CN101494135A - 继电器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种继电器电路，带有至少两个串联或者并联在电源电压(UV)上的继电器(K1，K2)。为了在电源电压失效时达到一个确定的继电器释放顺序，并以此提高可靠性，继电器(K1，K2具有不同的最小保持电压(UHalt，min1；UHalt，min2)和/或线圈电阻(Rsp1；Rsp2)。

Description

继电器电路
技术领域
本发明涉及一种带有至少两个串联或并联在电源电压上的继电器的继电器电路。本发明还涉及监测至少一个信号输入，如紧急信号用的监测电路，带有至少两个串联或并联在电源电压上的继电器，这些继电器可根据施加于该至少一个信号输入端上的信号进行控制，使之处于激活或去激活状态。
背景技术
DE-A-197 15 098和DE-A-197 15 013都描述了上述类型的监测电路。
在这两种情况下指的都是保险和/或监测电路，用以保证带有多个不断地被监测的信号输入端的机器的安全，并在出现电源失效时关断机器。该保险和/或监测电路包括至少两个继电器，后者可通过该保险和/或监测电路进行控制和接通；以及一个启动开关。这些相同的继电器彼此串联并依次启动。安排一个电容与首先启动的继电器并联，其充电使该继电器导通，其中至少一个晶体管与每个该继电器串联，其中第一继电器接该晶体管的基极，而第二继电器接其集电极。
在这种类型的电路布置下，采用相同类型的继电器，特别是线圈电阻相同和/或最小维持电压相同的继电器。发生短时间的电压中断时，会出现这样的情况，亦即这些继电器中的一个释放，然而另一个仍旧吸合，使得该电路必须手动切换到一个基本状态。
DE-C-43 37665公开了一种保护安全结合，通过有效地利用开关环节使实现带有三个四极辅助保护装置的释放回路成为可能。在该保护安全结合下，该安全或者紧急触点一侧与处于控制电压下的辅助保护线圈连接。该第一线圈与第二和第三辅助保护装置的常开触点串联，而并联的第二和第三线圈与由第二和第三辅助保护装置的常闭触点和第一辅助保护装置的常开触点组成的串联电路连接。第一辅助保护装置的常闭触点与这个串联电路并联，与输入按钮的常闭触点串联。
DE-C-197 22 927公开了一种带有安全功能的电路布置，带有至少两个安全继电器，它们可以通过至少一个紧急开关接通电源电压，其工作触点处于至少一个释放电流回路中。在正常工作状态下，该安全继电器在启动开关本身激励之后接通。这些安全继电器各分配一个电容。安全继电器的触点这样形成和安排，使得在启动开关闭合时，这些安全继电器中的一个被激励，该电容接在电源电压上而被充电，在启动开关接着断开时，该一个安全继电器去激励，而其他安全继电器通过分配给它们的放电电容激励，以此使该一个安全继电器通过分配给它的放电电容激励，于是这两个安全开关回路进入自保状态。
DE-A-102 16226公开了一种用电设备，特别是工业生产设备用的故障掉电装置。在一个安全电路中，单通道连接导线并联两个保护装置。该保护装置的第二端口和与基准电位连接的第一保护开关装置分开。
US-B-6,236,553描述了一种安全继电器，它具有至少一个输入端，它监测闭合和打开状态，并可与一个安全装置及执行器连接；至少一个输出端用来接通该机器或者生产工艺；一个或者多个停止继电器用来产生中断；以及一个复位回路，带有至少一个电容和一个复位输入端。在第一状态下该电容获得和存储电能，而在它处于第二状态下放出能量，以便使该安全继电器复位至正常工作状态。该安全继电器同样具有与电容连接的第一装置，它在第一状态下连接一个在第一和第二电源电压之间闭合的电流回路，用以向电容充电，而在第二状态下使第一装置与第二电源回路绝缘。第二装置与电容并联用以引入电流，更确切地说在第二状态下，电流从该电容通过第二电源回路流向停止继电器中的继电器线圈，以便复位安全继电器。
DE-A-199 13 933涉及一种电路布置和接通用电设备的方法，其中该电路布置具有下列特征：-具有按钮装置的启动电路，用以为与该按钮装置开关状态的切换相关的第一控制信号和与该按钮装置动作持续时间相关的第二控制信号做准备；-至少一个释放电路，带有具有一个触点的第一开关装置的第一控制元件和与第一控制元件串联的第一开关装置，用以按照第一和第二控制信号的状态使控制元件接通电源电压。
DE-A-197 51 674公开了一种带有安全功能的电路布置，用于带有至少两个继电器的安全电路，这些继电器接在电源电压上，而且其工作触点处于至少一个释放电流回路中。
若没有上述的对比文件，则只采用相同的继电器或继电器线圈。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，提出前言中列举的类型的继电器电路，改善其电源电压失效时的可靠性。
按照本发明，该任务这样解决，即继电器具有不同的保持电压和/或线圈电阻。
以此达到相对于先有技术的优点，亦即在电源电压短时间失效时达到确定的释放顺序。
按照一个优选的实施例，第一继电器的最小保持电压UHalt，mi1和所施加的线圈电压UK1的比率V1大于第二继电器最小保持电压UHalt，min2和所施加的线圈电压UK2之间的比率V2。
本发明的原理在于，比例V1＝UHalt，min1/UK1和V2＝UHalt，min2/UK2不同。UHalt，min是一个继电器仍旧吸合的电压。UK1或UK2是该电路中出现在继电器K1或继电器K2上的电压。只要V1＞＞V2，就能保证继电器K1第一个释放。该原理不论在继电器串联还是在并联时都适用。
另一个优选实施例的特征在于，并联的继电器与各自一个串联电阻串联。
本发明的其他细节、优点和特征不仅可以从要说明特征本身的权利要求书，而且从优选的实施例和/或结合附图中看出。
附图说明
图1是继电器串联的原理图；
图2是电源电压和所施加的线圈电压的电压变化过程示意图；
图3是带有串联电阻的继电器并联电路的原理图；
图4示意地表示第一阶段上电流流动的监测电路；
图5是按照图3第二阶段上的监测电路；而
图6是接在图3和图4监测电路上的启动外部机器用的两个继电器电路。
具体实施方式
图1表示继电器K1与继电器K2串联的原理图。在该实施例中，出发点是，两继电器K1，K2都具有同样的最小保持电压UHalt，min1＝UHalt，min2。另外，继电器K1具有线圈电阻Rsp1，而继电器K2具有线圈电阻Rsp2，在该实施例中它相当于线圈电阻Rsp1的2倍，因此Rsp2＝2xRsp1。
在一个电流I流过两继电器线圈K1，K2的前提下，继电器K1上的电压降为UK1＝IxRsp1，而继电器K2上的电压降为UK2＝Ix2xRsp1＝2xUK1。若V1＝50％，则得：
V1＝UHalt，min1/UK1＝50％＞＞V2＝UHalt，min2/UK2＝1/2UHalt，min1/UK1＝25％。
其结果是，在电源电压UV干扰时，继电器K1第一个释放，因为V1＞＞V2。
图2表示电源电压UV随着时间t而下降。另外表示继电器线圈上的电压降UK1和UK2，在该假定下，继电器K2的电阻Rsp2比继电器K1的线圈电阻Rsp1大一倍。就此而言，继电器K2上的电压降UK2两倍于继电器K1上的电压降UK1。
在另一个前提下，它们的最小保持电压相同，亦即，UHalt，min1＝UHalt，min2，继电器K1的释放时间为tab(K1)，而继电器K2的释放时间为tab(K2)，其中tab(K1)小于tab(K2)。
这还可以用下列方程组说明：
V1＞＞V2
UHalt，min1/UK1＞＞UHalt，min2/UK2
UHalt，min1/(IxRK1)＞＞UHalt，min2/(IxRK2)
图3表示继电器K1和K2并联的原理图。这时，每个继电器都接串联电阻Rv1或Rv2，电源电压的下降时，特别是短时间的下降时，就能达到确定的释放顺序。
在这个示例中出发点也是，继电器K1，K2具有最小保持电压UHalt，min1＝UHalt，min2，而且继电器K1具有线圈电阻Rsp1，而继电器K2具有线圈电阻Rsp2，比线圈电阻Rsp1大一倍，因此Rsp2＝2xRsp1。此外串联电阻Rv1或Rv2的比率Rv1＝2xRsp1和Rv2＝Rsp1。由此得出，继电器K2上的电压降UK2＝2xUK1。另外，若V1＝50％，这得出下列比例：
V1＝UHalt，min1/UK＝50％＞＞V2＝UHalt，min2/UK2＝1/2UHalt，min1/UK＝25％。
其结果也是：电源电压UV失效时，继电器K1第一个释放，因为V1＞＞V2。
在图4和5中显示监测电路1。监测电路有四个信号输入Z1，Z2，Z3和Z4。每个信号输入Z1，Z2，Z3和Z4都接在电阻2上。
另外，图4和5中，有正的电源线3和负的电源线4。
该信号输入Z1通过导线5连接晶体管V185的发射极侧。晶体管的基极一方面通过导线6中间接入电阻7的情况下接正的电源线，另一方面，连接晶体管V189的集电极，该晶体管V189的发射极侧接负的电源线4，而其基极在中间接入电阻2的情况下接在信号输入Z2上。
晶体管V185的集电极接在晶体管V181的基极上，其发射极侧通过导线8接负的电源线4，而集电极侧连接导线9。导线9中连接电阻10，电容C43与之并联，其中该电容形成为极化电解电容，它的负极板接在导线9上，它的正极板接在导线11上。另外，晶体管V179用导线9连接其发射极，其集电极侧接在正的电源线3上。
晶体管V179的基极通过导线12与晶体管V183的集电极连接。晶体管V183再次将其基极接在晶体管V193的集电极上，其发射极用导线5和其基极用导线13接在晶体管V191的集电极上。晶体管V191的发射极侧接负的电源线4，而其基极通过导线14与晶体管V204的集电极连接。这个晶体管V204的基极通过齐纳二极管与导线6连接。
晶体管V189，V181，V179，V193和V204形成为NPN晶体管，反之，晶体管V191，V183和V185形成为PNP晶体管。
导线11连接导线15和导线16，这一点下面还将描述。
导线I5连接晶体管V183的发射极侧并接在晶体管V154上。导线17还接在导线15上，使两个继电器K1和K2串联，另一侧接在正的电源线3上。二极管18接在导线17上。另一个二极管19接在该导线11上。
对于信号输入Z3和Z4，前面描述的监测电路1的右侧类似于监测电路1的左侧。信号输入Z3通过导线20接在电阻2上，接在晶体管V161的发射极侧，晶体管V161通过导线21与晶体管V165的集电极连接。导线22接在晶体管V165的基极上，晶体管V165的基极与信号输入Z4连接。晶体管V165发射极侧连接负的电源线4。
在晶体管V161的基极和晶体管V165的集电极之间，导线23接在导线21上，导线23与正的电源线3连接，而其中连接电阻24。
晶体管V161的集电极与晶体管V169的基极连接，其发射极侧通过导线25接在负的电源线4上，其集电极与电阻26和电容C41串联。电容C41也形成为极化电解电容，它的正极板通过导线27与导线9连接，其中二极管28安排在导线27上。导线27通过导线29与接入的二极管30接在导线15上。
电容C41和电阻26之间连接晶体管V167的发射极，其集电极与正的电源线连接，而其基极与上述晶体管V145的发射极连接。晶体管V145(如前所述)发射极侧接在导线15上。晶体管V145的基极接在晶体管V141的集电极上，其发射极侧与导线20连接。晶体管V141的基极与晶体管V137的集电极连接，它再次通过它的发射极与正的电源线3连接。晶体管V137的基极连接晶体管V136的集电极，其基极在中间接入齐纳二极管31的情况下接在导线23上，其中电阻24与二极管31串联。
在图4中，显示第一阶段的充电电流、继电器放电电流和该监测电路中的控制电流。这里充电电流用带有数字1的箭头表示，继电器放电电流用带有数字2的箭头表示，控制电流用带有数字3的箭头表示。在这第一阶段上信号输入Z3和Z4接正电位，信号输入Z1和Z2接零电位。电容C43充电，而电容C41放电。
通过信号输入Z3和Z4上施加的电位，直接触发晶体管V161、V165和V169。相应的充电电流流过导线20，21和22。
通过信号输入Z1和Z2的零电位，晶体管V204导通。通过该晶体管V204流过晶体管V191的基极电流，它的集电极电流触发晶体管V193的基极。晶体管V193只有在信号输入Z1的电位为零时才导通。在这种情况下晶体管V183的基极电流流动，从电容C43通过晶体管V193馈送。晶体管V179的基极电流通过晶体管V183的集电极-发射极段流动。
在这个状态下，晶体管V169和V179导通，使得电容C43放电于继电器K1和K2中。放电通过晶体管V179进行，其中放电还为晶体管V179和V183提供基极电流。
与电容C43放电同时，电容C41通过晶体管V179和V169充电。电容C41的充电通过信号输入Z3和Z4的电位进行。
在图5所示的第二阶段，图4所示的第一阶段每隔2.3ms交换一次，晶体管V181、V185和V189直接触发，因为现在信号输入Z1和Z2处于1电位。而信号输入Z3和Z4处于零电位。信号输入Z3和Z4的零电位使晶体管V136导通。晶体管V137的基极电流流过该晶体管，其集电极电流再次触发晶体管V141的基极。但是晶体管V141只有当信号输入Z3上的电位为零时才导通。
晶体管V145的基极电流由电容C41馈送，通过晶体管V141流动。晶体管V167的基极电流通过晶体管V145的发射极段流动。
在这个阶段上，晶体管V167和V181导通。这时，电容C41通过晶体管V167放电进入继电器K1和K2。另外，电容C41为晶体管V167和V145提供基极电流。与电容C41放电的同时，电容C43通过晶体管V167和V181重新充电。
前面描述的阶段每隔约2.3ms重复一次，以便不断地监测信号输入Z1，Z2，Z3和Z4。若监测时的电位没有恰当的大小和/或极性，电容便不能充电，使得这个电容接着无法向继电器K1和K2放电。后果是，继电器K1和K2释放，使得连接于其上的受到威胁的机器立即关机。对于一个部件出现故障的情况，晶体管V167、V169、V179和/或V181被烧毁，使得整个控制装置失效，同样防止电容充电，在紧跟着的阶段这个电容便不能向继电器K1和K2放电。
为了激活图4和5所示和前面解释的监测电路1，需要的一个通过电路32进行的启动过程，如图5所示。
在图6中显示导线17与接入的继电器K1和K2。继电器K1和K2在中间接入二极管V65的情况下串联。电阻33和二极管V53与继电器K1并联。电阻33接继电器K1的常闭触点。反之，继电器K2的常闭触点与外部启动用的开关34串联。继电器K2的常开触点连接导线17，反之，继电器K1的常开触点处于与导线17连接的导线35上，通过电阻R49连接继电器K2的常闭触点。在导线35上还安排二极管V83，其中该常开触点安排在电阻R49和二极管V83之间。接在电阻R49和继电器K1的常开触点之间的导线36，连接二极管V86和电容C15。在电容C15和二极管V86之间，导线37接在导线36上，一方面与导线17连接，另一方面，接在电阻33上。
导线38与导线36并联布置，它把导线35与晶体管V85连接，其中导线38接在晶体管V85的基极上。在集电极侧晶体管V85接在继电器K2和继电器K2的常开触点之间的导线17上，反之，晶体管V85的发射极接在导线39上，其上导线36还与电容C15连接。导线39还通过导线40与两个继电器K1和K2之间的导线17连接。
安排导线41与导线39并联，电阻R57连接于其上。导线41把导线17与晶体管V91的基极连接，其集电极侧接在导线40上。
外部启动分成四个必须强制地依次进行的阶段。在图5中，四个阶段通过电流i1，i2，i3和i4阐明，其中这些电流各分配一个带有大写A至D的箭头。
在第一阶段，电容C15通过继电器K1和K2的常开触点充电。这时，晶体管V91的基极电流通过继电器K2流动。电容C15需要充电，以便使继电器K2导通。在第二阶段上操作开关34，以便向继电器K1提供电压。这时，电流通过继电器K1和晶体管V91流动。这个阶段表示启动命令。
继电器K1接受启动命令进入自保状态，电流通过电阻R49、继电器K1和晶体管V91。这时，继电器K1的常闭触点触发晶体管V85的基极。以此电容C15通过继电器K2放电。电容C15还为晶体管V85提供附加的基极电流。在这第三阶段上继电器K1自保。
在第四和最后的阶段上继电器K2吸合。只要继电器K2吸合，晶体管V91便截止，而保持电流通过继电器K1和K2的该两个常闭触点流动。
因此，在这种启动电路32中，继电器K1和K2不同时启动，而是依次启动的。相对于先有技术，这种启动类型更廉价、更有效，而且为该启动电路32和接在后面的机器提供完全的监测。
通过采用不同的继电器K1，K2，亦即，带有不同的最小保持电压UHalt，min1，UHalt，min2和/或不同的线圈电阻Rsp1，Rsp2，可以实现这样的优点，这些继电器在电源电压短时间失效时，以一个确定的顺序释放或关断。通过选择诸如保持电压UHalt以及线圈电阻Rsp等继电器参数，可以调节比率V1＝UHalt，min1/UK1或V2＝UHalt，min2/UK2。只要V1＞＞V2有效，就总能保证继电器K1在时间顺序上先于继电器K2释放。
通过定义继电器释放顺序可以做到继电器K1首先释放，而继电器K2仍旧吸合。通过上述继电器K1的释放，自保常闭触点K1被打开(图5)，以此切断继电器的电压供给，然后这同样绝对必要的导致继电器K2释放，以便使该电路处于一个确定的状态。
以此排除继电器K2在电源电压短时间的失效时的提前释放。然而在按照先有技术的电路时这将导致继电器K2释放。然而继电器K1仍旧自保，使之停留在一个不确定的状态，只好返回到手动。然而这显然对安全不利。

Claims (7)

1.带有至少两个串联或并联在电源电压(UV)上的继电器(K1，K2)的继电器电路，
其特征在于，
继电器(K1，K2)具有不同的最小保持电压(UHalt，min1；UHalt，min2)和/或线圈电阻(Rsp1；Rsp2)。
2.按照权利要求1的继电器电路，
其特征在于，
第一继电器(K1)的最小保持电压(UHalt，min1)和所施加的线圈电压(UK1)之间的比率(V1)大于第二继电器(K2)的最小保持电压(UHalt，min2)和所施加的线圈电压(UK2)之间的比率。
3.按照权利要求1或2的继电器电路，
其特征在于，
继电器(K1，K2)在并联情况下与串联电阻(RV1，RV2)串联并且如果继电器(K1)应该第一个释放，则V1＞＞V2。
4.按照权利要求1至3中至少之一的继电器电路在监测电路上的应用，该监测电路用以监测至少一个信号输入诸如紧急关机信号，带有至少两个串联或并联的继电器(K1，K2)，它们可以根据至少一个信号输入端上施加的信号进行控制，使之处于激活或去激活状态。
5.用于监测至少一个信号输入诸如紧急关机信号的监测电路，带有至少两个串联或者并联的继电器(K1，K2)，它们可以根据施加于该至少一个信号输入端上的信号进行控制，使之处于激活或者去激活状态，
其特征在于，
该继电器(K1，K2)具有不同的最小保持电压(UHalt，min1；UHalt，min2)和/或线圈电阻(RSp1，Rsp2)。
6.按照权利要求5的监测电路，
其特征在于，
第一继电器(K1)的最小保持电压(UHalt，min1)和所施加的线圈电压(UK1)之间的比率(V1)大于第二继电器(K2)的最小保持电压(UHalt，min2)和所施加的线圈电压(UK2)之间的比率(V2)。
7.按照权利要求5或6的监测电路，
其特征在于，
继电器(K1，K2)在并联情况下与串联电阻(RV1，RV2)串联并且如果继电器(K1)应该第一个释放，则V1＞＞V2。
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