自適應直流電流型信號繼電器的製作方法
2023-04-23 08:39:26 1
專利名稱：自適應直流電流型信號繼電器的製作方法
技術領域：
本發明屬於繼電器領域，公開了一種能自動適應電源幅值及方向和啟動電流幅值及方向變化的直流電流型信號繼電器。
直流電流型信號繼電器是應用在控制屏上的一種反應設備工作情況的信號繼電器，目前國內使用的信號繼電器有DX系列電磁型信號繼電器、JX系列靜態型信號繼電器等。DX系列電磁型信號繼電器因為動作速度慢，已基本被淘汰，在電力系統普遍使用快速動作的真空開關後，存在著來不及反應動作指示信號的缺陷；近期國內研製生產的JX系列靜態型信號繼電器，按啟動電流大小分為0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.06、0.075、0.08、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、0.75、1、2、4和8安培共20種規格，且直流流向固定；其工作電源電壓分為220V和110V兩種直流電壓規格，方向也是固定的，從而派生出40種直流電流型信號繼電器，其原理圖如
圖1所示。
從圖1可以看出該繼電器出廠時輸入電流I1固定為正方向，I2固定為負方向；輸入電壓V1固定為正方向，V2固定為負方向，且出廠時電阻R1、R2、R3、R4是固定的，則啟動電流的大小規格也就固定了，工作電源亦固定，在製造和使用時必須嚴格按照設計要求進行，從而給設計、選購、使用都帶來了不方便，沒有互換性，並且一旦方向接錯，或者試驗及使用時電流、電壓的幅值出現大的變化(包括瞬變)，都十分容易使控制繼電器的光電耦合器擊穿，使繼電器出現永久性的損壞。
本發明的目的是提供一種能自動適應工作電源電壓的幅值及方向和啟動電流的幅值及方向的直流電流型信號繼電器。
該繼電器包括橋式整流單元1、電壓等級切換單元2、限壓限流單元3、正、反向啟動單元4、驅動單元5、信號輸出單元6，具有調整電壓方向的橋式整流單元1的輸入端與直流電壓源聯接，橋式整流單元1的輸出端經具有能適應不同電壓等級的電壓等級切換單元2與信號輸出單元6聯接，具有限制電壓和啟動電流的限壓限流單元3的輸入端與直流電流源聯接.限壓限流單元3的輸出端與具有能進行正、反向電流啟動的正、反向啟動單元4聯接，正、反向啟動單元4與驅動單元5聯接，驅動單元5與信號輸出單元6聯接，電壓等級切換單元2的另一個輸出端與正、反向啟動單元4聯接。
該繼電器的電壓等級切換單元2由分壓電阻R5、R7、R8、R9、R10、常閉繼電器J2組成，常閉繼電器J2的主線圈、分壓電阻R5串聯後跨接在整流單元1的輸出端，電阻R7一端與電壓正端聯接，另一端引出兩路信號與正反向啟動單元4的光電耦合器的兩個正輸出端聯接，電阻R8與繼電器常閉接點J2-1聯接後跨接在電阻R7的兩端，電阻R9一端與電壓正端聯接，另一端與信號輸出單元6的信號輸出繼電器J3聯接，電阻R10與繼電器常閉接點J2-2聯接後跨接在電阻R9的兩端。
該繼電器的限壓限流單元3可以分別由串聯的3～9個正、反向大功率二極體Dn、濾波電容C1、分流電阻R6組成，串聯的3～9個正、反向大功率二極體與濾波電容C1並聯後跨接在電流源的輸入端，並從兩端引出輸出信號，經串聯分流電阻R6與正、反向啟動單元4聯接。
該繼電器的正、反向啟動單元4由光電耦合器U2、U3組成，限壓限流單元3的兩輸出端一路與光電耦合器U2的正輸入端和光電耦合器U3的負輸入端聯接，一路與光電耦合器U2的負輸入端和光電耦合器U3的正輸入端聯接，光電耦合器U2、U3的正輸出端與電壓等級切換單元2的一個輸出端聯接，負輸出端與驅動單元5聯接。
該繼電器的驅動單元5由三極體T2組成，基極與正、反向啟動單元4聯接，集電極與信號輸出單元6聯接，發射極與負電壓源聯接。
該繼電器的信號輸出單元6由常開繼電器J2組成，繼電器J2的主線圈一端與電壓等級切換單元2的輸出端聯接，另一端與驅動單元5聯接。
本發明具有以下優點1.由於電流輸入迴路採用了正、反方向的大功率二極體，因此輸入的電流信號在0.01～8安培範圍內，無論電流大小和方向如何均能使繼電器正常工作；2.由於電壓輸入迴路採用了橋式整流，因此無論電壓的方向變化如何均能自適應；3.通過常閉繼電器操作並聯電阻，使該直流信號繼電器自適應不同電壓等級；4.該繼電器具有很好的互換性，可替代現有的40種繼電器，具有經濟、方便可靠等特點。
本發明的實施例參見下列各圖圖1為JX系列靜態型信號繼電器的電路原理2為本發明的原理框3為本發明的電路原理圖本實施例的繼電器包括橋式整流單元1、電壓等級切換單元2、限壓限流單元3、正、反向啟動單元4、驅動單元5、信號輸出單元6，具有調整電壓方向的橋式整流單元1的輸入端與直流電壓源聯接，橋式整流單元1的輸出端經具有能適應不同電壓等級的電壓等級切換單元2與信號輸出單元6聯接，具有限制正、反向啟動電壓、電流的限壓限流單元3的輸入端與直流電流源聯接，限壓限流單元3的輸出端與具有能進行正、反向電流啟動的正、反向啟動單元4聯接，正、反向啟動單元4與驅動單元5聯接，驅動單元5與信號輸出單元6聯接，電壓等級切換單元2的另一個輸出端與正、反向啟動單元4聯接。
工作電源電壓迴路有4個整流二極體D7～D10組成橋式整流單元1和電壓等級切換單元2，電壓等級切換單元2中有切斷或連接並聯電阻R8和R10的繼電器J2(如24V直流繼電器)。常閉繼電器J2的主線圈、分壓電阻R5串聯後跨接在整流單元1的輸出端，電阻R7一端與電壓正端聯接，另一端引出兩略信號與正、反向啟動單元4的光電耦合器的兩個正輸出端聯接，電阻R8與繼電器常閉接點J2-1聯接後跨接在電阻R7的兩端，電阻R9一端與電壓正端聯接，另一端與信號輸出單元6的信號輸出繼電器J3聯接，電阻R10與繼電器常閉接點J2-2聯接後跨接在電阻R9的兩端。由於4個整流二極體的作用，使得工作電源V1和V2的方向可以任意；另外，由於電阻R5可以選擇恰當的值，使得當工作電源電壓值為220V時，降在繼電器J2上的壓降為20V(大於24V的70％)，繼電器J2能可靠動作，切除並聯電阻R8和R10，使得在光電管一旦導通的情況下，繼電器J3能可靠動作，發出信號。當工作電源電壓值為110V時，降在繼電器J2上的壓降為10V(小於24V的45％)，J2能可靠不動作，投入並聯電阻R8和R10，使得光電管一旦導通時，保證降在繼電器J3上的壓降仍然很大，足以可靠動作發出信號。
工作電源電流迴路有限壓限流單元3和正、反向啟動單元4、驅動單元5，在限壓限流單元中有正向串聯的大功率二極體D1、D2、D3和反向串聯的大功率二極體D4、D5、D6，在正反向啟動單元4中有兩個光電耦合器U2、U3，正、反向串聯的大功率二極體與濾波電容C1並聯後再與電阻R6串聯，引出的兩路信號一路與光電耦合器U2的正輸入端和光電耦合器U3的負輸入端聯接，一路與光電耦合器U2的負輸入端和光電耦合器U3的正輸入端聯接，光電耦合器U2、U3的正輸出端與電壓等級切換單元2的一個輸出端聯接，負輸出端與驅動單元5聯接。驅動單元5與現有繼電器相同。
當電流輸入回略I1、I2通有大電流(如最高規格標準為8安培)時，電流主要從此二極體迴路經過，並在I1、I2兩端產生管壓降，最高不超過2.1伏(3×0.7)，此管壓降保證光電耦合器U2、U3的光電管迴路電流在有效啟動值範圍內(如TIL113型直流信號繼電器的最大啟動電流為50mA)，且又能可靠觸發光電管，從而使繼電器動作發出信號。
當電流輸入迴路I1、I2通有小電流(如最小規格標準為10mA)時，電流主要部分則從光電耦合器U2和U3的光電管迴路通過，保證觸發光電管，使繼電器動作並發出信號。
此外，由於有正、反方向兩組分流二極體D1～D3和D4～D6，以及正、反方向兩個光電耦合器U2和U3，使得I1和I2的電流方向是任意的，不僅不會損壞器件，而且能正常工作。
權利要求
1.一種自適應直流信號繼電器，包括橋式整流單元1、電壓等級切換單元2、限壓限流單元3、正、反向啟動單元4、驅動單元5、信號輸出單元6，其特徵在於具有調整電壓方向的橋式整流單元1的輸入端與直流電壓源聯接，橋式整流單元1的輸出端經具有能適應不同電壓等級的電壓等級切換單元2與信號輸出單元6聯接，具有限制電壓和啟動電流的限壓限流單元3的輸入端與直流電流源聯接，限壓限流單元3的輸出端與具有能進行正、反向電流啟動的正、反向啟動單元4聯接，正、反向啟動單元4與驅動單元5聯接，驅動單元5與信號輸出單元6聯接，電壓等級切換單元2的另一個輸出端與正、反向啟動單元4聯接。
2.根據權利要求1所述的繼電器，其特徵在於它的電壓等級切換單元2由分壓電阻R5、R7、R8、R9、R10、常閉繼電器J2組成，常閉繼電器J2的主線圈、分壓電阻R5串聯後跨接在整流單元1的輸出端，電阻R7一端與電壓正端聯接，另一端引出兩略信號與正、反向啟動單元4的光電耦合器的兩個正輸出端聯接，電阻R8與繼電器常閉接點J2-1聯接後跨接在電阻R7的兩端，電阻R9一端與電壓正端聯接，另一端與信號輸出單元6的信號輸出繼電器J3聯接，電阻R10與繼電器常閉接點J2-2聯接後跨接在電阻R9的兩端。
3.根據權利要求1所述的繼電器，其特徵在於它的限壓限流單元3可以分別由串聯的3～9個正、反向大功率二極體Dn、濾波電容C1、分流電阻R6組成，串聯的3～9個正、反向大功率二極體與濾波電容C1並聯後跨接在電流源的輸入端，並從兩端引出輸出信號，經串聯分流電阻R6與正反向啟動單元4聯接。
4.根據權利要求1所述的繼電器，其特徵在於它的正、反向啟動單元4由光電耦合器U2、U3組成，限壓限流單元3的兩輸出端一路與光電耦合器U2的正輸入端和光電耦合器U3的負輸入端聯接，一路與光電耦合器U2的負輸入端和光電耦合器U3的正輸入端聯接，光電耦合器U2、U3的正輸出端與電壓等級切換單元2的一個輸出端聯接，負輸出端與驅動單元5聯接。
5.根據權利要求1所述的繼電器，其特徵在於它的驅動單元5由三極體T2組成，基極與正、反向啟動單元4聯接，集電極與信號輸出單元6聯接，發射極與負電壓源聯接。
6.根據權利要求1所述的繼電器，其特徵在於它的信號輸出單元6由常開繼電器J2組成，繼電器J2的主線圈一端與電壓等級切換單元2的輸出端聯接，另一端與驅動單元5聯接。
全文摘要
一種自適應直流信號繼電器，由橋式整流單元、電壓等級切換單元、限壓限流單元、正反向啟動單元、驅動單元、輸出單元組成，電壓輸入信號經橋式整流單元、電壓等級切換單元與輸出單元聯接，電流輸入信號經限壓限流單元、正反向啟動單元、驅動單元與輸出單元聯接。該繼電器無論電流信號的大小和方向及電壓的方向和等級如何均能正常工作，具有很好的互換性，可替代現有的40種繼電器，具有經濟、方便、可靠等特點。
文檔編號H01H47/00GK1160280SQ97100849
公開日1997年9月24日 申請日期1997年3月17日 優先權日1997年3月17日
發明者程幹江 申請人:李永霞