专利名称：数字可变延时智能防晃电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及供配电领域的节能与保护装置，具体涉及一种数字可变延时智能防晃电装置。
背景技术：
接触器的驱动划分为直流驱动和交流驱动，直流驱动的特点是线圈阻抗高，在大部分应用场合需要进行交直流变换。交流驱动简单直接，线圈交流阻抗低，节省材料成本。 为了克服晃电现象，在实际应用中大部分采用延时断电的接触器进行保护，保护的优点是将交流驱动转变为低压直流驱动，克服交流驱动震动、噪音和功耗大等缺点。交流接触器的直流驱动在接触器的启动时需要相对较高的电压，启动后仅仅需要低压保持动作，如果长期高压会使交流接触器线圈升温烧毁。不同型号的交流接触器直流启动电压不同、保持电压不同、释放电压不同，现有的防晃点装置需要根据不同交流接触器，配置不同的启动延时装置，大部分产品通过修改接触器线圈结构，达到启动与保持状态。为了克服现有产品的缺点，数字智能防晃电装置，自动识别交流接触器的特性，通用性好，0-9. 9s任意断电延时时间设定，功耗低，内置储能装置寿命长，为此特阐述以下发明。
发明内容
为了克服了现有技术中的不同型号交流接触器需要更换不同的装置缺点，本发明提供了一种数字可变延时智能防晃电装置，来解决现有技术中存在的不能优化线圈的能耗和线圈参数识别，延时不精确等问题，当线路供电正常时储能稳压，在线路出现断电情况下，保持线圈的任意用户设定0-9. 9s时间吸合后释放，同时对晃电现象进行计数。本发明的技术方案如下
一种数字可变延时智能防晃电装置，包括有可变整流输出单元UNIT Α、快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B、MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C、显示及按键单元UNIT D和线圈驱动单元UNIT E，其特征在于所述的可变整流输出单元UNIT A包括从 220V交流电源引出的接线，所述接线的上依次串接保险F1、保护压敏电阻RVl和谐波过滤电容C6后输入到由可控硅SCR1、SCR2和二极管VD1、VD2组成的可控整流全桥电路，所述可控整流全桥电路的两端分别并联有二极管VD3和可调电阻RV5，其中二极管VD3为交流接触器线圈释放保护，可调电阻RV5为直流过压保护；还包括变压器Tl，变压器Tl的初级经XJl 端子连接外部220VAC交流电源，变压器Tl次级线圈的两端分别通过导线连接有二极管VD4 和VD5，二极管VD4和VD5将变压器Tl的初级接线端输入的脉冲取样电压的波形整流成与可控硅SCRl和SCR2同步的直流脉动波形，然后依次经电阻R4和二极管VDll后变成梯形波，得到的梯形波再经过双基极二极管VT5和电阻R1、R2、R3、电容C7后变成可变角度触发脉冲，然后经触发可控硅SCR1、SCR2后输出可变直流脉动电压；
所述的MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C包括MCU (D2)，所述的变压器Tl 输出的脉冲取样电压同时经隔离二极管VD16后输出3. 3V直流电并给MCU (D2)供电；所述的快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B包括电容C2、C3，变压器Tl输出的脉冲取样电压依次经二极管VD4、VD5整流后经热敏电阻RV4、自恢复保险RV3、RV2、隔离二极管VD9后输入到电容C2、C3，给电容C2、C3快速充电；还包括电压比较器LM393，电容C2、 C3充满电后供给电压比较器LM393的电源，电压比较器LM393对交流输入电源VDD的掉电信号进行检测，检测结果触发MCU (D2)产生中断，进入接触器延时保持状态；
所述的显示及按键单元UNIT D包括数码管H1，由MCU (D2)送出位码，经移位寄存器 74HC595送出段码；还包括按键Si、S2，所述的按键Si、S2通过导线与MCU (D2)相连，其中按键Sl为设定键，按键S2为加/减键，用于对延时时间的设定；
所述的线圈驱动单元UNIT E包括双稳态继电器K1，初始化时启动吸合，当达到断电延时时间后，MCU (D2)驱动三极管VT4产生双稳态继电器Kl的脱扣触发脉冲，双稳态继电器 Kl断电释放。所述的数字可变延时智能防晃电装置，其特征在于通过MCU控制半桥整流、扫描并输出0-200V直流电压，自动记录XJ2端子外接的交流接触器的直流最小启动电压和最小保持电压，并自动学习存储所述由XJ2端子外接的交流接触器的特性，同时对超级电容快速充电并稳压，为晃电动作时提供延时脱扣所需能量。所述的数字可变延时智能防晃电装置，其特征在于MCU (D2)可以是任何型号的单片机，XJ5端子外接的通断传感器可以是由XJ2端子外接的交流接触器的辅助常开触点或外挂常开触点。通过MCU(D2)智能地对直流整流进行可变电流输出，根据不同交流接触器的特性， 自动计算启动、保持和脱扣电压，并针对该型号的交流接触器进行参数存储，使该型号的交流接触器直流低功耗保持，最大限度节省能源。根据用户设定的延时，在瞬间断电情况下， 自动延时设定的脱扣精确时间。在不破坏现有交流接触器的结构情况下，自动获取交流接触器的直流参数，并根据MCU的软件算法，最大限度降低接触器的功耗，根据用户需要，0-9. 9s内任意断电延时脱扣时间设定、晃电次数记忆等优点。可变整流输出单元UNIT A由MCU控制电压的输出大小，同时线圈驱动单元UNIT E 交流接触器的线圈，MCU在没有确定交流接触器线圈参数之前，控制可变整流输出单元UNIT A和UNIT C单元接触器的脱扣/吸合状态检测，自动扫描控制的交流接触器的参数。扫描完成后保存该型接触器的启动电压和最低保持电压参数，达到最佳节能效果。现有的防晃电装置有整流部分(单元UNIT A)，但是是通过改造交流接触器的线圈为启动和保持部分两种线圈，来实现启动和保持的。本发明采用的是不改变现有交流接触器的线圈结构，实现一种通用的交流接触器防晃电装置。现有防晃电装置有的是通过内置电池来实现瞬时断电的延时保持(单元UNIT B)， 本发明采用的是超级电容和快速充电储能来实现瞬时断电的延时，不需要更换电池，使用寿命长等优点。现有防晃电装置没有MCU电路部分(单元UNIT C)，不能优化交流接触器的启动电压和最低保持电压，不能优化交流接触器的功耗。本发明采用MCU自动扫描交流接触器的最低直流启动电压和最低直流保持电压。自动存储各种类型的交流接触器直流特性电压参数，学习存储的交流接触器种类可达几千种。优化交流接触器的功耗，实现最大节能效果。
现有防晃电装置个别有显示和按键单元(单元UNIT D)，功能一般较少，仅仅用于设定延时。本发明中的键盘显示单元可以实现设定延时、晃电计数、接触器型号查询功能。现有的防晃电装置是通过直流后的直接接触器直流驱动(单元UNIT E)，本发明采用的是接触器线圈通过双稳态继电器的间接驱动，仅仅在线圈的启动和脱口时消耗极低的
能量°本发明所述数字智能防晃电的装置方法如下 第一步上电启动直流驱动交流接触器动作；
.本步骤又可以包括下列步骤(1)、快速充电蓄能；(2)、LD0稳压输出； 第二步初始化MCU; (1)、是否需要产生新的学习；(2)、扫描交流接触器的直流驱动最小保持电压；(3)、扫描交流接触器的直流驱动最小驱动电压；(4)、学习并存储交流接触器的直流电压特性。第三步已知交流接触器的直流特性，直接启动装置； 第四步用户设定断电延时时间，确认运行。本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明取得了数字精确延时可以设置，交流接触器性能自动识别、学习、存储和优化的进步，达到了节能和使用方便效果，节省了交流接触器改造的成本，提高了通用性等等。
图1为本发明的实现方式图。图2为本发明的电路原理图(包含整流输出单元UNIT A和快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B)。图3为本发明的电路原理图(包含MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C、显示及按键单元UNIT D和线圈驱动单元UNIT Ε)。图4为本发明的软件流程图。
具体实施例方式参见图1、2、3，一种数字可变延时智能防晃电装置，包括有可变整流输出单元UNIT Α、快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B、MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C、 显示及按键单元UNIT D和线圈驱动单元UNIT E，可变整流输出单元UNIT A包括从220V交流电源引出的接线，接线的上依次串接保险F1、保护压敏电阻RVl和谐波过滤电容C6后输入到由可控硅SCR1、SCR2和二极管VD1、VD2组成的可控整流全桥电路，可控整流全桥电路的两端分别并联有二极管VD3和可调电阻RV5，其中二极管VD3为交流接触器线圈释放保护，可调电阻RV5为直流过压保护；还包括变压器Tl，变压器Tl的初级经XJl端子连接外部 220VAC交流电源，变压器Tl次级线圈的两端分别通过导线连接有二极管VD4和VD5，二极管VD4和VD5将变压器Tl的初级接线端输入的脉冲取样电压的波形整流成与可控硅SCRl 和SCR2同步的直流脉动波形，然后依次经电阻R4和二极管VDll后变成梯形波，得到的梯形波再经过双基极二极管VT5和电阻R1、R2、R3、电容C7后变成可变角度触发脉冲，然后经触发可控硅SCRl、SCR2后输出可变直流脉动电压；MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C包括MCU (D2)，变压器Tl输出的脉冲取样电压同时经隔离二极管VD16后输出3. 3V直流电并给MCU (D2)供电；
快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B包括电容C2、C3，变压器Tl输出的脉冲取样电压依次经二极管VD4、VD5整流后经热敏电阻RV4、自恢复保险RV3、RV2、隔离二极管VD9 后输入到电容C2、C3，给电容C2、C3快速充电；还包括电压比较器LM393，电容C2、C3充满电后供给电压比较器LM393的电源，电压比较器LM393对交流输入电源VDD的掉电信号进行检测，检测结果触发MCU (D2)产生中断，进入接触器延时保持状态；
显示及按键单元UNIT D包括数码管H1，由MCU (D2)送出位码，经移位寄存器74HC595 送出段码；还包括按键Si、S2，按键Si、S2通过导线与MCU (D2)相连，其中按键Sl为设定键，按键S2为加/减键，用于对延时时间的设定，具有学习新型接触器的保存和查看晃电次数的功能；
线圈驱动单元UNIT E包括双稳态继电器K1，初始化时启动吸合，当达到断电延时时间后，MCU (D2)驱动三极管VT4产生双稳态继电器Kl的脱扣触发脉冲，双稳态继电器Kl断电释放。通过MCU控制半桥整流、扫描并输出0-200V直流电压，自动记录XJ2端子外接的交流接触器的直流最小启动电压和最小保持电压，并自动学习存储由XJ2端子外接的交流接触器的特性，同时对超级电容快速充电并稳压，为晃电动作时提供延时脱扣所需能量。MCU (D2)可以是任何型号的单片机，XJ5端子外接的通断传感器可以是由XJ2端子外接的交流接触器的辅助常开触点或外挂常开触点。参见图4，本发明的软件处理步骤如下 步骤A 上电初始化；
步骤B 步询问该装置是否需要学习，如果是转步骤C，否转步骤D ； 步骤C 扫描该装置的最低保持电压；
步骤D 判断是否脱扣，否转入步骤C，继续降低输出电压，是转入步骤E 步骤E 保存最低保持电压在脱扣电压的上一档，档位精度为0. 25V ； 步骤F:转入扫描最低启动电压；
步骤G 判断是否吸合，不吸合继续提高启动电压，转入步骤F，吸合转入步骤H ； 步骤H 记忆改型装置的最低启动电压，转入步骤I和步骤J运行； 步骤K 调压显示和键盘处理；
步骤L 判断是否断电，否转入步骤I运行，是转入步骤0运行； 步骤0 运行延时脱扣倒计时子程序。
权利要求
1.一种数字可变延时智能防晃电装置，包括有可变整流输出单元UNIT Α、快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B、MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C、显示及按键单元UNIT D和线圈驱动单元UNIT E，其特征在于所述的可变整流输出单元UNIT A包括从220V交流电源引出的接线，所述接线的上依次串接保险F1、保护压敏电阻RVl和谐波过滤电容C6后输入到由可控硅SCR1、SCR2和二极管VD1、VD2组成的可控整流全桥电路，所述可控整流全桥电路的两端分别并联有二极管VD3和可调电阻RV5，其中二极管VD3为交流接触器线圈释放保护，可调电阻RV5为直流过压保护；还包括变压器Tl，变压器Tl的初级经XJl端子连接外部220VAC交流电源，变压器Tl次级线圈的两端分别通过导线连接有二极管VD4和VD5，二极管VD4和VD5将变压器Tl的初级接线端输入的脉冲取样电压的波形整流成与可控硅SCRl和SCR2同步的直流脉动波形，然后依次经电阻R4和二极管VDll后变成梯形波，得到的梯形波再经过双基极二极管VT5和电阻R1、R2、R3、电容C7后变成可变角度触发脉冲，然后经触发可控硅SCR1、SCR2后输出可变直流脉动电压；所述的MCU智能算法与通断传感器检测单元UNIT C包括MCU (D2)，所述的变压器Tl 输出的脉冲取样电压同时经隔离二极管VD16后输出3. 3V直流电并给MCU (D2)供电；所述的快速充电储能稳压和电压检测单元UNIT B包括电容C2、C3，变压器Tl输出的脉冲取样电压依次经二极管VD4、VD5整流后经热敏电阻RV4、自恢复保险RV3、RV2、隔离二极管VD9后输入到电容C2、C3，给电容C2、C3快速充电；还包括电压比较器LM393，电容C2、 C3充满电后供给电压比较器LM393的电源，电压比较器LM393对交流输入电源VDD的掉电信号进行检测，检测结果触发MCU (D2)产生中断，进入接触器延时保持状态；所述的显示及按键单元UNIT D包括数码管H1，由MCU (D2)送出位码，经移位寄存器 74HC595送出段码；还包括按键S1、S2，所述的按键S1、S2通过导线与MCU (D2)相连，其中按键Sl为设定键，按键S2为加/减键，用于对延时时间的设定；所述的线圈驱动单元UNIT E包括双稳态继电器K1，初始化时启动吸合，当达到断电延时时间后，MCU (D2)驱动三极管VT4产生双稳态继电器Kl的脱扣触发脉冲，双稳态继电器 Kl断电释放。
2.根据权利要求1所述的数字可变延时智能防晃电装置，其特征在于通过MCU控制半桥整流、扫描并输出0-200V直流电压，自动记录XJ2端子外接的交流接触器的直流最小启动电压和最小保持电压，并自动学习存储所述由XJ2端子外接的交流接触器的特性，同时对超级电容快速充电并稳压，为晃电动作时提供延时脱扣所需能量。
3.根据权利要求1所述的数字可变延时智能防晃电装置，其特征在于MCU(D2)可以是任何型号的单片机，XJ5端子外接的通断传感器可以是由XJ2端子外接的交流接触器的辅助常开触点或外挂常开触点。
全文摘要
本发明公开了一种数字可变延时智能防晃电装置，包括有可变整流输出单元UNITA、快速充电储能稳压和电压检测单元UNITB、MCU智能算法与通断传感器检测单元UNITC、显示及按键单元UNITD和线圈驱动单元UNITE，本发明在不破坏现有交流接触器的结构情况下，自动学习并获取交流接触器的直流参数，并根据MCU的软件算法，最大限度降低接触器的功耗，根据用户需要，在0-9.9s内是实现任意的断电延时脱扣时间设定和晃电次数记忆。
文档编号H02H3/247GK102244374SQ20111019948
公开日2011年11月16日 申请日期2011年7月16日 优先权日2011年7月16日
发明者张克贵, 李罗保 申请人:合肥天海电气技术有限公司