專利名稱：低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電器的控制電路(模塊)，具體是適用于接觸器、繼電器的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有接觸器、繼電器根據(jù)控制電壓的不同，分為兩類不同的電磁系統(tǒng)交流電磁系統(tǒng)和直流電磁系統(tǒng)。但是現(xiàn)有接觸器、繼電器不論是直流電磁系統(tǒng)還是交流電磁系統(tǒng)。都采用全電壓的保持吸合工作方式，不僅使多余的保持功耗白白浪費(fèi)，而且容易造成事故。理論分析表明根據(jù)電磁鐵的矩形磁滯特性曲線，僅需10％以下的電磁勢(安匝數(shù))就能產(chǎn)生同樣的保持吸合力，使電磁鐵處于可靠的保持吸合狀態(tài)，因此，目前接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)采用的全電壓保持工作方式急需改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)采用全電壓保持吸合工作方式存在的能耗高、且易出故障的問題，提供了一種能實(shí)現(xiàn)低壓電器電磁系統(tǒng)全壓起動(dòng)，低壓保持，從而達(dá)到節(jié)能降耗目的的適用于接觸器、繼電器的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。
當(dāng)橋式整流電路的輸入端接通交流電壓或等值的直流電壓時(shí)，交流電壓經(jīng)橋式整流電路整流為脈動(dòng)直流電壓或直流電壓經(jīng)橋式整流電路輸出為等值的直流電壓，經(jīng)電容C0濾波后，脈動(dòng)直流電壓或直流電壓經(jīng)DC-DC變換電路模塊IC1降壓輸出直流低電壓，使三極管Q4、Q3導(dǎo)通；直流低電壓一路經(jīng)包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，輸出穩(wěn)定電壓，經(jīng)電容C3再次濾波后，為起動(dòng)控制電路提供工作電壓；另一路經(jīng)二極管D7-電磁線圈A1至A2端-二極管D9-三極管Q3c-e級，回到DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端，為電磁線圈提供維持吸合電壓；同時(shí)，直流低電壓通過電阻R12和電阻R13分壓后，加至起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1。根據(jù)電壓取樣信號輸入端P1.1輸入的電壓取樣信號，起動(dòng)控制電路經(jīng)控制信號輸出端P1.2輸出脈沖電壓，脈沖電壓使三極管Q5導(dǎo)通-三極管Q6導(dǎo)通-三極管Q8導(dǎo)通。這樣，起動(dòng)全電壓通過二極管D2(D3)-變阻器RT-電磁線圈A1至A2端-二極管D12-三極管Q8的c-e極-二極管D4(D1)形成回路，使電磁系統(tǒng)吸合；脈沖電壓的寬度決定了三極管Q5的導(dǎo)通時(shí)間(即三極管Q5導(dǎo)通一段時(shí)間后截止)，三極管Q5截止-三極管Q6截止-三極管Q8截止，這樣，全電壓不再加于電磁線圈兩端，電磁線圈兩端只留有維持低電壓，保持電磁系統(tǒng)的吸合。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行的工作原理是采用全電壓起動(dòng)電路和低電壓維持電路相互作用又相互隔離的方法，實(shí)現(xiàn)接觸器、繼電器電磁系統(tǒng)的全電壓起動(dòng)吸合，低電壓小電流維持吸合，從而達(dá)到接觸器、繼電器節(jié)能運(yùn)行的目的。
從上述的工作過程可以看出，所述的DC-DC變換電路模塊IC1的主要作用是實(shí)現(xiàn)直流電壓變化，為電磁線圈提供合適的維持吸合電壓并為后續(xù)電路提供工作電源。實(shí)現(xiàn)該功能的DC-DC變換電路模塊IC1的電路結(jié)構(gòu)是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易實(shí)現(xiàn)的且可容易地有多種電路結(jié)構(gòu)變型，也可采用現(xiàn)有公知的DC-DC變換模塊或者小型開關(guān)電源電路。
所述起動(dòng)控制模塊IC2是為了實(shí)現(xiàn)對接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)全壓啟動(dòng)的時(shí)間控制。當(dāng)起動(dòng)控制模塊IC2的輸入端P1.1有電壓信號輸入時(shí)，其輸出端P1.2輸出一定脈寬的脈沖信號(脈寬時(shí)間就是全電壓啟動(dòng)時(shí)間)，此功能的起動(dòng)控制模塊IC2是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)的且可容易地有多種電路結(jié)構(gòu)變型。可以采用單片機(jī)或由分離元件(如采用雙運(yùn)放芯片)構(gòu)成的其它控制電路；起動(dòng)控制模塊IC2包含由運(yùn)放I和運(yùn)放II組成的雙運(yùn)放芯片，運(yùn)放II的第8引腳作為模塊的供電線端VDD，運(yùn)放I的第4引腳作為模塊的供電線端VSS，模塊的供電線端VDD、VSS之間串接有電阻R10、R11的串聯(lián)支路和電阻R9、電容C5的串聯(lián)支路，運(yùn)放II的正極輸入端作為模塊的電壓取樣信號輸入端P1.1，運(yùn)放II的負(fù)極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放II的輸出端經(jīng)二極管D16、電阻R15與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，同時(shí)，經(jīng)二極管D10與模塊的供電線端VDD相連；運(yùn)放I的正極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的負(fù)極輸入端與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的輸出端經(jīng)電阻R14作為模塊的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極相連。
起動(dòng)控制模塊IC2采用單片機(jī)。在單片機(jī)的另一輸入端P1.0連接有電壓相位信號采樣電路，電壓相位信號采樣電路包含光耦合器IC3，光耦合器IC3的發(fā)光二極管連接于橋式整流電路的兩直流輸出端，光耦合器IC3的光敏三極管的集電極經(jīng)電阻R21與單片機(jī)的供電線端VDD相連，光耦合器IC3的光敏三極管的發(fā)射極與三極管Q9的基極相連，三極管Q9的集電極經(jīng)電阻R22與單片機(jī)的供電線端VDD相連，同時(shí)還與單片機(jī)的相位取樣信號輸入端P1.0相連，三極管Q9的發(fā)射極與單片機(jī)的供電線端VSS相連。通過電壓相位信號采樣電路向單片機(jī)輸入電壓(US)的相位信號，使得單片機(jī)在輸入端P1.1有電壓信號輸入且輸入端P1.0的相位信號為高電位時(shí)，其輸出端P1.2才輸出脈沖信號，使得單片機(jī)輸出端P1.2的輸出信號與電壓信號的相位相同，從而增加被控接觸器、繼電器的吸合穩(wěn)定性，避免無電壓相位信號采樣電路情況下，因單片機(jī)輸出端P1.2的輸出信號的相位偏差所帶來的接觸器、繼電器的吸合抖動(dòng)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在不改變現(xiàn)有接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)，不丟失現(xiàn)有接觸器、繼電器使用功能和不影響現(xiàn)有接觸器、繼電器使用方法的前提條件下，通過引入起動(dòng)控制電路和包含DC-DC變換電路模塊或者小型開關(guān)電源電路的供電電路，實(shí)現(xiàn)接觸器、繼電器的節(jié)能運(yùn)行(全電壓起動(dòng)，低電壓維持)目的；本發(fā)明體積小、成本低、電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，可與接觸器、繼電器集于一體，從而提高接觸器、繼電器的技術(shù)性能，降低其能耗，并適合交-直流兩種控制電壓使用。
圖1為本發(fā)明的電路方框圖；圖2為本發(fā)明一種應(yīng)用于交流接觸器的具體模塊的電路原理圖；圖3為本發(fā)明另一種應(yīng)用于交流接觸器的具體模塊的電路原理圖；圖4為本發(fā)明第三種應(yīng)用于交流接觸器的具體模塊的電路原理圖；圖5為本發(fā)明一種應(yīng)用于小功率直流繼電器的具體模塊的電路原理圖；圖6為圖5的應(yīng)用接線示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本實(shí)施例所述的節(jié)約模塊(見圖2)的模塊輸出線端A1、A2與交流接觸器的電磁線圈相連。該節(jié)約模塊適用于控制電壓US為48V、36V或24V，50HZ，框架電流為170A以下的交流接觸器。
該節(jié)約模塊包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。
起動(dòng)控制模塊IC2包含由運(yùn)放I和運(yùn)放II組成的雙運(yùn)放芯片，運(yùn)放II的第8引腳作為模塊的供電線端VDD，運(yùn)放I的第4引腳作為模塊的供電線端VSS，模塊的供電線端VDD、VSS之間串接有電阻R10、R11的串聯(lián)支路和電阻R9、電容C5的串聯(lián)支路，運(yùn)放II的正極輸入端作為模塊的電壓取樣信號輸入端P1.1，運(yùn)放II的負(fù)極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放II的輸出端經(jīng)二極管D16、電阻R15與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，同時(shí)，經(jīng)二極管D10與模塊的供電線端VDD相連；運(yùn)放I的正極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的負(fù)極輸入端與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的輸出端經(jīng)電阻R14作為模塊的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極相連。
當(dāng)橋式整流電路的輸入端接通交流電源(例如48V，50HZ)或等值的直流電壓時(shí)，交流電壓經(jīng)橋式整流電路整流為脈動(dòng)直流電壓或直流電壓經(jīng)橋式整流電路輸出為等值的直流電壓，經(jīng)電容C0濾波后，脈動(dòng)直流電壓或直流電壓經(jīng)DC-DC變換電路模塊IC1降壓輸出6-12V的直流電壓，該電壓是隨輸入的控制電壓的變化而變化的，反映了控制電壓US的變化。6-12V的直流電壓一路經(jīng)包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，輸出約5V的穩(wěn)定電壓，經(jīng)電容C3再次濾波后，供采用雙運(yùn)放芯片的起動(dòng)控制模塊IC2工作；另一路經(jīng)二極管D7-電磁線圈A1至A2端-二極管D9-三極管Q3c-e級，回到DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b，為電磁線圈提供維持吸合電壓。電壓取樣信號通過電阻R12和電阻R13分壓后，加至起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1(即運(yùn)放II的第5引腳)。雙運(yùn)放芯片的運(yùn)放I的輸出端輸出20-80ms的脈沖電壓，此脈沖電壓的寬度不僅決定于電阻R9和R15并聯(lián)值與C5組成的積分電路的時(shí)間常數(shù)，還決定于雙運(yùn)放芯片的運(yùn)放I輸出端的輸出電壓的大小。而雙運(yùn)放芯片的運(yùn)放I輸出端的輸出決定于由R12和R13組成的電壓取樣信號的大小，即決定于控制電壓Us的大小。因此，隨著控制電壓US從小到大變化，脈沖寬度由80-20ms反時(shí)限變化，即輸入的控制電壓US低時(shí)，脈寬增加使起動(dòng)時(shí)間增長，反之，控制電壓增高時(shí)，脈寬變窄使起動(dòng)時(shí)間變短，脈沖電壓使三極管Q5導(dǎo)通-三極管Q6導(dǎo)通-三極管Q8導(dǎo)通。這樣，起動(dòng)全電壓通過二極管D2(D3)-變阻器RT-電磁線圈A1至A2端-二極管D12-三極管Q8的c-e極-二極管D4(D1)形成回路，使電磁系統(tǒng)吸合；脈沖電壓的寬度決定了三極管Q5的導(dǎo)通時(shí)間(即三極管Q5導(dǎo)通一段時(shí)間后截止)，三極管Q5截止-三極管Q6截止-三極管Q8截止，這樣，全電壓不再加于電磁線圈兩端，電磁線圈兩端只留有維持低電壓，保持電磁系統(tǒng)的吸合。于是電磁系統(tǒng)吸合并保持。雖然不同情況下，輸入的控制電壓可能不同或有變化，但由于反時(shí)限的起動(dòng)時(shí)間(合閘時(shí)間)，保證了電磁系統(tǒng)在變化的控制電壓下吸合力基本一致，實(shí)現(xiàn)智能合閘。
實(shí)施例2本實(shí)施例所述的節(jié)約模塊(見圖3)的模塊輸出線端A1、A2與交流接觸器的電磁線圈相連。該節(jié)約模塊適用于控制電壓US為110V、220V或380V，50HZ，框架電流為170A以下的交流接觸器。
該節(jié)約模塊包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。
起動(dòng)控制模塊IC2采用單片機(jī)。在單片機(jī)的另一輸入端P1.0連接有電壓相位信號采樣電路，電壓相位信號采樣電路包含光耦合器IC3，光耦合器IC3的發(fā)光二極管連接于橋式整流電路的兩直流輸出端，光耦合器IC3的光敏三極管的集電極經(jīng)電阻R21與單片機(jī)的供電線端VDD相連，光耦合器IC3的光敏三極管的發(fā)射極與三極管Q9的基極相連，三極管Q9的集電極經(jīng)電阻R22與單片機(jī)的供電線端VDD相連，同時(shí)還與單片機(jī)的相位取樣信號輸入端P1.0相連，三極管Q9的發(fā)射極與單片機(jī)的供電線端VSS相連。
本實(shí)施例中，三極管Q6串接有三極管Q7，三極管Q6的集電極與三極管Q7的發(fā)射極相連，三極管Q6的集電極和發(fā)射極之間連接有電阻R16，三極管Q6的集電極與三極管Q8的基極之間還串接有二極管D15和雙二極管S1，三極管Q6的基極與三極管Q5的集電極之間還串接有二極管D13，三極管Q7的基極經(jīng)二極管D14、電阻R17與三極管Q5的集電極連接，三極管Q7的集電極經(jīng)電阻R18、雙二極管S1與三極管Q8的基極相連，電阻R20和二極管D15的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)與二極管D11的陽極端相連。如果僅采用單個(gè)三極管Q6，在控制電壓過高的情況下，三極管Q6易被擊穿，從而導(dǎo)致節(jié)約模塊無法正常工作，因此，本實(shí)施例中還串接有三極管Q7；同時(shí)，為了使加于三極管Q6、Q7的電壓在三極管Q6、Q7的電壓承受范圍內(nèi)，通過分別連接于三極管Q6、Q7的集電極與發(fā)射極之間的電阻R16和電阻20實(shí)現(xiàn)分壓，避免三極管Q6、Q7被擊穿；另外，串接雙二極管S1，避免了干擾電壓三極管Q8出現(xiàn)瞬態(tài)導(dǎo)通的情況；二極管D15起隔離作用，避免三極管Q6、Q7短路而喪失對三極管Q8導(dǎo)通、截止的控制，最終進(jìn)一步保證本發(fā)明所述節(jié)約模塊的正常工作。
本實(shí)施例的工作過程和機(jī)理與實(shí)施例1基本一致。其不同在于起動(dòng)吸合時(shí)間取決于電壓取樣信號和相位取樣信號，由單片機(jī)在相應(yīng)軟件支持下選擇最佳吸合時(shí)間，并且每次起動(dòng)過程皆起始于控制電壓過零點(diǎn)。這樣既保證了接觸器、繼電器電磁系統(tǒng)的可靠吸合，又減少了電源電壓和相位對起動(dòng)吸合過程的影響，有利于提高起動(dòng)吸合過程的穩(wěn)定性。
實(shí)施例3本實(shí)施例所述的節(jié)約模塊(見圖4)的模塊輸出線端A1、A2與交流接觸器的電磁線圈相連。該節(jié)約模塊適用于控制電壓為110V、220V或380V，50HZ，框架電流為170A以下的交流接觸器。
該節(jié)約模塊包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。
本實(shí)施例中，三極管Q6串接有三極管Q7，三極管Q6的集電極與三極管Q7的發(fā)射極相連，三極管Q6的集電極和發(fā)射極之間連接有電阻R16，三極管Q6的集電極與三極管Q8的基極之間還串接有二極管D15和雙二極管S1，三極管Q6的基極與三極管Q5的集電極之間還串接有二極管D13，三極管Q7的基極經(jīng)二極管D14、電阻R17與三極管Q5的集電極連接，三極管Q7的集電極經(jīng)電阻R18、雙二極管S1與三極管Q8的基極相連，電阻R20和二極管D15的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)與二極管D11的陽極端相連。
起動(dòng)控制模塊IC2包含由運(yùn)放I和運(yùn)放II組成的雙運(yùn)放芯片，運(yùn)放II的第8引腳作為模塊的供電線端VDD，運(yùn)放I的第4引腳作為模塊的供電線端VSS，模塊的供電線端VDD、VSS之間串接有電阻R10、R11的串聯(lián)支路和電阻R9、電容C5的串聯(lián)支路，運(yùn)放II的正極輸入端作為模塊的電壓取樣信號輸入端P1.1，運(yùn)放II的負(fù)極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放II的輸出端經(jīng)二極管D16、電阻R15與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，同時(shí)，經(jīng)二極管D10與模塊的供電線端VDD相連；運(yùn)放I的正極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的負(fù)極輸入端與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的輸出端經(jīng)電阻R14作為模塊的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極相連。
本具體實(shí)施例中，所述DC-DC變換電路模塊IC1采用公知的小型開關(guān)電源電路，由于該電路是本技術(shù)領(lǐng)域中的常規(guī)電路，所以在此未做詳細(xì)敘述。
本實(shí)施例的工作過程和機(jī)理與實(shí)施例1一致。
實(shí)施例4本實(shí)施例所述的節(jié)約模塊(見圖5、圖6)的模塊輸出線端A1、A2與小功率直流繼電器的電磁線圈相連。此時(shí)，該節(jié)約模塊作為彩電及類似產(chǎn)品的待機(jī)節(jié)能模塊。
該節(jié)約模塊包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。三極管Q6串接有三極管Q7，三極管Q6的集電極與三極管Q7的發(fā)射極相連，三極管Q6的集電極和發(fā)射極之間連接有電阻R16，三極管Q6的集電極與三極管Q8的基極之間還串接有二極管D15和雙二極管S1，三極管Q6的基極與三極管Q5的集電極之間還串接有二極管D13，三極管Q7的基極經(jīng)二極管D14、電阻R17與三極管Q5的集電極連接，三極管Q7的集電極經(jīng)電阻R18、雙二極管S1與三極管Q8的基極相連，電阻R20和二極管D15的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)與二極管D11的陽極端相連。起動(dòng)控制模塊IC2采用單片機(jī)。在單片機(jī)的另一輸入端P1.0連接有電壓相位信號采樣電路，電壓相位信號采樣電路包含光耦合器IC3，光耦合器IC3的發(fā)光二極管連接于橋式整流電路的兩直流輸出端，光耦合器IC3的光敏三極管的集電極經(jīng)電阻R21與單片機(jī)的供電線端VDD相連，光耦合器IC3的光敏三極管的發(fā)射極與三極管Q9的基極相連，三極管Q9的集電極經(jīng)電阻R22與單片機(jī)的供電線端VDD相連，同時(shí)還與單片機(jī)的相位取樣信號輸入端P1.0相連，三極管Q9的發(fā)射極與單片機(jī)的供電線端VSS相連。
另外，電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Q3的基極之間連接有二極管D16，橋式整流電路兩輸入端的引出線端作為第1、2引腳，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2分別作為第3、4引腳，三極管Q4的發(fā)射極引出線端作為第5引腳，電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)引出線端作為第6引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b引出線端作為第7引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a引出線端作為第8引腳。電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Q3的基極之間連接的二極管D16起隔離作用，避免短路。
具體使用時(shí)的接線示意圖見圖6所示，其工作過程如下當(dāng)機(jī)內(nèi)單片機(jī)Powar端為低電平時(shí)，節(jié)約模塊內(nèi)單片機(jī)的電壓取樣信號輸入端P1.1輸入低電平-控制信號輸出端P1.2輸出低電平-三極管Q5、Q6、Q7、Q8截止-繼電器J不吸合-整機(jī)不得電；同時(shí)，機(jī)內(nèi)單片機(jī)Powar端為低電平時(shí)，三極管Q3的基極電位為低電平-三極管Q3截止，即沒有低壓維持電壓加于繼電器線圈，此時(shí)整機(jī)不得電，處于待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)機(jī)內(nèi)單片機(jī)的Powar輸出端為高電平時(shí)-節(jié)約模塊內(nèi)單片機(jī)的電壓取樣信號輸入端P1.1輸入高電平-控制信號輸出端P1.2輸出高電平-三極管Q5、Q6、Q7、Q8導(dǎo)通，這樣，起動(dòng)全電壓通過二極管D2(D3)-變阻器RT-電磁線圈A1至A2端-二極管D12-三極管Q8的c-e極-二極管D4(D1)形成回路，使繼電器J吸合；繼電器J吸合-常閉觸電J1-1斷開，節(jié)約模塊輸入端失電；繼電器J吸合-常開觸點(diǎn)J1-2閉合-整機(jī)得電而工作-節(jié)約模塊的第8腳引入(5-8V)的直流電壓代替節(jié)約模塊內(nèi)DC-DC變換電路模塊IC1的輸出，使該節(jié)約模塊內(nèi)的其它電路繼續(xù)工作，同時(shí)作為繼電器J保持吸合電壓，并使之處于節(jié)能工作狀態(tài)。
這里值得注意的是由于本發(fā)明所述的節(jié)約模塊僅需在待機(jī)時(shí)提供機(jī)內(nèi)以單片機(jī)為核心的遙控接收電路的工作電壓和電流(DC5V/30mA)，因此，節(jié)約模塊的輸出功率可以在1W以下。本節(jié)約模塊采用全壓起動(dòng)、低壓保持的節(jié)能工作方式，充分地保證了繼電器J的可靠吸合。
權(quán)利要求
1.一種低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路其特征在于供電電路包含由二極管D1-D4構(gòu)成的橋式整流電路，橋式整流電路的兩直流輸出端間連接有濾波電容C0，橋式整流電路的直流輸出端連接有DC-DC變換電路模塊IC1，DC-DC變換電路模塊IC1的輸出端連接有包含三極管Q3、Q4的穩(wěn)壓電路，其中三極管Q4的集電極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q4的集電極和基極之間連接有電阻R8，三極管Q4的基極經(jīng)穩(wěn)壓管DW2與三極管Q3的基極相連，三極管Q4的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b之間連接有濾波電容C3，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a經(jīng)二極管D7與模塊輸出線端A1相連，同時(shí)，模塊輸出線端A1經(jīng)變阻器RT與橋式整流電路的正極輸出端相連，模塊輸出線端A2經(jīng)二極管D9與三極管Q3的集電極相連，三極管Q3的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2之間連接有二極管D8，DC-DC變換電路模塊IC1的正負(fù)極輸出端a、b之間串接有電阻R12、R13；起動(dòng)控制電路包含起動(dòng)控制模塊IC2，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VDD與三極管Q4的發(fā)射極相連，起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，起動(dòng)控制模塊IC2的電壓取樣信號輸入端P1.1與電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)相連，起動(dòng)控制模塊IC2的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極連接，三極管Q5的發(fā)射極與起動(dòng)控制模塊IC2的供電線端VSS相連，三極管Q5的集電極經(jīng)電阻R19與三極管Q6的基極相連，三極管Q6的發(fā)射極與DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a相連，三極管Q6的集電極經(jīng)R20與三極管Q8的基極相連，三極管Q8的發(fā)射極與橋式整流電路的負(fù)極輸出端相連，同時(shí)經(jīng)二極管D11與DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b相連，三極管Q8的集電極經(jīng)二極管D12與模塊輸出線端A2相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于起動(dòng)控制模塊IC2包含由運(yùn)放I和運(yùn)放II組成的雙運(yùn)放芯片，運(yùn)放II的第8引腳作為模塊的供電線端VDD，運(yùn)放I的第4引腳作為模塊的供電線端VSS，模塊的供電線端VDD、VSS之間串接有電阻R10、R11的串聯(lián)支路和電阻R9、電容C5的串聯(lián)支路，運(yùn)放II的正極輸入端作為模塊的電壓取樣信號輸入端P1.1，運(yùn)放II的負(fù)極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放II的輸出端經(jīng)二極管D16、電阻R15與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，同時(shí)，經(jīng)二極管D10與模塊的供電線端VDD相連；運(yùn)放I的正極輸入端與電阻R10、電阻R11的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的負(fù)極輸入端與電阻R9、電容C5的連接節(jié)點(diǎn)相連，運(yùn)放I的輸出端經(jīng)電阻R14作為模塊的控制信號輸出端P1.2與三極管Q5的基極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于起動(dòng)控制模塊IC2采用單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于在單片機(jī)的另一輸入端P1.0連接有電壓相位信號采樣電路，電壓相位信號采樣電路包含光耦合器IC3，光耦合器IC3的發(fā)光二極管連接于橋式整流電路的兩直流輸出端，光耦合器IC3的光敏三極管的集電極經(jīng)電阻R21與單片機(jī)的供電線端VDD相連，光耦合器IC3的光敏三極管的發(fā)射極與三極管Q9的基極相連，三極管Q9的集電極經(jīng)電阻R22與單片機(jī)的供電線端VDD相連，同時(shí)還與單片機(jī)的相位取樣信號輸入端P1.0相連，三極管Q9的發(fā)射極與單片機(jī)的供電線端VSS相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于三極管Q6串接有三極管Q7，三極管Q6的集電極與三極管Q7的發(fā)射極相連，三極管Q6的集電極和發(fā)射極之間連接有電阻R16，三極管Q6的集電極與三極管Q8的基極之間還串接有二極管D15和雙二極管S1，三極管Q6的基極與三極管Q5的集電極之間還串接有二極管D13，三極管Q7的基極經(jīng)二極管D14、電阻R17與三極管Q5的集電極連接，三極管Q7的集電極經(jīng)電阻R18、雙二極管S1與三極管Q8的基極相連，電阻R20和二極管D15的連接節(jié)點(diǎn)經(jīng)與二極管D11的陽極端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Q3的基極之間連接有二極管D16，橋式整流電路兩輸入端的引出線端作為第1、2引腳，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2分別作為第3、4引腳，三極管Q4的發(fā)射極引出線端作為第5引腳，電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)引出線端作為第6引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b引出線端作為第7引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a引出線端作為第8引腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊，其特征在于電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)與三極管Q3的基極之間連接有二極管D16，橋式整流電路兩輸入端的引出線端作為第1、2引腳，模塊輸出線端A1與模塊輸出線端A2分別作為第3、4引腳，三極管Q4的發(fā)射極引出線端作為第5引腳，電阻R12和電阻R13的連接節(jié)點(diǎn)引出線端作為第6引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的負(fù)極輸出端b引出線端作為第7引腳，DC-DC變換電路模塊IC1的正極輸出端a引出線端作為第8引腳。
全文摘要
本發(fā)明涉及低壓電器的控制電路(模塊)，具體是適用于接觸器、繼電器的低壓電器交直兩用電子節(jié)約模塊。解決了現(xiàn)有接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)采用全電壓保持吸合工作方式存在的能耗高的問題，該節(jié)約模塊包括起動(dòng)控制電路、為低壓電器維持吸合和起動(dòng)控制電路供電的供電電路，起動(dòng)控制電路以單片機(jī)或由分離元件構(gòu)成的控制電路組成。在不改變現(xiàn)有接觸器、繼電器的電磁系統(tǒng)，不丟失現(xiàn)有接觸器、繼電器使用功能和不影響現(xiàn)有接觸器、繼電器使用方法的前提條件下，實(shí)現(xiàn)了接觸器、繼電器的節(jié)能運(yùn)行(全電壓起動(dòng)，低電壓維持)目的，可與接觸器、繼電器集于一體，提高接觸器、繼電器的技術(shù)性能，降低能耗，適合交－直流兩種控制電壓使用。
文檔編號H01H47/00GK1913307SQ20061004811
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月3日
發(fā)明者王穩(wěn)忠 申請人:王穩(wěn)忠