本實用新型涉及一種繼電器控制盒，特別是一種小型差分式高壓輸出型繼電器控制盒。

背景技術：

小型差分式高壓輸出型繼電器是繼電器領域的一個重要分支，其內部由高壓真空繼電器、可編程控制器、差分與TTL轉換電路、保護電路組成?，F(xiàn)有的繼電器控制主要為整體式銑加工結構，體積大而笨重，負載能力弱，絕緣電阻小，不能滿足航空航天、軍用艦船、核工業(yè)、裝甲武器等領域的使用要求。且輸出電流50A、輸出電壓2000V，絕緣電阻2000MΩ以上的繼電器控制盒目前做不到外形尺寸低于120.5mm×48.5mm×83.5mm,重量低于500g，封閉式結構。同時，傳統(tǒng)高壓供配電繼電器為模擬電壓型控制方式，遠距離控制時信號衰減嚴重，抗干擾能力差，長時間工作時功耗嚴重，不符合航空航天、軍用車載系統(tǒng)、船舶控制系統(tǒng)低功耗、高可靠、節(jié)能原則，且模擬電壓控制難以實現(xiàn)計算機數(shù)字化。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于，提供一種小型差分式高壓輸出型繼電器控制盒。本實用新型采用分立式拼裝結構，體積小、重量輕、負載能力強、可靠性優(yōu)良、絕緣電阻高、環(huán)境適應性好；同時，具有信號不易衰減、抗干擾能力強、功耗低、可靠性強、且易于實現(xiàn)RS485、RS232、RS422、CAN、CC-LINK總線遠程控制，控制準確，動作靈敏，與計算機數(shù)字控制系統(tǒng)兼容，環(huán)境適應性強的特點。

本實用新型的技術方案：一種小型差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述繼電器控制盒包括有底板，底板上設有側板，側板的一側設有蓋板，側板的頂部設有接線板組件；所述側板內的底板上設有電路板支架，電路板支架的一側設有繼電器支架，所述電路板支架上連接有控制電路板，控制電路板的輸入端連接在接線板組件的輸入端子上，繼電器支架上連接有繼電器，繼電器的輸出端連接在接線板組件的輸出端子上；所述控制電路板上的電路包括三端穩(wěn)壓電路、差分驅動電路、尖峰抑制電路、控制信號防抖電路、繼電器驅動電路及功率輸出電路和狀態(tài)指示電路；所述三端穩(wěn)壓電路包括有三端穩(wěn)壓器，三端穩(wěn)壓器的IN腳連接第九電阻的一端，第九電阻的另一端分別連接在輸入電源正極和第三電容的一端，第三電容的另一端接地，三端穩(wěn)壓器的GND腳分別連接第一電容和第二電容的一端并接地，第一電容和第二電容的另一端分別連接三端穩(wěn)壓器的OUT腳和IN腳；所述三端穩(wěn)壓器的OUT腳還分別與第四電容和第五電容的一端連接，第四電容和第五電容的另一端接地。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述差分驅動電路包括有差分驅動器，差分驅動器的Vcc腳與三端穩(wěn)壓器的OUT腳直連，差分驅動器的A腳、R0腳和DI腳與三端穩(wěn)壓器的OUT腳之間分別串接有第三電阻、第一電阻和第二電阻，差分驅動器的B腳、GND腳、DE腳和RE腳分別與輸入電源的負極連接并接地，其中B腳與輸入電源的負極并接地之間串接有第四電阻；所述差分驅動器的A腳和B腳還分別經(jīng)第七電阻和第八電阻連接在差分信號控制器的DH端和DL端，其中差分驅動器的A腳與B腳的兩端設有第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管，第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管的正極相連并接地，第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管的負極分別連接在差分驅動器的A腳與B腳上，所述差分信號控制器的DH端和DL端的兩端分別并接有第一高壓氣體放電管以及串聯(lián)后的第二高壓氣體放電管和第三高壓氣體放電管，并在第二高壓氣體放電管和第三高壓氣體放電管之間的公共連接節(jié)點處接地。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述尖峰抑制電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管，瞬態(tài)電壓抑制二極管并聯(lián)在輸入電源的正極和負極的兩端。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述控制信號防抖電路包括有單片微型控制器，單片微型控制器的GP3腳與所述差分驅動器的R0腳連接，單片微型控制器的Vdd腳與三端穩(wěn)壓器的OUT腳連接，單片微型控制器的Vss腳直接與輸入電源的負極連接。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述繼電器驅動電路及功率輸出電路包括有第五電阻，第五電阻的一端連接在單片微型控制器的GP2腳，第五電阻的另一端分別連接在第六電阻的一端和三極管的基極，第六電阻的另一端和三極管的發(fā)射極分別連接在輸入電源的負極并接地，三極管的集電極連接在高壓真空繼電器線圈的一端，高壓真空繼電器線圈的另一端連接在輸入電源的正極，高壓真空繼電器的兩端反向并聯(lián)有續(xù)流二極管。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述高壓真空繼電器與輸入電源正極之間串聯(lián)有防反接二極管，防反接二極管的正極與輸入電源的正極相連，防反接二極管的負極與高壓真空繼電器(J1)線圈的一端相連。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述狀態(tài)指示電路包括有第十電阻、第十一電阻、紅色指示燈和綠色指示燈，其中第十電阻的一端連接在單片微型控制器的GP1腳，另一端串接紅色指示燈后連接在輸入電源的負極并接地，第十一電阻的一端連接在單片微型控制器的GP0腳，另一端串接綠色指示燈后連接在輸入電源的負極并接地。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述控制電路板和繼電器之間設有絕緣隔板。

前述的差分式高壓輸出型繼電器控制盒，所述底板上設有安裝孔。

本實用新型的有益效果：

1、本實用新型結構采用分立拼裝式封閉結構，相比于傳統(tǒng)整體式銑加工結構而言，具有結構緊湊，裝配及調試方便，體積小巧，重量輕，外形尺寸120.5mm×48.5mm×83.5mm max，重量小于500g。在體積和重量條件限制下，絕緣電阻高達2000MΩ（測試電壓5000Vd.c.），介質耐壓最高可達8000Va.c.（測試時間1min），輸出能力50A，2500Va.c.。

2、本實用新型的增加了絕緣隔板，絕緣電阻和介質耐壓高。

3、與現(xiàn)有機械電力切換開關相比，本實用新型配置有差分信號接收轉換器、信號防抖動微控制器、防雷擊浪涌電壓保護電路、狀態(tài)轉換指示燈等控制、顯示電路，具有信號不易衰減、抗干擾能力強、功耗低、可靠性強、且易于實現(xiàn)RS485、RS232、RS422、CAN、CC-LINK總線遠程控制，控制準確，動作靈敏，與計算機數(shù)字控制系統(tǒng)兼容，環(huán)境適應性強的優(yōu)點，尤其適用于船舶供配電系統(tǒng)、工礦自動化遠程總線式控制系統(tǒng)等傳輸距離較遠、環(huán)境較為惡劣、高電壓大電流輸出的交、直流供配電場合。

4、根據(jù)實際應用，它是一個差分信號控制型高壓配電開關，最大輸出電壓8000V，最大電流50A，因差分信號與計算機數(shù)字控制系統(tǒng)兼容性好，抗干擾能力強，故其控制距離較遠，便于數(shù)字式遠程總線控制，應用范圍寬。

附圖說明

附圖1為本實用新型的外形圖；

附圖2為圖1的內部結構圖；

附圖3為本實用新型的電路結構示意圖。

附圖標記說明：1-接線板組件，2-側板，3-蓋板，4-底板，5-控制電路板，6-電路板支架，7-繼電器支架，8-高壓真空繼電器，9-安裝孔，10-輸入端子，11-輸出端子，12-聚四氟乙烯隔板，IC1-三端穩(wěn)壓器，IC2-差分驅動器，IC3-單片微型控制器，R1-第一電阻,R2-第二電阻,R3-第三電阻,R4-第四電阻,R5-第五電阻,R6-第六電阻,R7-第七電阻,R8-第八電阻,R9-第九電阻,R10-第十電阻,R11-第十一電阻，C1-第一電容，C2-第二電容，C3-第三電容，C4-第四電容，C5-第五電容，Z1-第一穩(wěn)壓二極管，Z2-第二穩(wěn)壓二極管，G1-第一高壓氣體放電管，G2-第二高壓氣體放電管，G3-第三高壓氣體放電管，TVS1-瞬態(tài)電壓抑制二極管，Q1-三極管，J1-高壓真空繼電器，D1-續(xù)流二極管，D2-防反接二極管，RL-紅色指示燈，GL-綠色指示燈。

具體實施方式

本實用新型的實施例

一種小型差分式高壓輸出型繼電器控制盒，如附圖1-3所示，所述繼電器控制盒包括有底板4，底板4上設有側板3，側板3的一側設有蓋板2（底板4、側板3和蓋板2均由金屬材料制成），側板3的頂部設有由聚四氟乙烯材料制成的接線板組件1；所述側板3內的底板4上設有電路板支架6，電路板支架6的一側設有繼電器支架7（電路板支架6和繼電器支架7均由聚四氟乙烯材料制成），所述電路板支架6上連接有控制電路板5，控制電路板5的輸入端連接在接線板組件1的輸入端子10上，繼電器支架7上連接有繼電器8，繼電器8的輸出端連接在接線板組件1的輸出端子11上；所述控制電路板5上的電路包括三端穩(wěn)壓電路、差分驅動電路、尖峰抑制電路、控制信號防抖電路、繼電器驅動電路及功率輸出電路和狀態(tài)指示電路；所述三端穩(wěn)壓電路包括有三端穩(wěn)壓器IC1，三端穩(wěn)壓器IC1的IN腳連接第九電阻R9的一端，第九電阻R9的另一端分別連接在輸入電源正極和第三電容C3的一端，第三電容C3的另一端接地，三端穩(wěn)壓器IC1的GND腳分別連接第一電容C1和第二電容C2的一端并接地，第一電容C1和第二電容C2的另一端分別連接三端穩(wěn)壓器IC1的OUT腳和IN腳；所述三端穩(wěn)壓器IC1的OUT腳還分別與第四電容C4和第五電容C5的一端連接，第四電容C4和第五電容C5的另一端接地。

所述差分驅動電路包括有差分驅動器IC2，差分驅動器IC2的Vcc腳與三端穩(wěn)壓器IC1的OUT腳直連，差分驅動器IC2的A腳、R0腳和DI腳與三端穩(wěn)壓器IC1的OUT腳之間分別串接有第三電阻R3、第一電阻R1和第二電阻R2，差分驅動器IC2的B腳、GND腳、DE腳和RE腳分別與輸入電源的負極連接并接地，其中B腳與輸入電源的負極并接地之間串接有第四電阻R4；所述差分驅動器IC2的A腳和B腳還分別經(jīng)第七電阻R7和第八電阻R8連接在差分信號控制器的DH端和DL端，其中差分驅動器IC2的A腳與B腳的兩端設有第一穩(wěn)壓二極管Z1和第二穩(wěn)壓二極管Z2，第一穩(wěn)壓二極管Z1和第二穩(wěn)壓二極管Z2的正極相連并接地，第一穩(wěn)壓二極管Z1和第二穩(wěn)壓二極管Z2的負極分別連接在差分驅動器IC2的A腳與B腳上，所述差分信號控制器的DH端和DL端的兩端分別并接有第一高壓氣體放電管G1以及串聯(lián)后的第二高壓氣體放電管G2和第三高壓氣體放電管G3，并在第二高壓氣體放電管G2和第三高壓氣體放電管G3之間的公共連接節(jié)點處接地。

所述尖峰抑制電路包括瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS1，瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS1并聯(lián)在輸入電源的正極和負極的兩端。

所述控制信號防抖電路包括有單片微型控制器IC3，單片微型控制器IC3的GP3腳與所述差分驅動器IC2的R0腳連接，單片微型控制器IC3的Vdd腳與三端穩(wěn)壓器IC1的OUT腳連接，單片微型控制器IC3的Vss腳直接與輸入電源的負極連接。

所述繼電器驅動電路及功率輸出電路包括有第五電阻R5，第五電阻R5的一端連接在單片微型控制器IC3的GP2腳，第五電阻R5的另一端分別連接在第六電阻R6的一端和三極管Q1的基極，第六電阻R6的另一端和三極管Q1的發(fā)射極分別連接在輸入電源的負極并接地，三極管Q1的集電極連接在高壓真空繼電器J1線圈的一端，高壓真空繼電器J1線圈的另一端連接在輸入電源的正極，高壓真空繼電器J1的兩端反向并聯(lián)有續(xù)流二極管D1。

所述高壓真空繼電器J1與輸入電源正極之間串聯(lián)有防反接二極管D2，防反接二極管D2的正極與輸入電源的正極相連，防反接二極管D2的負極與高壓真空繼電器(J1)線圈的一端相連。

所述狀態(tài)指示電路包括有第十電阻R10、第十一電阻R11、紅色指示燈RL和綠色指示燈GL，其中第十電阻R10的一端連接在單片微型控制器IC3的GP1腳，另一端串接紅色指示燈RL后連接在輸入電源的負極并接地，第十一電阻R11的一端連接在單片微型控制器IC3的GP0腳，另一端串接綠色指示燈GL后連接在輸入電源的負極并接地。

所述控制電路板5和繼電器8之間設有由聚四氟乙烯制成的絕緣隔板12。

所述底板4上設有安裝孔9。

本實用新型安裝時，首先將電路板支架6和繼電器支架7通過螺釘固定子底板4上，然后將控制電路板5、高壓真空繼電器8和聚四氟乙烯隔板12通過螺釘分別固定在電路板支架6和繼電器支架7上，然后蓋上側板2，將側板2固定在蓋板3上，最后蓋上接線板組件1，形成密閉的拼接式結構。

本實用新型的工作原理：差分式高壓輸出型繼電器控制盒電路由瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS1、輸入濾波電容（第二電容C2和第二電容C3）、限流電阻（第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11及第五電阻R5和第六電阻R6）以及上拉電阻（第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3）、下拉電阻（第四電阻R4）、三端穩(wěn)壓器IC1、退耦電容（第四電容C4和第五電容C5及第一電容C1）、高壓氣體放電管（第一高壓氣體放電管G1、第二高壓氣體放電管G2和第三高壓氣體放電管G3）、穩(wěn)壓二極管（第一穩(wěn)壓二極管Z1和第二穩(wěn)壓二極管Z2）、防反接二極管D2、續(xù)流二極管D1、高壓真空繼電器J1、三極管Q1、紅色指示燈RL及綠色指示燈GL、差分驅動器IC2、單片微型控制器IC3組成。被驅動的負載可以是交流型或直流型負載。

本實用新型電路共有三種工作狀態(tài)，當電源輸入端施加24Vd.c.直流電，差分控制信號（DH、DL）懸空時，差分轉TTL電路的RO被第三電阻R3和第四電阻R4的作用下輸出高電平，單片微控制器IC3檢測到差分轉TTL電路的RO端為高電平時，經(jīng)過200ms的軟件防抖處理后在GP2端輸出低電平使三極管Q1截止關斷，從而使高壓真空繼電器（J1）保持原狀態(tài)不變化，即高壓真空繼電器的常開觸點斷開，常閉觸點閉合，同時單片微控制器IC3的GP1端輸出高電平，GP2端輸出低電平，紅色指示燈RL點亮，綠色指示燈GL熄滅。當電源輸入端施加24Vd.c.直流電，差分控制信號（DH）為高電平，差分控制信號（DL）為低電平時，繼電器控制盒的狀態(tài)與差分信號控制端DH、DL懸空時一致。當電源輸入端施加24Vd.c.直流電，差分控制信號（DH）為低電平、差分控制信號（DL）為高電平時，差分轉TTL電路的RO輸出低電平，單片微控制器IC3檢測到差分轉TTL電路的RO為低電平時，經(jīng)過200ms的軟件防抖處理后在GP2輸出高電平使三極管Q1飽和導通，從而使高壓真空繼電器（J1）的狀態(tài)翻轉，即高壓真空繼電器的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。同時單片微控制器IC3的GP1輸出低電平，GP2輸出高電平，紅色指示燈RL熄滅，綠色指示燈GL點亮。

24Vd.c電源輸入端并接一只雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管TVS1是為防止輸入電源受到高頻尖峰電壓沖擊時產(chǎn)生的能量無泄放通道而損壞后級電器元件。

差分信號控制端DH、DL與24Vd.c電源的負極-之間接入三只高壓氣體放電管（第一高壓氣體放電管G1、第二高壓氣體放電管G2和第三高壓氣體放電管G3）是為防止控制信號在傳輸過程中受到雷擊或高壓沖擊而損壞差分驅動器IC2。

差分信號控制端DH、DL與24Vd.c電源的負極之間接入限流電阻（第七電阻R7和第八電阻R8）和穩(wěn)壓二極管（第一穩(wěn)壓二極管Z1和第二穩(wěn)壓二極管Z2）目的是將差分控制信號電壓和電流鉗制在安全范圍，防止差分信號線上出現(xiàn)過電流或過電壓而損壞差分驅動器IC2。

高壓真空繼電器J1的線圈兩端并接一只續(xù)流二極管D1是為高壓真空繼電器斷電時提供一種泄放回路，防止高壓真空繼電器在切換時造成24Vd.c輸入電源波動。