專利名稱：總線繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及繼電器領(lǐng)域，具體為一種固態(tài)的總線繼電器。
(二)技術(shù)背景固態(tài)繼電器是一種無觸點(diǎn)通斷電子開關(guān)，它利用電子元件(如開關(guān)三極管、雙向可控硅、場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件)的開關(guān)特性，可達(dá)到無觸點(diǎn)無火花地接通和斷開電路的目的?，F(xiàn)有的繼電器大多為四端有源器件，兩個(gè)端子為輸入控制端，另外兩端為輸出受控端。通過控制端信號的接通與斷開來控制輸出端所接負(fù)載的通斷。這種模式要求每個(gè)繼電器的控制信號引出線均為獨(dú)立，比較適合用于集中控制的場合。當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中有多組負(fù)載分布于不同地點(diǎn)時(shí)，各個(gè)負(fù)載要分別通過電線電纜與控制中心相連，整個(gè)系統(tǒng)需要大量的電線電纜，使系統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護(hù)工作繁冗，還降低了系統(tǒng)的可靠性，增加了成本。此外，也難以對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。
現(xiàn)有的繼電器不適合用于日益復(fù)雜龐大的具有大量分布式負(fù)載的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種總線繼電器，多個(gè)此類繼電器可通過總線與控制中心連接，各繼電器的單片機(jī)按地址接受控制中心給本繼電器的指令進(jìn)行動(dòng)作。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的總線繼電器包括電源供電電路、單片機(jī)控制電路、有場效應(yīng)管的隔離驅(qū)動(dòng)電路，電源供電電路為調(diào)壓穩(wěn)壓電路，其連接電源并連接本繼電器內(nèi)的單片機(jī)及隔離驅(qū)動(dòng)電路，為其供電。隔離驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載連接。還有與單片機(jī)控制電路連接的總線通訊接口。本繼電器通過總線通訊接口經(jīng)總線與主控電路連接。
本總線繼電器還有檢測電路，其與負(fù)載端相連接，檢測電路接入單片機(jī)控制電路。檢測負(fù)載端的電壓和電流，檢測結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)際的通斷情況，并經(jīng)總線向上位控制系統(tǒng)傳送本繼電器運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)負(fù)載短路或者電流過載時(shí)，單片機(jī)按其存儲(chǔ)的過載電流保護(hù)曲線進(jìn)行控制，發(fā)出信號，斷開負(fù)載，防止過載過熱造成器件損壞，提高系統(tǒng)的可靠性。過載電流保護(hù)值可根據(jù)需要，在最大允許范圍內(nèi)設(shè)定，根據(jù)電流與所設(shè)過載電流保護(hù)值相比的過載倍數(shù)確定保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。
掛接在總線上的每個(gè)本總線繼電器均有唯一的地址。各個(gè)總線繼電器的單片機(jī)存儲(chǔ)本繼電器的地址，當(dāng)上位控制系統(tǒng)從總線傳來數(shù)據(jù)，單片機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)的地址信息篩選識別，接受到與本繼電器地址相應(yīng)的控制指令或查詢指令時(shí)，立即響應(yīng)，根據(jù)控制指令送出信號，使場效應(yīng)管接通或關(guān)斷，從而隔離驅(qū)動(dòng)電路控制接通或關(guān)斷負(fù)載，根據(jù)查詢指令，向上位控制系統(tǒng)匯報(bào)該繼電器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載實(shí)際通斷情況以及是否發(fā)生過負(fù)載短路、電流過載。
本發(fā)明總線繼電器的優(yōu)點(diǎn)為1、適用于多種標(biāo)準(zhǔn)總線，如RS485總線可掛接不少于128個(gè)繼電器，CAN總線可掛接多達(dá)110個(gè)繼電器，由于使用總線掛接，大大減少了配電系統(tǒng)的電纜長度，減輕系統(tǒng)重量，節(jié)省空間，便于實(shí)現(xiàn)分布式安裝；便于調(diào)試維護(hù)，提高了系統(tǒng)的可靠性；2、總線上的各繼電器地址可根據(jù)需要在線設(shè)置，上位控制系統(tǒng)發(fā)送指令即可及時(shí)控制各繼電器的通斷；3、本總線繼電器有過載保護(hù)功能，過載電流保護(hù)值在額定保護(hù)值內(nèi)可精確設(shè)定，滿足不同應(yīng)用場合的需要；4、本總線繼電器具有自檢測功能，能夠?qū)λ迂?fù)載的實(shí)際通斷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并可定期向上位控制系統(tǒng)匯報(bào)，上位控制系統(tǒng)也可隨時(shí)查詢，滿足系統(tǒng)上電自檢和周期自檢的要求，提升了系統(tǒng)的可測試性；5、還具有工作狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄功能，本總線繼電器工作過程中，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路或電流過載時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)記錄保存，并傳送到上位控制系統(tǒng)，斷電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失，便于系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)匯總。


圖1為本總線繼電器實(shí)施例原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本總線繼電器實(shí)施例電路示意圖；圖3本總線繼電器實(shí)施例裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
(五)
具體實(shí)施例方式
本總線繼電器實(shí)施例如圖1所示，包括電源供電電路2、單片機(jī)控制電路3、有場效應(yīng)管的隔離驅(qū)動(dòng)電路6，電源供電電路2為調(diào)壓穩(wěn)壓電路，其連接電源并連接本繼電器內(nèi)的單片機(jī)及隔離驅(qū)動(dòng)電路6，為其供電。隔離驅(qū)動(dòng)電路6與負(fù)載7連接。還有與單片機(jī)控制電路3連接的總線通訊接口5，檢測電路1與負(fù)載端連接，并接入單片機(jī)控制電路3。本繼電器通過總線通訊接口5經(jīng)總線4與主控電路連接。
所述總線通訊接口5為RS485總線通訊接口或者是CAN總線通訊接口，分別用于掛接RS485總線或CAN總線。
根據(jù)需要，本繼電器的單片機(jī)控制電路3為單片機(jī)及其外圍電路，可接1～8個(gè)獨(dú)立的隔離驅(qū)動(dòng)電路6，接1～8個(gè)負(fù)載7，各個(gè)隔離驅(qū)動(dòng)電路6中的場效應(yīng)管6-1根據(jù)所接負(fù)載選用。各場效應(yīng)管6-1各有子地址按其子地址接受單片機(jī)指令獨(dú)立通斷。與之配套還有1～8個(gè)與各負(fù)載端連接的檢測電路1，接入單片機(jī)控制電路3。
如圖2所示，所述隔離驅(qū)動(dòng)電路6包括驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管6-1的驅(qū)動(dòng)電路和磁環(huán)6-2，單片機(jī)控制電路3的高頻振蕩電路與磁環(huán)6-2主邊連接，場效應(yīng)管6-1的驅(qū)動(dòng)電路則與磁環(huán)6-2的副邊連接。驅(qū)動(dòng)電路與單片機(jī)控制電路3之間通過磁環(huán)6-2實(shí)現(xiàn)磁隔離。當(dāng)單片機(jī)通過總線4接收到接通指令時(shí)，啟動(dòng)單片機(jī)控制電路3中的高頻振蕩電路，通過磁環(huán)6-2將能量耦合到接在磁環(huán)6-2副邊的場效應(yīng)管6-1的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)電壓加至場效應(yīng)管6-1柵極使之導(dǎo)通，負(fù)載7接通；當(dāng)單片機(jī)通過總線4接收到關(guān)斷指令或者自檢得到負(fù)載電流超過設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，高頻振蕩電路停振，場效應(yīng)管6-1的驅(qū)動(dòng)電路通過加速電路放電，場效應(yīng)管6-1柵極放電、電壓下降，場效應(yīng)管6-1截止，負(fù)載7斷開。
檢測電路1為負(fù)載端所接的霍爾電流傳感器1-1，流經(jīng)負(fù)載7的電流通過霍爾電流傳感器1-1進(jìn)行檢測，負(fù)載電流流經(jīng)霍爾電流傳感器1-1時(shí)產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)為電壓信號，傳入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的負(fù)載電流數(shù)字信號，實(shí)時(shí)監(jiān)測負(fù)載電流。無負(fù)載電流時(shí)即場效應(yīng)管6-1關(guān)斷，由此判斷本繼電器實(shí)際通斷狀態(tài)。同時(shí)，單片機(jī)根據(jù)電流采樣進(jìn)行電流過載積分運(yùn)算，按可設(shè)定的過載保護(hù)曲線，判斷負(fù)載電流是否過載，出現(xiàn)負(fù)載短路或電流過載時(shí)，根據(jù)所檢測的負(fù)載電流超過設(shè)定的保護(hù)值的倍數(shù)，按過載電流保護(hù)曲線單片機(jī)控制電路及時(shí)對高頻振蕩電路發(fā)送停振信號，截止場效應(yīng)管6-1，斷開負(fù)載7，進(jìn)行保護(hù)，單片機(jī)記錄存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)和電流過載的數(shù)據(jù)。當(dāng)接到上位控制系統(tǒng)的查詢指令時(shí)，單片機(jī)通過總線4將數(shù)據(jù)上傳。
本總線繼電器實(shí)施例實(shí)際裝配結(jié)構(gòu)如圖3所示，本繼電器的電源供電電路2、單片機(jī)控制電路3、隔離驅(qū)動(dòng)電路6、檢測電路1和總線通訊接口5，均設(shè)計(jì)安裝于印制電路板II，印制電路板II安裝在本繼電器的外殼I內(nèi)，底座III上有多根插接管腳，分別連接印制電路板II上的電源供電電路的輸入端、隔離驅(qū)動(dòng)電路的輸入端、總線通訊接口的接線端。封裝在外殼I內(nèi)的本總線繼電器，便于用戶安裝使用，也保護(hù)了各電路。
權(quán)利要求
1一種總線繼電器，包括電源供電電路、單片機(jī)控制電路、有場效應(yīng)管的隔離驅(qū)動(dòng)電路，電源供電電路為調(diào)壓穩(wěn)壓電路，其連接電源并連接本繼電器內(nèi)的單片機(jī)、及隔離驅(qū)動(dòng)電路，隔離驅(qū)動(dòng)電路與負(fù)載連接，其特征在于還有與單片機(jī)控制電路(3)連接的總線通訊接口(5)，本總線繼電器通過總線通訊接口(5)經(jīng)總線(4)與主控電路連接。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的總線繼電器，其特征在于所述總線通訊接口(5)為RS485總線通訊接口或者是CAN總線通訊接口，分別用于掛接RS485總線或CAN總線。
3根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的總線繼電器，其特征在于還有與負(fù)載端連接的檢測電路(1)，檢測電路(1)接入單片機(jī)控制電路(3)。
4根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于掛接在總線(4)上的每個(gè)本總線繼電器均有唯一的地址；各個(gè)總線繼電器的單片機(jī)存儲(chǔ)本繼電器的地址，當(dāng)上位控制系統(tǒng)從總線(4)傳來數(shù)據(jù)，單片機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)的地址信息篩選識別，接受到與本繼電器地址相應(yīng)的控制指令或查詢指令時(shí)立即響應(yīng)，根據(jù)控制指令送出信號控制負(fù)載接通或關(guān)斷，根據(jù)查詢指令向上位控制系統(tǒng)匯報(bào)該繼電器當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)、自檢的負(fù)載實(shí)際通斷情況以及是否發(fā)生過負(fù)載短路、電流過載。
5根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于所述隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)包括驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管(6-1)的驅(qū)動(dòng)電路和磁環(huán)(6-2)，單片機(jī)控制電路(3)的高頻振蕩電路與磁環(huán)(6-2)主邊連接，場效應(yīng)管(6-1)的驅(qū)動(dòng)電路則與磁環(huán)(6-2)的副邊連接；當(dāng)單片機(jī)通過總線(4)接收到接通指令時(shí)，啟動(dòng)單片機(jī)控制電路(3)中的高頻振蕩電路，通過磁環(huán)(6-2)將能量耦合到接在磁環(huán)(6-2)副邊的場效應(yīng)管(6-1)的驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)電壓加至場效應(yīng)管(6-1)柵極使之導(dǎo)通，負(fù)載(7)接通；當(dāng)單片機(jī)通過總線(4)接收到關(guān)斷指令或者自檢得到負(fù)載電流超過設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，高頻振蕩電路停振，場效應(yīng)管(6-1)的驅(qū)動(dòng)電路通過加速電路放電，場效應(yīng)管(6-1)柵極放電、電壓下降，場效應(yīng)管(6-1)截止，負(fù)載(7)斷開。
6根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于所述檢測電路(1)為負(fù)載端所接的霍爾電流傳感器(1-1)，流經(jīng)負(fù)載(7)的電流通過霍爾電流傳感器1-1進(jìn)行檢測，霍爾電流傳感器1-1將負(fù)載電流信號轉(zhuǎn)為電壓信號傳入單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換得到對應(yīng)的負(fù)載電流數(shù)字信號。
7根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于無負(fù)載電流時(shí)場效應(yīng)管(6-1)關(guān)斷，由此判斷本繼電器實(shí)際通斷狀態(tài)；同時(shí)，單片機(jī)根據(jù)電流采樣進(jìn)行電流過載積分運(yùn)算，按設(shè)定的過載電流保護(hù)值，判斷負(fù)載電流是否過載，出現(xiàn)負(fù)載短路或電流過載時(shí)，根據(jù)所檢測的負(fù)載電流超過設(shè)定的保護(hù)值的倍數(shù)，按過載電流保護(hù)曲線單片機(jī)控制電路(3)及時(shí)對高頻振蕩電路發(fā)送停振信號，截止場效應(yīng)管(6-1)，斷開負(fù)載(7)。
8根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于所述過載電流保護(hù)值可根據(jù)需要，在最大允許范圍內(nèi)設(shè)定，在單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)設(shè)定的電流過載保護(hù)曲線。
9根據(jù)權(quán)利要求3所述的總線繼電器，其特征在于單片機(jī)記錄存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)和電流過載的數(shù)據(jù)。
10根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的總線繼電器，其特征在于本繼電器的單片機(jī)控制電路(3)接1～8個(gè)獨(dú)立的場效應(yīng)管隔離驅(qū)動(dòng)電路(6)，接1～8個(gè)負(fù)載(7)，各場效應(yīng)管(6-1)各有子地址按其子地址接受單片機(jī)指令獨(dú)立通斷；與之配套還有1～8個(gè)與各負(fù)載端連接的檢測電路(1)，接入單片機(jī)控制電路(3)。
全文摘要
本總線繼電器包括電源供電電路、單片機(jī)控制電路、有場效應(yīng)管的隔離驅(qū)動(dòng)電路，還有與單片機(jī)連接的總線通訊接口，為RS485或CAN總線通訊接口，本繼電器經(jīng)總線與主控電路連接。還有檢測電路將負(fù)載電壓和電流檢測結(jié)果送入單片機(jī)、實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)負(fù)載短路或者電流過載時(shí)，單片機(jī)按過載電流保護(hù)曲線進(jìn)行控制，斷開負(fù)載，防止器件損壞。過載電流保護(hù)值可根據(jù)需要設(shè)定。每個(gè)繼電器有唯一的地址。單片機(jī)接受到與本地址相應(yīng)的控制指令或查詢指令時(shí)，立即響應(yīng)，根據(jù)控制指令控制負(fù)載通斷，或向上位控制系統(tǒng)匯報(bào)運(yùn)行狀態(tài)。本繼電器使用總線掛接，減少了配電系統(tǒng)電纜長度重量，便于實(shí)現(xiàn)分布式安裝；便于調(diào)試維護(hù)，提高系統(tǒng)可靠性、可測試性，還具有數(shù)據(jù)記錄功能。
文檔編號H03K17/00GK1933329SQ20061002174
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月1日
發(fā)明者唐侃, 林軍, 彭世益, 周硯, 劉文武 申請人:桂林航天電子有限公司