CN220963143U - 继电器自适应过零启闭电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了继电器自适应过零启闭电路，包括过零控制模块、MCU、继电器开合控制模块和零点开合模块；MCU设置有自适应调节时间；过零控制模块在负载电路接近零点时输出过零信号至MCU，MCU在接收到过零信号时开始自适应调节时间倒计时，并在到达自适应调节时间后输出开合控制信号；以在接收到开合控制信号时控制继电器的触点开关吸合或断开；MCU检测负载电路中的下降沿信号，MCU在没有接收到下降沿信号时调整自适应调节时间以使继电器的触点开关在负载电路的零点附近吸合或断开。本申请具有提供了一种可以对继电器的打开和关闭的时间进行控制的继电器，有利于进一步延长继电器的使用寿命的效果。

Description

继电器自适应过零启闭电路

技术领域

本申请涉及智能开关技术领域，尤其是涉及继电器自适应过零启闭电路。

背景技术

继电器作为开关元件，如果在高电压情况下进行打开或者关闭，就容易出现继电器触点通断触点氧化、触点容易粘连的问题，缩短触电器的使用寿命。

为了减少出现触电器触点粘连的情况，增加继电器的使用寿命，通过利用交流电的电压、电流大小和方向随周期性变化的特征，一般使用在电路过零时(交流相位角为0度）进行打开和关闭的方法；但在长期使用时，容易出现继电器的打开和关闭与过零点之间存在偏差的情况。

为了改善上述问题，设计一种可以对继电器的打开和关闭的时间进行控制的启闭电路具有重要的实际意义和应用价值。

实用新型内容

为了提供一种可以对继电器的打开和关闭的时间进行控制的继电器，进一步延长继电器的使用寿命，本申请提供一种继电器自适应过零启闭电路。

本申请提供的一种继电器自适应过零启闭电路，采用如下的技术方案：

继电器自适应过零启闭电路，包括过零控制模块、MCU、继电器开合控制模块和零点开合模块；

所述过零控制模块与所述MCU的输入端连接，所述MCU设置有自适应调节时间；所述过零控制模块在负载电路接近零点时输出过零信号至所述MCU，所述MCU在接收到所述过零信号时开始自适应调节时间倒计时，并在到达自适应调节时间后输出开合控制信号；

所述继电器开合控制模块连接有继电器；所述继电器开合控制模块与所述MCU的输出端连接，以在接收到所述开合控制信号时控制所述继电器的触点开关吸合或断开；

所述零点开合模块与所述继电器开合控制模块连接，所述零点开合模块与所述MCU连接，所述零点开合模块在所述继电器的触点开关吸合时导通，所述零点开合模块在所述继电器的触点开关断开时截止；

所述MCU用于在所述零点开合模块导通和截止时检测负载电路中的下降沿信号，所述MCU在没有接收到所述下降沿信号时调整所述自适应调节时间以使所述继电器的触点开关在负载电路的零点附近吸合或断开。

通过采用上述技术方案，在负载电路接近零点时，过零控制模块输出过零信号至MCU，MCU开始自适应调节时间倒计时（即MCU延迟一段时间），并在到达自适应调节时间后输出开合控制信号至继电器开合控制模块，使继电器开合控制模块导通；继电器开合控制模块控制继电器的触点开关吸合使零点开合模块导通，或继电器开口控制模块控制继电器的触点开关断开使零点开合模块截止；在零点开合模块导通和截止时MCU判断负载电路中是否有下降沿信号，即MCU判断继电器的触点开关是否在负载电路过零点附近吸合或断开：

此时存在两种情形：第一种情形是MCU检测到下降沿信号，则判断继电器的触点开关在负载电路零点附近吸合或断开；第二种情形是MCU没有检测到下降沿信号，则判断继电器的触点开关不在负载电路零点附近吸合或断开，此时MCU调节自适应调节时间的长短，以有效保证继电器的触点开关在电路零点附近吸合或断开；从而本申请提供了一种继电器自适应过零启闭电路，即提供了一种可以对继电器的打开和关闭的时间进行控制的继电器，有利于进一步延长继电器的使用寿命。

优选的，所述过零控制模块包括第一三极管，所述第一三极管的基极耦接于交流电路中的火线，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极耦接供电电源，所述第一三极管的集电极与所述MCU的输入端连接。

通过采用上述技术方案，第一三极管为NPN型三极管，在负载电路不接近零点时，第一三极管接收交流电路中火线的高电平，第一三极管导通，MCU的输入端丢失过零信号；在负载电路接近零点时，第一三极管的基极不导通，第一三极管截止，此时MCU的输入端接收到高电平的过零信号。

优选的，所述继电器开合控制模块包括：第二三极管，所述第二三极管的基极耦接于所述MCU的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述继电器的线圈串联后耦接于供电电源。

通过采用上述技术方案，第二三极管为NPN型三极管，在负载电路接近零点时，MCU的输入端接收到高电平的过零信号，此时MCU开始自适应调节时间倒计时，在达到自适应调节时间后输出开合控制信号以控制第二三极管导通，继电器的线圈得电以控制继电器的触点开关吸合或断开。

优选的，所述继电器的触点开关串联在负载电路中；所述零点开合模块包括第三三极管，所述第三三极管的基极与所述负载电路连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的发射极耦接于供电电源；所述MCU与所述第三三极管的发射极连接。

通过采用上述技术方案，在负载电路接近零点时，继电器的触点开关吸合控制负载电路导通，或继电器的触点开关断开控制负载电路截止；此时MCU检测第三三极管的发射极是否有下降沿信号。

优选的，所述第一三极管连接有第一稳压管；所述第一稳压管的正极与第一三极管的发射极连接，所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接。

通过采用上述技术方案，第一稳压管处于反向击穿状态，第一稳压管用于稳定第一三极管的基极和发射极之间的正向电压。

优选的，所述第一三极管的集电极和发射极并联有第一电容。

通过采用上述技术方案，第一电容在第一三极管的工作过程中提供一个反馈环路,使得第一三极管的集电极电流在工作过程中较稳定。

优选的，所述继电器的线圈反并联有第二稳压管。

通过采用上述技术方案，在由第二三极管控制的继电器开合控制模块中，第二稳压管在继电器的线圈通电和断电的瞬间，继电器的线圈会产生过电压，此时第二稳压管泄放掉过高的电压，以保护第二三极管不被损坏。

优选的，所述零点开合模块连接有第三稳压管，所述第三稳压管的正极与第三三极管的发射极连接，所述第三稳压管的负极与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极和发射极并联有第二电容。

通过采用上述技术方案，第三稳压管处于反向击穿状态，第三稳压管用于稳定第一三极管的基极和发射极之间的正向电压；第二电容在第三三极管的工作过程中提供一个反馈环路,使得第三三极管的集电极电流在工作过程中较稳定，提高电路可靠性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在负载电路接近零点时，过零控制模块输出过零信号至MCU，MCU在到达自适应调节时间后输出开合控制信号至继电器开合控制模块，使继电器开合控制模块导通；继电器开合控制模块控制零点开合模块导通或截止；在零点开合模块导通和截止时MCU判断负载电路中是否有下降沿信号，即MCU判断继电器的触点开关是否在负载电路过零点附近吸合或断开；

此时存在两种情形：第一种情形是MCU检测到下降沿信号，则判断继电器的触点开关在负载电路零点附近吸合或断开；第二种情形是MCU没有检测到下降沿信号，则判断继电器的触点开关不在负载电路零点附近吸合或断开，此时MCU调节自适应调节时间的长短，以有效保证继电器的触点开关在电路零点附近吸合或断开；从而本申请提供了一种可以对继电器的打开和关闭的时间进行控制的继电器，有利于进一步延长继电器的使用寿命；

2.在负载电路接近零点时，继电器的触点开关吸合控制负载电路导通，或继电器的触点开关断开控制负载电路截止；此时MCU检测第三三极管的发射极是否有下降沿信号；

3.第三稳压管处于反向击穿状态，第三稳压管用于稳定第一三极管的基极和发射极之间的正向电压；第二电容在第三三极管的工作过程中提供一个反馈环路,使得第三三极管的集电极电流在工作过程中较稳定，提高电路可靠性。

附图说明

图1是本申请实施例一种继电器自适应过零启闭电路的电路图。

附图标记说明：

1、过零控制模块；2、继电器开合控制模块；3、零点开合模块。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种继电器自适应过零启闭电路。参照图1，继电器自适应过零启闭电路包括过零控制模块1、MCU（图中未示出）、继电器开合控制模块2和零点开合模块3；过零控制模块1与MCU的输入端连接，MCU设置有自适应调节时间；过零控制模块1在负载电路接近零点时输出过零信号至MCU，MCU在接收到过零信号时开始自适应调节时间倒计时，并在到达自适应调节时间后输出开合控制信号。

参照图1，继电器开合控制模块2连接有继电器K1；继电器开合控制模块2与MCU的输出端连接，以在接收到开合控制信号时控制继电器K1的触点开关K1-1吸合或断开；零点开合模块3与继电器开合控制模块2连接，零点开合模块3与MCU连接，零点开合模块3在继电器K1的触点开关K1-1吸合时导通，零点开合模块3在继电器K1的触点开关K1-1断开时截止；MCU用于在零点开合模块3导通和截止时检测负载电路中的下降沿信号，MCU在没有接收到下降沿信号时调整自适应调节时间以使继电器K1的触点开关K1-1在负载电路的零点附近吸合或断开。

具体地，继电器开合控制模块2控制继电器K1的触点开关K1-1吸合使零点开合模块3导通，或继电器K1开口控制模块控制继电器K1的触点开关K1-1断开使零点开合模块3截止；在零点开合模块3导通和截止时MCU判断负载电路中是否有下降沿信号，即MCU判断继电器K1的触点开关K1-1是否在负载电路过零点附近吸合或断开；MCU检测到下降沿信号时，则判断继电器K1的触点开关K1-1在负载电路零点附近吸合或断开；MCU没有检测到下降沿信号时，则判断继电器K1的触点开关K1-1不在负载电路零点附近吸合或断开，此时MCU调节自适应调节时间的长短，以有效保证继电器K1的触点开关K1-1在电路零点附近吸合或断开。

参照图1，以图1所示的电路为例，图中的ZERO引脚、RELAY、ZERO_RELAY分别与MCU连接。过零控制模块1包括第一三极管Q1，第一三极管Q1为NPN型三极管，第一三极管Q1的基极耦接于交流电路中的火线L，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极耦接3.3V的供电电源，第一三极管Q1的集电极与MCU的输入端连接；在负载电路不接近零点时，第一三极管Q1接收交流电路中火线L的高电平，第一三极管Q1导通，MCU的输入端丢失过零信号；在负载电路接近零点时，第一三极管Q1的基极不导通，第一三极管Q1截止，此时MCU的输入端接收到高电平的过零信号。

参照图1，第一三极管Q1连接有第一稳压管D1，第一稳压管D1处于反向击穿状态，第一稳压管D1用于稳定第一三极管Q1的基极和发射极之间的正向电压；第一稳压管D1的正极与第一三极管Q1的发射极连接，第一稳压管D1的负极与第一三极管Q1的基极连接；第一三极管Q1的集电极和发射极并联有第一电容C1；第一电容C1在第一三极管Q1的工作过程中提供一个反馈环路,使得第一三极管Q1的集电极电流在工作过程中较稳定。

参照图1，以图1所示的电路为例，继电器开合控制模块2包括第二三极管Q2，第二三极管Q2为NPN型三极管；第二三极管Q2的基极耦接于MCU的输出端，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与继电器K1的线圈串联后耦接于5V的供电电源；在由第二三极管Q2控制的继电器开合控制模块2中，第二稳压管D2在继电器K1的线圈通电和断电的瞬间，继电器K1的线圈会产生过电压，此时第二稳压管D2泄放掉负载电路火线L中过高的电压，以保护第二三极管Q2不被损坏。

参照图1，以图1所示的电路为例，继电器K1的触点开关K1-1串联在负载电路中；零点开合模块3包括第三三极管Q3，第三三极管Q3为NPN型三极管；第三三极管Q3的基极与负载电路连接，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的发射极耦接于3.3V的供电电源；MCU与第三三极管Q3的发射极连接；在负载电路接近零点时，继电器K1的触点开关K1-1吸合控制负载电路导通，或继电器K1的触点开关K1-1断开控制负载电路截止；此时MCU检测第三三极管Q3的发射极是否有下降沿信号。

参照图1，以图1所示的电路为例，零点开合模块3连接有第三稳压管D3，第三稳压管D3的正极与第三三极管Q3的发射极连接，第三稳压管D3的负极与第三三极管Q3的基极连接，第三三极管Q3的集电极和发射极并联有第二电容C2；第三稳压管D3处于反向击穿状态，第三稳压管D3用于稳定第一三极管Q1的基极和发射极之间的正向电压；第二电容C2在第三三极管Q3的工作过程中提供一个反馈环路,使得第三三极管Q3的集电极电流在工作过程中较稳定，提高电路可靠性。

本申请实施例继电器自适应过零启闭电路的实施原理为：在负载电路接近零点时，第一三极管Q1截止，此时MCU接收到高电平的过零信号时开始自适应调节时间倒计时，在到达自适应调节时间后，MCU输出开合控制信号以控制第二三极管Q2导通，此时继电器K1的触点开关K1-1吸合或断开，同时MCU检测负载电路中是否有下降沿信号。

此时存在两种情形：第一种情形是MCU检测到下降沿信号，则判断继电器K1的触点开关K1-1在负载电路零点附近吸合或断开；第二种情形是MCU没有检测到下降沿信号，则判断继电器K1的触点开关K1-1不在负载电路零点附近吸合或断开，此时MCU调节自适应调节时间的长短，以有效保证继电器K1的触点开关K1-1在电路零点附近吸合或断开；从而本申请提供了一种可以对继电器K1的打开和关闭的时间进行控制的继电器K1，有利于进一步延长继电器K1的使用寿命。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，包括过零控制模块(1)、MCU、继电器开合控制模块(2)和零点开合模块(3)；

所述过零控制模块(1)与所述MCU的输入端连接，所述MCU设置有自适应调节时间；所述过零控制模块(1)在负载电路接近零点时输出过零信号至所述MCU，所述MCU在接收到所述过零信号时开始自适应调节时间倒计时，并在到达自适应调节时间后输出开合控制信号；

所述继电器开合控制模块(2)连接有继电器；所述继电器开合控制模块(2)与所述MCU的输出端连接，以在接收到所述开合控制信号时控制所述继电器的触点开关吸合或断开；

所述零点开合模块(3)与所述继电器开合控制模块(2)连接，所述零点开合模块(3)与所述MCU连接，所述零点开合模块(3)在所述继电器的触点开关吸合时导通，所述零点开合模块(3)在所述继电器的触点开关断开时截止；

所述MCU用于在所述零点开合模块(3)导通和截止时检测负载电路中的下降沿信号，所述MCU在没有接收到所述下降沿信号时调整所述自适应调节时间以使所述继电器的触点开关在负载电路的零点附近吸合或断开。

2.根据权利要求1所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述过零控制模块(1)包括第一三极管，所述第一三极管的基极耦接于交流电路中的火线，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极耦接供电电源，所述第一三极管的集电极与所述MCU的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述继电器开合控制模块(2)包括：第二三极管，所述第二三极管的基极耦接于所述MCU的输出端，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述继电器的线圈串联后耦接于供电电源。

4.根据权利要求1所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述继电器的触点开关串联在负载电路中；所述零点开合模块(3)包括第三三极管，所述第三三极管的基极与所述负载电路连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的发射极耦接于供电电源；所述MCU与所述第三三极管的发射极连接。

5.根据权利要求2所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述第一三极管连接有第一稳压管；所述第一稳压管的正极与第一三极管的发射极连接，所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接。

6.根据权利要求5所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述第一三极管的集电极和发射极并联有第一电容。

7.根据权利要求3所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述继电器的线圈反并联有第二稳压管。

8.根据权利要求4所述的继电器自适应过零启闭电路，其特征在于，所述零点开合模块(3)连接有第三稳压管，所述第三稳压管的正极与第三三极管的发射极连接，所述第三稳压管的负极与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极和发射极并联有第二电容。