CN101393820A - 电磁接触器内用于交流/直流线圈的电子模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电磁接触器内用于交流/直流线圈的电子模块。本发明提供一种电磁接触器内用于AC/DC线圈的电子模块。另外，本发明涉及一种装置和一种方法，用来利用控制模块(1)作为双重配置的AC/DC控制线圈(3)的接口控制，包括监控控制线圈(3)的线圈电压，判断是否线圈电压大于预定的回动电压；以及判断是否线圈电压大于预定的吸合电压。进而，在判断线圈电压小于预定的回动电压的情况下，发生的稳定脉冲被复位。

Description

电磁接触器内用于交流/直流线圈的电子模块

技术领域

本发明涉及电磁接触器，并且特别涉及包括AC/DC(交流/直流)线圈的电磁接触器的实现。

背景技术

接触器用于电力电路的电控装置。传统上讲，接触器由三个主要元件装配而成：触点结构，用于承载电流；电磁组件，用于提供力量来闭合触点结构的触点；以及框架壳体，用于包容触点和电磁组件。典型地，在接触器的触点被置于闭合状态的情况下，当AC电源输送到线圈时，电磁组件中的控制线圈的阻抗限制控制线圈中的电流。

可是，在电源是DC供电的情况下，在控制线圈内没有电抗出现来限制电流。仅有的限制DC供电的电阻是控制线圈自身的电阻，因此使如下实现成为必需：针对专用于DC线圈供电系统内的接触器，DC控制线圈在尺寸上比AC控制线圈大得多。该线圈尺寸的不一致导致制造成本上升，因为针对为相似的额定电压而构成的装置，必须构成包括不同控制线圈的两个接触器装置。进而，用于AC和DC接触器的电磁铁设计也不同。

因此，存在对能够与AC和DC电源系统共同使用的接触器装置的需求。

发明内容

本发明的一个示范性实施例包括电磁接触器装置。电磁接触器装置包括控制模块。控制模块包括电力电路(power circuit)，其中电力电路包括线圈组件，进而，电力电路被配置为接收AC或DC供电电压。控制模块也包括模拟控制电路，模拟控制电路与电力电路相互通信(communication)，其中控制电路被配置为监控线圈组件中的线圈电压。

本发明的另一个示范性实施例包括利用控制模块作为AC/DC控制线圈的接口控制(interfaced control)的方法。该方法包括：监控控制线圈的线圈电压；判断是否线圈电压大于预定的回动电压(dropoutvoltage)；以及判断是否线圈电压大于预定的吸合电压(pickup voltage)。该方法也包括在线圈电压被判断为小于预定的回动电压的情况下复位非稳态脉冲。

通过本发明的技术可以认识到附加的特点和优势。在这里对本发明的更多的实施例和方面进行详细说明，并且认为是本发明范围的一部分。

附图说明

本发明的主题在说明书结论的技术方案中被具体指出并要求保护。根据下述详细的记叙和附图，本发明的上述的和其他的目的、特点、和优势是显然的。

图1是表示依照本发明实施例的接触器装置的截面细节的图。

图2是依照本发明实施例的电子控制模块的图。

图3是依照本发明的示范性实施例的能够实现的示范性开关稳压器的图。

图4是详述依照本发明实施例的利用控制模块作为AC/DC控制线圈的接口控制的方法的流程图。

借助附图的示例，解释本发明的示范性实施例、和优势及特点。

具体实施方式

下面对本发明的一个或多个示范性实施例进行详细描述。所公开的实施例意在只是说明性的，因为其中的众多的修改和变化对于本领域技术人员是显而易见的。关于附图，在全部附图中同样的附图标记始终表示同样的部分。

本发明的示范性实施例包括电磁铁线圈组件，该电磁铁线圈组件构成本发明的控制电路的重要方面。本发明通过在与供电电压和控制线圈接口的电子控制模块内发起的操作，实现了一种新颖的AC/DC线圈。控制模块有足够的开关单稳态时间期间，以使接触器的活动触点与接触器非活动触点吸合(pickup)即建立接触。在该期间后有非稳态期间，其确保在接触器内的保持状态(hold-on condition)持续。在本发明的示范性实施例中利用的脉冲发生器被配置为输出非稳态和单稳态脉冲。一般来讲，非稳态脉冲发生指的是一种没有永久状态的振荡脉冲，因为其连续地改变自己的状态，产生预定的定时循环的矩形波输出。与此对比，当施加适当的脉冲触发信号时，单稳态脉冲发生装置就输出单输出脉冲(高或低)。该触发信号发起定时循环，引起单稳态的输出在定时循环起点改变状态并停留在该第二状态，直到在定时循环终点复位其本身并返回到其初始状态。

在本发明的示范性实施例的一个方面中，在线圈供电电压减少的情况下非稳态期间的占空因数增加，从而确保最佳的触点保持力量。进而，像所介绍的那样，本发明不需要使用微控制器或驱动电路来完成本发明的操作目标。另外，在本发明的示范性实施例中实现的所有电路是完全地基于模拟电路的。

如上所述，本发明在示范性实施例中实现了AC/DC线圈。典型地，DC供电线圈在规格上比其AC同等物大得多。然而，本发明在示范性实施例中不需要单独设计AC或DC线圈。在本发明的示范性实施例中，在同一线圈中呈现出AC和DC供电线圈的特征，因此实质上缩小了能够在接触器装置中实现的DC线圈的尺寸。从而，相同的电磁铁系统，无论是基于AC还是DC都适合来使本发明的示范性实施例的DC接触器的操作功能实现。该创造性的一面是通过在接触器中在保持状态期间，减少或降低DC供电电压来完成的，从而消除了较大的DC供电线圈的需求。本发明的另一个优势是通过在操作的非稳态模式中设立可变占空因数，当电压减少时占空因数增加，因此避免麻烦的跳闸解扣事件(nuisance tripping events)。

图1是表示接触器装置100的截面图。如图所示，接触器100包括：活动的磁控线圈磁铁触点组件6；线圈组件3；有底盘的固定磁铁组件5；以及固定接触板7。在保持状态期间，固定触点7和移动触点6在接触尖端9保持接触。电子控制模块1接口在控制线圈电源端子4和控制线圈组件3之间。接触器的元件被封入壳体8。

在操作中，电子控制模块1被物理地配置为在接触器100和接触器100的电源之间的功能性中间物。这个方面对于让本发明的示范性实施例为AC和DC电源双方提供同一控制线圈组件3的使用是必不可少的。电子控制模块1包括：电源电路，其包括降压变换器(buck converter)电路；以及控制电路。每一个前面提及的操作部件还包括一系列功能性子部件。针对输入电压的不同范围，电源电路起恒定输出电压源的作用，电源电路的输出电压保持固定在9V。

图2是表示电子控制模块1的元件的细节的图。如图所示，桥式整流电路10用于对线圈组件3整流供电电压，其中供电电压可以是AC或DC供电电压。两个电解电容13被实现来分别为电源电路和控制电路滤波电压。在本发明的示范性实施例中，电力电路包括：桥式整流器22；滤波器13；线圈组件3；二极管14；以及开关装置11。进而，控制电路包括：脉冲发生器17；控制逻辑电路18；OR(或)电路12；压敏电阻电路16；以及降压变换器(降压直流-直流变换器)控制稳压电路15。

如图所示，整流电路10包括桥式整流器22和一对二极管21。来自电桥的输出被供给到电力电路。进而，一对二极管21馈给控制稳压电路15。桥式整流器22的正极端子连接到线圈端子4的之一上；另一个线圈端子4与开关装置11串联。在本发明的另一个示范性实施例中，在希望利用DC电源的情况下可以省却整流电路10的使用。

控制电路需要9V的电源，其中恒定电压经由控制稳压电路15被提供给控制电路(例如，联合使用低压差(LDO)线性稳压器与开关稳压电路就可以提供该恒定电压)。为了使本发明的示范性实施例能够在宽广的电压范围操作，输入电压分成三个不同范围：12V的低范围；24V-60V的中范围；以及72V-440V的高范围。

在12V的低线圈电压出现时，实现低压差线性稳压器(low dropoutvoltage regulator)。在24V-60V的中范围电压发生的情况下，开关电路与LDO稳压器一起实现。在图3中表示了在本发明的示范性实施例中能够实现的示范性开关电路。图3所示的开关稳压电路包括驱动降压转换器的MOSFET Q1的开关IC IR2153。为了保持恒定输出电压，利用TL431二极管D2实现反馈。输入电阻R1在判断电路输入电压范围中起重要作用。同样地，输入电阻R1被LDO稳压器利用。在72V-440V的高范围电压发生的情况下再次使用图3的开关稳压器。进而，相应地调整输入电阻R1的值以便获得所需要的电压范围。

尽管确定对线圈组件3提供的输入电压是不可能的。吸合电压电平根据线圈组件3的额定电压而变化。为了使接触器6在正确的吸合点吸合，能够将分压器配置为手动配置。在本发明的示范性实施例中，该选项可以经由可接入(accessible)的DIP选择开关来提供给用户，其中选择范围是12V，24V，60V，72V，110V，230V，和440V。

控制逻辑电路18监控线圈组件3供电电压(图4的步骤405)，并据此监控活动，产生所需要的控制输出。在控制逻辑电路18做出判断来查明是否供电电压比为接触器预定的回动电压大(步骤410)。当线圈组件3供电电压比接触器的预定的回动电压大时，控制器18为在脉冲发生器17发生的非稳态脉冲23设置复位输入为高。脉冲发生器17以高频发生非稳态脉冲23(例如，在大约500Hz)(步骤415)。然而，在该情况下的线圈组件电流不足以使触点与接触器100吸合。在本发明的各个方面中，接触器100的吸合电压总是大于回动电压。

控制逻辑还判断是否线圈电压大于接触器100的吸合电压(步骤420)。在线圈电压大于接触器100的吸合电压的情况下，控制器18设置脉冲发生器17的单稳态脉冲发生器的复位输入为高。当供电电压超过(cross)吸合电压时，脉冲发生器17发生单稳态脉冲24(步骤425)。单稳态脉冲24在比接触器100的预定吸合时间长或相等的时间期间中输出。OR电路12结合脉冲发生器17的两个输出(例如，非稳态输出和单稳态输出)。合成输出包括设计时间期间的单稳态脉冲。该输出的发生考虑在接触器100中触点(6，7)的适当的吸合。

在触点闭合后，即单稳态期间结束，非稳态脉冲继续来保持触点(6，7)。在额定电压的占空因数根据接触器100中的弹簧弹力来判断。占空因数为在额定电压保持触点所需的最小力量而设计，这一方面从而确保最小线圈能量消耗。当线圈组件3供电电压减少，压敏电阻电路16提供的电阻增加。压敏电阻电路确保非稳态脉冲23的脉冲宽度随供电电压减少而增加。这使非稳态模式的占空因数随电压的减少线性地增加。该操作确保在组件线圈3中接近恒定保持的力量。进而，在线圈电压下降到预定回动电压之下的情况下，控制器18复位非稳态脉冲发生器17(步骤430)，触点6脱开。

虽然参考示范性实施例对本发明进行了介绍，但不脱离本发明的范围本领域的技术人员当然可以进行各种各样的变化，和以等价物替换其中的元件。另外，不脱离实质范围可以针对本发明的教导进行多种更改以适应特殊状况或材料。因此，希望本发明不局限于公开的用于完成本发明的特殊实施例，而是本发明包括属于技术方案范围的所有实施例。

附图标记说明

接触器装置 100

电子控制模块 1

线圈组件 3

控制线圈电源端子 4

有底盘的固定磁铁组件 5

磁控线圈磁铁触点组件 6

固定接触板 7

壳体 8

接触尖端 9

桥式整流电路 10

开关装置 11

OR电路 12

电解电容 13

二极管 14

控制稳压电路 15

压敏电阻电路 16

脉冲发生器 17

控制逻辑电路 18

二极管 21

桥式整流器 22

非稳态脉冲 23

单稳态脉冲 24

Claims (10)

1.一种电磁接触器装置(100)，该电磁接触器装置(100)包括：

控制模块(1)，该控制模块(1)包括：

电力电路，其中该电力电路包括线圈组件(3)，进而，电力电路被配置为接收AC或DC供电电压，以及

模拟控制电路(18)，该模拟控制电路(18)与电力电路相互通信，其中模拟控制电路(18)被配置为监控线圈组件(3)中的线圈电压。

2.根据权利要求1所述的电磁接触器装置(100)，其中响应于线圈电压大于预定的回动电压，在模拟控制电路(18)，将针对从脉冲发生器(17)产生的非稳态脉冲的复位输入设置为高。

3.根据权利要求2所述的电磁接触器装置(100)，其中响应于线圈电压大于决定的吸合电压，在模拟控制电路(18)，将从脉冲发生器(17)产生的单稳态脉冲的复位输入设置为高。

4.根据权利要求3所述的电磁接触器装置(100)，其中脉冲发生器(17)被配置为在大于或等于装置的预定吸合时间期间的时间期间中产生单稳态脉冲输出。

5.根据权利要求4所述的电磁接触器装置(100)，其中脉冲发生器(17)被配置为结合非稳态脉冲和单稳态脉冲，以便产生预定时间期间的合成单稳态脉冲。

6.根据权利要求5所述的电磁接触器装置(100)，其中在用于单稳态脉冲的发生的时间期间结束后，非稳态脉冲的发生继续。

7.根据权利要求6所述的电磁接触器装置(100)，其中响应于线圈供电电压减少，非稳态脉冲的占空因数随线圈电压的减少而线性增加。

8.根据权利要求7所述的电磁接触器装置(100)，其中响应于线圈电压小于预定的回动电压，复位非稳态脉冲。

9.根据权利要求8所述的电磁接触器装置(100)，其中电力电路对模拟控制电路(18)输送恒定电源。

10.根据权利要求9所述的电磁接触器装置(100)，其中响应于输送到电力电路的预定供电电压，恒定电源被输送到模拟控制电路(18)，供电电压从预定的供电电压范围中选择。

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