CN105609370B - 多继电器输出同步检测电路和同步调整方法 - Google Patents

Abstract

一种多继电器输出同步检测电路和同步调整方法，所有继电器的常开触点串联、所有继电器的常闭触点串联形成两路触点链，每路触点链一端接输出电源正极，每路触点链的另一端接齐纳二极管的阴极，齐纳二极管的阳极为前置驱动器电源正极，在前置驱动器电源正极与电源负极之间连接可调延时保持电路；每个继电器接有由前置驱动器和输出晶体管组成的继电器驱动电路，前置驱动器电源正极做为前置驱动器输入端的信号端。当继电器不能保持同步时，改变延时保持电路中的RC时间常数达到改变延时保持时间的目的。本发明同步延时参数的调整方式简单，具有现场操作在线调整的方便性，独立检测，不占用控制系统的资源，减少控制系统的规模和成本。

Description

多继电器输出同步检测电路和同步调整方法

技术领域：

本发明涉及一种多继电器输出同步检测电路和同步调整方法，用于安全领域的继电器输出多通道同步检测。

背景技术：

安全领域的继电器输出要求多通道冗余和同步检测。目前的检测方式是把继电器的同步触点反馈到控制系统，由控制系统检测。其缺点是反馈环路会把输出接口的干扰信号也引入控制系统，影响控制系统的安全和稳定；另外，由于继电器的离散性，其动作时间差别较大。实用中，或是选择参数较近的继电器，或是调整控制系统逻辑和延长计时参数。但是，过长的延时参数导致继电器的同步时间加大，当输入信号变化较快时，导致继电器动作不同步，同步安全性降低。因此，必须调整到一个合适的延时参数，以保证同步和响应时间的要求。现在的控制系统多为嵌入式，一旦固化，现场无法调整参数。这对需要现场更换继电器的应用很不方便。

发明内容：

本发明的目的是提供一种多继电器输出同步检测电路和同步调整方法，方便多继电器输出的同步检测，方便继电器的同步调整。

本发明的目的是以如下方式实现的：每个继电器有用于联动的常开触点和常闭触点，所有继电器的常开触点串联、所有继电器的常闭触点串联形成两路触点链，每路触点链一端接输出电源正极，每路触点链的另一端接齐纳二极管的阴极形成两路同步检测链，齐纳二极管的阳极为前置驱动器电源正极，齐纳二极管起降压作用；在前置驱动器电源正极与电源负极之间连接由电阻、电容组成的可调延时保持电路；每个继电器接有由前置驱动器和输出晶体管组成的继电器驱动电路，前置驱动器电源正极做为前置驱动器输入端的信号端，前置驱动器输出端接晶体管的栅极，晶体管的漏极、源极与继电器线圈串接后接在输出电源正极与电源负极之间。电源负极也俗称“地”或“电源地”。 该继电器同步的检测和调整电路，是利用继电器联动的常开触点和常闭触点，检测继电器的同步动作，利用可调延时保持电路调整同步延时参数，满足继电器同步和快速响应的要求。特别适合现场更换继电器和调整参数的场合。而且检测是在输出电路部分完成，不会把接口的干扰信号引入系统内部，也不占用系统资源。

可调延时保持电路：它包括两个电阻、两个电容和四个跳线开关，所有电阻和电容的一端接电源负极，电阻和电容的另一端通过对应的跳线开关接前置驱动器电源正极。根据需要调整的时间，电阻和电容的数量可以相应增减。

一般地，晶体管作为推动继电器的输出晶体管，晶体管、继电器线圈与电源的接法为：晶体管的漏极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端连接输出电源正极，晶体管的源极接电源负极。

以两个继电器输出的同步电路为例：第一继电器的常开触点的一端与齐纳二极管的阴极连接，第一继电器的常开触点的另一端与第二继电器的常开触点的一端连接，第二继电器的常开触点的另一端与输出电源正极连接，齐纳二极管、第一继电器的常开触点和第二继电器的常开触点组成继电器常开同步检测链；第一继电器的常闭触点的一端与齐纳二极管的阴极连接，第一继电器的常闭触点的另一端与第二继电器的常闭触点的一端连接，第二继电器的常闭触点的另一端与输出电源正极连接，齐纳二极管、第一继电器的常闭触点和第二继电器的常闭触点组成继电器常闭同步检测链；齐纳二极管的阳极为前置驱动器电源正极；另有第一电阻、第二电阻、第一电容和第二电容，它们的一端并联连接电源负极，它们的另一端分别对应与第一跳线开关、第二跳线开关、第三跳线开关、第四跳线开关的一端连接，第一跳线开关、第二跳线开关、第三跳线开关、第四跳线开关的另一端并联连接到前置驱动器电源正极，第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一跳线开关、第二跳线开关、第三跳线开关和第四跳线开关组成可调延时保持电路；第一前置驱动器和第二前置驱动器的电源正极输入端接前置驱动器电源正极；第一前置驱动器的输入端连接前置驱动器电源正极提供的第一路输入信号端，第一前置驱动器的输出端连接第一晶体管的栅极，第一晶体管的漏极连接第一继电器线圈的一端，第一继电器的线圈的另一端连接输出电源正极，第一晶体管的源极接电源负极；第二前置驱动器的输入端连接前置驱动器电源正极提供的第二路输入信号端，第二前置驱动器的输出端连接第二晶体管的栅极，第二晶体管的漏极连接第二继电器线圈的一端，第二继电器线圈的另一端连接输出电源正极，第二晶体管的源极接地；第一前置驱动器和第一晶体管组成第一继电器的驱动电路，第二前置驱动器和第二晶体管组成第二继电器的驱动电路。对于多个继电器，分别把继电器的常开触点和常闭触点连接到常开同步检测链和常闭同步检测链，对应连接继电器驱动电路即可。

同步检测电路同步调整的方法为：分别串联每个继电器的联动常开触点和常闭触点，共同给继电器的前置驱动器独立电源电路供电，并且独立电源电路有电阻和电容组成的可调延时保持电路；当继电器同步时，无论是同步吸合还是同步断开，两路同步检测链总有一路连通，前置驱动器电源正极能与输出电源正极连通得电，前置驱动器正常工作，保持继电器的驱动状态不变；当继电器不能保持同步时，两路同步检测链均会断开，前置驱动器失去电源不能工作，继电器也无法正常动作，达到检测继电器同步动作的目的；可调延时保持电路的作用是保证继电器动作期间前置驱动器的电源供电，当继电器动作差别大时，通过调整延时保持电路的延时参数以保证继电器动作期间的不间断供电，调整的方式是通过改变延时保持电路中的RC时间常数达到保持时间的目的。调整时，观察继电器的实际响应动作，达到继电器同步与响应的要求。

调整延时保持电路延时参数的方式是通过跳线开关将几个电阻和几个电容分别接入或断开并联电路的不同组合方式实现RC时间常数的改变的。

本发明的有益效果是：同步延时参数的调整方式简单，可现场调整参数和测试继电器同步与响应，快速匹配继电器，具有现场操作在线调整的方便性，还能保证继电器输出的同步安全性；检测反馈环路只在输出电路部分，不会把接口的干扰引入系统内部，控制系统的稳定性提高；独立检测，不占用控制系统的资源，减少控制系统的规模和成本。

附图说明：

图1是本发明的电路图。

具体实施方式：

参照图1，以两个继电器为例：第一继电器K1的常开触点K1-1的一端与齐纳二极管D的阴极连接，第一继电器K1的常开触点K1-1的另一端与第二继电器K2的常开触点K2-1的一端连接，第二继电器K2的常开触点K2-1的另一端与输出电源正极VCC连接，齐纳二极管D、第一继电器K1的常开触点K1-1和第二继电器K2的常开触点K2-1组成继电器常开同步检测链；第一继电器K1的常闭触点K1-2的一端与齐纳二极管D的阴极连接，第一继电器K1的常闭触点K1-2的另一端与第二继电器K2的常闭触点K2-2的一端连接，第二继电器K2的常闭触点K2-2的另一端与输出电源正极VCC连接，齐纳二极管D、第一继电器K1的常闭触点K1-2和第二继电器K2的常闭触点K2-2组成继电器常闭同步检测链；齐纳二极管D的阳极为前置驱动器电源正极VDD，齐纳二极管D起降压作用，把VCC的电压降到VDD的电压；另有第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1和第二电容C2，它们的一端并联连接电源负极，它们的另一端分别对应与第一跳线开关J1、第二跳线开关J2、第三跳线开关J3、第四跳线开关J4的一端连接，第一跳线开关J1、第二跳线开关J2、第三跳线开关J3、第四跳线开关J4的另一端并联连接到前置驱动器电源正极VDD，第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第二电容C2、第一跳线开关J1、第二跳线开关J2、第三跳线开关J3和第四跳线开关J4组成可调延时保持电路；第一前置驱动器U1和第二前置驱动器U2的电源正极输入端接前置驱动器电源正极VDD；第一前置驱动器U1的输入端连接前置驱动器电源正极VDD提供的第一路输入信号端I1，第一前置驱动器U1的输出端连接第一晶体管Q1的栅极，第一晶体管Q1的漏极连接第一继电器K1线圈的一端，第一继电器K1的线圈的另一端连接输出电源正极VCC，第一晶体管Q1的源极接电源负极；第二前置驱动器U2的输入端连接前置驱动器电源正极VDD提供的第二路输入信号端I2，第二前置驱动器U2的输出端连接第二晶体管Q2的栅极，第二晶体管Q2的漏极连接第二继电器K2线圈的一端，第二继电器K2线圈的另一端连接输出电源正极VCC，第二晶体管Q2的源极接地；第一前置驱动器U1和第一晶体管Q1组成第一继电器K1的驱动电路，第二前置驱动器U2和第二晶体管Q2组成第二继电器K2的驱动电路。同步检测的原理是由于继电器的触点是联动的，无论第一继电器K1和第二继电器K2同步吸合还是同步断开，两路同步检测链总有一路连通，前置驱动器电源正极VDD能和输出电源正极VCC连通；VDD本身是无源的，只有连通VCC才能得到电源，第一前置驱动器U1、第二前置驱动器U2也得到电源而正常工作。当第一继电器K1和第二继电器K2不同步时，两路检测链路均会断开，第一前置驱动器U1、第二前置驱动器U2没有电源而不能正常工作，达到检测第一继电器K1、第二继电器K2同步动作的目的。

调整同步延时参数的原理是：当第一继电器K1、第二继电器K2的动作差异大时，在动作差异期间，前置驱动器电源正极VDD会断电，靠延时电路的储能总电容C（由电容C1、C2的并联组成）在这期间供电。供电的时间常数由总电容C和总电阻R（由电阻R1、R2和电路的等效电阻并联组成）的乘积R*C决定。因此，通过调整R和C，改变时间常数R*C的大小，达到调整同步延时的目的。调整方法为：跳线开关J1、J2，用以调整总电阻R的值，全部连通时，电阻值最小，全部断开时，电阻值最大；跳线开关J3、J4，用以调整总电容C的值，全部连通时，电容值最大，全部断开时，电容值最小；选择较小的时间常数R*C可以得到较快的继电器响应速度，较大的时间常数R*C可以得到较好的继电器同步。通过调整和测试继电器的响应和同步效果，达到兼顾响应和同步的良好平衡。

Claims (4)

1.一种多继电器输出同步检测电路，其特征在于：每个继电器有用于联动的常开触点和常闭触点，所有继电器的常开触点串联、所有继电器的常闭触点串联形成两路触点链，每路触点链一端接输出电源正极（VCC），每路触点链的另一端接齐纳二极管（D）的阴极形成两路同步检测链，齐纳二极管（D）的阳极为前置驱动器电源正极（VDD）；在前置驱动器电源正极（VDD）与电源负极之间连接可调延时保持电路，可调延时保持电路包括两个电阻、两个电容和四个跳线开关，所有电阻和电容的一端接电源负极，电阻和电容的另一端通过对应的跳线开关接前置驱动器电源正极（VDD）；每个继电器接有由前置驱动器和输出晶体管组成的继电器驱动电路，前置驱动器电源正极（VDD）做为前置驱动器输入端的信号端，前置驱动器输出端接晶体管的栅极，晶体管的漏极连接继电器线圈的一端，继电器线圈的另一端连接输出电源正极（VCC），晶体管的源极接电源负极。

2.根据权利要求1所述的多继电器输出同步检测电路，其特征在于：第一继电器（K1）的常开触点（K1-1）的一端与齐纳二极管（D）的阴极连接，第一继电器（K1）的常开触点（K1-1）的另一端与第二继电器（K2）的常开触点（K2-1）的一端连接，第二继电器（K2）的常开触点（K2-1）的另一端与输出电源正极（VCC）连接，齐纳二极管（D）、第一继电器（K1）的常开触点（K1-1）和第二继电器（K2）的常开触点（K2-1）组成继电器常开同步检测链；第一继电器（K1）的常闭触点（K1-2）的一端与齐纳二极管（D）的阴极连接，第一继电器（K1）的常闭触点（K1-2）的另一端与第二继电器（K2）的常闭触点（K2-2）的一端连接，第二继电器（K2）的常闭触点（K2-2）的另一端与输出电源正极（VCC）连接，齐纳二极管（D）、第一继电器（K1）的常闭触点（K1-2）和第二继电器（K2）的常闭触点（K2-2）组成继电器常闭同步检测链；齐纳二极管（D）的阳极为前置驱动器电源正极（VDD）；另有第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第一电容（C1）和第二电容（C2），它们的一端并联连接电源负极，它们的另一端分别对应与第一跳线开关（J1）、第二跳线开关（J2）、第三跳线开关（J3）、第四跳线开关（J4）的一端连接，第一跳线开关（J1）、第二跳线开关（J2）、第三跳线开关（J3）、第四跳线开关（J4）的另一端并联连接到前置驱动器电源正极（VDD），第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第一跳线开关（J1）、第二跳线开关（J2）、第三跳线开关（J3）和第四跳线开关（J4）组成可调延时保持电路；第一前置驱动器（U1）和第二前置驱动器（U2）的电源正极输入端接前置驱动器电源正极（VDD）；第一前置驱动器（U1）的输入端连接前置驱动器电源正极（VDD）提供的第一路输入信号端（I1），第一前置驱动器（U1）的输出端连接第一晶体管（Q1）的栅极，第一晶体管（Q1）的漏极连接第一继电器（K1）线圈的一端，第一继电器（K1）的线圈的另一端连接输出电源正极（VCC），第一晶体管（Q1）的源极接电源负极；第二前置驱动器（U2）的输入端连接前置驱动器电源正极（VDD）提供的第二路输入信号端（I2），第二前置驱动器（U2）的输出端连接第二晶体管（Q2）的栅极，第二晶体管（Q2）的漏极连接第二继电器（K2）线圈的一端，第二继电器（K2）线圈的另一端连接输出电源正极（VCC），第二晶体管（Q2）的源极接地；第一前置驱动器（U1）和第一晶体管（Q1）组成第一继电器（K1）的驱动电路，第二前置驱动器（U2）和第二晶体管（Q2）组成第二继电器（K2）的驱动电路。

3.一种利用权利要求1或2所述的多继电器输出同步检测电路实现同步调整的方法，其特征在于：分别串联每个继电器的联动常开触点和常闭触点，共同给继电器的前置驱动器独立电源电路供电，并且独立电源电路有可调延时保持电路；当继电器同步时，无论是同步吸合还是同步断开，两路同步检测链总有一路连通，前置驱动器电源正极能与输出电源正极连通得电，前置驱动器正常工作，保持继电器的驱动状态不变；当继电器不能保持同步时，两路同步检测链均会断开，前置驱动器失去电源不能工作，继电器也无法正常动作，达到检测继电器同步动作的目的；可调延时保持电路的作用是保证继电器动作期间前置驱动器的电源供电，当继电器动作差别大时，通过调整延时保持电路的延时参数以保证继电器动作期间的不间断供电，调整的方式是通过改变延时保持电路中的RC时间常数达到保持时间的目的。

4.根据权利要求3所述的同步调整方法，其特征在于：调整延时保持电路延时参数的方式是通过跳线开关将2个电阻和2个电容分别接入或断开并联电路的不同组合方式实现RC时间常数的改变的。