专利名称：自补磁永磁开关接地故障断路温控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有接地故障断路保护功能的、采用自补磁永磁 继电器的电热温度控制器。
背景技术：
现有带漏电保护功能的温控器都是利用电磁式继电器的通断作为 调控温度及接地故障断路的。电磁式继电器在维持触头吸合时其电磁 线圈必需通电的，这不但耗费电能，而且更会导致电磁线圈发热；特 别是哪些体积小、电磁线圈工作电压高的中小型电磁式继电器就常会 发生电磁线圈超温烧毁、甚至造成火灾的事故。
采用现有的永磁继电器作温度控制器，这虽然不存在电磁线圈发 热的问题；但是，现有永磁继电器在通断(吸斥)频繁动作时存在容 易造成永磁退磁、失效的现象，这也是一大技术缺陷。
本发明就是针对上述现有的技术缺陷而发明创新的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种永磁开关在维持吸合动作时不需 耗费电能的、吸斥线圈在稳态工作时也不需耗电的、不会造成发热的 并可自动补充磁的自补磁永磁开关接地故障断路温控器。
本发明的另 一 目的在于提供一种突破现有电磁式继电器温控器在 维持触头吸合时需耗电能而导致电磁线圈发热的技术缺陷。
本发明的再一目的在于提供一种突破现有永磁继电器温控器在通 断动作频繁会造成永磁体退磁、失效的技术缺陷。
图1，是本发明组成的方框图2，是本发明的电路原理图。
结合附图描述本发明的技术方案-
现以图2为例说明本发明的工作原理启用时，按下微电源开关 Sl时，电容C10会自动为MCU复位；并且，此时MCU输出端P2发 出瞬间正同步脉冲，触发SCR1导通使永磁继电器M触头分断。这样， MCU就进入待机状态。在此状态中若传感器CR温度低于MCU设定 温度的，MCU的输出端P2就发出正脉冲信号触发SCR2导通使永磁
继电器M触头即从分断状态转为吸合状态控制夕喊电热器RL发热。 在P2输出正脉冲的同时，MCU的输出端P3也同步输出一高电平触发 SCR3稳定导通使永磁继电器M自动通电补充磁。当外接电热器RL 使传感器CR达到设定温度时，MCU输出端P1就发出正脉冲触发SCR1 导通使永磁继电器M触头分断。在P1输出正脉冲的同时P3也同步输 出低电平触发SCR3稳定关闭停止自动通电补充磁，当传感器CR温度 低于MCU设定温度时又开始重复上述程序周期。
温度及自动补磁微控制器装置的单片机MCU是由用户根据应用 需要自行设定数据、程序的。温度传感器CR将受控体的实时温度不断 传给MCU， MCU将根据设定的温度作调控，使受控体的温度控制在 设定的范围内。
接地故障断路保护电路中的CT1是剩余电流故障检测互感器，CT1 将剩余电流参数输入IC4141A，若出现剩余电流超过额定值或出现中 性接地故障时IC4141A瞬即输出一路宽脉冲触发SCR1导通使永磁继 电器触头分断、切断电源。在此同时IC4141A另输出一路同步宽脉冲 触发MCU关闭SCR3、中断自动补充磁电路。
自动安全关机电路D，将微开关Sl从端2拨往端3时是关机。这 样，就产生一脉冲信号通过D8、 Cll、 Rll进入脉冲变压器H2初级导 致其次级触发可控硅SCR4导通，将C12的储电能向永磁继电器M反 向释放使永磁继电器M触头分断，以达到自动安全关机的目的。
低压电源变压器H1主要作用是为全电路提供电源，RIO、 LED组 成工作指示灯；S2、 R9组成试漏电电路。
具体实施例方式
本发明自补磁永磁开关接地故障断路温控器，组成包括 1，自补磁永磁开关电路A; 2，温度及自动补磁微控制器装置B; 3，接地故障保护电路C; 4，自动安全关机电路D; 5，低压电源电路E; 1-1，自补磁永磁开关电路A，由永磁开关M、整流二极管Dl、 整流二极管D2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4及可 控硅SCR1、 SCR2、 SCR3组成。
其中，Dl正极连接Hl次级P2端1, Dl负极与SCR2阳极、R3 一端、C4正极及+V共并连接；SCR2阴极与M的端2、 SCR1阳极、 SCR3阴极、C3 —端、C 2 —端共并连接；R3另一端与SCR3阳极连接；SCR2控制极与C2另一端连接；SCR3控制极与C3另一端连接; M端1连接Hl次级中点端2; D2负极与Hl次级P3端3连接，D2 正极与Cl 一端、SCR1阴极、C4负极、一V共并连接；SCR1控制极 与C1另一端连接。 2-1，温度及自动补磁微控制器装置B，由微控制器MCU 、外接温度传
感器CR、快速二极管D3、 D4、 D5、隔离电阻R4、 R5、 R6、电
源一V、电源+V组成。
其中，外接CR并连接MCU输入端Il、 12; MCU输出端P1串接 R4、 D5正极、D5负极连接SCR1控制极；MCU输出端P2串接R5、 D4正极、D4负极连接SCR2控制极；MCU输出端P3串接R6、 D3 正极、D3负极连接SCR3控制极；MCU电源Vss连接一V; MCU电 源Vcc连接+V。
3- 1，接地故障保护电路C，由剩余电流故障保护、接地故障保护 IC (4141A)，剩余电流故障检测互感器CT1、中性接地故障检测互感 器CT2、分压电阻R7、输出电阻R1、 R2、输出隔离二极管D6、 D7、 谐振电容C5、耦合电容C6、旁路电容C7、 C8、 C9、试漏电按纽S2、 试漏电电阻R9、复位按纽S3组成。
其中，CT1端1串连R7连接4141A的输入端2; CT1端2连接 4141A的输入端3; CT2的端1与C5—端、4141A的电源端4及一V 共并连接；CT2的端2连接C5与C6的连点；C6另一端连接4141A 的输入端1; R8 —端连接4141A的输入端1、 R8另一端连接4141A的 输入端2; 4141A的输出端7连接R1、 R2并连点；R1另一端连接D7 正极；D7负极连接SCR1控制极；R2另一端连接D6正极；D6负极 连接MCU输入端I3; C7—端连接4141A的输出端7、 C7另一端连接 一V; C8 —端连接4141A的端6、 C8另一端连接一V; C9 —端连接 4141A的端8、 C9另一端连接—V、 S2端1连Sl端2、 S2端2连接 R9 —端、R9另一端连接永磁开关M的端2、S3端1连接MCU的RST、 S3端2连接一V。
4- 1,自动安全关机电路D;由微开关S1、快速二极管D8、快速 二极管D9、整流二极管DIO、电阻Rll、电容Cll、电容C13、脉冲 变压器H2、可控硅SCR4组成。
其中，Sl端l与端2接通为开机状态、Sl端l与端3接通为关机 状态；S1端1与电源相线L连接；S1端2与变压器H1初级P1的端l 连接；S1端3连接D8正极；D8负极与C11、 Rll的并连点；Cll、 Rll的另一并连点连接H2的端1; H2的端2连接电源中性线N; H2的端4连接D19正极；D19负极连接SCR4控制极，OlO正极连接+V; D10阴极连接SCR4阳极和C12正极；SCR4阴极连接Hl中点端2和 连接H2端3的并连点；C9并连SCR4控制极和阴极。
5-1，低压电源电路E，由降压变压器H1及降压电阻R10、工作指 示LED组成。
其中，H1初级P1的1端串连微开关S1连接电源相线L; Hl初级 Pl的端2连接电源中性线N; Hl次级P2的端1连接Dl正极；Hl次 级中点端2连接H2的端3; Hl次级P3的端3连接D2负极。
权利要求
1、一种自补磁永磁开关接地故障断路温控器，其特征包括自补磁永磁开关电路A、温度及自动补磁微控制器装置B、接地故障保护电路C、自动安全关机电路D、低压电源及指示电路E。
2、 根据权利要求l所述，其特征在于自补磁永磁开关电路A，由永磁开关M、整流二极管D1、整流二极管D2、电阻R3、电容C1、 电容C2、电容C3、电容C4及可控硅SCR1、 SCR2、 SCR3组成； 永磁开关M内主要由吸斥动作线圈m和永久磁铁SN构成； 温度及自动补磁微控制器装置B，由微控制器MCU 、外接温度传感 器CR、快速二极管D3、 D4、 D5、隔离电阻R4、 R5、 R6、自动复位 电容CIO、复位按纽S3、电源一V、电源+V组成； 接地故障保护电路C，由接地故障保护IC4141A、剩余电流故障检测 互感器CT1、中性接地故障检测互感器CT2、分压电阻R7、输出电阻 Rl、 R2、输出隔离二极管D6、 D7、谐振电容C5、耦合电容C6、旁路 电容C7、 C8、 C9、试漏电按纽S2、试漏电电阻R9组成； 自动安全关机电路D，由微开关S1、快速二极管D8、耦合电容Cll、 电阻Rll、脉冲变压器H2、快速二极管D9、可控硅SCR4、旁路电容 C13组成；低压电源及指示电路E，由降压变压器Hl 、降压电阻RIO、发光管LED 组成。
3、 根据权利要求2所述，其特征在于自补磁永磁开关电路A， 的电路最佳连接如下Dl正极连接Hl次级P2端1， Dl负极与SCR2 阳极、R3—端、C4正极及+V共并连接，SCR2阴极与M的端2、 SCR1阳极、SCR3阴极、C3 —端、C 2 —端共并连接，R3另一端与 SCR3阳极连接，SCR2控制极与C 2另一端连接；SCR3控制极与C 3 另一端连接；M端1连接H1次级中点端2， D2负极与H1次级P3端 3连接，D2正极与Cl 一端、SCR1阴极、C4负极、一V共并连接； SCR1控制极与Cl另一端连接；温度及自动补磁微控制器装置B，的电路最佳连接如下外接CR并连 接MCU输入端Il、 12; MCU输出端P1串连接R4、 D5正极、D5负 极再连接SCR1控制极，MCU输出端P2串接R5、 D4正极、D4负极 再连接SCR2控制极，MCU输出端P3串接R6、 D3正极、D3负极再 连接SCR3控制极，MCU电源负端Vss连接一V， MCU电源正端Vcc连接+ V; 接地故障保护电路C ，的电路最佳连接如下，CT1端1串连R7连接 4141A的输入端2， CT1端2连接4141A的输入端3， CT2的端1与 C5—端、电源负端一V及4141A端4共并连接，CT2的端2连接C5 与C6的并连点，C6另一端连接4141A的输入端1，R8 —端连接4141A 的输入端l、 R8另一端连接4141A的输入端2; 4-141A的输出端7连 接R1、 R2并连点；R1另一端连接D7正极，D7负极连接SCR1控制 极，R2另一端连接D6正极，D6负极连接MCU输入端I3， C7—端 连接4141A的输出端7、 C7另一端连接一V， C8 —端连接4141A的端 6、 C8另一端连接一V, C9 —端连接4141A的端8、 C9另一端连接 —V， S2端1连接Sl端2， S2端2连接R9， R9另一端连接M的端2; 自动安全关机电路D，的电路最佳连接如下Sl端l与端2接通为开 机状态、Sl端1与端3接通为关机状态，Sl端1与电源相线L连接， Sl端2与变压器Hl初级Pl的端1连接，Sl端3连接D8正极，D8 负极与Cll、 Rll的并连点，Cll、 Rll的另一并连点连接H2初级的 端l， H2初级的端2连接电源中性线N， H2的端4连接D9正极，D9 负极连接SCR4控制极，C13并连SCR4阴极和控制极，D10正极连接 +V， D10负极连接SCR4阳极和C12正极，SCR4阴极连接Hl中点 端2与H2端3的并连点； 低压电源及指示电路E，的电路最佳连接如下H1初级P1的1端连 接微开关Sl端2， Hl初级Pl的端2连接电源中性线N， Hl次级P2 的端1的连接及Hl次级中点端2的连接、H2的端3的连接上文已述。
4、 根据权利要求2所述，其特征在于自补磁永磁开关电路A中 的SCR1、 SCR2、 SCR3，都可釆用半导体三极管或数字逻辑元件实施。
5、 根据权利要求2所述，其特征在于温度及自动补磁微控制器 装置B，中的MCU可采用分体的半导体三极管或数字逻辑元件组合实 施。
6、 根据权利要求2所述，其特征在于接地故障保护电路C，电 路中的剩余电流故障保护、接地故障保护IC4141A，可采用其他型号 IC或分体半导体三极管实施。
7、 根据权利要求2所述，其特征在于自动安全关机电路D，电 路中的脉冲变压器H2可用光耦合元件实施，可控硅SCR4可用半导体 三极管实施。
8、 根据权利要求2所述，其特征在于低压电源电路E，可采用 开关电源电路实施、变压器H1可采用高频变压器实施，低压电源电路 E可采用无变压器直接从电源以整流管整流为正电源和负电源驱动永磁开关M的方法实施。
9、 根据权利要求2所述，其特征在于永磁开关M可采用永磁 继电器实施。
10、 根据权利要求2所述，其特征在于永磁开关M内的吸斥动 作线圈m可采用分为吸动作线圈和斥动作线圈方法实施。
全文摘要
一种自补磁永磁开关接地故障断路温控器，其特征包括自补磁永磁开关电路A、温度及自动补磁微控制器装置B、接地故障保护电路C、自动安全关机电路D、低压电源及指示电路E。本发明突破现有电磁式继电器温控器在维持吸合状态时电磁线圈需耗费电能，从而导致电磁线圈会产生超热的技术缺陷；本发明还突破现有永磁继电器温度控制器在开关频繁时存在容易使永磁体退磁、失效的技术缺陷。本发明在维持吸合状态时电磁线圈不耗费电能、这就不存在电磁线圈发热问题；所以，本温控器具有温升低、节能、安全、体积小的突出优点。
文档编号H02H3/16GK101345171SQ20071002913
公开日2009年1月14日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者钟汝祥 申请人:钟汝祥