專利名稱：多功能數(shù)顯繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多功能數(shù)顯繼電器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集計時、計數(shù)、電壓繼電器于一體的多功能數(shù)顯繼電器。背景技術(shù)：
數(shù)顯時間繼電器屬于通電延時型，是近年發(fā)展起來的新一代控制儀，它采用八位微電腦為核心芯片，四位數(shù)碼管顯示，適用于交流60HZ，工作電壓220V的控制電路中作延時元件，按預(yù)定時間接通或分?jǐn)嚯娐?。目前自動化控制領(lǐng)域所用的數(shù)顯時間繼電器，一般是以時間量來決定繼電器的定時、延時吸合或釋放，即用設(shè)定時間值的方式來使繼電器完成的相關(guān)動作，不具備對輸入信號(開關(guān)量、脈沖信號、直流電壓)檢測的方式使繼電器動作，但在某些應(yīng)用場合，需要采集 外部開關(guān)信號次數(shù)、脈沖信號次數(shù)、電壓值等量來決定繼電器的吸合或釋放，用戶往往需另外配置計數(shù)繼電器、電壓繼電器等設(shè)備來完成相關(guān)任務(wù)，往往是在簡單應(yīng)用場合中花費較大設(shè)備投資，使設(shè)備成本增加，且在不同時期總會有一部分設(shè)備閑置，造成資源浪費。2005年10月19日授權(quán)公告、專利號為200420089705. 7，名稱為《數(shù)顯計數(shù)、計時繼電器》的實用新型專利，公開了一種計數(shù)、計時兩用繼電器，包括電源單元、晶體振蕩器、預(yù)置值設(shè)定機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動電路、顯示電路及延時控制電路，該繼電器的延時控制電路采用了一個專用的可編程集成電路KJ3618，集成電路Kj3618具有18個端口，通過對上述端口重新定義，編寫專用程序，實現(xiàn)了工作模式、計時模式、計數(shù)模式、測試模式選擇的功能。上述繼電器較以往的數(shù)顯時間繼電器電路有了很大的簡化，并且在功能上也有了很大的加強，如不但具有多種時基模式和工作模式選擇功能，計數(shù)計時選擇功能，還有計數(shù)到達(dá)后停止計數(shù)或繼續(xù)計數(shù)二種模式選擇功能。但是該繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，操作煩瑣，并且不具備電壓繼電器的功能，所以還有待于進(jìn)一步提高。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種低成本的多功能數(shù)顯繼電器，可在原有定時動作的基礎(chǔ)上，集計時、計數(shù)、電壓繼電器于一體，具備了根據(jù)輸入的信號開關(guān)量、脈沖信號或直流電壓值等數(shù)值控制繼電器動作的功能，節(jié)省設(shè)備投資。本實用新型的技術(shù)方案是多功能數(shù)顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統(tǒng)、三極管驅(qū)動電路、繼電器、繼電器控制輸出電路、參數(shù)設(shè)定電路和數(shù)碼管顯示模塊，單片機控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機最小系統(tǒng)，所述信號切換電路、參數(shù)設(shè)定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統(tǒng)連接；所述信號輸入電路通過信號切換電路與所述單片機控制系統(tǒng)連接。作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機控制系統(tǒng)所用單片機是STM8S103F2型單片機。本實用新型的優(yōu)點在于市場現(xiàn)有的數(shù)顯時間繼電器硬件包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動電路、繼電器、數(shù)碼管顯示模塊組成，功能單一，而產(chǎn)品為了解決上述問題，設(shè)計出一種輸入信號切換電路，結(jié)合單片機、數(shù)碼管、繼電器等硬件，用戶只需連接兩根信號輸入線，通過本發(fā)明的輸入信號切換電路進(jìn)行切換，即可完成開關(guān)量、脈沖信號、直流電壓的輸入切換，實現(xiàn)了繼電器的時間控制、計數(shù)控制、直流電壓檢測控制功能，在某些應(yīng)用場合可完全替代數(shù)顯時間繼電器、計數(shù)繼電器、電壓繼電器，且切換靈活，減少了接線的復(fù)雜度，具有體積小、成本低、實用性強、使用方便、一物與多用等特點。
下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述。圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系圖，圖2為本實用新型信號切換電路的電路原理圖，圖3為STM8S103F2型單片機引腳示意圖， 圖4為本實用新型的軟件程序流程圖。圖中I為單片機控制系統(tǒng)，2為三位LED數(shù)碼管顯示模塊，3為參數(shù)設(shè)定電路，4為繼電器，5繼電器控制輸出電路，6為信號輸入接線端子，7為信號切換電路，8為三極管驅(qū)動電路。
具體實施方式
如附圖I所示，多功能數(shù)顯繼電器，包括單片機控制系統(tǒng)I、三位LED數(shù)碼管顯示模塊2、參數(shù)設(shè)定電路3、繼電器4、繼電器控制輸出電路5、信號輸入電路6、信號切換電路7、三極管驅(qū)動電路8，單片機控制系統(tǒng)I包括電源電路和單片機最小系統(tǒng)，所述信號切換電路7、三極管驅(qū)動電路8，參數(shù)設(shè)定電路3和三位LED數(shù)碼管顯示模塊2均與單片機控制系統(tǒng)I連接；所述信號輸入電路6通過信號切換電路7與單片機控制系統(tǒng)I連接。各部分技術(shù)特征單片機控制系統(tǒng)I包括電源電路和單片機最小系統(tǒng)電路，實現(xiàn)程序化控制各模式工作，可切換至三種功能模式時間繼電器模式、計數(shù)器模式、電壓繼電器模式；該單片機系統(tǒng)采用廉價的STM8S103F2型單片機，另有可以達(dá)到相功能的單片機如PIC16F690，但其價格是STM8S103F2的3倍以上，所以本實施例采用較為便宜的STM8S103F2型單片機以降低設(shè)備成本。該單片機集成了 IK字節(jié)容量的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、4K字節(jié)容量的程序存儲器(R0M)，可滿足多功能的程序設(shè)計要求，集成的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(ADC)可滿足0-100V電壓范圍、精度O. IV的電壓檢測任務(wù)，引腳可最大輸入20mA電流可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管模塊顯示。高集成度的單片機使電路更加簡潔，(圖3所示為STM8S103F2型單片機的引腳定義)。本產(chǎn)品主要使用其PD5端口和PAl端口來完成各種繼電器信號處理工作。三位LED數(shù)碼管顯示模塊2在單片機控制系統(tǒng)I控制下顯示各模式的狀態(tài)，以七段數(shù)碼和每位的小數(shù)點相配合，顯示各模式下參數(shù)及狀態(tài)，減少了數(shù)碼管位的使用；參數(shù)設(shè)定電路3通過兩個微動開關(guān)SET、ENTER配合，以短按、長按組合進(jìn)行各模式參數(shù)的設(shè)定，減少了微動開關(guān)的數(shù)量。采用的繼電器4線圈電壓為5V或12V，觸電容量為10A/275VAC，一組轉(zhuǎn)換(常開、常閉接點)，可滿足家用或部分工業(yè)電氣設(shè)備的開關(guān)控制。如附圖2所示，信號切換電路7包括兩組三針跳線電壓檢測切換跳線J3和開關(guān)量、脈沖切換跳線J2，以及一分壓電路和一隔離耦合電路，隔離耦合電路包括一線性光耦U2，該線性光耦U2第I、第2引腳直接與電容并聯(lián)，第2、第3引腳接地，其第4引腳連接上拉電阻R5和STM8S103F2型單片機的PAl引腳；電壓檢測切換跳線J3第一插針通過分壓電路與STM8S103F2型單片機的PD5引腳連接，其第二插針與信號輸入電路Jl的第2引腳連接，其第三插針通過一可調(diào)電阻Rl與線性光耦U2的第I引腳連接；開關(guān)量、脈沖切換跳線J2的第一插針接地，其第二插針與信號輸入電路Jl的第I引腳連接，其第三插針連接電源VCC。利用兩組三針跳線(圖中J2、J3)配合跳線帽的連接方式，實現(xiàn)電壓檢測輸入和計數(shù)信號輸入的切換、開關(guān)量計數(shù)信號和脈沖計數(shù)信號間的切換。信號輸入電路Jl為外部信號輸入接線端，用戶可根據(jù)需要連接開關(guān)量計數(shù)輸入、脈沖計數(shù)輸入、直流電壓檢測輸入信號，在輸入不同種類信號時，由跳線帽控制信號切換電路7切換相應(yīng)工作模式，并將所得數(shù)值送至單片機控制系統(tǒng)I進(jìn)行信號處理。信號切換的實現(xiàn)原理(I)當(dāng)跳線帽短路連接開關(guān)量、脈沖切換跳線J2和電壓檢測切換跳線J3的1、2端 時，Jl的I端接地，J2的2端連接至分壓電路，此時Jl可輸入直流電壓，Jl的I端為輸入負(fù)極，2端為輸入正極，電流由2端輸入，經(jīng)分壓電路至單片機PD5引腳，信號輸入作電壓檢測時單片機STM8S103F2采集PD5端口電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理。(2)當(dāng)跳線帽短路連接J3的2、3端和J2的1、2端時，Jl的I端接地，Jl的2端與分壓電路斷開，與可調(diào)電阻Rl —端接通，此時Jl可輸入脈沖計數(shù)信號，Jl的I端為輸入負(fù)極，2端為輸入正極，輸入信號經(jīng)電阻Rl和R2限流至光耦輸入，Rl用來調(diào)節(jié)衰減脈沖信號，達(dá)到光耦U2需要的觸發(fā)電流。光耦可選用線性光耦PC817B，通過調(diào)節(jié)Rl和R5的阻值使光耦輸出高、低電平至單片機STM8S103F2的PAl引腳。(3)當(dāng)跳線帽短路連接J3的2、3端和J2的2、3端時，Jl的2端與分壓電路斷開，與Rl —端接通連至光耦輸入端，Jl的I端與電源VCC接通，與電源地斷開，此時輸入端Jl可采集無源開關(guān)量信號當(dāng)Jl端輸入開關(guān)信號接通后，電流由VCC經(jīng)Jl端子和J3端子連通送到Rl、R2，再至光耦輸入端，光耦輸入端連接單片機STM8S103F2的PAl引腳會產(chǎn)生低電平信號，單片機采集到下降沿信號時作計數(shù)處理。本產(chǎn)品功能模式切換及操作方法參見圖4，產(chǎn)品通電工作時，初始狀態(tài)數(shù)碼管顯示“P-0”，此時通過功能設(shè)置鍵的“SET”鍵來選擇相應(yīng)工作模式，可選擇的功能模式為“P-1”為時間繼電器模式，“P-2”為計數(shù)繼電器模式，“P-3”為電壓繼電器模式，短按功能設(shè)置“ENTER”鍵一秒可進(jìn)行相應(yīng)模式，在各模式下長按“ENTER”鍵三秒可退回到模式選擇狀態(tài)。在“P-1 ”時間繼電器模式下，可短按功能設(shè)置“SET”和“ENTER”鍵來設(shè)置繼電器吸合和釋放的定時時間，長按“SET”鍵三秒可進(jìn)行分鐘計時或秒鐘計時的單位切換，以最右一位數(shù)碼管的小數(shù)點亮表示當(dāng)前顯示的定時數(shù)值為分鐘單位。這樣，三位數(shù)碼管可表示的最大定時時間為999秒或999分。在“P-2”計數(shù)繼電器模式下，用戶可用來計數(shù)外部輸入信號的下降沿個數(shù)(有源或無源開關(guān)量)，數(shù)碼管最大計數(shù)可表示”9. 9. 9. ”，三個小數(shù)點以二進(jìn)制方式表示千位，因此顯示值最大可表示7999，用戶可設(shè)定一個7999內(nèi)的整數(shù)，當(dāng)外部信號達(dá)到設(shè)定值時繼電器吸合。在“P-3”電壓繼電器模式下，初始時繼電器吸合，用戶可設(shè)定一個電壓的上限和一個電壓下限，經(jīng)單片機程序處理，當(dāng)輸入電壓高于上限時繼電器斷開，待電壓低于設(shè)定的下限值后繼電器重新吸合，此功能可用于電壓監(jiān)測控制。本產(chǎn)品通過單片機控制系統(tǒng)I的控制，三位LED數(shù)碼顯示模塊2顯示工作狀態(tài)和參數(shù)，將數(shù)顯時間繼電器、計數(shù)繼電器、電壓繼電器組合，實現(xiàn)多功能數(shù)顯繼電器。以一臺時間繼電器的成本完成多功能組合任務(wù)，具有較強的實用性和較高的資源利用率。盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修 改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1.多功能數(shù)顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統(tǒng)、三極管驅(qū)動電路、繼電器、繼電器控制輸出電路、參數(shù)設(shè)定電路和數(shù)碼管顯示模塊，單片機控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機最小系統(tǒng)，所述信號切換電路、參數(shù)設(shè)定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統(tǒng)連接；其特征在于所述信號輸入電路通過信號切換電路與所述單片機控制系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述多功能數(shù)顯繼電器，其特征在于所述單片機控制系統(tǒng)所用單片機是STM8S103F2型單片機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多功能數(shù)顯繼電器，其特征在于所述信號切換電路包括兩組三針跳線電壓檢測切換跳線和開關(guān)量、脈沖切換跳線，以及一分壓電路和一隔離耦合電路，所述隔離耦合電路包括一線性光稱，該線性光耦第I、第2引腳直接與電容并聯(lián)，第2、第3引腳接地，其第4引腳連接上拉電阻和STM8S103F2型單片機的PAl引腳；所述電壓檢測 切換跳線第一插針通過所述分壓電路與所述STM8S103F2型單片機的PD5引腳連接，其第二 插針與所述信號輸入電路的第2引腳連接，其第三插針通過一可調(diào)電阻與所述線性光耦的第I引腳連接；所述開關(guān)量、脈沖切換跳線的第一插針接地，其第二插針與所述信號輸入電路的第I引腳連接，其第三插針連接電源VCC。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多功能數(shù)顯繼電器，其特征在于所述線性光耦為線性光耦PC817B。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4任一項所述多功能數(shù)顯繼電器，其特征在于所述參數(shù)設(shè)定電路通過兩個微動開關(guān)以組合方式進(jìn)行各模式參數(shù)的設(shè)定。
專利摘要本實用新型涉及一種集計時、計數(shù)、電壓繼電器于一體的多功能數(shù)顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統(tǒng)、繼電器、繼電器控制輸出電路、三極管驅(qū)動電路、參數(shù)設(shè)定電路和數(shù)碼管顯示模塊，單片機控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機最小系統(tǒng)，所述信號放大切換電路、參數(shù)設(shè)定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統(tǒng)連接；所述信號輸入電路通過一信號切換電路與所述單片機控制系統(tǒng)連接；所述單片機控制系統(tǒng)所用單片機是STM8S103F2型單片機。用戶只需連接兩根信號輸入線，通過本實用新型的信號切換電路進(jìn)行切換，即可完成開關(guān)量、脈沖信號、直流電壓的輸入切換，實現(xiàn)了繼電器的時間控制、計數(shù)控制、直流電壓檢測控制功能，在某些應(yīng)用場合可完全替代數(shù)顯時間繼電器、計數(shù)繼電器、電壓繼電器。
文檔編號G05B19/042GK202472309SQ201120573710
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者周丹 申請人:周丹