如图3、图4所示，第一控制单元3021包括分压电阻R3、稳压二极管Z1、三极管Q2和上拉电阻R4，分压电阻R3的第一端连接AC/DC整流模块3025的输出电压正极，分压电阻R3的第二端连接稳压二极管Z1的负极，稳压二极管Z1的正极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接AC/DC整流模块3025的输出电压负极，三极管Q2的集电极经上拉电阻R4连接到AC/DC整流模块3025的输出电压正极且连接第二控制单元3022以输出第一开关驱动信号。第二控制单元3022包括上拉电阻R5和三极管Q3，上拉电阻R5的第一端连接AC/DC整流模块3025的输出电压正极，上拉电阻R5的第二端连接三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极连接AC/DC整流模块3025的输出电压负极，三极管Q3的基极连接第一控制单元3021，且三极管Q3的集电极连接第三控制单元3023以输出第二开关驱动信号。第三控制单元3023包括续流二极管Z6和三极管Q4，三极管Q4的集电极连接续流二极管Z6的阳极，续流二极管Z6的阴极连接AC/DC整流模块3025的输出电压正极，三极管Q4的发射极连接AC/DC整流模块3025的输出电压负极，三极管Q4的基极连接第二控制单元3022，且三极管Q4的集电极连接继电器线圈3024以输出继电器控制信号。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明所提供的一种新型总线继电器采用的控制电路通过使用在AC/DC整流模块输出的电压达到设定值才能驱动继电器吸合，减小了继电器主触点抖动、保证继电器主触点的有效吸合；同时，继电器采用总线挂接，减少配电***电缆的用量，便于实现分布式安装，便于调试维护；驱动***避免了继电器在切换时产生电弧及输出电压不稳定现象；因此，应用前景十分广阔。
上述内容为本发明的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。
同时本发明上述实施例仅为说明本发明技术方案之用，仅为本发明技术方案的列举，并不用于限制本发明的技术方案及其保护范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容提出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种新型总线继电器，包括供电电源(1)、单片机控制***(2)、驱动***(3)、检测***(4)、负载(5)、总线接口(6)和总线(7)，其中，总线(7)通过总线接口(6)和单片机控制***(2)电连接，供电电源(1)、驱动***(3)和检测***(4)与单片机控制***(2)分别电连接，驱动***(3)和检测***(4)之间电连接有至少一个负载(5)，其特征在于：所述驱动***(3)包括测试电路(301)、控制电路(302)和切换开关(303)；
所述测试电路(301)电性连接至供电电源(1)，该测试电路(301)用于测试该供电电源(1)的零交越区域，并输出一零交越区域测试信号；
所述控制电路(302)包括第一控制单元(3021)、第二控制单元(3022)、第三控制单元(3023)、继电器线圈(3024)和AC/DC整流模块(3025)，第一控制单元(3021)用于基于从AC/DC整流模块(3025)接收到的整流输出电压和设定动作电压之间的比较以生成第一开关驱动信号；第二控制单元(3022)基于所述第一开关驱动信号导通或者关断，从而生成第二开关驱动信号；第三控制单元(3023)基于所述第二开关驱动信号导通或者关断，从而生成控制继电器的主触点吸合或断开的继电器控制信号；所述控制电路(302)电性连接至测试电路(301)，用于接收该零交越区域测试信号及一开关控制信号，当该供电电源(1)位于零交越区域时，该控制电路(302)的输出信号与该开关控制信号同相；
所述切换开关(303)分别电性连接至所述控制电路(302)及负载(5)，所述切换开关(303)在所述控制电路(302)输出信号的控制下而开启与关闭，以对应控制继电器的开启与关闭。
2.根据权利要求1所述的新型总线继电器，其特征在于：所述第一控制单元(3021)包括分压电阻R3、稳压二极管Z1、三极管Q2和上拉电阻R4，所述分压电阻R3的第一端连接所述AC/DC整流模块(3025)的输出电压正极，所述分压电阻R3的第二端连接所述稳压二极管Z1的负极，所述稳压二极管Z1的正极连接所述三极管Q2的基极，所述三极管Q2的发射极连接所述AC/DC整流模块的输出电压负极，所述三极管Q2的集电极经所述上拉电阻R4连接到所述AC/DC整流模块的输出电压正极且连接所述第二控制单元(3022)以输出第一开关驱动信号。
3.根据权利要求1所述的新型总线继电器，其特征在于：所述第二控制单元(3022)包括上拉电阻R5和三极管Q3，所述上拉电阻R5的第一端连接所述AC/DC整流模块(3025)的输出电压正极，所述上拉电阻R5的第二端连接所述三极管Q3的集电极，所述三极管Q3的发射极连接所述AC/DC整流模块(3025)的输出电压负极，所述三极管Q3的基极连接所述第一控制单元(3021)，且所述三极管Q3的集电极连接所述第三控制单元(3023)以输出第二开关驱动信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的新型总线继电器，其特征在于：所述第三控制单元(3023)包括续流二极管Z6和三极管Q4，所述三极管Q4的集电极连接所述续流二极管Z6的阳极，所述续流二极管Z6的阴极连接所述AC/DC整流模块(3025)的输出电压正极，所述三极管Q4的发射极连接所述AC/DC整流模块(3025)的输出电压负极，所述三极管Q4的基极连接所述第二控制单元(3022)，且所述三极管Q4的集电极连接继电器线圈(3024)以输出继电器控制信号。
5.根据权利要求4所述的新型总线继电器，其特征在于：所述测试电路(301)包括一交流光耦合器，该交流光耦合器分别电性连接于该供电电源(1)的两端。
6.根据权利要求5所述的新型总线继电器，其特征在于：所述测试电路(301)还包括一限流电阻，该限流电阻串接至所述交流光耦合器与所述供电电源(1)之间，调节该限流电阻的阻值以调节该零交越区域的宽度。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的新型总线继电器，其特征在于：所述驱动***(3)还包括一开启时间调节电路(304)，该开启时间调节电路(304)串联至该继电器线圈(3024)及该供电电源(1)之间，用于调整继电器驱动电压的大小。
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