专利名称：一种具节能作用的交流接触器智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种交流接触器智能控制装置，特别是一种具节能作用的交流接触器智能控制装置。
背景技术：
交流接触器是一种适用于远距离频繁地接通和分断交流主电路及大容量控制电路的电器，在工业自动化领域被大量地使用，主要用于控制电动机、电热设备、电焊机、电源系统交流输入等应用。很多交流设备的供电电压有一个规定的范围，当给设备供电的交流电源发生过压、欠压、缺相等电源故障时应控制交流接触器分断以切断设备的供电，保护设备不至于损坏；有些设备为了保证供电的可靠性，将为负载设备提供双路电源并用交流接触器进行双电源切换，当正在供电的电源出现上述过压、欠压、缺相、失电故障时，可通过控制分断该路电源的交流接触器再接通另一路正常电源的交流接触器，以保证给负载设备供电正常。上述两个应用中，交流接触器的接通和分断都必须由专门的交流接触器智能控制装置来自动完成。交流接触器智能控制装置(以下简称控制装置)实时地检测接触器主触头的输入电压，当发现上述电源故障时立即给交流接触器的驱动电路发相应的控制指令，控制交流接触器分断或接通，并进行相应的信息告警或指示。交流接触器主要有四部分组成(I)电磁系统，包括控制线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统，包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头，它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置，一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置，以便迅速切断电弧，免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件，各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。交流接触器的工作原理当控制线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的，因此动铁芯带动三条动触片同时运行，触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时，吸力消失，动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离，使主触头断开，切断电源。控 制线圈都有一个额定电压Un，Un通常为220Vac或380Vac，国标GB14048. 4-93规定交流接触器吸合电压的范围为85°/TllO%Un，低于该范围接触器可能不能可靠地吸合或影响接触器的其他性能指标；高于这个范围控制线圈的功耗将增加，容易使线圈温升过高而烧毁线圈。交流接触器常规的控制方法需要吸合时，给控制线圈施加规定范围的交流电压使之吸合并继续施加这个电压维持吸合状态；需要分断时，切断控制线圈的供电即可。现有的交流接触器智能控制装置都是采用这种常规的控制方法来控制交流接触器，这种控制方式存在如下问题I)耗能大。交流接触器广泛应用于低压电路中，是一种使用安全、控制方便、量大而面广的工业必需品。我国现在普遍使用的额定电流在63A及以上的大、中容量交流接触器应以上亿台计，其操作电磁系统在吸持时消耗的有功功率在IOW 100W之间；消耗的无功功率则在数十乏尔至数百乏尔之间。所耗有功功率的分配大致为铁芯659Γ75%、短路环259Γ30%、线圈39Γ5%。对于我国这样一个正处于工业化、城市化进程加快的交流接触器使用大国，且能源需求日趋紧张，节约电力资源已成为当务之急。2)控制线圈发热大，温升高，容易烧毁接触器的控制线圈。依据交流接触器的工作原理，使用交流电压控制时，控制线圈流过的是交流电流，在交流接触器的铁芯中产生交变磁场，交变磁场将在铁芯及交流接触器的附件短路环中产生磁滞损耗及涡流损耗，统称磁损，磁损占到交流接触器吸持状态损耗的90%以上，剩余的部分损耗是线圈电流在控制线圈的铜阻产生电阻损耗。控制线圈损耗产生的热量常使接触器线圈烧坏，从而结束了交流接触器的寿命。3)使用的范围受电压限制。控制线圈的损耗与施加于线圈上的电压的平方成正比关系，而国内电网电压波动范围比较宽，正常允许波动范围为±15%,但有些地方往往可达到±20%的波动。电压长期偏高的地方，由于交流接触器的控制线圈损耗长期超标，因此很容易损坏，这种情况不宜使用交流接触器。4)容易发生触头颤动。交流接触器的吸持是靠线圈通电来实现的，吸持力量跟电流、磁隙有关，当电压在合闸与分闸临界状态波动时，接触器处于似合似分状态，便会不断地振颤，造成触头熔焊或烧毁，而使电机等负载烧坏。5)有较大噪声。交流接触器合闸保持是靠线圈通电使硅钢片产生电磁力，使动静硅钢片吸合，当电网电压不足或动静硅钢片表面不平整或有灰尘、异物等时，就会有噪音产生。6) 有晃电的问题。所谓的晃电问题，是指交流接触器因为电网电压的波动(晃电)出现的断开又吸合的跳动，这种现象也会使交流接触器控制的电机产生跳动或重启的现象，从而影响生产系统的稳定性。以上是使用传统方法控制交流接触器存在的问题。为了解决这些问题这几年出现了利用永磁机构进行控制的永磁式交流接触器，这种接触器是利用永磁力而不是电磁力来维持接触器的吸合状态，因此维持吸合时控制线圈不消耗功率而起到节能作用，同时也很好的解决了上述提出的其它问题。目前我国节电型交流接触器已经有一定的市场，但还不够普及，传统型交流接触器目前在用户使用上占主导地位。主要原因是节电型接触器价格较贵，用户在一次性投入上还不能接受，还有待国家大力推广。除了用永磁式交流接触器解决上述问题外，还有一些通过改变对传统型交流接触器的控制方法来解决上述问题，这种节能型控制方法的思想是用高压直流电压控制交流接触器的吸合然后再用低压直流电压产生的直流电流形成的恒定磁场来维持接触器的吸合状态，这样在维持吸合状态时接触器的铁芯没处于交变磁场就不会产生磁损，从而达到节能及减小线圈发热的目的。但这种方法有一个缺陷在给控制线圈施加高压直流电压使接触器吸合时，高压直流电压施加的时间不容易控制，可靠性较差。因为当控制线圈施加高压直流电压时，铁芯处于单向励磁状态，高压直流电压施加的时间过长将造成铁芯饱和，铁芯饱和后控制线圈相当于一根导线将高压直流电源短路，控制线圈很容易被烧毁。另外目前这类技术都是半导体电子电路，电路结构相对比较复杂且电路没有与电网进行电气隔离容易受到雷击及浪涌电压的。
发明内容为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能有效降低控制线圈损耗、稳定性和安全性好、成本低且具有显著节能作用的交流接触器智能控制装置。本实用新型解决其问题所采用的技术方案是一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，包括以微控制单元为核心的测量控制系统、高频开关ACDC电源和交流接触器驱动电路，所述测量控制系统的采样输入端连接至交流接触器的三相交流电输入端，测量控制系统的控制输出端与交流接触器驱动电路的驱动控制端连接，交流接触器驱动电路的驱动输出端连接至交流接触器的控制线圈，高频开关ACDC电源分别与测量控制系统和交流接触器驱动电路相连提供工作电压，所述交流接触器驱动电路包括具有开关控制作用的第一驱动控制电路、第二驱动控制电路，还包括由高频开关ACDC电源提供的低压直流稳压电源、从三相交流电中取电构成的交流电源和自恢复保险丝，所述第一驱动控制电路、低压直流稳压电源和交流接触器的控制线圈串联构成直流回路，所述第二驱动控制电路、自恢复保险丝、交流电源、低压直流稳压电源和交流接触器的控制线圈串联构成交流回路，所述第一驱动控制电路和第二驱动控制电路的控制端分别连接至测量控制系统的控制输出端。进一步，所述交流电源、低压直流稳压电源、交流接触器控制线圈、自恢复保险丝和第二驱动控制电路依次串联连接构成回路。该设计能有效简化电路且节省电路成本。进一步，所述第一驱动控制电路包括第一继电器和用于控制第一继电器的第一继电器驱动电路，所述第二驱动控制电路包括第二继电器及用于控制第二继电器的第二继电器驱动电路，其中第一继电器和第二继电器的驱动控制端分别通过第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路连接至测量控制系统的控制输出端。进一步，所述第一继电器为单刀继电器，其继电开关设置于直流回路上；所述第二继电器为双刀继电器，所述双刀继电器包括两组继电器开关，所述的两组继电器开关分别设置于交流回路中，且两组继电器开关分别设置于交流电源两极的连接线路上。进一步，所述第一继电 器驱动电路为由第一开关三极管组成的开关电路，所述第一开关三极管的发射极和集电极分别连接地和第一继电器；所述第二继电器驱动电路为由第二开关三级管组成的开关电路，所述第二开关三极管的发射极和集电极分别连接地和第二继电器，上述第一开关三极管和第二开关三极管的基极分别连接至测量控制系统的控制输出端。进一步，交流电源的其中一极与交流接触器控制线圈的连接线路上设有自恢复保险丝；所述交流接触器控制线圈并联有压敏电阻。本实用新型接触器控制线圈的节能驱动电路的结构简单，元件少，控制逻辑清晰，因此具有更高的可靠性及稳定性。而且本实用新型是在现有的交流接触器智能控制装置的基础上进行改进完善，增加的元件数量不多，因此只需要在控制装置上增加极少的成本就能解决前面提出的多个问题，实际上整个控制系统的成本比其他解决方案要低。进一步，所述测量控制系统包括依次相继连接的三相电压隔离采样电路、信号调理电路和微控制单元，所述微控制单元的控制输出端连接至交流接触器驱动电路；三相电压隔离采样电路连接至交流接触器的三相交流电输入端。三相电压隔离采样电路对三相交流电进行采样，并通过信号调理电路按需要进行放大后，将采集信号传输至微控制单元，微控制单元根据所采集到的信号向交流接触器驱动电路发出交流接触器的吸合或分断的控制信号。[0024]进一步，所述微控制单元为单片机。进一步，所述测量控制系统还包括用于与计算机进行通信的通信接口电路、所述通信接口电路与微控制单元相连接。通过通信接口电路与P C通信，通P C进行相关参数的设置或实现遥测、遥信、遥控等功能。控制装置可对交流接触器进行遥控、遥测、遥信，使交流接触器的运行也进入数字化、信息化、可视化、智能化的时代。进一步，所述测量控制系统还包括用于实现遥信、遥控功能的开入开出接口电路，所述开入开出接口电路与微控制单元相连接。利用开入开出接口电路可以实现遥信、遥控功能。进一步，所述测量控制系统还包括用于指示交流接触器位置及通信状态的LED指示灯电路，所述LED指示灯电路与微控制单元相连接。利用LED指示灯电路指示交流接触器的位置状态、通信状态、相关告警指示等信息。进一步，所述测量控制系统还包括用于设置控制模式的按键开关电路，所述按键开关电路与微控制单元相连接。利用按键及开关可以设置自动/手动方式控制接触器，手动吸合及分断接触器，对于用于双电源切换的控制装置还可以在手动控制方式下选择哪个接触器吸合。可设置控制器的参数及功能选项，使控制器能够自动完成输入电源过压、欠压、缺相等告警、保护功能，提高交流接触器运行的智能化水平。本实用新型的有益效果是本实用新型采用的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，通过由交流接触器驱动电路中第一驱动控制电路、低压直流稳压电源和交流接触器的控制线圈串联构成直流回路和由第二驱动控制电路、交流电源和交流接触器的控制线圈串联构成交流回路分别对交流接触器的控制线圈进行控制，实现在现有的交流接触器控制装置的基础之上将控制装置控制交流接触器的控制方法由常规的用交流电吸合并用交流电维持吸合状态的方法改为用交流电吸合然后用低压稳压直流电源保持吸合状态的新型的节能控制电路，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果1，本实用新型的 具有节能作用，且节能效率超过90%。常规控制方式在吸持状态时，因为是使用交流电压保持吸合，控制线圈流过的交流电流在铁芯中产生交变磁场，将在铁芯及交流接触器的附件短路环中产生磁滞损耗及涡流损耗统称磁损，磁损占到交流接触器吸持状态损耗的90%以上，其余的损耗是控制线圈的铜阻产生的电阻性损耗。本实用新型使用低压稳压直流电来维持交流接触器的吸持状态，不存在交变磁场因此也就不存在磁损，控制线圈只有电阻性损耗，低于常规控制方式10%，对于容量较大的交流接触器甚至只有常规方式的2%，具有显著的节能效果。2，控制线圈的损耗大幅降低，发热很小，温升基本可以忽略，可避免发生控制线圈因温度过高而烧毁的问题，并有效延长交流接触器的寿命。3，因为使用低压稳压直流电来维持交流接触器的吸合，控制线圈的电压稳定不受电网电压波动的影响，因此不存在因线圈电压过低产生噪声及触头颤动的问题。4，扩宽交流接触器使用的范围。因为使用低压稳压直流电来维持交流接触器的吸合，控制线圈的电压稳定不受电网电压波动的影响，不用担心电网电压过高而烧毁控制线圈的问题，交流接触器可以在更宽的电网电压波动范围内使用。5，可以防止晃电问题的发生，因为使用低压稳压直流电来维持交流接触器的吸合，低压直流电取自高频开关ACDC电源，直流电源的输出可以放置较大的储能电容，当电网电压波动时，储能电容的储存的能量可短时间的维持交流接触器保持吸合状态，从而防止了晃电问题。6，不会发生因吸合电压施加时间过长引起控制线圈铁芯饱和而烧毁线圈的故障，因此更安全、更可靠，控制逻辑也更简单。7，交流接触器处于吸持状态时控制装置与电网电压完全隔离，这可提高控制装置的抗电磁干扰的能力，有助于提高控制装置的稳定性及可靠性。8，可以很方便地用于改造正在运行的交流接触器控制装置。
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的整体电路原理框图。图2是现有技术中交流接触器驱动电路的电路原理图。图3是本实用新型交流接触器驱动电路的电路原理图。图4是本实用新型应用于双电源切换控制的电路原理图。
具体实施方式
参照图1所示，本实用新型的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，由以微控制单元为核心的测量控制系统1，交流接触器驱动电路2，高频开关A⑶C电源3组成，其中本实用新型交流接触器智能控制装置用于控制交流接触器4。所述高频开关ACDC电源3是一个多路隔离输出的小功率高频开关直流电源。其中所述测量控制系统I的采样输入端连接至交流接触器4的三相交流电输入端，测量控制系统I的控制输出端与交流接触器驱动电路2的驱动控制端连接，交流接触器驱动电路2的驱动输出端连接至交流接触器4的控制线圈。所述交流接触器驱动电路2为本实用新型的核心，它根据测量控制系统I的输入控制信号驱动交流接触器4的吸合或断开。测量控制系统I由微控制单元11、信号调理电路12、三相电压隔离采样电路13、开入开出接口电路14、光电隔离通信接口电路15、LED指示灯电路16、按键开关电路17组成。其中所述三相电压隔离采样电路13、信号调理电路12和微控制单元11依次相继连接，所述光电隔离通信接口电路15、开入开出接口电路14、LED指示灯电路16、按键开关电路17分别与微控制单元11相连接。所述微控制单元11的控制输出端连接至交流接触器驱动电路2。测量控制系统I的主要功能是采集交流接触器4的三相输入电压，并分析采集到的信号根据预设的条件微控制单元11向交流接触器驱动电路2发出交流接触器的吸合或分断的控制信号；通过通信接口电路与P C通信，通过P C进行相关参数的设置或实现遥测、遥信、遥控等功能；利用开入开出接口电路14实现遥信、遥控功能；利用LED指示灯电路16指示交流接触器的位置状态、通信状态、相关告警指示等信息；利用按键开关电路17可以设置自动/手动方式控制接触器，手动吸合及分断接触器，对于用于双电源切换的控制装置还可以在手动控制方式下选择哪个接触器吸合。三相交流电送到交流接触器4的输入端，同时也送到测量控制系统I中的三相电压隔离采样电路13，另外从三相交流电中取两相作为高频开关ACDC电源3的输入(高频开关A⑶C电源3的输入也可其它地方取，也可取单相电)，送到高频开关A⑶C电源3的中的这路交流输入电压同时还送到交流接触器驱动电路2作为交流接触器驱动电路2中的Vacl，高频开关A⑶C电源3输出四路低压直流电源分别为正电源Vdd、VddU Vdd2、负电源Vss，GND、GND1、GND2分别是它们的地，Vdd与Vss共GND地，其中，Vdd，Vss为测量控制系统I供电，Vdd还为交流接触器驱动电路2中的第一、第二驱动控制电路供电，Vddl送交流接触器驱动电路2作为2中维持接触器吸合状态的低压稳压直流电源，Vdd2为光电隔离通信接口电路15供电。微控制单元11输出的接触器控制信号送到交流接触器驱动电路2中，交流接触器驱动电路2的输出端接到交流接触器的控制线圈两端。参照图2所示，为现有交流接触器智能控制装置的交流接触器驱动电路，由电阻R1、R2、继电器JD1、二极管D1、三极管Q1、压敏电阻RVl组成。Vdd是高频开关A⑶C电源3的一路输出，这路输出与单片机测量控制系统I的工作电源共地，GND就是这路电源的地。Vacl是从三相交流电中取两相构成的交流电源用于驱动交流接触器的控制线圈。从微控制单元11来的继电器控制信号drv经Rl送到由Ql与R1、R2构成的继电器JDl的驱动电路，JDl是一个双刀继电器,从微控制单兀11来的继电器控制信号由低电平转为高电平时，Ql导通使JDl吸合，JDl的两组常开触点把Vacl与交流接触器JKl的控制线圈接通，JKl得电吸合；当微控制单元11来的继电器控制信号转为低电平时，Ql截止使JDl断开，把Vacl与交流接触器JKl的控制线圈切断，JKl失电分断。Dl用于JDl的线圈的续流，VRl用于吸收JKl断开时产生的尖峰电压。从上述可以看出该方案采用的是常规用交流电吸合并用交流电维持吸合状态的方法驱动交流接触器。参照图3所示，为·本实用新型的交流接触器驱动电路2的第一实施例，所述交流接触器驱动电路2包括具有开关控制作用的第一驱动控制电路21、第二驱动控制电路22，还包括由高频开关ACDC电源3提供的低压直流稳压电源Vdc1、从三相交流电中取电构成的交流电源Vacl和自恢复保险丝PTC1，所述第一驱动控制电路21、低压直流稳压电源Vdcl和交流接触器4的控制线圈串联构成直流回路，所述交流电源Vacl、低压直流稳压电源Vdcl、交流接触器4控制线圈、自恢复保险丝PTCl和第二驱动控制电路22依次串联连接构成交流回路。所述第一驱动控制电路21和第二驱动控制电路22的控制端分别连接至测量控制系统I的控制输出端drvl和drv2。进一步，所述第一驱动控制电路21包括第一继电器JDl和用于控制第一继电器JDl的第一继电器驱动电路，所述第二驱动电路22包括第二继电器JD2及用于控制第二继电器JD2的第二继电器驱动电路，其中第一继电器JDl和第二继电器JD2的驱动控制端分别通过第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路连接至测量控制系统I的控制输出端。参照图3所示，电阻R1、电阻R4、第一开关三极管Ql组成第一继电器JDl的第一继电器驱动电路，其中Dl是第一继电器JDl的续流二极管；电阻R2、电阻R3、第二开关三极管Q2组成第二继电器JD2的第二继电器驱动电路，D2是第二继电器JD2的续流二极管。上述第一开关三极管Ql和第二开关三极管Q2的基极分别连接至测量控制系统的控制输出端drvl和drv2。其中第一继电器JDl是一个单刀继电器，其继电开关设置于直流回路上，第二继电器JD2是一个双刀继电器，所述的两组继电器开关分别设置于交流回路中，且其两组继电器开关分别设置于交流电源Vacl的两极的连接线路上，压敏电阻VRl用于吸收交流接触器4分断时产生的电压尖峰，交流电源Vacl的其中一极与交流接触器4控制线圈的连接线路上设有自恢复保险丝PTCl。该电路的工作原理大致如下控制装置开始上电时，交流接触器4控制信号drvl、drv2都为低电平，交流接触器4处于分断状态，交流接触器4由分断转接通的工作时序drv2由低转高，第二开关三极管Q2导通使第二继电器JD2闭合，第二继电器JD2的两对常开触点闭合把交流电源Vac1、自恢复保险丝PTCl、低压直流稳压电源Vdc1、交流接触器4的控制线圈接通成一个串联的回路，交流接触器4的线圈被施加了一个交流电源Vacl与低压直流稳压电源Vdcl叠加的电压，相当于交流电压的零点发生了直流电压大小的偏移，因为直流电压比交流电压小很多，因此偏移基本可以忽略，交流接触器4的线圈可近似认为被施加了交流电压，交流接触器4得电吸合，drv2由低转高后延时几秒保证交流接触器4已经可靠地吸合再使drvl由低转高，drvl由低转高使第一开关三极管Ql导通，第一开关三极管Ql导通使第一继电器JDl闭合，第一继电器JDl的常开触点闭合把低压直流稳压电源Vdcl与交流接触器4的线圈并联，同时把交流电源Vacl、自恢复保险丝PTCl的回路短路，自恢复保险丝PTCl立即从低阻导通状态转为高阻截止状态把交流电源Vacl切断，交流接触器4依靠低压直流稳压电源Vdcl维持吸合状态，当第一继电器JDl闭合后延时几秒再将drv2由高转低，使第二开关三极管Q2截止，第二开关三极管Q2截止使第二继电器JD2断开，交流电源Vacl与自恢复保险丝PTCl的短路回路被切断成为开路，并把交流电源Vacl与控制电路完全电气隔离开来，PTCl恢复为低阻导通状态，为下次吸合接触器做准备，交流接触器4继续依靠低压直流稳压电源Vddl维持吸合状态。在吸合状态时只要使drvl由高转低，使第一开关三极管Ql截止，第一开关三极管Ql截止使第一继电器JDl断开，交流接触器4的线圈与Vdcl的回路被第一继电器JDl的常开触点切断，交流接触器4失电分断，压敏电阻VRl用于吸收交流接触器4分断时产生的电压尖峰。从上述可见，本专利提供的交流接触器的驱动电路采用的是交流电压吸合低电压直流稳压电压维持吸合状态的控制电路。本实用新型中所采用的元器件参数如下本实用新型中所采用的高频开关A⑶C电源3，其输入电压范围为132Va(T500Vac可以同时兼容线圈额定电压 为220Vac及380Vac的交流接触器，Vdd :12V/8W、Vss :-12V/2W、Vddl 12V/15ff, Vdd2:5V/2ff,这个配置基本能满足60 600A的交流接触器的要求(600A的接触器的直流电压维持功率小于10W，这里按IOW计)，Vddl的输出滤波电容取6600uF/25V铝电解电容这样当交流输入发生不超过I秒的晃电(完全失电)时Vddl的电压始终保持于IOV以上，接触器不会掉电分断，Vddl的输出并联一个P6KE16A型TVS用于吸收接触器分断产生的剩余的尖峰电压。该电源选用安森美的集成电路NCP1337N (QR控制器)作为控制芯片，选用VISHY的IFRBG30型MOSFET (3. 1A/1000V) z作为开关管，采用准谐振flyback拓扑技术，电源具有保护功能完善、可靠性高、转换效率高、体积小、低EMIj本适宜的特点。图3中的，电阻R1、电阻R2取lkQ/O. 25W,电阻R3、电阻R4取IOk Ω/0. 25W,Vdcl即是高频开关A⑶C电源3的Vddl，第一开关三极管Ql、第二开关三极管Q2选用NEC的2SD1950型三极管，Dl、D2为1N4007 二极管，电阻VRl为14K821型压敏电阻(压敏电压820V/3000A)，交流接触器4线圈电压为380Vac时，Vacl取自三相电中的两相，即线电压，交流接触器4线圈电压为220Vac时Vacl取相电压，自恢复保险丝PTCl选用3A/1000V的PTC自恢复保险管，第一继电器JDl选用12V直流电压控制的单刀继电器，触点容量10A/30Vdc，第二继电器JD2选用12V直流电压控制的双刀继电器，触点容量10A/250Vac。[0058]单片机测量控制系统I的微控制单元11选用microchip的PIC18F45K80，该单片机具有35个I/O 口，11个12位的内置A/D转换通道，2个增强型串行异步收发器，32KB的片内程序空间，3648个字节的数据存储器，1024个字节的E2ROM等资源，足以胜任本应用。微控制单元11由Vdd经过一个LDO降压至5V后供电。通信接口 15设计为光偶隔离的RS485接口，接口芯片使用TI的SN65HVD3082ED，隔离的光耦使用夏普的PC817C，通信波特率设为2400Bit/s ;三相电压隔离采样电路13使用三个淄博元星的TAV32B-02型电压互感器完成三相电压的隔离采集；信号调理电路12由运算放大器TL084A组成，电路分两级，前级起信号放大作用把来自三相电压隔离采样电路13的信号按需要的比例进行放大，后级是一个精密整流电路把前级送来的正弦波电压信号整流成为单向正弦半波信号，并把该信号送到微控制单元11个A/D转换通道中之一。这样的电路有三个，每个对应一相电压；开入开出接口电路14有两个开入口用于远程按键控制接触器的吸合、分断，开出端口也有两个分别用于指示接触器的位置状态及告警状态；LED指示灯电路16设通信指示、告警指示、接触器位置状态指示灯各一只；按键、开关17设按键两个、开关一个，开关用来设置接触器控制模式，有自动、手动两种模式，两按键用于在手动控模式时控制接触器的吸合、分断。参照图4所示本实用新型的第二实施例，本实用新型也可应用于双电源切换控制的控制装置，其目的是通过控制交流接触器交流接触器4A、交流接触器4B从两路独立的三相交流电(图中的三相交流电-A路，三相交流电-B路)中选择正常的一路为负载供电，从而保证负载供电的可靠性。图4与图1的区别在于单片机测量控制系统I有两个三相电压隔离采样电路(图中13A、13B)，可同时采集两路三相交流电压，当然信号调理电路12也对应的增加3个通道，有两个高频开关A⑶C电源(图中3A、3B)，两个电源输入分别取自两路三相交流电，如此，当其中一路三相交流电发生故障时，控制装置不至于失电而停止工作。两个电源的输出VddA、VddB通过二极管D5A、D5B并联，任何一个有电Vdd就有电，D5A、D5B选用MCC的RL203型二极管，同理Vss、Vdd2也是分别由VssA、VssB, Vdd2A、Vdd2B经二极管D4A、D4B、D3A、D3B并联而得，D4A、D4B、D3A、D3B选用MCC的1N4007型二极管；有两个完全一样的交流接触器驱动电路(图中2A、2B)分别用于控制交流接触器交流接触器4A、交流接触器4B，用于吸合的交流电源VaclA、VaclB分别取自两路三相交流电，保持吸合用的低压直流稳压电源分别来自两个高频开关A⑶C电源3A、3B的VddlA、VddlB0以上是实施例二与实施例一的主要区别，其余的硬件、软件及功能根据实际应用可略作调整，这里就不再细述。以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，包括以微控制单元为核心的测量控制系统(I)、高频开关ACDC电源(3)和交流接触器驱动电路(2)，所述测量控制系统(I)的采样输入端连接至交流接触器的三相交流电输入端，测量控制系统(I)的控制输出端与交流接触器驱动电路(2)的驱动控制端连接，交流接触器驱动电路(2)的驱动输出端连接至交流接触器的控制线圈，高频开关ACDC电源(3)分别与测量控制系统(I)和交流接触器驱动电路(2)相连提供工作电压，其特征在于所述交流接触器驱动电路(2)包括具有开关控制作用的第一驱动控制电路(21)、第二驱动控制电路(22)，还包括由高频开关A⑶C电源(3)提供的低压直流稳压电源(Vdcl)、从三相交流电中取电构成的交流电源(Vacl)和自恢复保险丝(PTC1)，所述第一驱动控制电路(21)、低压直流稳压电源(Vdcl)和交流接触器的控制线圈串联构成直流回路，所述第二驱动控制电路(22)、自恢复保险丝(PTC1)、交流电源(Vacl)、低压直流稳压电源(Vdcl)和交流接触器的控制线圈串联构成交流回路，所述第一驱动控制电路(21)和第二驱动控制电路(22)的控制端分别连接至测量控制系统(I)的控制输出端。
2.根据权利要求1所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述交流电源(Vacl)、低压直流稳压电源(Vdcl)、交流接触器控制线圈、自恢复保险丝(PTCl)和第二驱动控制电路(22)依次串联连接构成回路。
3.根据权利要求1或2所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述第一驱动控制电路(21)包括第一继电器(JDl)和用于控制第一继电器(JDl)的第一继电器驱动电路，所述第二驱动控制电路(22)包括第二继电器(JD2)及用于控制第二继电器(JD2)的第二继电器驱动电路，其中第一继电器(JDl)和第二继电器(JD2)的驱动控制端分别通过第一继电器驱动电路和第二继电器驱动电路连接至测量控制系统(I)的控制输出端。
4.根据权利要求3所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述第一继电器(JDl)为单刀继电器，其继电开关设置于直流回路上；所述第二继电器(JD2)为双刀继电器，所述双刀继电器包括两组继电器开关，所述的两组继电器开关分别设置于交流回路中，且两组继电器开关分别设置于交流电源(Vacl)两极的连接线路上。
5.根据权利要求4所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于交流电源(Vacl)的其中一极与交流接触器控制线圈的连接线路上设有自恢复保险丝(PTCl);所述交流接触器控制线圈并联有压敏电阻(VRl)。
6.根据权利要求1所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述测量控制系统(I)包括依次相继连接的三相电压隔离采样电路(13)、信号调理电路(12)和微控制单元(11)，所述微控制单元(11)的控制输出端连接至交流接触器驱动电路(2);三相电压隔离采样电路(13)连接至交流接触器的三相交流电输入端。
7.根据权利要求6所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述测量控制系统(I)还包括用于与计算机进行通信的通信接口电路(15)、所述通信接口电路(15)与微控制单元(11)相连接。
8.根据权利要求6所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述测量控制系统(I)还包括用于实现遥信、遥控功能的开入开出接口电路(14)，所述开入开出接口电路(14)与微控制单元(11)相连接。
9.根据权利要求6所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述测量控制系统(I)还包括用于指示交流接触器位置及通信状态的LED指示灯电路(16)，所述LED指示灯电路(16)与微控制单元(11)相连接。
10.根据权利要求6所述的一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，其特征在于所述测量控制系统(I)还包括用于设置控制模式的按键开关电路(17)，所述按键开关电路(17)与微控制单元(11)相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种具节能作用的交流接触器智能控制装置，包括测量控制系统、高频开关ACDC电源和交流接触器驱动电路，所述交流接触器驱动电路包括第一驱动控制电路、第二驱动控制电路，还包括低压直流稳压电源和交流电源，所述第一驱动控制电路、低压直流稳压电源和交流接触器的控制线圈串联构成直流回路，所述第二驱动控制电路、交流电源和交流接触器的控制线圈串联构成交流回路，所述第一驱动控制电路和第二驱动控制电路的控制端分别连接至测量控制系统的控制输出端。本实用新型用交流电吸合然后用低压稳压直流电源保持吸合状态，能有效降低控制线圈损耗，成本低且具有显著节能作用，而且其稳定性和安全性好。
文档编号H01H47/02GK202888081SQ201220427389
公开日2013年4月17日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者王苹, 关平 申请人:关平