专利名称：隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种继电器，特别是涉及一种适用如双直流电机并联使用时产生 的电流不均衡保护等保护功能的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块。
背景技术：
目前，机电综合保护控制领域保护模块多采常规简单比较的方式，并且绝大多数 不具备输出锁存功能，因此当保护发生后系统停止后，无法保留故障状态，难以判断具体故 障。另外，类似保护功能一般采用可编程控制器去实现，并且信号的输入需要进行电气隔离 (使用隔离栅)，因此当保护需求较少时，由此将产生较高的单位成本。发明内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种适用如双直流电机并联 使用时产生的电流不均衡保护等保护功能的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种隔离模 拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是包括有依次串接的模拟单元、数字单元和功率 输出单元，其中，所述的模拟单元，对两路输入信号依次进行缓冲、差分运算得到两路差值信号，进 行迟滞比较，将两组比较结果，输出到后一级；所述的数字单元，对两组比较电平依次进行或逻辑，进行滤波后通过施密特触发 器，对滤波后的信号和通过施密特触发器的信号进行主从锁存；所述的功率输出单元，使用PCB板载微型继电器，以实现电气隔离。所述的模拟单元，包括有分别对应接收两路输入信号的第一模拟输入缓冲电路和 第二模拟输入缓冲电路，均与第一模拟输入缓冲电路和第二模拟输入缓冲电路输出端相连 接的第一差分电路和第二差分电路，所述的第一差分电路的输出端连接第一滞回比较电 路，所述的第二差分电路输出端连接第二滞回比较电路，还设置有输入端连接参考电压源， 输出端分别连接第一滞回比较电路和第二滞回比较电路输入端的设定信号放大缓冲电路， 所述的第一滞回比较电路和第二滞回比较电路的输出端连接数字单元。所述的数字单元，包括有依次连接的整形后的或逻辑、滤波整形电路、单脉冲发生 电路、锁存电路以及或逻辑，所述的整形后的或逻辑的输入端连接模拟单元中第一滞回比 较电路和第二滞回比较电路输出端，还设置有输入端连接或逻辑的输入，输出端锁存电路 的复位电路。所述的功率输出单元包括有输出以及指示灯电路。本实用新型具有的优点和积极效果是本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较 继电器模块，可以应用于检测来自各种传感器的直流电压信号，并根据差值进行上下限比 较，以方便的构成控制或报警保护功能。本实用新型具有调节方便快捷，安全可靠，成本低， 使用寿命长的特点，特别适用如双直流电机并联使用时产生的电流不均衡保护等保护功能(需通过判断反馈信号的绝对值的差值的)；或仅使用单路输入信号且自动复位时，用于一 般的温度或液位等简单控制。
图1是本实用新型的原理方框图；图2a、图2b是本实用新型模拟信号处理单元的电路原理图；图3a、图北是本实用新型数字信号处理单元、电源以及功率输出单元的电路原理 图；图4是本实用新型的接口面板构成示意图；图fe是本实用新型手动复位输出特征示意图，阴影部分表示输出处于激活状态；图恥是本实用新型自动复位输出特征示意图。图中的标号分别是1-第一模拟输入缓冲电路；2-第二模拟输入缓冲电路；3-第一差分电路；4-第 二差分电路；5-第一滞回比较电路；6-第二滞回比较电路；7-整形后的或逻辑；8-滤波整 形电路；9-单脉冲发生电路；10-设定信号放大缓冲电路；11-复位电路；12-锁存电路； 13-或逻辑；14-输出以及指示灯电路。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合 附图详细说明本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块如下本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，能够实现“输入信号的差 的绝对值与最大量程百分比”大于“设定的上限”时继电器输出；“输入信号的差的绝对值 与最大量程百分比”小于“设定的下限”后继电器停止输出(需要在输出激活后手动给定一 个复位的开关量信号，或保持复位开关的闭合)；“输入信号的差的绝对值与最大量程百分 比”在“设定的上限”与“设定的下限”之变化间时，输出保持之前的状态。如图1所示，本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，包括有依次 串接的模拟单元、数字单元和功率输出单元，其中，所述的模拟单元，对两路输入信号Vinl、Vin2依次进行缓冲、差分运算得到 Vinl-Vin2和Vin2-Vinl两路差值信号，进行迟滞比较，将两组比较结果，输出到后一级；所 述的模拟单元，包括有分别对应接收两路输入信号Vinl、Vin2的第一模拟输入缓冲电路1 和第二模拟输入缓冲电路2，均与第一模拟输入缓冲电路1和第二模拟输入缓冲电路2输出 端相连接的第一差分电路3和第二差分电路4，所述的第一差分电路3的输出端连接第一滞 回比较电路5，所述的第二差分电路4输出端连接第二滞回比较电路6，还设置有输入端连 接参考电压源，输出端分别连接第一滞回比较电路5和第二滞回比较电路6输入端的设定 信号放大缓冲电路10，所述的第一滞回比较电路5和第二滞回比较电路6的输出端连接数 字单元。如图2a、图2b所示，其中的迟滞比较电路5、6 每个比较电路由两个运算放大器和 2个信号二极管以及4个输入电阻构成。通过信号二极管对单运放的比较电路的输出进行 有选择的反馈，以实现迟滞比较。其中的设定信号放大缓冲电路10采用Lm336-5v作为参考电压源，经沟调节电位计分压后得到上下限的参考电压。该参考电压经过缓冲电路为后 级提供信号。缓冲电路由通用预算放大器LM3M构成增益为10的同向放大器构成以及采 用通用预算放大器LM3M构成增益为1的同向放大器构成。所述的模拟单元的特点是1)对上下限设定值(0-1V)进行10倍放大为0至10V，以对应0至100%，并对放 大后信号进行一次缓冲。2)两路输入进行缓冲后，再进行差分运算得到得Vinl-Vin2和Vin2-Vinl两路差值信号。3)进行迟滞比较，得到两组比较结果，由工作于饱和区的NPN型三管与电阻构成 的反相器进行处理后输出到后一级。4)信号输入使用了自恢复保险进行过载保护，并且配合放电管实现过电压保护。所述的数字单元，对两组比较电平依次进行或逻辑，进行滤波后通过施密特触发 器，对滤波后的信号和通过施密特触发器的信号进行锁存；所述的数字单元，包括有依次连 接的整形后的或逻辑7、滤波整形电路8、单脉冲发生电路9、锁存电路12以及或逻辑13，所 述的整形后的或逻辑7的输入端连接模拟单元中第一滞回比较电路5和第二滞回比较电 路6输出端，还设置有输入端连接或逻辑(1 的输入，输出端锁存电路12的复位电路11。 其中的单脉冲发生电路9以及锁存电路12 比较结果电平信号经过两个不同时间常数的 RC延时后，输入施密特触发器，并对两触发器的输出进行与逻辑得到单一脉冲，该脉冲最为 4027集成电路的锁存信号，数据信号则为比较结果。由此可实现对比较结果的锁存。如3a、图北所示，其中的整形电路采用4093双施密特触发的与非门构成。其中 的复位电路11 由一轻触开关和一组短接插针并联构成。所述的数字信号处理单元的特点 是1)对两组比较电平进行或逻辑，以对以信号差绝对值超限事件。对该逻辑信号进 行滤波后通过施密特触发器，以屏蔽短时间内的信号差超限，必免干扰的影响。2)滤波后的“信号差绝对值超限事件”的逻辑电平信号后通过不同时间的延时的 滤波产生一个单脉冲，用于JK主从寄存器的锁存时钟。3)锁存数据来自滤波后的信号差绝对值超限事件所对应的逻辑电平。输出级使 能信号则来自“信号差绝对值超限事件”与“寄存器锁存输出”的或逻辑。以保证复位时输 出时钟对应实际输入信号的判断状态，即复会不会消除正在发生的“信号差绝对值超限事 件”。同时相应指示灯(红色LED状态对应当前信号差绝对值超限与否，黄色LED对应锁存 后的)。所述的功率输出单元包括有输出以及指示灯电路14。使用PCB板载微型继电器， 以实现电气隔离。所述的电源单元，使用隔离电源转换模块将输入24V变换为电气隔离的+12以 及-12V输出。电源输入使用了自恢复保险进行过载保护，并且配合放电管实现过电压保 护。本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，输入输出特征为输入信号模拟压信号Vinl =O-IOVdc 对应 0-100%模拟压信号Vin2 =O-IOVdc 对应 0-100%[0040]输入电源直流MV调节点上限模拟压信号(VH) =O-IVdc对应0-100%下限模拟压信号(VL) =O-IVdc对应0-100%输出继电器触点1组含一常开点、常闭点、公共端。负载能力不劣于220Vac 0. 5A 30Vdc 3A模拟压信 号差Δ V:为Vsl与Vs2差的绝对值处以10V。本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，使用一路输入24V输出 +/-12V的隔离电源芯片给模块供电。保证输出信号、电源、输入之间的电气隔离，使用导轨 安装的带端子塑料外壳，以方便安装。并且使用其中3个端子作为调试信号的测试点。本实用新型的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，按照图5a、图恥所示的输 入输出特性进行工作。正常工作前通过调节上下限设定点位计进行设定。上下限侧实现反 馈的电压对应满量程的百分比(如0. 5V对应50% )。
权利要求1.一种隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是包括有依次串接的模拟单 元、数字单元和功率输出单元，其中，所述的模拟单元，对两路输入信号(Vinl、ViM)依次进行缓冲、差分运算得到两路差 值信号，进行迟滞比较，将两组比较结果，输出到后一级；所述的数字单元，对两组比较电平依次进行或逻辑，进行滤波后通过施密特触发器，对 滤波后的信号和通过施密特触发器的信号进行主从锁存；所述的功率输出单元，使用PCB板载微型继电器，以实现电气隔离。
2.根据权利要求1所述的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是所述的 模拟单元，包括有分别对应接收两路输入信号(Vinl、ViM)的第一模拟输入缓冲电路(1) 和第二模拟输入缓冲电路O)，均与第一模拟输入缓冲电路(1)和第二模拟输入缓冲电路 (2)输出端相连接的第一差分电路C3)和第二差分电路G)，所述的第一差分电路C3)的输 出端连接第一滞回比较电路(5)，所述的第二差分电路(4)输出端连接第二滞回比较电路 (6)，还设置有输入端连接参考电压源，输出端分别连接第一滞回比较电路(5)和第二滞回 比较电路(6)输入端的设定信号放大缓冲电路(10)，所述的第一滞回比较电路( 和第二 滞回比较电路(6)的输出端连接数字单元。
3.根据权利要求1所述的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是所述 的数字单元，包括有依次连接的整形后的或逻辑(7)、滤波整形电路(8)、单脉冲发生电路 (9)、锁存电路(12)以及或逻辑(13)，所述的整形后的或逻辑(7)的输入端连接模拟单元中 第一滞回比较电路( 和第二滞回比较电路(6)输出端，还设置有输入端连接或逻辑(13) 的输入，输出端锁存电路(12)的复位电路(11)。
4.根据权利要求1所述的隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是所述的 功率输出单元包括有输出以及指示灯电路(14)。
专利摘要一种隔离模拟电压差分迟滞比较继电器模块，其特征是包括有依次串接的模拟单元、数字单元和功率输出单元，其中，模拟单元，对两路输入信号依次进行缓冲、差分运算得到两路差值信号，进行迟滞比较，将两组比较结果，输出到后一级；数字单元，对两组比较电平依次进行或逻辑，进行滤波后通过施密特触发器，对滤波后的信号和通过施密特触发器的信号进行主从锁存；功率输出单元，使用PCB板载微型继电器，以实现电气隔离。本实用新型具有调节方便快捷，安全可靠，成本低，使用寿命长的特点，可以应用于检测来自各种传感器的直流电压信号，并根据差值进行上下限比较，以方便的构成控制或报警保护功能。
文档编号H03K5/24GK201839266SQ20102052199
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者杜乃成, 杨娜, 王蒙 申请人:天津市瑞灵自动化工程有限公司