專利名稱：一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，尤其適用于實現(xiàn)雙通道控制的安全繼電器電路結(jié)構(gòu)，屬于機械安全控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路結(jié)構(gòu)主要用于機械安全控制領(lǐng)域。并不是“沒有故障的繼電器”，而是發(fā)生故障時做出有規(guī)則的動作。安全繼電器是由數(shù)個強制繼電器與電路組合而成，為了是能互補彼此的異常缺陷，達到正確且低誤動作的繼電器完整功能，使其失誤和失效率愈低，安全因素愈高。1987年，皮爾磁公司推出了世界上第一個急停安全繼電器，主要目的在保護暴露于不同等級之危險性的機械操作人員。國外在該領(lǐng)域技術(shù)由于保密等原因沒有檢索到相關(guān)文獻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，該電路采用主從啟動模式確保電路安全、工作可靠。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，所述的強制導(dǎo)向繼電器由線圈和常開觸點、常閉觸點構(gòu)成；各觸點間采用機械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，常開觸點和常閉觸點同時動作；其特征在于雙通道電路包括電源模塊、控制模塊和輸出模塊；電源模塊輸出一個高電平信號U.和一個低電平信號IL給控制模塊和輸出模塊；控制模塊包括兩個通道主動通道和從屬通道；其中，主動通道啟動/復(fù)位開關(guān)與強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點K21、強制導(dǎo)向繼電器一的線圈K1、常閉急停按鈕依次串聯(lián)在U+、U_之間，強制導(dǎo)向繼電器一的一個常開觸點K12一端連接U+、另一端連接在強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點K21與強制導(dǎo)向繼電器一的線圈Kl之間；從屬通道強制導(dǎo)向繼電器二的線圈K2與強制導(dǎo)向繼電器二的一個常開觸點K22串聯(lián)后接入u+、u_之間；主動通道和從屬通道之間設(shè)置一個電子延時開關(guān)；強制導(dǎo)向繼電器一的常閉觸點Kll串聯(lián)電子延時開關(guān)；當(dāng)主動通道建立即強制導(dǎo)向繼電器一線圈通電后，觸發(fā)電子延時開關(guān)，由電子延時開關(guān)驅(qū)動從屬通道的建立；輸出模塊的輸出由強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的常開觸點串聯(lián)而成。所述的電子延時開關(guān)包括光耦、電解電容Cl、電阻Rl R5和三極管Tl、T2 ；三極管Tl的集電極串聯(lián)電阻R3，基極連接電阻R1、R2的一端，電阻Rl的另一端與R3 —起串聯(lián)常閉觸點Kll后接入高電平信號U+，電阻R2的另一端接入低電平信號IL ；電解電容Cl的一端接入電阻R3與常閉觸點Kll之間，另一端接入低電平信號U_ ；電阻R4、R5串聯(lián)后一端接入三極管Tl的集電極，另一端接入低電平信號IL ；三極管T2的基極接入電阻R4、R5之間，三極管T2的的集電極連接線圈K2，三極管T1、T2的發(fā)射極接入低電平信號U_ ；光耦的輸入端0P_D1連接在常開觸點K12與線圈Kl之間，光耦的輸出端0P_T1 —端連接三極管Tl的基極，另一端接入低電平信號U_;上述所有接入低電平信號U_端在接入前串聯(lián)常閉急停按鈕。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本發(fā)明涉及一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路結(jié)構(gòu)。依靠強制導(dǎo)向繼電器的常開觸點和常閉觸點的機械聯(lián)鎖特性，該電路結(jié)構(gòu)采用主從啟動模式。每個通道分別利用一個強制導(dǎo)向繼電器，將屬于主動通道繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)到從通道的啟動回路中，將屬于從通道繼電器的一組常閉觸點串聯(lián)到主通道的啟動回路中。主動通道導(dǎo)通后，通過電子延時開關(guān)驅(qū)動從通道電路。這種主從模式啟動時序確保兩個通道能按確定的時序可靠開通，這保證了該電路出現(xiàn)致命性故障(如常開觸點粘接、電子延時開關(guān)短路或開路等情況)，能在下一個周期能檢測故障，同時保證該電路不能啟動。(2)本發(fā)明的電子延時開關(guān)組成簡單、工作可靠。由光耦0 、電阻1 1、1 2、1 3、1 4、R5和電解電容Cl、三極管T1、T2組成，用于接受強制導(dǎo)向繼電器一(以下簡稱“繼電器1”)工作后信號從而觸發(fā)通道2對應(yīng)的強制導(dǎo)向繼電器二(以下簡稱“繼電器2”)線圈Κ2。繼電器1的常開觸點Κ12先導(dǎo)通才能觸發(fā)0P_D1，依次觸發(fā)0P_T1，保證電子延時開關(guān)D工作Cl相當(dāng)于電池，儲存的電量釋放確保Τ2飽和導(dǎo)通，之后繼電器2的線圈Κ2可靠通電，對應(yīng)的常開觸點吸合。(3)本發(fā)明繼電器1的常閉觸點Kll串聯(lián)到電子延時開關(guān)D，確保通道2必須在通道1導(dǎo)通后啟動后通道2才可靠的啟動，以避免誤觸發(fā)。在啟動復(fù)位信號(Mart/Reset)未觸發(fā)之前，如果Kl的常開觸點K12、K13、K14任何一個被粘接，Kl的常閉觸點Kll會保持?jǐn)嚅_，確保電子延時開關(guān)回路呈現(xiàn)斷路狀態(tài)，三極管不能飽和導(dǎo)通以至于無法觸發(fā)Κ2線圈吸合，整個控制電路不能啟動。(4)本發(fā)明將繼電器2的常閉觸點Κ21串聯(lián)到Kl線圈回路，在Mart/Reset未觸發(fā)之前，如果常開觸點K22、K23、KM任何一個被粘接，K2的常閉觸點K21會保持?jǐn)嚅_，確保Kl線圈回路呈現(xiàn)斷路狀態(tài)，該Kl線圈無法吸合，電路無法啟動。


圖1為本發(fā)明電路圖2為本發(fā)明的啟動狀態(tài)，即通道1暫態(tài)電路建立示意圖3為本發(fā)明通道1穩(wěn)態(tài)電路建立示意圖4為本發(fā)明通道2暫態(tài)電路建立示意圖5為本發(fā)明通道2穩(wěn)態(tài)電路建立示意圖6為本發(fā)明急停按鈕被觸發(fā)瞬間，通道1和通道2穩(wěn)態(tài)電路不能建立示意圖
圖7為本發(fā)明電路圖復(fù)位示意圖8為本發(fā)明繼電器1常開觸點被粘接時電路工作模式分析圖9為本發(fā)明繼電器2常開觸點被粘接時電路工作模式分析圖。
具體實施例方式
一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，電源模塊、控制模塊和輸出模塊；
電源模塊通過外接電源供電，輸出一個高電平信號U+和一個低電平信號U_。電源模塊具備過流保護、過壓保護和輸出短路保護功能。當(dāng)該電路過流時，通過保險絲FUSEl切斷電源模塊主回路，實現(xiàn)保護。過壓時，通過壓敏保險絲FUSE2在承受過電壓會短路的特性，使U+和U—的電勢差減至低于強制導(dǎo)向繼電器線圈吸合電壓，繼電器常開觸點釋放，實現(xiàn)安全保護。當(dāng)電源模塊的輸出U+和IL出現(xiàn)短路時，通過三極管電路切換電源保護狀態(tài)，控制模塊中強制導(dǎo)向繼電器的線圈失電，輸出觸點釋放。該電源模塊是目前常用技術(shù)手段可以實現(xiàn)的，此處不過多進行贅述?？刂颇K由雙通道電路控制強制導(dǎo)向繼電器開通和關(guān)斷。每個通道由一個暫態(tài)電路和一個穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成。強制導(dǎo)向繼電器由線圈和常開觸點、常閉觸點構(gòu)成；觸點間采用機械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，常開觸點和常閉觸點同時動作——該結(jié)構(gòu)確保了在一個穩(wěn)定狀態(tài)下，常開觸點和常閉觸點通斷狀態(tài)互異?？刂颇K包括兩個通道主動通道和從屬通道，主動通道、從屬通道分別用于控制強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的線圈，主動通道和從屬通道之間設(shè)置一個電子延時開關(guān)；強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點串聯(lián)控制強制導(dǎo)向繼電器一的線圈，強制導(dǎo)向繼電器一的常閉觸點串聯(lián)電子延時開關(guān)；當(dāng)主動通道建立即強制導(dǎo)向繼電器一線圈通電后，觸發(fā)電子延時開關(guān)，由電子延時開關(guān)確保從屬通道的建立，即采用主從啟動模式，由電子延時開關(guān)確保通道2必須在通道1建立以后啟動，以避免誤觸發(fā)。輸出模塊的輸出由強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的常開觸點串聯(lián)而成。實施例1如圖1所示，電路包括電源模塊、強制導(dǎo)向繼電器一、強制導(dǎo)向繼電器二和電子延時開關(guān)；針對強制導(dǎo)向繼電器一，Kl是該繼電器線圈，Kll是常閉觸點，K12、K13、K14是常開觸點；針對強制導(dǎo)向繼電器二，K2是該繼電器線圈，K21是常閉觸點，K22、K23、K24是常開觸點。各器件的連接關(guān)系如下電源模塊輸出一個高電平信號U.和一個低電平信號U_，啟動/復(fù)位開關(guān)與常閉觸點K21、線圈Kl依次串聯(lián)在U+、IL之間，常開觸點K12 —端連接U+、另一端連接在常閉觸點K21、線圈Kl之間；三極管Tl的集電極串聯(lián)電阻R3，基極連接電阻Rl、R2的一端，電阻Rl的另一端與R3 —起串聯(lián)常閉觸點Kll后接入高電平信號U+，電阻R2的另一端接入低電平信號U_ ；電解電容Cl的一端接入電阻R3與常閉觸點Kll之間，另一端接入低電平信號IL ；電阻R4、R5串聯(lián)后一端接入三極管Tl的集電極，另一端接入低電平信號U—；三極管T2的基極接入電阻R4、R5之間，三極管T2的的集電極連接線圈K2后接入高電平信號U+，三極管Tl、T2的發(fā)射極接入低電平信號U_，常開觸點K22 —端接入三極管T2的集電極，另一端接入低電平信號U—；光耦的輸入端0P_D1連接在常開觸點K12與線圈Kl之間，光耦的輸出端0P.T1 一端連接三極管Tl的基極，另一端接入低電平信號U—；常開觸點K13、K23串聯(lián)、Κ14、Κ24串聯(lián)后作為電路的兩路輸出端；上述所有接入低電平信號U_端在接入前串聯(lián)常閉急停按鈕。將上述連接關(guān)系按照功能進行劃分，具體進行介紹并詳細說明電路的工作過程。主動通道(通道1)的暫態(tài)電路由常閉觸點K21、繼電器線圈K1、急停按鈕E-STOP常閉觸點構(gòu)成。通道1的穩(wěn)態(tài)電路由常開觸點K12、繼電器線圈K1、急停按鈕E-STOP常閉觸點構(gòu)成。
從屬通道(通道2)的暫態(tài)電路由電子延時開關(guān)D輔助繼電器線圈K2實現(xiàn)。通道2的穩(wěn)態(tài)電路由常開觸點K22、繼電器線圈K2、急停按鈕E-STOP常閉觸點構(gòu)成。電子延時開關(guān)D由觸發(fā)電路和延時電路構(gòu)成。觸發(fā)電路由常開觸點K12、光耦的輸入極0P_D1、繼電器1線圈K1、急停按鈕E-STOP常閉觸點構(gòu)成；延時電路由常開觸點K11、光幕輸出極0P_T1、電阻Rl、R2、R3、R4、R5、三極管Tl和Τ2、電容Cl構(gòu)成。(1)圖1 電源模塊連接到外接電源，輸出一個高電平信號U+和一個低電平信號U-。啟動前，急停按鈕處于復(fù)位狀態(tài)一觸點閉合；乂31^/徹8討處于釋放狀態(tài)。繼電器1和繼電器2未通電；這兩個繼電器的常開觸點保持?jǐn)嚅_，常閉觸點保持閉合。(2)圖2為電路的啟動狀態(tài)Jtart/Reset閉合之前，電解電容Cl通過繼電器1的常閉觸點K11，被U+充滿。由于光耦的輸入極未觸發(fā)，光耦的輸出極0P_T1處于關(guān)斷狀態(tài)，并且常閉觸點Kll保持閉合，得到R2上的電壓為(R2/R1+R2)XU+。這個電壓使Tl飽和導(dǎo)通，N點的電位被拉到地。T2的基極電壓由R5上的電壓(R5/(R5+R4) XUN)決定低電平。因此，T2處于截止?fàn)顟B(tài)，K2線圈無法導(dǎo)通。Start/Reset閉合之后，通道1暫態(tài)電路建立U+ — Mart/Reset —常閉觸點K21 — Kl線圈一E-STOP常閉觸點一U_ ；Kl線圈通電。(3)圖3 :K1線圈通電。繼電器1常開觸點K12閉合，通道1穩(wěn)態(tài)電路建立U+ —常開觸點K12 — Kl線圈一E-STOP常閉觸點一U_ ；繼電器1工作回路建立。與此同時，光耦的輸入極0P_D1通過回路(U+ —常開觸點K12 —光耦的輸入極0P_D1 — Kl線圈一E-STOP常閉觸點一UJ被觸發(fā)；光耦的輸出極0P_T1保持導(dǎo)通。同時，常閉觸點Kll斷開。(4)圖4 光耦的輸出極0Ρ_Τ1保持導(dǎo)通并且常閉觸點Kll斷開后，電容C5上的電荷通道R3 — R4 — R5放電，Τ2的基極電壓由R5上的電壓(R5/(R5+R4+R;3) XUCl = (R5/(R5+R4+R3) XUUl)決定，T2飽和導(dǎo)通。通道2暫態(tài)電路建立U+_ — K2線圈一T2 — E-STOP常閉觸點一U_;K2線圈通電。(5)圖5 :K2線圈通電。繼電器2常開觸點Κ22閉合，通道2穩(wěn)態(tài)電路建立U+ —Κ2線圈一常開觸點K22 — E-STOP常閉觸點一U_ ；繼電器2工作回路建立。此時，繼電器1和繼電器2的工作電路建立，兩個繼電器線圈吸合，常開觸點吸合。輸出回路中兩個分屬于兩個繼電器的串聯(lián)常開觸點吸合，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路的輸出通道建立。以雙通道急停按鈕作為傳感器為例，并結(jié)合圖6 圖7說明控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路的輸出通道斷開響應(yīng)的過程。(6)當(dāng)急停按鈕被拍下，由于機械聯(lián)鎖作用，急停按鈕的兩個觸點全部斷開。通道1和通道2的穩(wěn)態(tài)電路被切斷，繼電器1和繼電器2的線圈失電，常開觸點斷開；對應(yīng)的輸出通道切斷，如圖7所示。至此一個周期結(jié)束，進行下一個周期。當(dāng)繼電器出現(xiàn)單個觸點粘接時，電路工作狀態(tài)如圖8 9所示。(7)當(dāng)繼電器1的常開觸點被粘接時，如圖8所示。有可能發(fā)生在幾個狀態(tài)當(dāng)常開觸點粘接發(fā)生在控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路的觸發(fā)以后，急停按鈕沒有拍下之前——此時，繼電器1的常開觸點K12、K13、K14被粘聯(lián)。當(dāng)急停按鈕被拍下的時候，可以通過切斷通道2回路，使線圈Κ2掉電，使常開觸點Κ23、Κ24，確保斷開輸出回路。重新上電啟動時，由于K12、K13、K14處于被粘聯(lián)的狀態(tài)，其不能滿足圖2的啟動狀態(tài)，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路不能啟動。當(dāng)常開觸點粘接發(fā)生在急停按鈕沒有拍下之后，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路觸發(fā)以前，由于Κ12、Κ13、Κ14處于被粘聯(lián)的狀態(tài)，其不能滿足圖2的啟動狀態(tài)，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路不能啟動。這種故障情況下，能夠確保該電路能被可靠斷開，并在故障發(fā)生后第二個周期檢測到該故障，并且禁止電路被重新觸發(fā)啟動。(8)當(dāng)繼電器2的常開觸點被粘接時，如圖9所示。有可能發(fā)生在幾個狀態(tài)當(dāng)常開觸點被粘接發(fā)生在控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路觸發(fā)以后，急停按鈕沒有拍下之前——此時，繼電器2的常開觸點Κ22、Κ23、ΚΜ被粘聯(lián)。當(dāng)急停按鈕被拍下的時候，可以通過切斷通道1回路，使線圈Kl掉電，使常開觸點Κ13、Κ14，確保斷開輸出回路。重新上電啟動時，由于Κ22、Κ23、ΚΜ處于被粘聯(lián)的狀態(tài)，其不能滿足圖2的啟動狀態(tài)，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路不能啟動。當(dāng)常開觸點被粘接發(fā)生在急停按鈕沒有拍下之后，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路發(fā)以前，由于Κ22、Κ23、KM處于被粘聯(lián)的狀態(tài)，其不能滿足圖2的啟動狀態(tài)，控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路不能啟動。這種故障情況下，能夠確保該電路能被可靠斷開，并在故障發(fā)生后第二個周期檢測到該故障，并且禁止電路被重新觸發(fā)啟動。本發(fā)明未詳細說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。
權(quán)利要求
1.一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，所述的強制導(dǎo)向繼電器由線圈和常開觸點、常閉觸點構(gòu)成；各觸點間采用機械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，常開觸點和常閉觸點同時動作；其特征在于雙通道電路包括電源模塊、控制模塊和輸出模塊；電源模塊輸出一個高電平信號U+和一個低電平信號IL給控制模塊和輸出模塊；控制模塊包括兩個通道主動通道和從屬通道；其中，主動通道啟動/復(fù)位開關(guān)與強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點K21、強制導(dǎo)向繼電器一的線圈K1、常閉急停按鈕依次串聯(lián)在U+、U_之間，強制導(dǎo)向繼電器一的一個常開觸點K12—端連接U+、另一端連接在強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點K21與強制導(dǎo)向繼電器一的線圈Kl之間；從屬通道強制導(dǎo)向繼電器二的線圈K2與強制導(dǎo)向繼電器二的一個常開觸點K22串聯(lián)后接入U+、U_之間；主動通道和從屬通道之間設(shè)置一個電子延時開關(guān)；強制導(dǎo)向繼電器一的常閉觸點Kll串聯(lián)電子延時開關(guān)；當(dāng)主動通道建立即強制導(dǎo)向繼電器一線圈通電后，觸發(fā)電子延時開關(guān)，由電子延時開關(guān)驅(qū)動從屬通道的建立；輸出模塊的輸出由強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的常開觸點串聯(lián)而成。
2.一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，其特征在于所述的電子延時開關(guān)包括光耦、電解電容Cl、電阻Rl R5和三極管T1、T2 ；三極管Tl的集電極串聯(lián)電阻R3，基極連接電阻Rl、R2的一端，電阻Rl的另一端與R3 —起串聯(lián)常閉觸點Kll后接入高電平信號U+，電阻R2的另一端接入低電平信號U_ ；電解電容Cl的一端接入電阻R3與常閉觸點Kl 1之間，另一端接入低電平信號U_ ；電阻R4、R5串聯(lián)后一端接入三極管Tl的集電極，另一端接入低電平信號U—；三極管T2的基極接入電阻R4、R5之間，三極管T2的的集電極連接線圈K2，三極管T1、T2的發(fā)射極接入低電平信號IL ；光耦的輸入端0P_D1連接在常開觸點K12與線圈Kl之間，光耦的輸出端0P_T1 —端連接三極管Tl的基極，另一端接入低電平信號U—；上述所有接入低電平信號U_端在接入前串聯(lián)常閉急停按鈕。
全文摘要
一種用于控制強制導(dǎo)向繼電器的雙通道電路，電源模塊輸出一個高電平信號和一個低電平信號給控制模塊和輸出模塊；控制模塊包括兩個通道主動通道和從屬通道，主動通道、從屬通道分別用于控制強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的線圈，主動通道和從屬通道之間設(shè)置一個電子延時開關(guān)；強制導(dǎo)向繼電器二的常閉觸點串聯(lián)控制強制導(dǎo)向繼電器一的線圈，強制導(dǎo)向繼電器一的常閉觸點串聯(lián)電子延時開關(guān)；當(dāng)主動通道建立即強制導(dǎo)向繼電器一線圈通電后，觸發(fā)電子延時開關(guān)，由電子延時開關(guān)確保從屬通道的建立，輸出模塊的輸出由強制導(dǎo)向繼電器一和強制導(dǎo)向繼電器二的常開觸點串聯(lián)而成。
文檔編號H01H47/02GK102568931SQ201110441970
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者云建軍, 劉進, 南非, 吳寧寧, 唐侃 申請人:中國航天時代電子公司, 航天時代電子技術(shù)股份有限公司