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(shí)用新型涉及一種集計(jì)時(shí)、計(jì)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(shí)間繼電器屬于通電延時(shí)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(shí)元件，按預(yù)定時(shí)間接通或分?jǐn)嚯娐贰Ｄ壳白詣?dòng)化控制領(lǐng)域所用的數(shù)顯時(shí)間繼電器，一般是以時(shí)間量來決定繼電器的定時(shí)、延時(shí)吸合或釋放，即用設(shè)定時(shí)間值的方式來使繼電器完成的相關(guān)動(dòng)作，不具備對(duì)輸入信號(hào)(開關(guān)量、脈沖信號(hào)、直流電壓)檢測(cè)的方式使繼電器動(dòng)作，但在某些應(yīng)用場(chǎng)合，需要采集 外部開關(guān)信號(hào)次數(shù)、脈沖信號(hào)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(jì)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(jiǎn)單應(yīng)用場(chǎng)合中花費(fèi)較大設(shè)備投資，使設(shè)備成本增加，且在不同時(shí)期總會(huì)有一部分設(shè)備閑置，造成資源浪費(fèi)。2005年10月19日授權(quán)公告、專利號(hào)為200420089705. 7，名稱為《數(shù)顯計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)繼電器》的實(shí)用新型專利，公開了一種計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)兩用繼電器，包括電源單元、晶體振蕩器、預(yù)置值設(shè)定機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路及延時(shí)控制電路，該繼電器的延時(shí)控制電路采用了一個(gè)專用的可編程集成電路KJ3618，集成電路Kj3618具有18個(gè)端口，通過對(duì)上述端口重新定義，編寫專用程序，實(shí)現(xiàn)了工作模式、計(jì)時(shí)模式、計(jì)數(shù)模式、測(cè)試模式選擇的功能。上述繼電器較以往的數(shù)顯時(shí)間繼電器電路有了很大的簡(jiǎn)化，并且在功能上也有了很大的加強(qiáng)，如不但具有多種時(shí)基模式和工作模式選擇功能，計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)選擇功能，還有計(jì)數(shù)到達(dá)后停止計(jì)數(shù)或繼續(xù)計(jì)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(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)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(shí)動(dòng)作的基礎(chǔ)上，集計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、電壓繼電器于一體，具備了根據(jù)輸入的信號(hào)開關(guān)量、脈沖信號(hào)或直流電壓值等數(shù)值控制繼電器動(dòng)作的功能，節(jié)省設(shè)備投資。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是多功能數(shù)顯繼電器，包括信號(hào)輸入電路、信號(hào)切換電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、三極管驅(qū)動(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述信號(hào)切換電路、參數(shù)設(shè)定電路和顯示電路均與所述單片機(jī)控制系統(tǒng)連接；所述信號(hào)輸入電路通過信號(hào)切換電路與所述單片機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)所用單片機(jī)是STM8S103F2型單片機(jī)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于市場(chǎng)現(xiàn)有的數(shù)顯時(shí)間繼電器硬件包括控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)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(jì)出一種輸入信號(hào)切換電路，結(jié)合單片機(jī)、數(shù)碼管、繼電器等硬件，用戶只需連接兩根信號(hào)輸入線，通過本發(fā)明的輸入信號(hào)切換電路進(jìn)行切換，即可完成開關(guān)量、脈沖信號(hào)、直流電壓的輸入切換，實(shí)現(xiàn)了繼電器的時(shí)間控制、計(jì)數(shù)控制、直流電壓檢測(cè)控制功能，在某些應(yīng)用場(chǎng)合可完全替代數(shù)顯時(shí)間繼電器、計(jì)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(shí)用性強(qiáng)、使用方便、一物與多用等特點(diǎn)。
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的邏輯關(guān)系圖，圖2為本實(shí)用新型信號(hào)切換電路的電路原理圖，圖3為STM8S103F2型單片機(jī)引腳示意圖， 圖4為本實(shí)用新型的軟件程序流程圖。圖中I為單片機(jī)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(hào)輸入接線端子，7為信號(hào)切換電路，8為三極管驅(qū)動(dòng)電路。
具體實(shí)施方式
如附圖I所示，多功能數(shù)顯繼電器，包括單片機(jī)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(hào)輸入電路6、信號(hào)切換電路7、三極管驅(qū)動(dòng)電路8，單片機(jī)控制系統(tǒng)I包括電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述信號(hào)切換電路7、三極管驅(qū)動(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)I連接；所述信號(hào)輸入電路6通過信號(hào)切換電路7與單片機(jī)控制系統(tǒng)I連接。各部分技術(shù)特征單片機(jī)控制系統(tǒng)I包括電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)電路，實(shí)現(xiàn)程序化控制各模式工作，可切換至三種功能模式時(shí)間繼電器模式、計(jì)數(shù)器模式、電壓繼電器模式；該單片機(jī)系統(tǒng)采用廉價(jià)的STM8S103F2型單片機(jī)，另有可以達(dá)到相功能的單片機(jī)如PIC16F690，但其價(jià)格是STM8S103F2的3倍以上，所以本實(shí)施例采用較為便宜的STM8S103F2型單片機(jī)以降低設(shè)備成本。該單片機(jī)集成了 IK字節(jié)容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、4K字節(jié)容量的程序存儲(chǔ)器(R0M)，可滿足多功能的程序設(shè)計(jì)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(cè)任務(wù)，引腳可最大輸入20mA電流可直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管模塊顯示。高集成度的單片機(jī)使電路更加簡(jiǎn)潔，(圖3所示為STM8S103F2型單片機(jī)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(hào)處理工作。三位LED數(shù)碼管顯示模塊2在單片機(jī)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(diǎn)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(gè)微動(dòng)開關(guān)SET、ENTER配合，以短按、長(zhǎng)按組合進(jìn)行各模式參數(shù)的設(shè)定，減少了微動(dòng)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(diǎn))，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(hào)切換電路7包括兩組三針跳線電壓檢測(cè)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(jī)的PAl引腳；電壓檢測(cè)切換跳線J3第一插針通過分壓電路與STM8S103F2型單片機(jī)的PD5引腳連接，其第二插針與信號(hào)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(hào)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(shí)現(xiàn)電壓檢測(cè)輸入和計(jì)數(shù)信號(hào)輸入的切換、開關(guān)量計(jì)數(shù)信號(hào)和脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)間的切換。信號(hào)輸入電路Jl為外部信號(hào)輸入接線端，用戶可根據(jù)需要連接開關(guān)量計(jì)數(shù)輸入、脈沖計(jì)數(shù)輸入、直流電壓檢測(cè)輸入信號(hào)，在輸入不同種類信號(hào)時(shí)，由跳線帽控制信號(hào)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(jī)控制系統(tǒng)I進(jìn)行信號(hào)處理。信號(hào)切換的實(shí)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(cè)切換跳線J3的1、2端 時(shí)，Jl的I端接地，J2的2端連接至分壓電路，此時(shí)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(jī)PD5引腳，信號(hào)輸入作電壓檢測(cè)時(shí)單片機(jī)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(shí)，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(shí)Jl可輸入脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)，Jl的I端為輸入負(fù)極，2端為輸入正極，輸入信號(hào)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(hào)，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(jī)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(shí)，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?cái)嚅_，此時(shí)輸入端Jl可采集無源開關(guān)量信號(hào)當(dāng)Jl端輸入開關(guān)信號(hào)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(jī)STM8S103F2的PAl引腳會(huì)產(chǎn)生低電平信號(hào)，單片機(jī)采集到下降沿信號(hào)時(shí)作計(jì)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(shí)，初始狀態(tài)數(shù)碼管顯示“P-0”，此時(shí)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(shí)間繼電器模式，“P-2”為計(jì)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(zhǎng)按“ENTER”鍵三秒可退回到模式選擇狀態(tài)。在“P-1 ”時(shí)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(shí)時(shí)間，長(zhǎng)按“SET”鍵三秒可進(jìn)行分鐘計(jì)時(shí)或秒鐘計(jì)時(shí)的單位切換，以最右一位數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)亮表示當(dāng)前顯示的定時(shí)數(shù)值為分鐘單位。這樣，三位數(shù)碼管可表示的最大定時(shí)時(shí)間為999秒或999分。在“P-2”計(jì)數(shù)繼電器模式下，用戶可用來計(jì)數(shù)外部輸入信號(hào)的下降沿個(gè)數(shù)(有源或無源開關(guān)量)，數(shù)碼管最大計(jì)數(shù)可表示”9. 9. 9. ”，三個(gè)小數(shù)點(diǎn)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(gè)7999內(nèi)的整數(shù)，當(dāng)外部信號(hào)達(dá)到設(shè)定值時(shí)繼電器吸合。在“P-3”電壓繼電器模式下，初始時(shí)繼電器吸合，用戶可設(shè)定一個(gè)電壓的上限和一個(gè)電壓下限，經(jīng)單片機(jī)程序處理，當(dāng)輸入電壓高于上限時(shí)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(cè)控制。本產(chǎn)品通過單片機(jī)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(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器、電壓繼電器組合，實(shí)現(xiàn)多功能數(shù)顯繼電器。以一臺(tái)時(shí)間繼電器的成本完成多功能組合任務(wù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和較高的資源利用率。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)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(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修 改、替換和變型，本實(shí)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(hào)輸入電路、信號(hào)切換電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、三極管驅(qū)動(dòng)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(jī)控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述信號(hào)切換電路、參數(shù)設(shè)定電路和顯示電路均與所述單片機(jī)控制系統(tǒng)連接；其特征在于所述信號(hào)輸入電路通過信號(hào)切換電路與所述單片機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)所用單片機(jī)是STM8S103F2型單片機(jī)。
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(hào)切換電路包括兩組三針跳線電壓檢測(cè)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(jī)的PAl引腳；所述電壓檢測(cè) 切換跳線第一插針通過所述分壓電路與所述STM8S103F2型單片機(jī)的PD5引腳連接，其第二 插針與所述信號(hào)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(hào)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(xiàng)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(gè)微動(dòng)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(shí)用新型涉及一種集計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、電壓繼電器于一體的多功能數(shù)顯繼電器，包括信號(hào)輸入電路、信號(hào)切換電路、單片機(jī)控制系統(tǒng)、繼電器、繼電器控制輸出電路、三極管驅(qū)動(dòng)電路、參數(shù)設(shè)定電路和數(shù)碼管顯示模塊，單片機(jī)控制系統(tǒng)包括電源電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)，所述信號(hào)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(jī)控制系統(tǒng)連接；所述信號(hào)輸入電路通過一信號(hào)切換電路與所述單片機(jī)控制系統(tǒng)連接；所述單片機(jī)控制系統(tǒng)所用單片機(jī)是STM8S103F2型單片機(jī)。用戶只需連接兩根信號(hào)輸入線，通過本實(shí)用新型的信號(hào)切換電路進(jìn)行切換，即可完成開關(guān)量、脈沖信號(hào)、直流電壓的輸入切換，實(shí)現(xiàn)了繼電器的時(shí)間控制、計(jì)數(shù)控制、直流電壓檢測(cè)控制功能，在某些應(yīng)用場(chǎng)合可完全替代數(shù)顯時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器、電壓繼電器。
文檔編號(hào)G05B19/042GK202472309SQ201120573710
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:周丹