專(zhuān)利名稱(chēng)：交流開(kāi)關(guān)電火花控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電器控制設(shè)備，主要適用于改善交流繼電器和交流接觸器的性能。
目前，交流繼電器和交流接觸器觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)，普遍會(huì)產(chǎn)生電火花的現(xiàn)象，由此不但使交流繼電器和交流接觸器本身使用壽命大大縮短，而且使電氣開(kāi)關(guān)額定電流的大小受到限制，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很強(qiáng)的高頻干擾波，尤其對(duì)計(jì)算機(jī)及數(shù)字控制電路形成沖擊，破壞其工作狀態(tài)等等。
鑒此，本實(shí)用新型的目的是提供一種交流開(kāi)關(guān)電火花控制器，能消除或減小單相和三相電路中交流繼電器和交流接觸器觸點(diǎn)電火花的產(chǎn)生。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在印刷電路板上設(shè)有過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4、延時(shí)控制電路U3、三相電信號(hào)控制電路U2及上電保護(hù)器U1，其中上述過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4是在電源端Ei和負(fù)載端Gi兩端之間順序串聯(lián)限流電阻Ri、互感器Ti的初級(jí)線圈，同時(shí)并聯(lián)繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci兩端，互感器Ti的感應(yīng)線圈兩端Ai、Bi分別電連接延時(shí)控制電路U3相應(yīng)的電壓比較器I1、I2及I3的正、負(fù)極端；延時(shí)控制電路U3是由電壓比較器I1、I2及I3，多諧振蕩器V1、V2、V3，D觸發(fā)器V4、V5及V6，電阻R4、R5及R6，三極管J1、J2及J3構(gòu)成；三相信號(hào)控制電路U2是由非門(mén)V9、二與非門(mén)V10、多諧振蕩器V7和D觸發(fā)器V8構(gòu)成。電火花的形成是由于交流繼電器或交流接觸器觸點(diǎn)隨機(jī)閉合或斷開(kāi)造成的，也就是說(shuō)，觸點(diǎn)閉合或斷開(kāi)時(shí)觸點(diǎn)兩端電位差變化而造成。因此，我們?cè)O(shè)法取出觸點(diǎn)兩端電壓過(guò)零脈沖和觸點(diǎn)流通電流過(guò)零脈沖，再延時(shí)控制繼電器閉合或斷開(kāi)。
由于采用上述方案可以保護(hù)繼電器、增加繼電器的導(dǎo)通電流，消除或減弱對(duì)電網(wǎng)的高頻干擾，本控制器又可用TTL電平直接控制。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例電路原理圖。
在圖1中所示盒體1是兩面開(kāi)口的長(zhǎng)方形塑料殼體制品，盒體的一開(kāi)口外連接一控制板2，控制板2上設(shè)有信號(hào)燈和接線端子，在盒體內(nèi)連接一塊印刷電路板3，其上具有過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4、延時(shí)控制電路U3、三相電信號(hào)控制電路U2及上電保護(hù)器U1，在盒體1另一開(kāi)口處嵌裝可開(kāi)啟的盒蓋4。
在圖2中所示過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4是由繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1、限流電阻Ri和互感器Ti構(gòu)成(其中i＝1，2，3)。在電源端Ei和負(fù)載端Gi兩端之間順序串聯(lián)限流電阻Ri、互感器Ti的初級(jí)線圈，同時(shí)并聯(lián)繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci兩端，互感器Ti的感應(yīng)線圈兩端Ai、Bi分別電連接延時(shí)控制電路U3相應(yīng)的電壓比較器I1、I2及I3的正、負(fù)極端。
其工作過(guò)程如下當(dāng)繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci斷開(kāi)時(shí)，電源端Ei和負(fù)載端Gi之間形成220伏交流電壓，通過(guò)限流電阻Ri對(duì)互感器Ti形成電壓激勵(lì)，在互感器Ti感應(yīng)線圈兩輸出端Ai和Bi(i＝1，2，3)感應(yīng)出與電源端Ei和負(fù)載端Gi兩端電壓同相或反相的交流電壓。
當(dāng)繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci閉合時(shí)，電源端Ei和負(fù)載端Gi之間電壓為零，但是，Ei和Gi之間通過(guò)Ci對(duì)Ti形成電流激勵(lì)，同樣在Ai和Bi感應(yīng)出與Ei、Gi的電流同相或反相的交流電壓。
三相延時(shí)控制電路U3是對(duì)三相中的每一相電路的繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci延時(shí)斷開(kāi)或閉合。由上述互感器Ti的感應(yīng)線圈兩端Ai、Bi(i＝1，2，3)分別連接電壓比較器I1、I2和I3的正、負(fù)極端，電壓比較器I1、I2和I3是將交流電壓轉(zhuǎn)換成以零電壓為邊界的方波脈沖，i＝1，2，3分別表示三相延時(shí)控制電路U3的每一相延電控制電路，三相中的每一相電路連接關(guān)系和功能都相同，下面只對(duì)第一相延時(shí)控制電路加以敘述從A1、B1連接電壓比較器I1的正、負(fù)極端，而輸出端連接多諧振蕩器V1(74LS123)的A′1端，當(dāng)方波脈沖信號(hào)對(duì)A′i端產(chǎn)生激勵(lì)，使Q1端產(chǎn)生延時(shí)上升沿脈沖，延時(shí)時(shí)間是由電阻R1、電容C1決定，電阻R1連接＋5伏電源，另一端連接多諧振蕩器V1的C、R端，同時(shí)串連電容C1的一端，電容C1的另一端連接多諧振蕩器V1的“C”端。(經(jīng)常是通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R1的大小確定延時(shí)時(shí)間)。而多諧振蕩器V1的Q1端連接D觸發(fā)器V4(74LS74)的CK端，觸發(fā)V4的CK端使Q1＝D1，V4的Q1端連接電阻R4到三極管J1的基極，而三極管J1的集電極連接繼電器C1線包一端。另一端連接＋12V電源(由上電保護(hù)控制)。
若繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1斷開(kāi)時(shí)，當(dāng)D觸發(fā)器V4的端點(diǎn)D1＝1，則Q1端點(diǎn)通過(guò)電阻R4導(dǎo)通三極管J1，使繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合，由于延時(shí)控制，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1將消除電火花。
當(dāng)D觸發(fā)器V4的端點(diǎn)D1＝0，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)保持原狀。
若繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1閉合時(shí)，當(dāng)D觸發(fā)器V4的端點(diǎn)D1＝1，則Q1端點(diǎn)電位保持不變，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)無(wú)動(dòng)作。
當(dāng)D觸發(fā)器V4的端點(diǎn)D1＝0，則Q1端點(diǎn)電位變?yōu)榱悖龢O管J1截止，繼電器線包電流截止，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1斷開(kāi)，同樣由于延時(shí)控制，觸點(diǎn)將在電流為零時(shí)，方才斷開(kāi)，因而將不產(chǎn)生電火花。
三相電信號(hào)控制電路U2的作用是防止繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci(i＝1，2，3)通斷信號(hào)過(guò)于頻繁(允許周期為1秒以上信號(hào)變化)和使三相電順次閉合和斷開(kāi)的控制電路。
交變電壓端S(來(lái)自變壓器的7伏、50Hz輸出電壓)連接電阻R12一端，電阻R12另一端同時(shí)連接穩(wěn)壓二極管Z2和非門(mén)V9，在非門(mén)V9輸出端產(chǎn)生50Hz方波，非門(mén)V9輸出端一方面連接二與非門(mén)V10的b端，另一方面直接連接D觸發(fā)器V8的CK端。而二與非門(mén)V10的輸出端連接多諧振蕩器V7的A′4端，經(jīng)V7延時(shí)，而由Q端連接D觸發(fā)器V4的D1和V8的D1端，通過(guò)D觸發(fā)器可為繼電器C1、C2、C3提供有次序的控制信號(hào)。
控制端K經(jīng)電阻R10、電容C6連接到二與非門(mén)V10的a端。
第一相電控制過(guò)程如下S端發(fā)出50Hz交流脈沖，控制端K＝1，經(jīng)電阻R10對(duì)電容C6充電，二與非門(mén)V10的a端為高電平(即等于1)，此時(shí)多諧振蕩器V7的A′4端由二與非門(mén)V10的b端方波信號(hào)反相控制。A′4的上升沿脈沖觸發(fā)V7，使V7的Q端處于恒定低電平，(因?yàn)閂7的延時(shí)時(shí)間定為大于40毫秒)直接控制D觸發(fā)器V4的D1端和D觸發(fā)器V8的D1端。
多諧振蕩器V1的Q1產(chǎn)生的上升沿脈沖觸發(fā)D觸發(fā)器V4使Q1＝0，并使J1電流截止繼電器C1斷開(kāi)。
控制端K＝0時(shí)，經(jīng)電阻R10對(duì)電容C6放電，使電容C6電壓等于零，二與非門(mén)V10的a端處于低電平，多諧振蕩器V7的A′4一直處于高電平，D觸發(fā)器V4的D1端也處在高電平。
當(dāng)多諧振蕩器V1的Q1產(chǎn)生一個(gè)上升沿脈沖時(shí)，D觸發(fā)器V4的Q1也變成高電平，經(jīng)電阻R4，使三極管J1導(dǎo)通，繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)C1閉合。
第二相電控制過(guò)程如下當(dāng)V7的Q＝0時(shí)，V8的D1＝0，當(dāng)V9的輸出端產(chǎn)生1個(gè)上升沿脈沖時(shí)，V8的Q1＝D1，Q1＝0，當(dāng)V9的輸出端再產(chǎn)生1個(gè)上升沿脈沖時(shí)，Q2＝D2＝Q1＝0，V5的D2＝0，當(dāng)V2的Q2產(chǎn)生上升沿脈沖時(shí)，V5的Q2＝D2＝0，J2截止，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C2斷開(kāi)，C2斷開(kāi)比C1斷開(kāi)延時(shí)2個(gè)50Hz周期。
第三相電控制過(guò)程如下當(dāng)V8的Q2＝0時(shí)，D3＝Q2＝0，當(dāng)V9的輸出端產(chǎn)生1個(gè)上升沿脈沖時(shí)，V8的Q3＝D3＝0，同時(shí)，D4也等于0，當(dāng)V9的輸出端再產(chǎn)生1個(gè)上升沿脈沖時(shí)，V8的Q4＝0，這時(shí)V6的D3＝0，此時(shí)，當(dāng)V3的Q3產(chǎn)生上升沿脈沖時(shí)，將觸發(fā)D觸發(fā)器V6使V6的Q3＝D3＝0，因此J3截止，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C3斷開(kāi)，C3斷開(kāi)比C2慢2個(gè)周期的50Hz時(shí)間。
上電保護(hù)器U1的作用是當(dāng)控制器剛剛接通電源時(shí)，而控制器電源電壓還未達(dá)到正常時(shí)，控制器處于混亂狀態(tài)，因此需要對(duì)繼電器線包C1、C2、C3的電源延時(shí)供電，以保證其工作正常。
電源SA(來(lái)自電源板＋12V端)連接并聯(lián)的充電電阻R7和二極管Z5一端，而另一端同時(shí)連接電容C4和電壓比較器I4的正極端，電壓比較I4的輸出端經(jīng)過(guò)電阻R8連接到三極管J4的基極，J4的集電極連接到繼電器C1、C2和C3的線包電源上。
其工作過(guò)程如下
當(dāng)控制器剛接通電源SA(12伏)通過(guò)充電電阻R7對(duì)電容C4充電，當(dāng)電容C4充電電壓小于＋5伏時(shí)，電壓比較器I4輸出為高電平，三極管J4關(guān)閉，繼電器開(kāi)關(guān)C1、C2和C3線包電源電壓為零。
當(dāng)電容C4充電電壓增大超過(guò)＋5伏后，電壓比較器I4輸出為低電平，三極管J4導(dǎo)通，繼電器線包C1、C2和C3電源電壓為＋12伏，繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)C1、C2和C3將開(kāi)始正常動(dòng)作。
二極管Z1的作用是防止電源瞬間掉電、沖擊控制器，當(dāng)偶然電源瞬間斷電時(shí)，充電電容C4通過(guò)二極管Z1迅速放電，一旦電源電壓恢復(fù)正常，充電電容仍然處于零電壓狀態(tài)，保護(hù)控制器正常工作。
權(quán)利要求1.一種交流開(kāi)關(guān)電火花控制器，包括盒體1、控制板2、印刷電路板3及盒蓋4，其特征是在印刷電路板上設(shè)有過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4、延時(shí)控制電路U3、三相電信號(hào)控制電路U2及上電保護(hù)器U1，其中上述過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4是在電源端Ei和負(fù)載端Gi兩端之間順序串聯(lián)限流電阻Ri、互感器Ti的初級(jí)線圈，同時(shí)并聯(lián)繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci兩端，互感器Ti的感應(yīng)線圈兩端Ai、Bi分別電連接延時(shí)控制電路U3相應(yīng)的電壓比較器I1、I2及I3的正、負(fù)極端；延時(shí)控制電路U3是由電壓比較器I1、I2及I3，多諧振蕩器V1、V2、V3，D觸發(fā)器V4、V5及V6，電阻R4、R5及R6，三極管J1、J2及J3構(gòu)成；三相信號(hào)控制電路U2是由非門(mén)V9、二與非門(mén)V10、多諧振蕩器V7和D觸發(fā)器V8構(gòu)成。
2.按權(quán)利要求1所述的交流開(kāi)關(guān)電火花控制器，其特征是上述上電保護(hù)器U1是由充電電阻R7、電阻R8、二極管Z1、電容C4、電壓比較器I4及三極管J4構(gòu)成。
3.按權(quán)利要求1所述的交流開(kāi)關(guān)電火花控制器，其特征是上述延時(shí)控制電路U3的電壓比較器I1輸出端連接多諧振蕩器V1的A′1端，而其Q1端連接D觸發(fā)器V4的CK端，而D觸發(fā)器V4的Q1端經(jīng)電阻R4連接三極管J1的基極，三極管J1的集電極連接繼電器線包C1。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電器控制設(shè)備，主要適用于改善交流繼電器和交流接觸器的性能。它包括過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4、延時(shí)控制電路U3、三相電信號(hào)控制電路U2及上電保護(hù)器U1，其中過(guò)零信號(hào)發(fā)生器U4是由限流電阻Ri、互感器Ti及繼電器開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)Ci構(gòu)成；延時(shí)控制電路U3是由電壓比較器I1、I2及I3，多諧振蕩器V1、V2、V3，D觸發(fā)器V4、V5及V6，電阻R4、R5及R6，三極管J1、J2及J3構(gòu)成。從而能消除或減小觸點(diǎn)電火花的產(chǎn)生，保護(hù)繼電器、增加繼電器導(dǎo)通電流。
文檔編號(hào)H01H47/00GK2129969SQ92233820
公開(kāi)日1993年4月14日 申請(qǐng)日期1992年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月24日
發(fā)明者崔文德 申請(qǐng)人:崔文德