CN106683946B - 一种直插式电子式中间继电器 - Google Patents

Abstract

一种直插式电子式中间继电器，属于继电器技术领域。包括外壳（1）以及从外壳（1）上引出的触发信号输入端以及触点的接线端，其特征在于：所述的触点设置有多组，每一组包括一个常开触点和一个常闭触点，常开触点和常闭触点均包括设置有控制端的可控型电力电子器件或/和电路，还设置有常开触点控制模块以及常闭触点控制模块，所述的触发信号输入端同时连接常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输入端，常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输出端分别连接常开触点以及常闭触点的控制端，在本直插式电子式中间继电器中，可直接插接在中间继电器底座上，由电子电路实现触点且触点中同时包括常开触点和常闭触点。

Description

一种直插式电子式中间继电器

技术领域

一种直插式电子式中间继电器，属于继电器技术领域。

背景技术

中间继电器是工业现场常用的电气原件，其主要作用是在继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量、容量以及用于在控制电路中传递中间信号。在现有技术中中间继电器一般均为常规的机械结构，主要由固定铁芯、动铁芯、弹簧、动触点、静触点、线圈、接线端子和外壳等部分组成，其主要工作原理为：当在继电器线圈上加电压，且等于或大于动作电压时，衔铁就被电磁吸力吸靠在铁心上，而接触片在衔铁顶板的推动下，触点接通、断开或转换被控制电路，当继电器线圈被断电或电压降低到小于返回电压时，衔铁在接触片的作用下返回到原来位置，在现有技术中，机械结构的中间继电器直接插接在常规的中间继电器底座上进行使用，现场的工作人员根据机械结构的中间继电器的管脚定义从中间继电器底座上进行接线，将中间继电器相应的管脚接入控制回路中。

由于现有技术中的中间继电器内部主要由机械结构实现其动作，因此在使用时存在功率损耗，且线圈运行时，有噪音产生，并且衔铁有污物时噪音更大。在负载电流较大时容易将触点烧住以至于触点不能够及时释放。当主触点带载释放时，容易产生电弧打火，同时机械结构的中间继电器的寿命较短。

在现有技术中，随着电子技术特别是可控硅的不断发展，市面上也出现了一些利用电子电路实现类似中间继电器中完成触点开闭功能的产品，其中较为成熟的产品有固态继电器、无触点接触器等。其基本原理是：利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，从而起到了类似“电子开关”的左右。但是现有技术中“电子开关”类的产品普遍存在有如下缺陷：现有的“电子开关”类产品普遍只有一个（或一组）常开触点，即当输入端的电压达到触发条件之后，其输出端的开关状态由接通状态变为闭合状态，因此在需要常闭触点的工况下无法使用。同时现有的“电子开关”类产品因为要承载较大的通过电流，因此体积较大，即使在不需要常闭触点的情况下，也无法直接插接在中间继电器底座上，代替常规的机械式中间继电器使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可直接插接在中间继电器底座，由电子电路实现触点且触点中同时包括常开触点和常闭触点的直插式电子式中间继电器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该直插式电子式中间继电器，包括外壳，从外壳上引出触发信号输入端以及触点的接线端，其特征在于：所述的触点设置有多组，每一组包括一个常开触点和一个常闭触点，常开触点和常闭触点均包括设置有控制端的可控型电力电子器件或/和电路，还设置有常开触点控制模块以及常闭触点控制模块，所述的触发信号输入端同时连接常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输入端，常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输出端分别连接常开触点以及常闭触点的控制端；在外壳的后端面上设置有与中间继电器底座配合的多个插针，所述的触发信号输入端以及触点的接线端与插针连接。

优选的，所述的常闭触点控制模块采用输出端为闭合状态的常闭型光耦实现。

优选的，所述的常开触点控制模块采用输出端为断开状态的常开型光耦实现。

优选的，设置有手动实现所述常开触点和常闭触点复位的强制复位模块，强制复位模块设置在所述的常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输出端。

优选的，所述的强制复位模块为一组手动控制的联动开关，联动开关中的常开触点并联在常闭触点控制模块输出端的两个接线端之间，联动开关中的常闭触点串联在常开触点控制模块输出端的任意一个接线端处。

优选的，所述的常闭触点控制模块中处于闭合状态的输出端并联在常闭触点的两接线端之间并形成回路，所述的常闭触点的控制端同时并联在该回路中。

优选的，所述的常开触点控制模块中处于断开状态的输出端并联在常开触点的两接线端之间并形成回路，所述的常开触点的控制端同时并联在该回路中。

优选的，还设置有电源输入模块，直流形式的所述触发信号直接接入电源输入模块的输入端，交流形式的所述触发信号通过设置在电源输入模块输入端的整流电路接入电源输入模块的输入端，电源输入模块的输出端同时连接常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输入端。

优选的，在所述的电源输入模块的输出端设置有用于向常开触点控制模块以及常闭触点控制模块输入稳定触发信号的稳压电路以及用于指示触发信号送入状态的指示电路。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

1、在本直插式电子式中间继电器中，由电子电路实现触点且触点中同时包括常开触点和常闭触点。由于本直插式电子式中间继电器全部通过电子元件实现了中间继电器的基本功能，因此完全避免了现有的机械式中间继电器使用时存在功率损耗，且线圈运行时有噪音产生的缺陷，更为重要的是由于没有机械式的开关结构，大大延长了使用寿命。

2、在本直插式电子式中间继电器中，各个插针的排布与常规的中间继电器的排布尺寸完全相同，即本直插式电子式中间继电器可通过插针直接插接在常规的孔的中间继电器的底座上，因此本直插式电子式中间继电器可以与常规的机械式中间继电器直接替换使用。

3、本直插式电子式中间继电器中，同时实现了常开触点和常闭触点的功能，从根本上解决了现有技术中类似“电子开关”的产品中无法实现常闭触点的弊端，因此可以完全替代现有技术中的机械式中间继电器。同时可以在触发信号输入端的两端同时并联多组相同的触发电路，从而实现多组触点的通断。

4、本直插式电子式中间继电器的电路中，电路结构简单，因此可以大大缩小实际产品的体积，从而有助于按照常规中间继电器的尺寸进行实现，有利于实现本直插式电子式中间继电器与常规机械式中间继电器的直接替换。

5、通过设置强制复位模块，当中间继电器在触发信号消失之后其触点未正常复位，可通过拨动强制复位的拨动杆使中间继电器中未复位的触点强行回到原始状态。

6、通过设置电源输入模块，可以适用于触发信号为直流信号和交流信号的场合，应用范围更广。

附图说明

图1为直插式电子式中间继电器后视图。

图2为直插式电子式中间继电器原理方框图。

图3为实施例1直插式电子式中间继电器电路原理图。

图4为实施例2直插式电子式中间继电器电路原理图。

图5为实施例3直插式电子式中间继电器电路原理图。

图6为实施例4直插式电子式中间继电器电路原理图。

其中：1、外壳 2、插针。

具体实施方式

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~6对本发明做进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种直插式电子式中间继电器，包括后端面开口的外壳1，在外壳1中封装有本直插式电子式中间继电器的控制电路，控制电路中继电器触发信号的输入端以及其中常开触点和常闭触点的接线端与相应的插针2连接，插针2自外壳1的后端面用引出并固定在外壳1的后端面上。在本直插式电子式中间继电器中，各个插针2的排布与常规的14脚的中间继电器的排布尺寸完全相同，即本直插式电子式中间继电器可通过插针2直接插接在常规的14孔的中间继电器的底座上，因此本直插式电子式中间继电器可以与常规的机械式中间继电器直接替换使用。

如图2所示，本直插式电子式中间继电器的控制电路，包括电源输入模块、常开触点控制模块、常闭触点控制模块、常开触点模块以及常闭触点模块，电源输入端同时与常开触点控制模块和常闭触点控制模块的输入端相连，常开触点控制模块与常闭触点控制模块的输出端分别与常开触点模块和常闭触点模块的输入端相连。

当触发信号送入电源输入模块之后，电源输入模块分别将触发信号送入常开触点控制模块和常闭触点控制模块的输入端，当常开触点控制模块接收到电源输入模块送入的触发信号之后，其输出端状态发生变化，并进一步驱动常开触点的接通状态发生变化，此时常开触点模块的开关状态由断开变为闭合；电源输入模块输出的控制信号同时送入常闭触点控制模块，当常闭触点控制模块接收到电源输入模块送入的触发信号之后，其输出端状态发生变化，并进一步驱动常闭触点模块的接通状态发生变化，此时常闭触点的开关状态由闭合变为断开。

在如图2所示的本直插式电子式中间继电器的控制电路中，端子V+和端子V-分别为触发信号的输入正极和输入负极，端子V+串联电阻R5后分别并联稳压管D1的阴极、集成芯片U1的输入正极以及电阻R6的一端，稳压管D1的阳极接地，电阻R6的另一端串联发光二极管D2后接地。集成芯片U1的输入负极同时并联集成芯片U2的正极以及电阻R7的一端，电阻R7的另一端以及集成芯片U2的输入负极同时接地。

集成芯片U1的输出正极同时并联双向晶闸管W1以及电容C1的一端，电容C1的另一端串联电阻R1之后同时并联双向晶闸管W1的另一端以及电阻R2的一端，电阻R2的另一端以及双向晶闸管W1的控制端同时连接集成芯片U1的输出负极。集成芯片U2的输出正极同时并联双向晶闸管W2以及电容C2的一端，电容C2的另一端串联电阻R3之后同时并联双向晶闸管W2的另一端以及电阻R4的一端，电阻R4的另一端以及双向晶闸管W2的控制端同时连接集成芯片U3的输出负极。

电阻R5~R6、稳压管D1以及发光二极管D2组成上述的电源输入模块，当其输入端有触发信号输入时，触发信号经稳压管D1稳压之后驱动发光二极管D2发光，同时向集成芯片U1~U2的输入端输入触发信号。集成芯片U1和集成芯片U2分别为上述的常开触点控制模块和常闭触点控制模块，其中集成芯片U1采用市售常见的常开型光电耦合器实现，如型号为moc3063、moc3083、TLP160J等型号的芯片，集成芯片U2采用市售常见的常闭型光电耦合器实现，如型号为TLP4227G、PS7241E、410EH等型号的芯片。发光二极管D2可作为指示灯设置在外壳1的前端面上，有助于对本直插式电子式中间继电器的导通状态进行显示。

电阻R1~R2、电容C1以及双向晶闸管W1组成上述的常开触点模块，电阻R3~R4、电容C2以及双向晶闸管W2组成上述的常闭触点模块。自双向晶闸管W1两端引出的接线端A1和B1是本直插式电子式中间继电器的常开触点的接线端，自双向晶闸管W2两端引出的接线端A2和B2是本直插式电子式中间继电器的常闭触点的接线端。

具体工作过程及工作原理如下：

当端子V+和端子V-之间未加载触发信号时，此时如果常开触点（接线端A1和B1）之间加载有负载，负载电源信号经接线端A1流经电阻R2并进入集成芯片U1的输出端，由于集成芯片U1为常开型光耦，因此其输出端之间为断开状态，所以在接线端A1和B1未形成通路，此时由于双向晶闸管W1的控制端未输入触发信号，因此双向晶闸管W1为截止状态，所以通过双向晶闸管W1实现了本直插式电子式中间继电器常开触点的功能。

此时如果常闭触点（接线端A2和B2）之间加载有负载，负载电源信号经接线端A2流经电阻R4并进入集成芯片U2的输出端，由于集成芯片U2为常闭型光耦，因此其输出端之间为闭合状态，所以此时负载电源信号依次经过电阻R4、以及集成芯片U2的输出端从接线端B2流出，因此在接线端A2和B2形成通路，形成通路的负载电源信号同时作为触发信号送入双向晶闸管W2的控制端，因此双向晶闸管W2导通，所以通过双向晶闸管W1实现了本直插式电子式中间继电器常闭触点的功能。

当端子V+和端子V-之间加载触发信号后，触发信号同时将集成芯片U1~U2触发，此时集成芯片U1的两输出端由断开状态变为闭合状态，此时负载电源信号经接线端A1流经电阻R2并进入集成芯片U1的输出端，由于集成芯片U1的两输出端之间变为导通状态，因此负载电源信号依次经过电阻R2、以及集成芯片U1的输出端从接线端B1流出，因此在接线端A1和B1形成通路，形成通路的负载电源信号同时作为触发信号送入双向晶闸管W1的控制端，因此双向晶闸管W1导通，所以通过双向晶闸管W1的状态由常开状态变为闭合状态。

此时集成芯片U2的两输出端由闭合状态变为断开状态，此时负载电源信号经接线端A2流经电阻R4并进入集成芯片U2的输出端，由于集成芯片U2的两输出端之间变为闭合状态，因此在接线端A2和B2所形成通路断开，因此双向晶闸管W1截止，所以通过双向晶闸管W2的状态由常闭状态变为导通状态。

在本直插式电子式中间继电器中，全部通过电子元件实现了中间继电器的基本功能，因此完全避免了现有的机械式中间继电器使用时存在功率损耗，且线圈运行时有噪音产生的缺陷，更为重要的是由于没有机械式的开关结构，大大延长了使用寿命。

本直插式电子式中间继电器中，同时实现了常开触点和常闭触点的功能，从根本上解决了现有技术中类似“电子开关”的产品中无法实现常闭触点的弊端，因此可以完全替代现有技术中的机械式中间继电器。同时可以在触发信号输入端的两端同时并联多组相同的触发电路，从而实现多组触点的通断。

本直插式电子式中间继电器的电路中，电路结构简单，因此可以大大缩小实际产品的体积，从而有助于按照常规中间继电器的尺寸进行实现，有利于实现本直插式电子式中间继电器与常规机械式中间继电器的直接替换。

实施例2：

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于：在本实施例中集成芯片U1~U2的输出端处设置有一组联动的触点，其具体设置位置为：常开触点T1’并联在集成芯片U2输出端的两个引脚之间，与常开触点T1’联动的常闭触点T1串联在集成芯片U1的任意一个输出端的引脚处。

在常规的机械式中间继电器上，设置有强制复位的拨动杆，中间继电器在收到触发信号触发正常工作，一旦中间继电器在触发信号消失之后其触点未正常复位，可通过拨动强制复位的拨动杆使中间继电器中未复位的触点强行回到原始状态。在本实施例中，通过设置联动的触点，实现了常规中间继电器中强制复位的功能。联动开关可以从外壳1的前端面上露出，方便实现强制复位。

其具体工作过程及工作原理如下：

当端子V+和端子V-之间加载触发信号后，双向晶闸管W1由截止状态变为导通状态，双向晶闸管W2由导通状态变为闭合状态，当触发信号消失之后，一旦因异常原因导致集成芯片U1或/和集成芯片U2失效导致双向晶闸管W1或/和双向晶闸管W2无法正常复位时，操作人员可按下联动开关，此时常开触点T1’闭合，将集成芯片U2的输出端短路，此时如果在接线端A2与B2之间连接有负载，负载的电源经过接线端A1后通过常开触点T1’与接线端B1之间形成通路，并同时将双向晶闸管W2导通，实现了未按照要求恢复闭合状态的常闭触点的强制闭合。

常开触点T1’闭合的同时常开触点T1断开，此时如果接线端A1和B1之间连接负载，则强行切断了负载电源将双向晶闸管W1触发的回路，实现了未按照要求恢复断开状态的常开触点的强制断开。

实施例1与实施例2适用于直流控制交流的场合，即触发信号为直流信号，加载在常开触点两端的回路为交流回路的场合。

实施例3：

本实施例适用于直流控制直流的场合，本实施例与实施例1的具体区别在于常开触点模块和常闭触点模块的控制回路发生变化，如图4所示，在常开触点模块中，接线端A1同时并联三极管Q2的集电极、三极管Q1的发射极以及集成芯片U1的输出正极，三极管Q2的集电极同时并联三极管Q1的发射极以及电阻R10的一端，电阻R10的另一端以及三极管Q1的基极同时连接三极管Q3的发射极。三极管Q3的集电极同时连接三极管Q2的发射极以及电阻R8~R9的一端，电阻R9的另一端同时并联三极管Q3的基极以及集成芯片U1输出负极。电阻R8的另一端为接线端B1，接线端A1和B1为常开触点的两个接线端。电阻R8表示外部负载，并且不限定是阻性负载。

在常闭触点模块中，接线端A2同时并联三极管Q5的集电极、三极管Q4的发射极以及集成芯片U2的输出正极，三极管Q5的集电极同时并联三极管Q4的发射极以及电阻R13的一端，电阻R13的另一端以及三极管Q4的基极同时连接三极管Q6的发射极。三极管Q6的集电极同时连接三极管Q5的发射极以及电阻R11~R12的一端，电阻R12的另一端同时并联三极管Q6的基极以及集成芯片U2输出负极。电阻R11的另一端为接线端B2，接线端A2和B2为常开触点的两个接线端。电阻R11表示外部负载，并且不限定是阻性负载。

本实施例的工作原理与实施例1的工作原理相似，在此不再赘述。

实施例4：

如图5所示，本实施例与实施例3的区别在于：在本实施例中加入了起到强制复位作用的联动开关，与实施例2的设置方式相同，常开触点T1’并联在集成芯片U2输出端的两个引脚之间，与常开触点T1’联动的常闭触点T1串联在集成芯片U1的任意一个输出端的引脚处。通过联动开关实现触点强制复位的过程及原理已在实施例2中有详细描述，在此不再进行赘述。

实施例5：

实施例5与实施例1的区别在于：在本实施例中，可在触发信号的输入端（端子V+及端子V-）处设置整流电路以及相应的滤波电路，从而可以实现，满足触发信号为交流信号的场合的应用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种直插式电子式中间继电器，包括外壳（1），从外壳（1）上引出触发信号输入端以及触点的接线端，其特征在于：所述的触点设置有多组，每一组包括一个常开触点和一个常闭触点，常开触点和常闭触点均包括设置有控制端的可控型电力电子器件或/和电路，还设置有常开触点控制模块以及常闭触点控制模块，所述的触发信号输入端同时连接常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输入端，常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输出端分别连接常开触点以及常闭触点的控制端；在外壳（1）的后端面上设置有与中间继电器底座配合的多个插针（2），所述的触发信号输入端以及触点的接线端与插针（2）连接。

2.根据权利要求1所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：所述的常闭触点控制模块采用输出端为闭合状态的常闭型光耦实现。

3.根据权利要求1所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：所述的常开触点控制模块采用输出端为断开状态的常开型光耦实现。

4.根据权利要求1所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：设置有手动实现所述常开触点和常闭触点复位的强制复位模块，强制复位模块设置在所述的常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输出端。

5.根据权利要求4所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：所述的强制复位模块为联动开关，联动开关自外壳（1）的前端面露出，联动开关内包括一组手动控制的、联动的触点：处于常开状态的触点T1’和处于常闭状态的触点T1，联动开关中处于常开状态的触点T1’并联在常闭触点控制模块输出端的两个接线端之间，联动开关中处于常闭状态的触点T1串联在常开触点控制模块输出端的任意一个接线端处。

6.根据权利要求1或2所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：所述的常闭触点控制模块中处于闭合状态的输出端并联在常闭触点的两接线端之间并形成回路，所述的常闭触点的控制端同时并联在该回路中。

7.根据权利要求1或3所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：所述的常开触点控制模块中处于断开状态的输出端并联在常开触点的两接线端之间并形成回路，所述的常开触点的控制端同时并联在该回路中。

8.根据权利要求1所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：还设置有电源输入模块，直流形式的所述触发信号直接接入电源输入模块的输入端，交流形式的所述触发信号通过设置在电源输入模块输入端的整流电路接入电源输入模块的输入端，电源输入模块的输出端同时连接常开触点控制模块以及常闭触点控制模块的输入端。

9.根据权利要求8所述的直插式电子式中间继电器，其特征在于：在所述的电源输入模块的输出端设置有用于向常开触点控制模块以及常闭触点控制模块输入稳定触发信号的稳压电路以及用于指示触发信号送入状态的指示电路。