專(zhuān)利名稱(chēng)：隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種繼電器，特別是涉及一種適用如雙直流電機(jī)并聯(lián)使用時(shí)產(chǎn)生 的電流不均衡保護(hù)等保護(hù)功能的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊。
背景技術(shù)：
目前，機(jī)電綜合保護(hù)控制領(lǐng)域保護(hù)模塊多采常規(guī)簡(jiǎn)單比較的方式，并且絕大多數(shù) 不具備輸出鎖存功能，因此當(dāng)保護(hù)發(fā)生后系統(tǒng)停止后，無(wú)法保留故障狀態(tài)，難以判斷具體故 障。另外，類(lèi)似保護(hù)功能一般采用可編程控制器去實(shí)現(xiàn)，并且信號(hào)的輸入需要進(jìn)行電氣隔離 (使用隔離柵)，因此當(dāng)保護(hù)需求較少時(shí)，由此將產(chǎn)生較高的單位成本。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種適用如雙直流電機(jī)并聯(lián) 使用時(shí)產(chǎn)生的電流不均衡保護(hù)等保護(hù)功能的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊。本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種隔離模 擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是包括有依次串接的模擬單元、數(shù)字單元和功率 輸出單元，其中，所述的模擬單元，對(duì)兩路輸入信號(hào)依次進(jìn)行緩沖、差分運(yùn)算得到兩路差值信號(hào)，進(jìn) 行遲滯比較，將兩組比較結(jié)果，輸出到后一級(jí)；所述的數(shù)字單元，對(duì)兩組比較電平依次進(jìn)行或邏輯，進(jìn)行濾波后通過(guò)施密特觸發(fā) 器，對(duì)濾波后的信號(hào)和通過(guò)施密特觸發(fā)器的信號(hào)進(jìn)行主從鎖存；所述的功率輸出單元，使用PCB板載微型繼電器，以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。所述的模擬單元，包括有分別對(duì)應(yīng)接收兩路輸入信號(hào)的第一模擬輸入緩沖電路和 第二模擬輸入緩沖電路，均與第一模擬輸入緩沖電路和第二模擬輸入緩沖電路輸出端相連 接的第一差分電路和第二差分電路，所述的第一差分電路的輸出端連接第一滯回比較電 路，所述的第二差分電路輸出端連接第二滯回比較電路，還設(shè)置有輸入端連接參考電壓源， 輸出端分別連接第一滯回比較電路和第二滯回比較電路輸入端的設(shè)定信號(hào)放大緩沖電路， 所述的第一滯回比較電路和第二滯回比較電路的輸出端連接數(shù)字單元。所述的數(shù)字單元，包括有依次連接的整形后的或邏輯、濾波整形電路、單脈沖發(fā)生 電路、鎖存電路以及或邏輯，所述的整形后的或邏輯的輸入端連接模擬單元中第一滯回比 較電路和第二滯回比較電路輸出端，還設(shè)置有輸入端連接或邏輯的輸入，輸出端鎖存電路 的復(fù)位電路。所述的功率輸出單元包括有輸出以及指示燈電路。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較 繼電器模塊，可以應(yīng)用于檢測(cè)來(lái)自各種傳感器的直流電壓信號(hào)，并根據(jù)差值進(jìn)行上下限比 較，以方便的構(gòu)成控制或報(bào)警保護(hù)功能。本實(shí)用新型具有調(diào)節(jié)方便快捷，安全可靠，成本低， 使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，特別適用如雙直流電機(jī)并聯(lián)使用時(shí)產(chǎn)生的電流不均衡保護(hù)等保護(hù)功能(需通過(guò)判斷反饋信號(hào)的絕對(duì)值的差值的)；或僅使用單路輸入信號(hào)且自動(dòng)復(fù)位時(shí)，用于一 般的溫度或液位等簡(jiǎn)單控制。
圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2a、圖2b是本實(shí)用新型模擬信號(hào)處理單元的電路原理圖；圖3a、圖北是本實(shí)用新型數(shù)字信號(hào)處理單元、電源以及功率輸出單元的電路原理 圖；圖4是本實(shí)用新型的接口面板構(gòu)成示意圖；圖fe是本實(shí)用新型手動(dòng)復(fù)位輸出特征示意圖，陰影部分表示輸出處于激活狀態(tài)；圖恥是本實(shí)用新型自動(dòng)復(fù)位輸出特征示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)分別是1-第一模擬輸入緩沖電路；2-第二模擬輸入緩沖電路；3-第一差分電路；4-第 二差分電路；5-第一滯回比較電路；6-第二滯回比較電路；7-整形后的或邏輯；8-濾波整 形電路；9-單脈沖發(fā)生電路；10-設(shè)定信號(hào)放大緩沖電路；11-復(fù)位電路；12-鎖存電路； 13-或邏輯；14-輸出以及指示燈電路。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合 附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊如下本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)“輸入信號(hào)的差 的絕對(duì)值與最大量程百分比”大于“設(shè)定的上限”時(shí)繼電器輸出；“輸入信號(hào)的差的絕對(duì)值 與最大量程百分比”小于“設(shè)定的下限”后繼電器停止輸出(需要在輸出激活后手動(dòng)給定一 個(gè)復(fù)位的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，或保持復(fù)位開(kāi)關(guān)的閉合)；“輸入信號(hào)的差的絕對(duì)值與最大量程百分 比”在“設(shè)定的上限”與“設(shè)定的下限”之變化間時(shí)，輸出保持之前的狀態(tài)。如圖1所示，本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，包括有依次 串接的模擬單元、數(shù)字單元和功率輸出單元，其中，所述的模擬單元，對(duì)兩路輸入信號(hào)Vinl、Vin2依次進(jìn)行緩沖、差分運(yùn)算得到 Vinl-Vin2和Vin2-Vinl兩路差值信號(hào)，進(jìn)行遲滯比較，將兩組比較結(jié)果，輸出到后一級(jí)；所 述的模擬單元，包括有分別對(duì)應(yīng)接收兩路輸入信號(hào)Vinl、Vin2的第一模擬輸入緩沖電路1 和第二模擬輸入緩沖電路2，均與第一模擬輸入緩沖電路1和第二模擬輸入緩沖電路2輸出 端相連接的第一差分電路3和第二差分電路4，所述的第一差分電路3的輸出端連接第一滯 回比較電路5，所述的第二差分電路4輸出端連接第二滯回比較電路6，還設(shè)置有輸入端連 接參考電壓源，輸出端分別連接第一滯回比較電路5和第二滯回比較電路6輸入端的設(shè)定 信號(hào)放大緩沖電路10，所述的第一滯回比較電路5和第二滯回比較電路6的輸出端連接數(shù) 字單元。如圖2a、圖2b所示，其中的遲滯比較電路5、6 每個(gè)比較電路由兩個(gè)運(yùn)算放大器和 2個(gè)信號(hào)二極管以及4個(gè)輸入電阻構(gòu)成。通過(guò)信號(hào)二極管對(duì)單運(yùn)放的比較電路的輸出進(jìn)行 有選擇的反饋，以實(shí)現(xiàn)遲滯比較。其中的設(shè)定信號(hào)放大緩沖電路10采用Lm336-5v作為參考電壓源，經(jīng)溝調(diào)節(jié)電位計(jì)分壓后得到上下限的參考電壓。該參考電壓經(jīng)過(guò)緩沖電路為后 級(jí)提供信號(hào)。緩沖電路由通用預(yù)算放大器LM3M構(gòu)成增益為10的同向放大器構(gòu)成以及采 用通用預(yù)算放大器LM3M構(gòu)成增益為1的同向放大器構(gòu)成。所述的模擬單元的特點(diǎn)是1)對(duì)上下限設(shè)定值(0-1V)進(jìn)行10倍放大為0至10V，以對(duì)應(yīng)0至100%，并對(duì)放 大后信號(hào)進(jìn)行一次緩沖。2)兩路輸入進(jìn)行緩沖后，再進(jìn)行差分運(yùn)算得到得Vinl-Vin2和Vin2-Vinl兩路差值信號(hào)。3)進(jìn)行遲滯比較，得到兩組比較結(jié)果，由工作于飽和區(qū)的NPN型三管與電阻構(gòu)成 的反相器進(jìn)行處理后輸出到后一級(jí)。4)信號(hào)輸入使用了自恢復(fù)保險(xiǎn)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，并且配合放電管實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保護(hù)。所述的數(shù)字單元，對(duì)兩組比較電平依次進(jìn)行或邏輯，進(jìn)行濾波后通過(guò)施密特觸發(fā) 器，對(duì)濾波后的信號(hào)和通過(guò)施密特觸發(fā)器的信號(hào)進(jìn)行鎖存；所述的數(shù)字單元，包括有依次連 接的整形后的或邏輯7、濾波整形電路8、單脈沖發(fā)生電路9、鎖存電路12以及或邏輯13，所 述的整形后的或邏輯7的輸入端連接模擬單元中第一滯回比較電路5和第二滯回比較電 路6輸出端，還設(shè)置有輸入端連接或邏輯(1 的輸入，輸出端鎖存電路12的復(fù)位電路11。 其中的單脈沖發(fā)生電路9以及鎖存電路12 比較結(jié)果電平信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)不同時(shí)間常數(shù)的 RC延時(shí)后，輸入施密特觸發(fā)器，并對(duì)兩觸發(fā)器的輸出進(jìn)行與邏輯得到單一脈沖，該脈沖最為 4027集成電路的鎖存信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)則為比較結(jié)果。由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)比較結(jié)果的鎖存。如3a、圖北所示，其中的整形電路采用4093雙施密特觸發(fā)的與非門(mén)構(gòu)成。其中 的復(fù)位電路11 由一輕觸開(kāi)關(guān)和一組短接插針并聯(lián)構(gòu)成。所述的數(shù)字信號(hào)處理單元的特點(diǎn) 是1)對(duì)兩組比較電平進(jìn)行或邏輯，以對(duì)以信號(hào)差絕對(duì)值超限事件。對(duì)該邏輯信號(hào)進(jìn) 行濾波后通過(guò)施密特觸發(fā)器，以屏蔽短時(shí)間內(nèi)的信號(hào)差超限，必免干擾的影響。2)濾波后的“信號(hào)差絕對(duì)值超限事件”的邏輯電平信號(hào)后通過(guò)不同時(shí)間的延時(shí)的 濾波產(chǎn)生一個(gè)單脈沖，用于JK主從寄存器的鎖存時(shí)鐘。3)鎖存數(shù)據(jù)來(lái)自濾波后的信號(hào)差絕對(duì)值超限事件所對(duì)應(yīng)的邏輯電平。輸出級(jí)使 能信號(hào)則來(lái)自“信號(hào)差絕對(duì)值超限事件”與“寄存器鎖存輸出”的或邏輯。以保證復(fù)位時(shí)輸 出時(shí)鐘對(duì)應(yīng)實(shí)際輸入信號(hào)的判斷狀態(tài)，即復(fù)會(huì)不會(huì)消除正在發(fā)生的“信號(hào)差絕對(duì)值超限事 件”。同時(shí)相應(yīng)指示燈(紅色LED狀態(tài)對(duì)應(yīng)當(dāng)前信號(hào)差絕對(duì)值超限與否，黃色LED對(duì)應(yīng)鎖存 后的)。所述的功率輸出單元包括有輸出以及指示燈電路14。使用PCB板載微型繼電器， 以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。所述的電源單元，使用隔離電源轉(zhuǎn)換模塊將輸入24V變換為電氣隔離的+12以 及-12V輸出。電源輸入使用了自恢復(fù)保險(xiǎn)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，并且配合放電管實(shí)現(xiàn)過(guò)電壓保 護(hù)。本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，輸入輸出特征為輸入信號(hào)模擬壓信號(hào)Vinl =O-IOVdc 對(duì)應(yīng) 0-100%模擬壓信號(hào)Vin2 =O-IOVdc 對(duì)應(yīng) 0-100%[0040]輸入電源直流MV調(diào)節(jié)點(diǎn)上限模擬壓信號(hào)(VH) =O-IVdc對(duì)應(yīng)0-100%下限模擬壓信號(hào)(VL) =O-IVdc對(duì)應(yīng)0-100%輸出繼電器觸點(diǎn)1組含一常開(kāi)點(diǎn)、常閉點(diǎn)、公共端。負(fù)載能力不劣于220Vac 0. 5A 30Vdc 3A模擬壓信 號(hào)差Δ V:為Vsl與Vs2差的絕對(duì)值處以10V。本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，使用一路輸入24V輸出 +/-12V的隔離電源芯片給模塊供電。保證輸出信號(hào)、電源、輸入之間的電氣隔離，使用導(dǎo)軌 安裝的帶端子塑料外殼，以方便安裝。并且使用其中3個(gè)端子作為調(diào)試信號(hào)的測(cè)試點(diǎn)。本實(shí)用新型的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，按照?qǐng)D5a、圖恥所示的輸 入輸出特性進(jìn)行工作。正常工作前通過(guò)調(diào)節(jié)上下限設(shè)定點(diǎn)位計(jì)進(jìn)行設(shè)定。上下限側(cè)實(shí)現(xiàn)反 饋的電壓對(duì)應(yīng)滿量程的百分比(如0. 5V對(duì)應(yīng)50% )。
權(quán)利要求1.一種隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是包括有依次串接的模擬單 元、數(shù)字單元和功率輸出單元，其中，所述的模擬單元，對(duì)兩路輸入信號(hào)(Vinl、ViM)依次進(jìn)行緩沖、差分運(yùn)算得到兩路差 值信號(hào)，進(jìn)行遲滯比較，將兩組比較結(jié)果，輸出到后一級(jí)；所述的數(shù)字單元，對(duì)兩組比較電平依次進(jìn)行或邏輯，進(jìn)行濾波后通過(guò)施密特觸發(fā)器，對(duì) 濾波后的信號(hào)和通過(guò)施密特觸發(fā)器的信號(hào)進(jìn)行主從鎖存；所述的功率輸出單元，使用PCB板載微型繼電器，以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是所述的 模擬單元，包括有分別對(duì)應(yīng)接收兩路輸入信號(hào)(Vinl、ViM)的第一模擬輸入緩沖電路(1) 和第二模擬輸入緩沖電路O)，均與第一模擬輸入緩沖電路(1)和第二模擬輸入緩沖電路 (2)輸出端相連接的第一差分電路C3)和第二差分電路G)，所述的第一差分電路C3)的輸 出端連接第一滯回比較電路(5)，所述的第二差分電路(4)輸出端連接第二滯回比較電路 (6)，還設(shè)置有輸入端連接參考電壓源，輸出端分別連接第一滯回比較電路(5)和第二滯回 比較電路(6)輸入端的設(shè)定信號(hào)放大緩沖電路(10)，所述的第一滯回比較電路( 和第二 滯回比較電路(6)的輸出端連接數(shù)字單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是所述 的數(shù)字單元，包括有依次連接的整形后的或邏輯(7)、濾波整形電路(8)、單脈沖發(fā)生電路 (9)、鎖存電路(12)以及或邏輯(13)，所述的整形后的或邏輯(7)的輸入端連接模擬單元中 第一滯回比較電路( 和第二滯回比較電路(6)輸出端，還設(shè)置有輸入端連接或邏輯(13) 的輸入，輸出端鎖存電路(12)的復(fù)位電路(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是所述的 功率輸出單元包括有輸出以及指示燈電路(14)。
專(zhuān)利摘要一種隔離模擬電壓差分遲滯比較繼電器模塊，其特征是包括有依次串接的模擬單元、數(shù)字單元和功率輸出單元，其中，模擬單元，對(duì)兩路輸入信號(hào)依次進(jìn)行緩沖、差分運(yùn)算得到兩路差值信號(hào)，進(jìn)行遲滯比較，將兩組比較結(jié)果，輸出到后一級(jí)；數(shù)字單元，對(duì)兩組比較電平依次進(jìn)行或邏輯，進(jìn)行濾波后通過(guò)施密特觸發(fā)器，對(duì)濾波后的信號(hào)和通過(guò)施密特觸發(fā)器的信號(hào)進(jìn)行主從鎖存；功率輸出單元，使用PCB板載微型繼電器，以實(shí)現(xiàn)電氣隔離。本實(shí)用新型具有調(diào)節(jié)方便快捷，安全可靠，成本低，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于檢測(cè)來(lái)自各種傳感器的直流電壓信號(hào)，并根據(jù)差值進(jìn)行上下限比較，以方便的構(gòu)成控制或報(bào)警保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H03K5/24GK201839266SQ20102052199
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者杜乃成, 楊娜, 王蒙 申請(qǐng)人:天津市瑞靈自動(dòng)化工程有限公司