專利名稱：數(shù)字可變延時智能防晃電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供配電領(lǐng)域的節(jié)能與保護裝置，具體涉及一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置。
背景技術(shù)：
接觸器的驅(qū)動劃分為直流驅(qū)動和交流驅(qū)動，直流驅(qū)動的特點是線圈阻抗高，在大部分應(yīng)用場合需要進行交直流變換。交流驅(qū)動簡單直接，線圈交流阻抗低，節(jié)省材料成本。 為了克服晃電現(xiàn)象，在實際應(yīng)用中大部分采用延時斷電的接觸器進行保護，保護的優(yōu)點是將交流驅(qū)動轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐绷黩?qū)動，克服交流驅(qū)動震動、噪音和功耗大等缺點。交流接觸器的直流驅(qū)動在接觸器的啟動時需要相對較高的電壓，啟動后僅僅需要低壓保持動作，如果長期高壓會使交流接觸器線圈升溫燒毀。不同型號的交流接觸器直流啟動電壓不同、保持電壓不同、釋放電壓不同，現(xiàn)有的防晃點裝置需要根據(jù)不同交流接觸器，配置不同的啟動延時裝置，大部分產(chǎn)品通過修改接觸器線圈結(jié)構(gòu)，達到啟動與保持狀態(tài)。為了克服現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點，數(shù)字智能防晃電裝置，自動識別交流接觸器的特性，通用性好，0-9. 9s任意斷電延時時間設(shè)定，功耗低，內(nèi)置儲能裝置壽命長，為此特闡述以下發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不同型號交流接觸器需要更換不同的裝置缺點，本發(fā)明提供了一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能優(yōu)化線圈的能耗和線圈參數(shù)識別，延時不精確等問題，當線路供電正常時儲能穩(wěn)壓，在線路出現(xiàn)斷電情況下，保持線圈的任意用戶設(shè)定0-9. 9s時間吸合后釋放，同時對晃電現(xiàn)象進行計數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，包括有可變整流輸出單元UNIT Α、快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B、MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C、顯示及按鍵單元UNIT D和線圈驅(qū)動單元UNIT E，其特征在于所述的可變整流輸出單元UNIT A包括從 220V交流電源引出的接線，所述接線的上依次串接保險F1、保護壓敏電阻RVl和諧波過濾電容C6后輸入到由可控硅SCR1、SCR2和二極管VD1、VD2組成的可控整流全橋電路，所述可控整流全橋電路的兩端分別并聯(lián)有二極管VD3和可調(diào)電阻RV5，其中二極管VD3為交流接觸器線圈釋放保護，可調(diào)電阻RV5為直流過壓保護；還包括變壓器Tl，變壓器Tl的初級經(jīng)XJl 端子連接外部220VAC交流電源，變壓器Tl次級線圈的兩端分別通過導(dǎo)線連接有二極管VD4 和VD5，二極管VD4和VD5將變壓器Tl的初級接線端輸入的脈沖取樣電壓的波形整流成與可控硅SCRl和SCR2同步的直流脈動波形，然后依次經(jīng)電阻R4和二極管VDll后變成梯形波，得到的梯形波再經(jīng)過雙基極二極管VT5和電阻R1、R2、R3、電容C7后變成可變角度觸發(fā)脈沖，然后經(jīng)觸發(fā)可控硅SCR1、SCR2后輸出可變直流脈動電壓；
所述的MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C包括MCU (D2)，所述的變壓器Tl 輸出的脈沖取樣電壓同時經(jīng)隔離二極管VD16后輸出3. 3V直流電并給MCU (D2)供電；所述的快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B包括電容C2、C3，變壓器Tl輸出的脈沖取樣電壓依次經(jīng)二極管VD4、VD5整流后經(jīng)熱敏電阻RV4、自恢復(fù)保險RV3、RV2、隔離二極管VD9后輸入到電容C2、C3，給電容C2、C3快速充電；還包括電壓比較器LM393，電容C2、 C3充滿電后供給電壓比較器LM393的電源，電壓比較器LM393對交流輸入電源VDD的掉電信號進行檢測，檢測結(jié)果觸發(fā)MCU (D2)產(chǎn)生中斷，進入接觸器延時保持狀態(tài)；
所述的顯示及按鍵單元UNIT D包括數(shù)碼管H1，由MCU (D2)送出位碼，經(jīng)移位寄存器 74HC595送出段碼；還包括按鍵Si、S2，所述的按鍵Si、S2通過導(dǎo)線與MCU (D2)相連，其中按鍵Sl為設(shè)定鍵，按鍵S2為加/減鍵，用于對延時時間的設(shè)定；
所述的線圈驅(qū)動單元UNIT E包括雙穩(wěn)態(tài)繼電器K1，初始化時啟動吸合，當達到斷電延時時間后，MCU (D2)驅(qū)動三極管VT4產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)繼電器Kl的脫扣觸發(fā)脈沖，雙穩(wěn)態(tài)繼電器 Kl斷電釋放。所述的數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，其特征在于通過MCU控制半橋整流、掃描并輸出0-200V直流電壓，自動記錄XJ2端子外接的交流接觸器的直流最小啟動電壓和最小保持電壓，并自動學(xué)習(xí)存儲所述由XJ2端子外接的交流接觸器的特性，同時對超級電容快速充電并穩(wěn)壓，為晃電動作時提供延時脫扣所需能量。所述的數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，其特征在于MCU (D2)可以是任何型號的單片機，XJ5端子外接的通斷傳感器可以是由XJ2端子外接的交流接觸器的輔助常開觸點或外掛常開觸點。通過MCU(D2)智能地對直流整流進行可變電流輸出，根據(jù)不同交流接觸器的特性， 自動計算啟動、保持和脫扣電壓，并針對該型號的交流接觸器進行參數(shù)存儲，使該型號的交流接觸器直流低功耗保持，最大限度節(jié)省能源。根據(jù)用戶設(shè)定的延時，在瞬間斷電情況下， 自動延時設(shè)定的脫扣精確時間。在不破壞現(xiàn)有交流接觸器的結(jié)構(gòu)情況下，自動獲取交流接觸器的直流參數(shù)，并根據(jù)MCU的軟件算法，最大限度降低接觸器的功耗，根據(jù)用戶需要，0-9. 9s內(nèi)任意斷電延時脫扣時間設(shè)定、晃電次數(shù)記憶等優(yōu)點?？勺冋鬏敵鰡卧猆NIT A由MCU控制電壓的輸出大小，同時線圈驅(qū)動單元UNIT E 交流接觸器的線圈，MCU在沒有確定交流接觸器線圈參數(shù)之前，控制可變整流輸出單元UNIT A和UNIT C單元接觸器的脫扣/吸合狀態(tài)檢測，自動掃描控制的交流接觸器的參數(shù)。掃描完成后保存該型接觸器的啟動電壓和最低保持電壓參數(shù)，達到最佳節(jié)能效果。現(xiàn)有的防晃電裝置有整流部分(單元UNIT A)，但是是通過改造交流接觸器的線圈為啟動和保持部分兩種線圈，來實現(xiàn)啟動和保持的。本發(fā)明采用的是不改變現(xiàn)有交流接觸器的線圈結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)一種通用的交流接觸器防晃電裝置?，F(xiàn)有防晃電裝置有的是通過內(nèi)置電池來實現(xiàn)瞬時斷電的延時保持(單元UNIT B)， 本發(fā)明采用的是超級電容和快速充電儲能來實現(xiàn)瞬時斷電的延時，不需要更換電池，使用壽命長等優(yōu)點。現(xiàn)有防晃電裝置沒有MCU電路部分(單元UNIT C)，不能優(yōu)化交流接觸器的啟動電壓和最低保持電壓，不能優(yōu)化交流接觸器的功耗。本發(fā)明采用MCU自動掃描交流接觸器的最低直流啟動電壓和最低直流保持電壓。自動存儲各種類型的交流接觸器直流特性電壓參數(shù)，學(xué)習(xí)存儲的交流接觸器種類可達幾千種。優(yōu)化交流接觸器的功耗，實現(xiàn)最大節(jié)能效果。
現(xiàn)有防晃電裝置個別有顯示和按鍵單元(單元UNIT D)，功能一般較少，僅僅用于設(shè)定延時。本發(fā)明中的鍵盤顯示單元可以實現(xiàn)設(shè)定延時、晃電計數(shù)、接觸器型號查詢功能?，F(xiàn)有的防晃電裝置是通過直流后的直接接觸器直流驅(qū)動(單元UNIT E)，本發(fā)明采用的是接觸器線圈通過雙穩(wěn)態(tài)繼電器的間接驅(qū)動，僅僅在線圈的啟動和脫口時消耗極低的
能量°本發(fā)明所述數(shù)字智能防晃電的裝置方法如下 第一步上電啟動直流驅(qū)動交流接觸器動作；
.本步驟又可以包括下列步驟(1)、快速充電蓄能；(2)、LD0穩(wěn)壓輸出； 第二步初始化MCU; (1)、是否需要產(chǎn)生新的學(xué)習(xí)；(2)、掃描交流接觸器的直流驅(qū)動最小保持電壓；(3)、掃描交流接觸器的直流驅(qū)動最小驅(qū)動電壓；(4)、學(xué)習(xí)并存儲交流接觸器的直流電壓特性。第三步已知交流接觸器的直流特性，直接啟動裝置； 第四步用戶設(shè)定斷電延時時間，確認運行。本發(fā)明的有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得了數(shù)字精確延時可以設(shè)置，交流接觸器性能自動識別、學(xué)習(xí)、存儲和優(yōu)化的進步，達到了節(jié)能和使用方便效果，節(jié)省了交流接觸器改造的成本，提高了通用性等等。


圖1為本發(fā)明的實現(xiàn)方式圖。圖2為本發(fā)明的電路原理圖(包含整流輸出單元UNIT A和快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B)。圖3為本發(fā)明的電路原理圖(包含MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C、顯示及按鍵單元UNIT D和線圈驅(qū)動單元UNIT Ε)。圖4為本發(fā)明的軟件流程圖。
具體實施例方式參見圖1、2、3，一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，包括有可變整流輸出單元UNIT Α、快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B、MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C、 顯示及按鍵單元UNIT D和線圈驅(qū)動單元UNIT E，可變整流輸出單元UNIT A包括從220V交流電源引出的接線，接線的上依次串接保險F1、保護壓敏電阻RVl和諧波過濾電容C6后輸入到由可控硅SCR1、SCR2和二極管VD1、VD2組成的可控整流全橋電路，可控整流全橋電路的兩端分別并聯(lián)有二極管VD3和可調(diào)電阻RV5，其中二極管VD3為交流接觸器線圈釋放保護，可調(diào)電阻RV5為直流過壓保護；還包括變壓器Tl，變壓器Tl的初級經(jīng)XJl端子連接外部 220VAC交流電源，變壓器Tl次級線圈的兩端分別通過導(dǎo)線連接有二極管VD4和VD5，二極管VD4和VD5將變壓器Tl的初級接線端輸入的脈沖取樣電壓的波形整流成與可控硅SCRl 和SCR2同步的直流脈動波形，然后依次經(jīng)電阻R4和二極管VDll后變成梯形波，得到的梯形波再經(jīng)過雙基極二極管VT5和電阻R1、R2、R3、電容C7后變成可變角度觸發(fā)脈沖，然后經(jīng)觸發(fā)可控硅SCRl、SCR2后輸出可變直流脈動電壓；MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C包括MCU (D2)，變壓器Tl輸出的脈沖取樣電壓同時經(jīng)隔離二極管VD16后輸出3. 3V直流電并給MCU (D2)供電；
快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B包括電容C2、C3，變壓器Tl輸出的脈沖取樣電壓依次經(jīng)二極管VD4、VD5整流后經(jīng)熱敏電阻RV4、自恢復(fù)保險RV3、RV2、隔離二極管VD9 后輸入到電容C2、C3，給電容C2、C3快速充電；還包括電壓比較器LM393，電容C2、C3充滿電后供給電壓比較器LM393的電源，電壓比較器LM393對交流輸入電源VDD的掉電信號進行檢測，檢測結(jié)果觸發(fā)MCU (D2)產(chǎn)生中斷，進入接觸器延時保持狀態(tài)；
顯示及按鍵單元UNIT D包括數(shù)碼管H1，由MCU (D2)送出位碼，經(jīng)移位寄存器74HC595 送出段碼；還包括按鍵Si、S2，按鍵Si、S2通過導(dǎo)線與MCU (D2)相連，其中按鍵Sl為設(shè)定鍵，按鍵S2為加/減鍵，用于對延時時間的設(shè)定，具有學(xué)習(xí)新型接觸器的保存和查看晃電次數(shù)的功能；
線圈驅(qū)動單元UNIT E包括雙穩(wěn)態(tài)繼電器K1，初始化時啟動吸合，當達到斷電延時時間后，MCU (D2)驅(qū)動三極管VT4產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)繼電器Kl的脫扣觸發(fā)脈沖，雙穩(wěn)態(tài)繼電器Kl斷電釋放。通過MCU控制半橋整流、掃描并輸出0-200V直流電壓，自動記錄XJ2端子外接的交流接觸器的直流最小啟動電壓和最小保持電壓，并自動學(xué)習(xí)存儲由XJ2端子外接的交流接觸器的特性，同時對超級電容快速充電并穩(wěn)壓，為晃電動作時提供延時脫扣所需能量。MCU (D2)可以是任何型號的單片機，XJ5端子外接的通斷傳感器可以是由XJ2端子外接的交流接觸器的輔助常開觸點或外掛常開觸點。參見圖4，本發(fā)明的軟件處理步驟如下 步驟A 上電初始化；
步驟B 步詢問該裝置是否需要學(xué)習(xí)，如果是轉(zhuǎn)步驟C，否轉(zhuǎn)步驟D ； 步驟C 掃描該裝置的最低保持電壓；
步驟D 判斷是否脫扣，否轉(zhuǎn)入步驟C，繼續(xù)降低輸出電壓，是轉(zhuǎn)入步驟E 步驟E 保存最低保持電壓在脫扣電壓的上一檔，檔位精度為0. 25V ； 步驟F:轉(zhuǎn)入掃描最低啟動電壓；
步驟G 判斷是否吸合，不吸合繼續(xù)提高啟動電壓，轉(zhuǎn)入步驟F，吸合轉(zhuǎn)入步驟H ； 步驟H 記憶改型裝置的最低啟動電壓，轉(zhuǎn)入步驟I和步驟J運行； 步驟K 調(diào)壓顯示和鍵盤處理；
步驟L 判斷是否斷電，否轉(zhuǎn)入步驟I運行，是轉(zhuǎn)入步驟0運行； 步驟0 運行延時脫扣倒計時子程序。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，包括有可變整流輸出單元UNIT Α、快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B、MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C、顯示及按鍵單元UNIT D和線圈驅(qū)動單元UNIT E，其特征在于所述的可變整流輸出單元UNIT A包括從220V交流電源引出的接線，所述接線的上依次串接保險F1、保護壓敏電阻RVl和諧波過濾電容C6后輸入到由可控硅SCR1、SCR2和二極管VD1、VD2組成的可控整流全橋電路，所述可控整流全橋電路的兩端分別并聯(lián)有二極管VD3和可調(diào)電阻RV5，其中二極管VD3為交流接觸器線圈釋放保護，可調(diào)電阻RV5為直流過壓保護；還包括變壓器Tl，變壓器Tl的初級經(jīng)XJl端子連接外部220VAC交流電源，變壓器Tl次級線圈的兩端分別通過導(dǎo)線連接有二極管VD4和VD5，二極管VD4和VD5將變壓器Tl的初級接線端輸入的脈沖取樣電壓的波形整流成與可控硅SCRl和SCR2同步的直流脈動波形，然后依次經(jīng)電阻R4和二極管VDll后變成梯形波，得到的梯形波再經(jīng)過雙基極二極管VT5和電阻R1、R2、R3、電容C7后變成可變角度觸發(fā)脈沖，然后經(jīng)觸發(fā)可控硅SCR1、SCR2后輸出可變直流脈動電壓；所述的MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNIT C包括MCU (D2)，所述的變壓器Tl 輸出的脈沖取樣電壓同時經(jīng)隔離二極管VD16后輸出3. 3V直流電并給MCU (D2)供電；所述的快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNIT B包括電容C2、C3，變壓器Tl輸出的脈沖取樣電壓依次經(jīng)二極管VD4、VD5整流后經(jīng)熱敏電阻RV4、自恢復(fù)保險RV3、RV2、隔離二極管VD9后輸入到電容C2、C3，給電容C2、C3快速充電；還包括電壓比較器LM393，電容C2、 C3充滿電后供給電壓比較器LM393的電源，電壓比較器LM393對交流輸入電源VDD的掉電信號進行檢測，檢測結(jié)果觸發(fā)MCU (D2)產(chǎn)生中斷，進入接觸器延時保持狀態(tài)；所述的顯示及按鍵單元UNIT D包括數(shù)碼管H1，由MCU (D2)送出位碼，經(jīng)移位寄存器 74HC595送出段碼；還包括按鍵S1、S2，所述的按鍵S1、S2通過導(dǎo)線與MCU (D2)相連，其中按鍵Sl為設(shè)定鍵，按鍵S2為加/減鍵，用于對延時時間的設(shè)定；所述的線圈驅(qū)動單元UNIT E包括雙穩(wěn)態(tài)繼電器K1，初始化時啟動吸合，當達到斷電延時時間后，MCU (D2)驅(qū)動三極管VT4產(chǎn)生雙穩(wěn)態(tài)繼電器Kl的脫扣觸發(fā)脈沖，雙穩(wěn)態(tài)繼電器 Kl斷電釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，其特征在于通過MCU控制半橋整流、掃描并輸出0-200V直流電壓，自動記錄XJ2端子外接的交流接觸器的直流最小啟動電壓和最小保持電壓，并自動學(xué)習(xí)存儲所述由XJ2端子外接的交流接觸器的特性，同時對超級電容快速充電并穩(wěn)壓，為晃電動作時提供延時脫扣所需能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，其特征在于MCU(D2)可以是任何型號的單片機，XJ5端子外接的通斷傳感器可以是由XJ2端子外接的交流接觸器的輔助常開觸點或外掛常開觸點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字可變延時智能防晃電裝置，包括有可變整流輸出單元UNITA、快速充電儲能穩(wěn)壓和電壓檢測單元UNITB、MCU智能算法與通斷傳感器檢測單元UNITC、顯示及按鍵單元UNITD和線圈驅(qū)動單元UNITE，本發(fā)明在不破壞現(xiàn)有交流接觸器的結(jié)構(gòu)情況下，自動學(xué)習(xí)并獲取交流接觸器的直流參數(shù)，并根據(jù)MCU的軟件算法，最大限度降低接觸器的功耗，根據(jù)用戶需要，在0-9.9s內(nèi)是實現(xiàn)任意的斷電延時脫扣時間設(shè)定和晃電次數(shù)記憶。
文檔編號H02H3/247GK102244374SQ20111019948
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日
發(fā)明者張克貴, 李羅保 申請人:合肥天海電氣技術(shù)有限公司