專利名稱：一種智能型復合開關的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于開關技術領域，涉及一種智能型復合開關。
背景技術：
機電在各個領域都有廣泛的應用，由于控制機電開關大多使用 的是觸點式繼電器開關，這種設備在大電流負載運行情況下，開關在 從開-關和關-開動作時不可避免的出現(xiàn)電弧現(xiàn)象，嚴重影響開關的使 用壽命，同時產生的電弧也會對生產運營安全構成威脅。
常規(guī)的固態(tài)繼電器使用半導體器件做開關，這種開關雖然是一 種無觸點開關，但是由于半導體的導通電壓降比較大導致了固態(tài)繼電 器發(fā)熱會比較嚴重，在很多場合無法取代傳統(tǒng)繼電器開關。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的上述不 足，提供一種在開關動作過程中既不會產生電弧現(xiàn)象，也不會有發(fā)熱 現(xiàn)象產生的智能型復合開關。
解決本實用新型技術問題所采用的技術方案是該智能型復合開 關，包括無觸點開關電路和其控制電路，所述無觸點開關電路包括由
2片反向并聯(lián)的單相可控硅構成的交流開關電路以及與之并聯(lián)的觸 點式繼電器開關，當要求閉合時，由控制電路先控制交流開關電路導 通，經過延時后再控制觸點式繼電器開關閉合；當要求斷開時，控制 電路先控制觸點式繼電器開關斷開，經過延時后再斷開交流開關電 路。
所述控制電路可采用MCU智能開關控制電路。MCU智能開關控制 電路可包括PIC單片機、開關信號輸入電路，開關信號輸入電路采集 到的開關信號傳送到PIC單片機的輸入/輸出端口后，由PIC單片機根據(jù)開關信號的有無控制無觸點開關電路的閉合或斷開。
所述開關信號輸入電路包括光電藕荷器L以及電阻R1、電阻R3，
當有開關信號輸入時，電流通過電阻R3和光電藕荷器L的原邊，光
電藕荷器L的副邊導通，PIC單片機采集到低電平；當沒有開關信號
輸入時，光電藕荷器L的原邊沒有電流，光電藕荷器L的副邊截止，
PIC單片機采集到高電平；PIC單片機的輸入/輸出端口通過采集到此
電平變化，從而判斷幵關信號的有無。
優(yōu)選的是，MCU智能開關控制電路中還包括有電壓采樣電路，電 壓釆樣電路將采集到的輸入交流電壓信號傳送到PIC單片機的模/數(shù) 轉換端口， PIC單片機根據(jù)此輸入交流電壓信號判斷輸入電壓是否正 常，當輸入電壓正常時，再判斷是否有開關信號，根據(jù)開關信號的有 無控制無觸點開關電路閉合或斷開。
所述電壓采樣電路由串聯(lián)于輸入交流電源輸入端的二極管D、電 容C、電阻R2組成，當交流電輸入時，通過二極管D整流、電容C 與電阻R2分壓后，電阻R2兩端會產生一個和輸入電壓成比例的直流 電壓信號，由PIC單片機的模/數(shù)轉換端口采集到該直流電壓信號， 再通過PIC單片機運算處理判斷輸入電壓是否正常。
本實用新型是一種智能無觸點開關，釆用將繼電器和可控硅復 合使用的方式，將可控硅的無觸點開關和繼電器的低導通損耗特點完 美結合，并由PIC單片機進行智能控制，對輸入電源進行檢測判斷， 輸入輸出端有故障時不會工作，從而使本復合開關使用更安全可靠。
對于繼電器之類的機械開關，在開關過程時，由于通電的觸點 由通到斷，電流和電壓在瞬間發(fā)生變化，而開關的觸點間距由非常小 逐漸變大，在觸點之間間距不是特別大的時候，觸點之間的空氣絕緣 強度不夠，在電壓和電流作用下，空氣發(fā)生了導電現(xiàn)象，即產生了電 弧。電弧發(fā)生時，會產生很高溫度，縮短觸點的壽命甚至毀壞觸點。 而本復合開關沒有傳統(tǒng)繼電器開關的觸點動作電弧現(xiàn)象，繼電器不用 承受開關電弧的影響，也沒有固態(tài)繼電器的導通壓降大、工作發(fā)熱嚴 重等缺點，開關的使用壽命也大大延長，因此本復合開關能在一定程 度上解決電氣使用的安全問題。

圖1為本實用新型的電路結構圖
圖2為本實用新型MCU智能開關控制電路的電路結構圖
圖中Rl、 R2、 R3—電阻 D—二極管 L一光電藕荷器 C一電
容l一交流開關電路2—觸點式繼電器開關 3—無觸點開關電
路 4 —MCU智能幵關控制電路
具體實施方式
以下結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步詳細描述。 下面實施例為本實用新型的非限定性實施例。
實施例1:
如圖l所示，本實用新型智能型復合開關包括無觸點開關電路3
和其控制電路，所述無觸點開關電路3包括由2片反向并聯(lián)的單相可 控硅構成的交流開關電路1以及與之并聯(lián)的觸點式繼電器開關2。本 實施例中，控制電路可采用MCU智能開關控制電路4，其中的PIC單 片機采用美國Microchip公司生產的型號為PIC16F676的單片機。
圖2為MCU智能開關控制電路4的原理圖。如圖2所示，MCU 智能開關控制電路4主要由PIC單片機、電壓采樣電路、開關信號輸 入電路組成。
電壓采樣電路由串聯(lián)于輸入交流電源的輸入端的二極管D、電容 C、電阻R2組成，當交流電輸入時，通過二極管D整流、電容C與電 阻R2分壓后，電阻R2兩端會產生一個和輸入電壓成比例的直流電壓 信號，由PIC單片機的模/數(shù)轉換端口采集，通過PIC單片機程序運 算處理判斷輸入電壓是否正常，經過判斷后控制所述無觸點開關電路 閉合或斷開。
開關信號輸入電路包括光電藕荷器L以及電阻R1、電阻R3，其 中電阻R3連接在光電藕荷器L的輸入端(即原邊)，電阻R1連接在 光電藕荷器L的輸出端(即副邊)。當有開關信號輸入時，光電藕荷 器L導通，電流通過電阻R3和光電藕荷器L的原邊，光電藕荷器的副邊導通，PIC單片機的1/0端口 (輸入/輸出端口)采集到低電平 (0V);當沒有開關信號輸入時，光電藕荷器L不導通，光電藕荷器
L的原邊沒有電流，光電藕荷器L的副邊截止，PIC單片機的I/0端 口采集到高電平(VCC) 。 PIC單片機的I/O端口通過采集到此電平 變化，從而判斷開關信號的有無。
當本實用新型開關連接交流電源和負載后，MCU智能開關控制電 路4根據(jù)輸入交流電壓進行判斷，當輸入交流電壓在所設定范圍之內 時，再判斷是否有開關信號，當判斷有開關信號輸入，本實用新型復 合開關進行開關的閉合動作；如果判斷輸入交流電源不正常，就不會 迸行開關的閉合動作。
當要求開關閉合時，由MCU智能開關控制電路4先控制交流開 關電路1導通，經過延時后再控制觸點式繼電器開關2閉合；當要求 斷開時，MCU智能開關控制電路4先控制觸點式繼電器開關2斷開， 經過延時后再斷開交流開關電路1。
由于本實用新型開關在進行閉合動作時先由MCU智能開關控制 電路4控制兩片可控硅構成的交流開關電路1導通，而可控硅沒有機 械觸點，不會產生電弧；再由MCU智能開關控制電路4控制觸點式繼 電器開關2進行閉合，由于繼電器導通電壓降小，電流都從繼電器開 關通過，可控硅上沒有電流就不會有發(fā)熱現(xiàn)象。本開關的斷開動作同 理，由MCU智能開關控制電路4先斷開觸點式繼電器開關再斷開交流 開關電路l，也不會產生電弧現(xiàn)象。
本實用新型復合開關通過MCU智能開關控制電路4對輸入交流 電源進行采樣判斷并釆集輸入的開關控制信號，通過運算判斷后對無 觸點開關電路3進行操作，以確保開關的可靠動作和負載設備的安全 運行。
此外，當設備出現(xiàn)故障時，本實用新型復合開關可從節(jié)點信號 輸出端給用戶提供故障信號檢測干接點，便于用戶進行觀察和檢測。
權利要求1.一種智能型復合開關，其特征在于包括無觸點開關電路(3)和其控制電路，所述無觸點開關電路包括由2片反向并聯(lián)的單相可控硅構成的交流開關電路(1)以及與之并聯(lián)的觸點式繼電器開關(2)，當要求閉合時，由控制電路先控制交流開關電路導通，經過延時后再控制觸點式繼電器開關閉合；當要求斷開時，控制電路先控制觸點式繼電器開關斷開，經過延時后再斷開交流開關電路。
2. 根據(jù)權利要求l所述的智能型復合開關，其特征在于所述控 制電路采用mcu智能開關控制電路(4)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的智能型復合開關，其特征在于mcu智 能開關控制電路(4)包括pic單片機、開關信號輸入電路，開關信 號輸入電路采集到的開關信號傳送到pic單片機的輸入/輸出端口 后，由pic單片機根據(jù)開關信號的有無控制無觸點開關電路的閉合或 斷開。
4. 根據(jù)權利要求3所述的智能型復合開關，其特征在于所述開 關信號輸入電路包括光電藕荷器l以及電阻r1、電阻r3，當有開關 信號輸入時，電流通過電阻r3和光電藕荷器l的原邊，光電藕荷器 l的副邊導通，pic單片機采集到低電平；當沒有開關信號輸入時， 光電藕荷器l的原邊沒有電流，光電藕荷器l的副邊截止，pic單片 機采集到高電平；pic單片機的輸入/輸出端口通過采集到此電平變 化，從而判斷開關信號的有無。
5. 根據(jù)權利要求3所述的智能型復合開關，其特征在于mcu智 能開關控制電路(4)中還包括有電壓采樣電路，電壓采樣電路將采 集到的輸入交流電壓信號傳送到pic單片機的模/數(shù)轉換端口， pic 單片機根據(jù)此輸入交流電壓信號判斷輸入電壓是否正常，當輸入電壓正常時，再判斷是否有開關信號，根據(jù)開關信號的有無控制無觸點開 關電路閉合或斷開。
6.根據(jù)權利要求5所述的智能型復合開關，其特征在于所述電 壓采樣電路由串聯(lián)于輸入交流電源輸入端的二極管D、電容C、電阻 R2組成，當交流電輸入時，通過二極管D整流、電容C與電阻R2分 壓后，電阻R2兩端會產生一個和輸入電壓成比例的直流電壓信號， 由PIC單片機的模/數(shù)轉換端口采集到該直流電壓信號，再通過PIC 單片機運算處理判斷輸入電壓是否正常。
專利摘要本實用新型公開了一種智能型復合開關，包括無觸點開關電路和其控制電路，所述無觸點開關電路包括由2片反向并聯(lián)的單相可控硅構成的交流開關電路以及與之并聯(lián)的觸點式繼電器開關，當要求閉合時，由控制電路先控制交流開關電路導通，經過延時后再控制觸點式繼電器開關閉合；當要求斷開時，控制電路先控制觸點式繼電器開關斷開，經過延時后再斷開交流開關電路。由于本實用新型復合開關沒有傳統(tǒng)繼電器開關的觸點動作電弧現(xiàn)象，繼電器不用承受開關電弧的影響，也沒有固態(tài)繼電器的導通壓降大、工作發(fā)熱嚴重等缺點，開關的使用壽命也大大延長，并且使用安全可靠。
文檔編號G05B15/02GK201134791SQ20072018755
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月21日 優(yōu)先權日2007年12月21日
發(fā)明者李衛(wèi)江, 濤 杜, 丹 趙 申請人:新疆新能源股份有限公司