一种交流固态继电器及该继电器负载回路的故障检测方法
【专利摘要】一种交流固态继电器，包括有电源电路、输入电路、可控硅和报警输出电路，其特征在于：还包括单片机，电源电路的输出端和单片机的电源输入端相连，输入电路的输出端和单片机的信号输入端相连，单片机的报警输出端和报警输出电路的输入端相连；过零采样电路采样端分别并联在可控硅的两端，过零信号输出端和单片机的过零信号检测端相连；可控硅触发电路的控制输入端和单片机的触发信号输出端相连，第一控制输出端和可控硅的控制端相连，第二控制输出端和可控硅的阴极或者阳极相连。本发明的优点在于：采用直接并联在可控硅上取过零信号的方式，在不增加线路复杂性的前提下，既实现了对负载回路的故障检测，又实现可控硅内部开路故障的检测；采用单片机控制，实现固态继电器的智能化，提高产品的安全性和可靠性。
【专利说明】—种交流固态继电器及该继电器负载回路的故障检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交流固态继电器，以及该交流固态继电器负载回路(包括继电器故障及负载故障)的故障检测方法。
【背景技术】
[0002]固态继电器(缩写SSR)是工业自动化控制中常用的控制执行器件，它是由微电子电路、分立电子器件和电力电子功率器件组成的无触点开关，用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。常规的交流固态继电器内部电路如图1所示的虚线框，一般由三部分组成:输入电路、隔离(耦合)电路和输出电路，其中，输出电路由开关元件(如单向可控硅、双向可控硅等)和控制电路组成。
[0003]在电气自动控制的应用中，对控制系统的安全性与可靠性有要求的场合，控制系统中通常都要求有故障检测、报警、处理等单元。因此，当使用固态继电器作为控制系统执行元件时，往往需要配置对固态继电器及控制回路的检测部件，用来判断执行部分与负载的故障，提高控制系统的可靠性和安全性。
[0004]然而，现有技术中常用的交流固态继电器大多数都没有温度、负载断线、内部功率器件故障等报警检测功能，缺乏对产品安全性和可靠性的设计考虑。目前已有部分产品可以对固态继电器的负载断线作出检测，其常规做法是选用普通固态继电器再加上负载断线报警器，采用传统的检测负载电流有/无或电流的大小的方式来判断负载是否断线，一般用电磁电流互感器作为电流检测器件，也是目前最常用的检测手段方法。但是，采用上述的检测方式无法将固态继电器做成标准常规尺寸，体积与尺寸需要放大或特别定制，使得电路结构整体体积庞大，同时增加内部线路的复杂性与设计制造成本；另外，采用上述的检测方法一般也无法检测固态继电器自身内部的可控硅故障，无法保证固态继电器的使用可靠性和安全性。因此，针对上述存在的问题，还有待于对现有的固态继电器故障检测方式作出进一步的改进。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可有效检测固态继电器的内部和外部负载故障且使用安全性和可靠性更高的交流固态继电器。
[0006]本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可以实现上述固态继电器及其外部负载的故障检测的检测方法。
[0007]本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种交流固态继电器，包括有电源电路、输入电路、可控硅和报警输出电路，其特征在于:所述的交流固态继电器还包括有
[0008]单片机，包括有电源输入端、信号输入端、报警输出端、过零信号检测端和触发信号输出端，所述电源电路的输出端和所述单片机的电源输入端相连，所述输入电路的输出端和所述单片机的信号输入端相连，所述单片机的报警输出端和所述报警输出电路的输入端相连；单片机可以使用现有技术中具有上述功能端口的各种芯片实现；
[0009]过零采样电路，用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，所述第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在所述可控硅的两端，具体并联方式属于常规技术，可以是并联在可控硅的阴极和阳极两端，也可以是并联在可控硅的控制极和阳极两端，所述过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；
[0010]可控硅触发电路，包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，所述控制输入端和所述单片机的触发信号输出端相连，所述第一控制输出端和所述可控硅的控制端相连，所述第二控制输出端和所述可控硅的阴极或者阳极相连。
[0011]具体地，作为优选，所述的过零采样电路可以通过现有技术中的各种电路实现，优选地，该过零采样电路可以通过如下电路实现:该电路包括有第一全波桥式整流器、第一光耦和第一稳压二极管，其中，所述第一全波桥式整流器的第一交流电压输入端作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器的第二交流电压输入端作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的负极一路和所述第一全波桥式整流器的负极性端相连，第二路和所述第一光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦的输出三极管发射极接地，该第一光耦的输出三极管集电极一路经第六电阻接直流电源正极，另一路作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；并且，所述第一光耦的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。
[0012]作为又一优选，所述的过零采样电路包括有第一全波桥式整流器、第一光耦和第一稳压二极管，其中，所述第一全波桥式整流器的第一交流电压输入端作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器的第二交流电压输入端作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的负极一路和所述第一全波桥式整流器的负极性端相连，第二路和所述第一光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦的输出三极管集电极接直流电源正极，该第一光耦的输出三极管发射极一路经第六电阻接地，另一路作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；并且，所述第一光耦的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。
[0013]作为另一优选，所述的过零采样电路包括有第二光耦、第三光耦和双向TVS管，所述双向TVS管的负极一路作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管的正极一路作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光稱的输入发光二极管的负极和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦的输入发光二极管的正极和所述第三光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦的输出三极管的集电极经第十一电阻连接直流电源正极，该第二光耦的输出三极管的集电极和第三光耦的输出三极管的集电极共接后作为作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；所述第二光耦的输出三极管的发射极和第三光耦的输出三极管的发射极共接后接地；并且，所述第二光耦的输入发光二极管和第三光耦的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。
[0014]作为再一优选，所述的过零采样电路包括有第二光耦、第三光耦和双向TVS管，所述双向TVS管的负极一路作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管的正极一路作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光稱的输入发光二极管的负极和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦的输入发光二极管的正极和所述第三光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦的输出三极管的集电极和第三光耦的输出三极管的集电极共接后连接直流电源正极，所述第二光耦的输出三极管的发射极和第三光耦的输出三极管的发射极共接后分两路，一路经第十一电阻后接地，另一路作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；并且，所述第二光耦的输入发光二极管和第三光耦的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。
[0015]作为优选，所述的可控硅触发电路包括有第一二极管、第一三极管和第一脉冲变压器，其中，所述第一三极管的基极经第十二电阻后作为所述可控硅触发电路的控制输入端和所述单片机的触发信号输出端相连，该第一三极管的发射极接地，该第一三极管的集电极和所述一二级管的正极相连，所述第二极管的负极连接直流电源正极；所述第一脉冲变压器的输入级两端分别并联在所述第一二极管的正负极两端，所述第一脉冲变压器的输出级一端连接所述可控硅的阴极，该第一脉冲变压器的输出级另一端连接所述可控硅的控制极。
[0016]作为另一优选，所述的可控娃触发电路包括有第一光继电器，所述第一光继电器的输入发光二极管正极经第十五电阻后作为所述可控硅触发电路的控制输入端和所述单片机的触发信号输出端相连，该第一光继电器的输入发光二极管负极接地；所述第一光继电器的输出场效应管一端经第十六电阻连接所述可控娃的控制极，该第一光继电器的输出场效应管另一端经第十七电阻连接所述可控硅的阳极。
[0017]作为再一优选，所述的可控硅触发电路包括有第四光耦、第二三极管和第二全波桥式整流器，其中，所述第四光耦的输入发光二极管正极经第十八电阻后作为所述可控硅触发电路的控制输入端和所述单片机的触发信号输出端相连，该第四光耦的输入发光二极管负极接地；所述第四光耦的输出三极管集电极经第十九电阻连接所述第二全波桥式整流器的正极性端，该第四光耦的输出三极管发射极一路连接所述第二三极管的基极，另一路经第二十电阻连接第二三极管的发射极，所述第二三极管的发射极同时又和所述第二全波桥式整流器的负极性端相连；所述第二三极管的集电极经第二十一电阻连接所述第二全波桥式整流器的正极性端；所述第二全波桥式整流器的两个交流电压输入端分别连接在所述可控硅的控制极和阳极上。
[0018]作为优选，所述的交流固态继电器还包括有测温电路，所述单片机具有温度检测端，所述测温电路的输出端和所述单片机的温度检测端相连。
[0019]作为优选，所述的测温电路包括有热敏电阻和第二电容；所述的单片机为型号是PIC12F675的芯片，该芯片具有八个管脚，所述芯片的第一管脚连接直流电源正极；所述芯片的第二管脚作为所述单片机的触发信号输出端；所述芯片的第三管脚作为所述单片机的报警输出端；所述芯片的第四管脚作为所述单片机的过零信号检测端；所述芯片的第五管脚经第二十二电阻连接发光二极管的正极，所述发光二极管的负极接地；所述芯片的第六管脚作为所述单片机的信号输入端连接所述输入电路；所述芯片的第七管脚第一路经所述热敏电阻接地，第二路经所述第二电容接地，第三路经第二十三电阻连接直流电源正极；所述芯片的第八管脚一路接地，另一路经第一电容连接直流电源正极。
[0020]本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:一种继电器负载回路的故障检测方法，其特征在于，所述的故障检测方法的程序流程包括有如下步骤:
[0021](I)、所述的单片机进行初始化设置(单片机检查并设置控制寄存器、随机存储器和输入/输出口状态)；
[0022](2)、所述过零采样电路的过零采样端直接并联在所述可控硅的两端，所述单片机的过零检测端检测是否有过零信号，若有过零信号，则执行下一步骤；若无过零信号，则作出负载回路有故障的报警输出；
[0023](3)、所述单片机的信号输入端采样所述输入电路的输入信号，该单片机判断所述输入信号是否需要触发可控硅，若所述输入信号为需要触发可控硅，则执行下一步骤；若所述输入信号不需要触发可控硅，返回步骤(2);
[0024](4)、所述单片机的触发信号输出端输出控制信号，并触发可控硅导通，之后所述单片机关闭触发信号输出端；
[0025](5)、所述单片机的过零检测端再次检测过零信号，并判断该过零信号是否为预设信号，若过零信号为预设信号，则所述可控硅导通，为正常工作状态，返回步骤(2);若过零信号为非预设信号，则所述可控硅未导通，该可控硅发生内部开路故障，需报警输出。
[0026]与现有技术相比，本发明的优点在于:针对目前普遍使用的交流固态继电器无内部故障报警、外部负载故障报警的缺失，增加交流固态继电器的内部功率器件(可控硅)的短路/开路故障检测、外部负载断线故障检测的功能，并且摒弃传统的较为复杂的检测电路结构(用互感器检测负载电流来判断负载断线的方式，以及通过阳极小可控硅触发大可控硅的触发方式)，采用更简单有效的检测电路结构(直接并联在可控硅上取过零信号的方式，以及可控硅的阴极触发或阳极触发方式)实现负载断线、功率开关器件故障等的检测，整体结构紧凑小巧，可以简化固态继电器的生产工艺，提高生产效率；线路结构整体采用了单片机控制，实现了固态继电器的智能化控制，提高了产品的使用安全性和可靠性；使用本申请的继电器故障检测方法，能够在不增加线路复杂性的前提下，既实现了对负载回路的故障检测，又实现了对可控硅内部开路故障的检测，使得产品的实用性更强，工作可靠性得到大大提高，提升了产品的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1为现有技术中的固态继电器电路功能框图。
[0028]图2为本发明的交流固态继电器的电路功能框图。
[0029]图3为图2所示功能框图中的过零采样电路的线路连接图示例一。
[0030]图4为图2所示功能框图中的过零采样电路的线路连接图示例二。
[0031]图5为图2所示功能框图中的过零采样电路的线路连接图示例三。
[0032]图6为图2所示功能框图中的过零采样电路的线路连接图示例四。
[0033]图7为图2所示功能框图中的可控硅触发电路的线路连接图示例一。
[0034]图8为图2所示功能框图中的可控硅触发电路的线路连接图示例二。
[0035]图9为图2所示功能框图中的可控硅触发电路的线路连接图示例三。
[0036]图10为本发明的交流固态继电器的故障检测方法流程图。
[0037]图11为本发明具体实施例的单片机线路连接图。
[0038]图12为本发明具体实施例的过零采样电路和可控硅触发电路线路连接图。
[0039]图13为本发明具体实施例的电源电路线路连接图。
[0040]图14为本发明具体实施例的输入电路线路连接图。
[0041]图15为本发明具体实施例的报警输出电路线路连接图。
【具体实施方式】
[0042]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0043]如图2?图9所示，本发明公开了一种交流固态继电器及其内部电路连接结构，该交流固态继电器包括有电源电路1、输入电路2、可控硅、报警输出电路3、过零采样电路4、可控硅触发电路5、测温电路6和单片机7，单片机7包括有电源输入端71、信号输入端72、报警输出端73、过零信号检测端74、触发信号输出端75和温度检测端76，参见图2 ；
[0044]其中，电源电路I的作用是将外部的供电转换为内部线路所需要的电源，电源电路I的输出端和单片机7的电源输入端71相连；
[0045]输入电路2是按信号类型分为脉冲信号与连续模拟信号，根据控制方式不同而不同，例如过零型交流固态继电器一般输入为3?36V的脉冲信号，随机型交流固态继电器一般输入为连续模拟信号(例如O?5V、I?5V、0?10mA、4?20mA等)，输入电路2的输出端和单片机7的信号输入端72相连；
[0046]报警输出电路3 —般为继电器开关输出或晶体管输出，晶体管输出又分晶体管NPN输出和晶体管PNP输出，报警输出电路3的输入端和单片机7的报警输出端73相连；
[0047]测温电路6用来采样固态继电器的自身温度，根据温度传感器的不同可以有多种，例如用A/D测量温度或用比较器测量温度，如果固态继电器的自身温度大于安全温度(一般为80°C )，则固态继电器自身过温故障，需要报警输出，测温电路6的输出端和单片机7的温度检测端76相连；
[0048]过零采样电路4用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路4包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在可控硅的两端，过零信号输出端和单片机7的过零信号检测端74相连；过零采样端并联在可控硅两端的具体接法为本领域技术人员所熟知，是常规技术，具体地，过零采样端可以并联在可控硅的阳极和阴极两端上，也可以并联在可控硅的阳极和控制极两端上；
[0049]可控硅触发电路5包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，控制输入端和单片机7的触发信号输出端75相连,第一控制输出端和可控娃的控制端相连,第二控制输出端和可控硅的阴极或者阳极相连。
[0050]上述电源电路1、输入电路2、报警输出电路3和测温电路6都是常规功能模块，可以采用现有技术中的各种电路结构实现。本发明所涉及的可控硅可以为双向可控硅，也可以由两个反极性并联的单向可控硅替代，以下电路中仅给出了双向可控硅的连接方式，两个反极性并联的单向可控硅的线路连接方式可视为是双向可控硅的等同替换，在此省略具体线路连接图。
[0051 ] 本发明的过零采样电路4采用直接并联在可控硅上取过零信号，而不是并联在同相位的交流电源上，同时过零采样电路4又与负载串联在一个回路中，当负载断线时，过零采样电路4就失电(即采样不到过零信号)，这种电路设计可以减少固态继电器的连线，使得固态继电器的整体体积可以做到更为紧凑、小巧。具体地，本发明的过零采样电路4可以有多种电路结构实现，优选地，可以通过如下的四种电路连接结构实现:
[0052]如图3所示，该过零采样电路4包括有第一全波桥式整流器ZLl、第一光耦Ul和第一稳压二极管DzI,其中，第一全波桥式整流器ZLl的第一交流电压输入端经第一电阻Rl后作为该过零采样电路4的第一过零采样端和可控硅的阳极相连，第一全波桥式整流器ZLl的第二交流电压输入端经第二电阻R2后作为该过零采样电路4的第二过零采样端和可控硅的阴极相连；第一全波桥式整流器ZLl的正极性端经第三电阻R3后分成两路，一路经第五电阻R5和第一光稱Ul的输入发光二极管的正极相连,第二路与第一稳压二极管Dzl的负极相连，该第一稳压二极管Dzl的负极一路经第四电阻R4后和第一全波桥式整流器ZLl的负极性端相连，第二路和第一光稱Ul的输入发光二极管的负极相连；第一光稱Ul的输出三极管发射极接地，该第一光耦Ul的输出三极管集电极一路经第六电阻R6接直流电源正极，另一路作为过零采样电路4的过零信号输出端和单片机7的过零信号检测端74相连。
[0053]如图4所示，该过零采样电路4包括有第一全波桥式整流器ZLl、第一光耦Ul和第一稳压二极管DzI,其中，第一全波桥式整流器ZLl的第一交流电压输入端经第一电阻Rl后作为该过零采样电路4的第一过零采样端和可控硅的阳极相连，第一全波桥式整流器ZLl的第二交流电压输入端经第二电阻R2后作为该过零采样电路4的第二过零采样端和可控硅的阴极相连；第一全波桥式整流器ZLl的正极性端经第三电阻R3后分成两路，一路经第五电阻R5和第一光稱Ul的输入发光二极管的正极相连,第二路与第一稳压二极管Dzl的负极相连，该第一稳压二极管Dzl的负极一路经第四电阻R4后和第一全波桥式整流器ZLl的负极性端相连，第二路和第一光稱Ul的输入发光二极管的负极相连；第一光稱Ul的输出三极管集电极接直流电源正极，该第一光耦Ul的输出三极管发射极一路经第六电阻R6接地，另一路作为过零采样电路4的过零信号输出端和单片机7的过零信号检测端74相连。
[0054]图3与图4电路结构的不同在于，图3电路在第一光耦Ul输出后的过零信号为上拉输出，而图4在第一光耦Ul输出后的过零信号为下拉输出。图3和图4电路的取过零信号的原理相同:电路的两个过零采样端分别并联在可控硅的两端，取高压的交流信号经第一电阻R1、第二电阻R2限流分压后，经过第一全波桥式整流器ZLl转换成脉动信号，再经第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5限流分压以及第一稳压二极管Dzl的保护后，转变成第一光耦Ul能接收的信号来驱动该第一光耦Ul，使得第一光耦Ul输出与交流信号对应的脉动信号。对于图3的过零采样电路4来说，脉动信号的下降沿就是交流信号过零后的上升沿，此信号传输给单片机7，由单片机7判断它为交流过零点；对于图4的过零采样电路4来说，脉动信号的上升沿就是交流信号过零后的上升沿，单片机7判断它为交流过零点；而当可控硅导通时，过零采样端的电压很低，只有可控硅的导通压降，第一光耦Ul不能导通，过零信号在图3电路中表现为高电平，而在图4电路中则表现为低电平。图3和图4电路中，第一光耦Ul的输入发光二极管回路上串联有至少一个限流电阻，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5均是限流分压作用，以限制电流电压使得第一光耦Ul的工作电参数合适，流过第一光耦Ul的电流要低于可控硅的最小触发电流，防止误触发可控硅。
[0055]如图5所示，为本发明所采用的另一种过零采样电路4，该过零采样电路4包括有第二光耦U2、第三光耦U3和双向TVS管Dz2 (TVS管:瞬态抑制二极管的简称)，双向TVS管Dz2的负极一路经第七电阻R7后作为该过零采样电路4的第一过零采样端和可控硅的阳极相连，另一路经第九电阻R9和第二光耦U2的输入发光二极管的正极相连；双向TVS管Dz2的正极一路经第八电阻R8后作为该过零采样电路4的第二过零采样端和可控硅的阴极相连，另一路经第十电阻RlO和第三光耦U3的输入发光二极管的正极相连；同时，第二光耦U2的输入发光二极管的负极和第三光耦U3的输入发光二极管的正极相连，第二光耦U2的输入发光二极管的正极和第三光稱U3的输入发光二极管的负极相连；第二光稱U2的输出三极管的集电极经第十一电阻Rll连接直流电源正极，该第二光耦U2的输出三极管的集电极和第三光耦U3的输出三极管的集电极共接后作为作为过零采样电路4的过零信号输出端和单片机7的过零信号检测端74相连；第二光耦U2的输出三极管的发射极和第三光耦U3的输出三极管的发射极共接后接地。
[0056]如图6所示，该过零采样电路4包括有第二光耦U2、第三光耦U3和双向TVS管Dz2，双向TVS管Dz2的负极一路经第七电阻R7后作为该过零采样电路4的第一过零采样端和可控硅的阳极相连，另一路经第九电阻R9和第二光耦U2的输入发光二极管的正极相连；双向TVS管Dz2的正极一路经第八电阻R8后作为该过零采样电路4的第二过零采样端和可控硅的阴极相连，另一路经第十电阻RlO和第三光耦U3的输入发光二极管的正极相连；同时，第二光稱U2的输入发光二极管的负极和第三光稱U3的输入发光二极管的正极相连，第二光耦U2的输入发光二极管的正极和第三光耦U3的输入发光二极管的负极相连；第二光耦U2的输出三极管的集电极和第三光耦U3的输出三极管的集电极共接后连接直流电源正极，第二光耦U2的输出三极管的发射极和第三光耦U3的输出三极管的发射极共接后分成两路，一路经第十一电阻Rll后接地，另一路作为过零采样电路4的过零信号输出端和单片机7的过零信号检测端74相连。
[0057]图5和图6电路结构的不同在于，图5电路光耦输出后的过零信号为上拉输出，而图6光耦输出后的过零信号为下拉输出。图5和图6电路的取过零信号的原理相同:电路的两个过零采样端分别并联在可控硅的两端，取高压的交流信号经第七电阻R7、第八电阻R8限流分压，经过双向TVS管Dz2整形，转换成低压限幅的交流信号，再经第九电阻R9、第十电阻RlO限流分压以及反向并联的第二光耦U2和第三光耦U3后，取出交流的过零信号，使得第二光耦U2和第三光耦U3的输出信号叠加成交流信号对应的脉动信号。对于图5的过零采样电路4来说，脉动信号的下降沿就是交流信号过零后的上升沿，此信号传输给单片机7，由单片机7判断它为交流过零点；对于图6的过零采样电路4来说，脉动信号的上升沿就是交流信号过零后的上升沿，此信号传输给单片机7，单片机7判断它为交流过零点；可控硅导通时，过零采样端的电压很低，只有可控硅的导通压降，第二光耦U2、第三光耦U3不能导通，过零信号在图5电路中表现为高电平，在图6电路中则表现为低电平。图5和图6电路中，第二光耦U2的输入发光二极管和第三光耦U3的输入发光二极管的并联回路上串接有至少一个限流电阻，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻RlO均是限流分压作用，以限制电流电压使得两个光耦的工作电参数合适，流过每个光耦的电流要低于可控硅的最小触发电流，防止误触发可控硅。
[0058]本发明的过零采样电路4采用判断信号上升/下降沿的方式(不是电平方式)，来判定交流过零信号点，而判断可控硅的是否导通，用过零信号的高/低电平来判断。过零采样端直接并联在可控硅的两端，使得电路结构获得简化，减少固态继电器的连线，使得固态继电器的整体体积可以做到更加小巧紧凑，有利于电路集成化设计。
[0059]本发明的可控硅触发电路5也可以有多种电路结构实现，优选地，可以通过如下几种电路结构实现可控硅触发导通。
[0060]如图7所不,该可控娃触发电路5包括有第一二极管D1、第一三极管Ql和第一脉冲变压器Tl，其中，第一三极管Ql的基极经第十二电阻R12后作为可控硅触发电路5的控制输入端和单片机7的触发信号输出端75相连,该第一三极管Ql的发射极接地，该第一三极管Ql的集电极和第一二极管Dl的正极相连，第一二极管Dl的负极连接直流电源正极；第一脉冲变压器Tl的输入级两端分别并联在第一二极管Dl的正负极两端，第一脉冲变压器Tl的输出级一端经第十三电阻R13连接可控硅SCR的阴极，该第一脉冲变压器Tl的输出级另一端连接可控硅SCR的控制极，可控硅SCR的阴极和控制极两端还并联有第十四电阻 R14。
[0061]图7电路采用了脉冲变压器的可控硅阴极触发方式，触发信号由单片机7发出，去控制可控硅SCR，触发信号与可控硅回路的高压通过第一脉冲变压器Tl隔离。具体地，当单片机7要控制可控硅输出时，单片机7首先检测过零信号，测到过零信号后根据控制模式(例如过零控制、移相控制)决定延时时间，延时一定时间后(过零控制不需延时)，单片机7控制输出一定宽度的脉冲信号(根据可控娃参数，一般为几十微秒)，脉冲信号经第十二电阻R12后到第一三极管Ql的基极，使第一三极管Ql进入饱和导通状态，进而驱动第一脉冲变压器Tl的初级，经第一脉冲变压器Tl耦合后，使次级呈现脉冲信号，此信号经第十三电阻R13、第十四电阻R14输出具有一定宽度、幅值和电流的触发信号到可控硅的控制极，使可控硅能导通，可控硅导通后与可控硅相连的负载上有电流流过；当交流电再次过零时，可控硅会因过零点电流为零(可控硅不够维持电流)而自然关断，负载上的电流也被关断。
[0062]如图8所不,该可控娃触发电路5包括有第一光继电器U4,第一光继电器U4的输入发光二极管正极经第十五电阻R15后作为可控硅触发电路5的控制输入端和单片机7的触发信号输出端75相连,该第一光继电器U4的输入发光二极管负极接地；第一光继电器U4的输出场效应管一端经第十六电阻R16连接可控娃SCR的控制极,该第一光继电器U4的输出场效应管另一端经第十七电阻连接可控硅SCR的阳极。
[0063]图8电路采用了光继电器(PhotoMOS)的可控硅阳极触发方式，触发工作原理和图7的基本相同；单片机7测到过零信号后根据控制模式(例如过零控制、移相控制)决定延时时间，延时一定时间后(过零控制不需延时)，单片机7控制输出一定宽度的脉冲信号(根据可控娃参数，一般为几十微秒)，脉冲信号经第十五电阻R15后到第一光继电器U4的输入端，使第一光继电器U4进导通状态,第一光继电器U4导通后输出与控制脉冲信号宽度一样的交流电，此信号经第十六电阻R16和第十七电阻触发可控硅的控制极与阳极，使可控硅导通，于是，可控硅导通后与可控硅相连的负载也上有电流流过，当交流电再次过零时，可控硅因过零点电流为零而自然关断(或可控硅不够维持电流而关断)，负载上电流也被关断。
[0064]如图9所示，该可控硅触发电路5包括有第四光耦U5、NPN型第二三极管Q2和第二全波桥式整流器ZL2，其中，第四光耦U5的输入发光二极管正极经第十八电阻R18后作为可控娃触发电路5的控制输入端和单片机7的触发信号输出端75相连,该第四光I禹U5的输入发光二极管负极接地；第四光耦U5的输出三极管集电极经第十九电阻R19连接第二全波桥式整流器ZL2的正极性端，该第四光耦U5的输出三极管发射极一路连接第二三极管Q2的基极，另一路经第二十电阻R20连接第二三极管Q2的发射极，第二三极管Q2的发射极同时又和第二全波桥式整流器ZL2的负极性端相连；第二三极管Q2的集电极经第二十一电阻R21连接第二全波桥式整流器ZL2的正极性端；第二全波桥式整流器ZL2的两个交流电压输入端分别连接在可控硅SCR的控制极和阳极上。
[0065]图9的电路为采用大功率开关管的可控硅阳极触发方式，触发信号由单片机7输出，第四光耦U5导通，进而给第二三极管Q2提供偏置电压，使大功率高压的NPN型第二三极管Q2导通，于是，可控硅获得大于触发电流的电流，可控硅导通；判断可控硅的是否导通，可以用过零信号的高/低电平来判断。采用大功率开关管的可控硅阳极触发方式的电路，其配套的过零采样电路4的两个过零采样端是并联在可控硅的控制极与阳极两端，在从可控硅的控制极与阳极取过零信号的电路中，整个过零采样电路4的电流必须是低于可控硅的最小触发电流,防止可控硅误触发。
[0066]采用光继电器(PhotoMOS)或者大功率开关管的可控硅阳极触发方式关键是触发信号可以只有几十微秒(根据可控硅参数不同而不同)，而且触发信号是可关断的，避免了用光控的小功率可控硅(例如M0C3061)驱动大功率可控硅这种最常规做法的弊病，即由于某种原因(例如大功率可控硅已开路损坏、负载断线而负载上并联了有几十千欧姆电阻的指示灯或电压表)，光控的小功率可控硅被触发后，因为维持电流小，几千欧姆电阻负载即可带动，而大功率的可控硅维持电流要大，使得大功率可控硅不能被触发，但小电流的回路已形成，如果小功率的可控硅被触发后在过零点前不能被关断，就可能导致过零采样回路不能判断回路故障。因此，采用本发明的可控硅触发电路5就可以避免上述这种问题，保证回路故障检测的准确性和电路工作的可靠性。
[0067]如图10所示，是本发明的一种继电器的故障检测方法，该故障检测方法的程序流程包括有如下步骤:
[0068](I)、单片机7供电后进行初始化设置，单片机7检查并设置控制寄存器、随机存储器和输入/输出口状态。并关闭输出口。
[0069](2)、过零采样电路4直接从可控硅的两端取采样信号，单片机7的过零检测端检测是否有过零信号，若有过零信号，则执行下一步骤；若无过零信号，则作出负载回路有故障的报警输出。
[0070]负载回路有故障，可能有几种情况:a)负载回路没加电源；b)负载回路断线；c)固态继电器内部的可控硅短路，此故障可检测过零信号的电平判断出故障。根据过零信号的电平判断结果根据过零采样电路的输出电路不同而不同:如果过零采样电路的光耦输出后的过零信号为上拉输出，当过零信号电平一直为高电平，内部可控硅可能发生短路故障或者负载回路断线故障或者无交流供电故障，当过零信号电平一直为低电平，则为其它内部故障；如果过零采样电路的光耦输出后的过零信号为下拉输出，则当过零信号电平一直为低电平，内部可控硅可能发生短路故障或者负载回路断线故障或者无交流供电故障，当过零信号电平一直为高电平，则为其它内部故障。
[0071](3)、单片机7的信号输入端72采样输入电路2的输入信号，该单片机7判断输入信号是否需要触发可控硅，若输入信号为需要触发可控硅，则执行下一步骤；若输入信号不需要触发可控硅，返回步骤(2);
[0072](4)、单片机7的触发信号输出端75输出控制信号，并触发可控硅导通，之后单片机关闭触发信号输出端；
[0073](5)、所述单片机7的过零检测端再次检测过零信号，并判断该过零信号是否为预设信号，若过零信号为预设信号，则所述可控硅导通，为正常工作状态，返回步骤(2);若过零信号为非预设信号，则所述可控硅未导通，该可控硅发生内部开路故障，需报警输出。预设信号可以为高电平，也可以为低电平，具体地，当预设信号为高电平时，此时过零采样电路的输出光耦采用上拉输出电路结构；当预设信号为低电平时，此时过零采样电路的输出光耦采用下拉输出电路结构。
[0074]在可控硅可以正常导通的情况下，由于导通后的可控硅两端只有2V不到的压降，使得并联在可控硅两端的过零采样电路4的电压不够而不能工作，此时光耦不导通，过零信号的电平由于有上拉而呈现高电平；若可控硅没有导通，此时并联在可控硅两端的过零采样电路4的输入电压正常(触发信号已撤去，触发回路已没电流流过)，可控硅两端有高压，线路中的光耦是导通的，可以测得过零信号的电平为低电平，在检测到有过零信号(有过零信号说明负载回路正常)，且同时接收到可控硅触发信号的情况下，如果可控硅没导通，可以确定该可控硅内部存在开路故障，需要报警输出。
[0075]单片机7还可以配合测温电路6，采样固态继电器的自身温度(用A/D测量温度，或者比较器检测温度)，如果固态继电器的自身温度大于安全温度(一般为80°C )，则固态继电器自身过温故障，需要报警输出。
[0076]上述的故障检测方法通过单片机7完成正常的过零触发控制或随机移相控制外，可以对固态继电器控制的负载回路故障(负载断线、回路没加电等)、固态继电器内部主要器件故障(可控硅短路故障、可控硅断路故障等)以及固态继电器自身的过温故障进行有效全面的检测并通过报警方式输出，保证了固态继电器的工作安全性和可靠性。
[0077]图11?图15给出了在选定单片机型号的情况下，一种采用本发明技术方案的过零型交流固态继电器的具体实施例。
[0078]本实施例的单片机U6采用型号为PIC12F675的集成芯片，参见图11，该芯片具有八个管脚，芯片的第一管脚连接直流电源正极VCC ;芯片的第二管脚作为单片机U6的触发信号输出端输出触发信号OUT ;芯片的第三管脚作为单片机U6的报警输出端输出报警信号ALM ;芯片的第四管脚作为单片机U6的过零信号检测端接收过零信号GL ;芯片的第五管脚经第二十二电阻R22连接发光二极管D2的正极，发光二极管D2的负极接地；芯片的第六管脚作为单片机U6的信号输入端连接输入电路，并接收来自输入电路的控制信号INP ;芯片的第七管脚第一路经热敏电阻NTC接地，第二路经第二电容C2后接地，第三路经第二十三电阻R23连接直流电源正极VCC ;芯片的第八管脚一路接地，另一路经第一电容Cl连接直流电源正极VCC。
[0079]本实施例的过零采样电路，为图12的虚框所示，交流电源经负载RL、熔丝FU连接型号为BTA41A的双向可控硅SCR’，双向可控硅SCR’的触发极、阳极分别连接MB6S整流桥堆ZL3的两个交流输入端，整流桥堆ZL3的输出正极第一路接电阻R24再接型号为13003的高压三极管Q3的集电极，高压三极管Q3的发射极接整流桥堆ZL3的输出负极，整流桥堆ZL3的输出正极第二路又经电阻R25连接光耦U7(TLP521)的输出三极管集电极，光耦U7的输出三极管发射极接高压三极管Q3的基极，高压三极管Q3的基极经电阻R26连接到整流桥堆ZL3的输出负极，单片机U6的第二管脚输出触发信号0UT，并经电阻R27与光耦U7的输入二极管正极相连，光耦U7的输入二极管负极接地；当触发信号OUT为高电平时，光耦U7导通，高压三极管Q3的基极在电阻R25、电阻R26的偏置电流作用下导通，从而在双向可控硅SCR’的触发极和阳极上有大于该可控硅触发电流的电流流过，使双向可控硅SCR’导通。
[0080]本实施例的可控硅触发电路和过零采样电路共用一个整流桥堆ZL3，该整流桥堆ZL3的输出正极第三路还连接有电阻R29，电阻R29再分两路分别连接稳压管Dz3与电阻R30，稳压管Dz3的负极经电阻R30连接型号为TLP521的光耦U8的输入二极管正极，光耦U8的输入二极管负极连接稳压管Dz3的正极，稳压管Dz3的正极又经电阻R28再连接整流桥堆ZL3的输出负极，光耦U8的输出三极管发射极接地，光耦U8的输出三极管集电极连接单片机U6的第四管脚并上拉电阻R31到直流电源正极VCC。
[0081]图12所示的电路在触发线路不工作时(即触发信号OUT为低电平)，交流电源经熔丝FU、整流桥堆ZL3、电阻R29、电阻R30、光耦U8、电阻R28和负载RL形成回路，该回路上有能使光耦U8导通的交流脉动电流信号流过，交流脉动电流信号在电阻R28、电阻R29和电阻R30的限流作用下，使其电流小于双向可控硅SCR’的触发电流，不会触发可控硅SCR，而又能在光耦U8输出端有与交流信号同步的脉动信号用于采样交流过零信号GL，并将该交流过零信号输出到单片机U6的第四管脚。
[0082]本实施例的供电电源为12V电源，参见图13，其中一路经防止反相接错的二极管D3与滤波电容C3后输出一组12V直流电压(VCC_12V)给报警继电器Kl供电，另一路经型号为78L05稳压电路U9、滤波电容C4和滤波电容C5，输出5V直流电压(VCC)供单片机U6工作。
[0083]如图14所示，本实施例的控制输入信号为3?36V电压幅值的低频PWM脉动信号，该脉动信号经电阻R32、二极管D4、二极管D5、三极管Q4和电阻R34组成恒流驱动，并控制输入指示灯D6及光耦U10，使得控制输入PWM脉动信号在光耦UlO输出端得到同步限幅隔离的PWM控制信号INP，此控制信号送入单片机U6的第六管脚。
[0084]如图15所示，单片机U6的第三管脚输出报警信号ALM，该报警信号ALM经电阻R36连接到三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的集电极分两路分别连接二极管D7的正极与继电器K1，二极管D7的负极与继电器Kl的另一端接12V直流电压(VCC_12V);当单片机U6的报警信号ALM为高电平时，继电器Kl动作，当单片机U6的报警信号ALM为低电平时，继电器Kl不动作。
[0085]单片机U6(PIC12F675)本实施例的固态继电器电路的核心，上电时，单片机U6对内部的寄存器、RAM、I/0 口进行初始化设置，单片机U6检测第四管脚有没有下降沿，如果在120mS以上没测到下降沿，则表明没有过零信号GL ;单片机U6再检测第四管脚的电平，如果是高电平，判断为有可控硅短路故障、负载断线故障或交流供电故障，如果是低电平，则为其他内部故障；如果单片机U6检测到第四管脚有过零信号GL，则继续工作。
[0086]输入电路输入PWM脉动信号，单片机U6检测第六管脚接收的控制信号INP的电平，如果单片机U6检测到第六管脚的控制信号INP是低电平，则单片机U6第二管脚输出的触发信号OUT为低电平，此时单片机U6不启动可控硅触发电路；
[0087]如果单片机U6检测到第六管脚的控制信号INP是高电平，同时检测到第四管脚的过零信号GL是下降沿，则单片机U6在第二管脚输出的触发信号OUT为高电平，此触发信号OUT输出高电平保持30微秒左右后变为低电平，之后再检测单片机U6第四管脚的电平高低，如为高电平，则说明双向可控硅SCR’已经导通，可控硅正常工作；如为低电平，则双向可控硅SCR’没有导通，判断为可控硅开路故障。
[0088]此外，单片机U6还可以用A/D检测第七管脚的温度传感器模拟信号，并判断温度是否大于80°C，如果大于80°C，则判断可控硅过温故障。单片机U6—旦判断有故障产生，则单片机U6的第三管脚立即输出报警信号，使继电器Kl动作，同时根据故障类型，在单片机U6的第五管脚输出不同闪烁频率的报警指示。
【权利要求】
1.一种交流固态继电器，包括有电源电路(I)、输入电路(2)、可控硅和报警输出电路(3)，其特征在于:所述的交流固态继电器还包括有 单片机(7)，包括有电源输入端(71)、信号输入端(72)、报警输出端(73)、过零信号检测端(74)和触发信号输出端(75)，所述电源电路⑴的输出端和所述单片机(7)的电源输入端(71)相连，所述输入电路(2)的输出端和所述单片机(7)的信号输入端(72)相连，所述单片机⑵的报警输出端(73)和所述报警输出电路(3)的输入端相连； 过零采样电路(4)，用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路(4)包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，所述第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在所述可控硅的两端，所述过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连； 可控硅触发电路(5)，包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，所述控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连，所述第一控制输出端和所述可控硅的控制端相连，所述第二控制输出端和所述可控硅的阴极或者阳极相连。
2.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第一全波桥式整流器(ZLl)、第一光稱(Ul)和第一稳压二极管(Dzl),其中,所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第一交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第二交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器(ZLl)的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管(Dzl)的负极相连，该第一稳压二极管(Dzl)的负极一路和所述第一全波桥式整流器(ZLl)的负极性端相连,第二路和所述第一光稱(Ul)的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦(Ul)的输出三极管发射极接地，该第一光耦(Ul)的输出三极管集电极一路经第六电阻(R6)接直流电源正极，另一路作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机⑵的过零信号检测端(74)相连；并且，所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。
3.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第一全波桥式整流器(ZLl)、第一光稱(Ul)和第一稳压二极管(Dzl),其中,所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第一交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第二交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器(ZLl)的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管(Dzl)的负极相连，该第一稳压二极管(Dzl)的负极一路经第四电阻(R4)后和所述第一全波桥式整流器(ZLl)的负极性端相连，第二路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦(Ul)的输出三极管集电极接直流电源正极，该第一光耦(Ul)的输出三极管发射极一路经第六电阻(R6)接地，另一路作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；并且，所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。
4.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第二光耦(U2)、第三光耦(U3)和双向TVS管(Dz2)，所述双向TVS管(Dz2)的负极一路作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管(Dz2)的正极一路作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的负极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦(U2)的输出三极管的集电极经第十一电阻(Rll)连接直流电源正极，该第二光耦(U2)的输出三极管的集电极和第三光耦(U3)的输出三极管的集电极共接后作为作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；所述第二光耦(U2)的输出三极管的发射极和第三光耦(U3)的输出三极管的发射极共接后接地；并且，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管和第三光耦(U3)的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。
5.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第二光耦(U2)、第三光耦(U3)和双向TVS管(Dz2)，所述双向TVS管(Dz2)的负极一路作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管(Dz2)的正极一路作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的负极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦(U2)的输出三极管的集电极和第三光耦(U3)的输出三极管的集电极共接后连接直流电源正极，所述第二光耦(U2)的输出三极管的发射极和所述第三光耦(U3)的输出三极管的发射极共接后分两路，一路经第十一电阻(RH)后接地，另一路作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；并且，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管和第三光耦(U3)的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。
6.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的可控硅触发电路(5)包括有第一二极管(Dl)、第一三极管(Ql)和第一脉冲变压器(Tl)，其中，所述第一三极管(Ql)的基极经第十二电阻(R12)后作为所述可控硅触发电路(5)的控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连，该第一三极管(Ql)的发射极接地，该第一三极管(Ql)的集电极和所述一二级管的正极相连，所述第二极管的负极连接直流电源正极；所述第一脉冲变压器(Tl)的输入级两端分别并联在所述第一二极管(Dl)的正负极两端，所述第一脉冲变压器(Tl)的输出级一端连接所述可控硅的阴极，该第一脉冲变压器(Tl)的输出级另一端连接所述可控硅的控制极。
7.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的可控硅触发电路(5)包括有第一光继电器(U4),所述第一光继电器(U4)的输入发光二极管正极经第十五电阻(R15)后作为所述可控硅触发电路(5)的控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连,该第一光继电器(U4)的输入发光二极管负极接地；所述第一光继电器(U4)的输出场效应管一端经第十六电阻(R16)连接所述可控娃的控制极,该第一光继电器(U4)的输出场效应管另一端经第十七电阻连接所述可控硅的阳极。
8.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的可控硅触发电路(5)包括有第四光耦(U5)、第二三极管(Q2)和第二全波桥式整流器(ZL2)，其中，所述第四光耦(U5)的输入发光二极管正极经第十八电阻(R18)后作为所述可控硅触发电路(5)的控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连，该第四光耦(U5)的输入发光二极管负极接地；所述第四光耦(U5)的输出三极管集电极经第十九电阻(R19)连接所述第二全波桥式整流器(ZL2)的正极性端，该第四光耦(U5)的输出三极管发射极一路连接所述第二三极管(Q2)的基极，另一路经第二十电阻(R20)连接第二三极管(Q2)的发射极，所述第二三极管(Q2)的发射极同时又和所述第二全波桥式整流器(ZL2)的负极性端相连；所述第二三极管(Q2)的集电极经第二十一电阻(R21)连接所述第二全波桥式整流器(ZL2)的正极性端；所述第二全波桥式整流器(ZL2)的两个交流电压输入端分别连接在所述可控硅的控制极和阳极上。
9.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的交流固态继电器还包括有测温电路￠)，所述单片机(7)具有温度检测端(76)，所述测温电路￠)的输出端和所述单片机(7)的温度检测端(76)相连；所述的测温电路(6)包括有热敏电阻(NTC)和第二电容(C2);所述的单片机(7)为型号是PIC12F675的芯片，该芯片具有八个管脚，所述芯片的第一管脚连接直流电源正极；所述芯片的第二管脚作为所述单片机(7)的触发信号输出端(75);所述芯片的第三管脚作为所述单片机(7)的报警输出端(73);所述芯片的第四管脚作为所述单片机(7)的过零信号检测端(74);所述芯片的第五管脚经第二十二电阻(R22)连接发光二极管(D2)的正极，所述发光二极管(D2)的负极接地；所述芯片的第六管脚作为所述单片机(7)的信号输入端(72)连接所述输入电路(2);所述芯片的第七管脚第一路经所述热敏电阻(NTC)接地，第二路经所述第二电容(C2)接地，第三路经第二十三电阻(R23)连接直流电源正极；所述芯片的第八管脚一路接地，另一路经第一电容(Cl)连接直流电源正极。
10.一种如权利要求1?9中任意权利要求所述继电器的负载回路的故障检测方法，其特征在于，所述的故障检测方法的程序流程包括有如下步骤: (1)、所述的单片机(7)进行初始化设置； (2)、所述过零采样电路(4)的过零采样端直接并联在所述可控硅的两端，所述单片机(7)的过零检测端检测是否有过零信号，若有过零信号，则执行下一步骤；若无过零信号，则作出负载回路有故障的报警输出； (3)、所述单片机(7)的信号输入端(72)采样所述输入电路(2)的输入信号，该单片机(7)判断所述输入信号是否需要触发可控硅，若所述输入信号为需要触发可控硅，则执行下一步骤；若所述输入信号不需要触发可控硅，返回步骤(2); (4)、所述单片机(7)的触发信号输出端(75)输出控制信号，并触发可控硅导通； (5)、所述单片机(7)的过零检测端再次检测过零信号，并判断该过零信号是否为预设信号，若过零信号为预设信号，则所述可控硅导通，为正常工作状态，返回步骤(2);若过零信号为非预设信号，则所述可控硅未导通，该可控硅发生内部开路故障，需报警输出。
【文档编号】H03K17/785GK104333364SQ201410613104
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】许蓬 申请人:许蓬