CN107749372A - 继电器控制电路及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种继电器控制电路及系统，采用分立的电子元器件，实现继电器的安全控制电路。同时，继电器控制电路包括充放电控制模块和储能输出模块，充放电控制模块接收第一处理器和第二处理器输出的脉冲信号，根据脉冲信号，判断第一处理器和第二处理器是否均处于正常工作状态，并根据判断结果控制储能输出模块。而储能输出模块根据所述充放电控制模块的输出，储存电能，以控制继电器的运行。当第一处理器和第二处理器中任意一个处理器处于非正常工作状态时，储能输出模块就会控制继电器停止工作，保证系统运行安全。

Description

继电器控制电路及系统
技术领域
本发明涉及继电器控制技术领域，尤其是涉及一种继电器控制电路及系统。
背景技术
不管传统的以轨道电路、闭塞区间、联锁系统、列车自动控制设备、道口设备等组成铁路信号系统，还是近年来随着计算机、互联网、物联网、无线移动通信等技术的进步发展起来的基于通信的列车自动控制系统等新型无线列控系统，从信号设备的功能、组成、结构进行分析，可以发现这些信号设备具有相同的结构形态：由逻辑处理层、输入输出接口层以及通信网络层组成，上述结构之间进行新号交互，进而控制继电器。
现有技术中，对安全继电器的控制多采用集成芯片实现双处理器的脉冲信号的逻辑与计算，以动态脉冲的方式给电容充放电，来实现电源的输出，以达到控制安全继电器的目的。这种方式存在着一些问题：
1.当输入输出接口层中的一个处理器死机，，另一个处理器工作正常时，输入输出信号就会保持某一个相对的低电平，但是该电路输出电源仍然正常，无法保证继电器落下，这样违背了故障导向安全的原则。
2.当输入输出接口层中的一个处理器光耦失效且失效模式为连接状态，而另一个处理器工作正常时，该电路工作正常，无法保证继电器落下，违背了故障导向安全的原则。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种继电器控制电路及系统，以缓解了现有技术中存在的继电器安全控制的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种继电器控制电路，包括：相互连接的充放电控制模块和储能输出模块；
所述充放电控制模块，用于与第一处理器和第二处理器连接，接收所述第一处理器和第二处理器输出的脉冲信号，根据所述脉冲信号，判断所述第一处理器和第二处理器是否均处于正常工作状态，并根据判断结果控制储能输出模块；
所述储能输出模块的输出端用于连接继电器，所述储能输出模块用于根据所述充放电控制模块的输出，储存电能，以控制所述继电器的通断。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述充放电控制模块包括变压器和判断单元；
所述变压器具有两个输入端，两个所述输入端分别用于接收所述第一处理器输出的第一脉冲信号和所述第二处理器输出的第二脉冲信号，所述变压器的输出端与所述判断单元连接；所述变压器用于对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行逻辑运算，输出第三脉冲信号至所述判断单元；
所述判断单元根据所述第三脉冲信号的电压值控制所述储能输出模块。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述判断单元包括三极管，所述三极管的导通电压等于所述第一处理器和第二处理器同时正常工作时，所述第三脉冲信号的电压值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述电路还包括脉冲放大滤波模块，用于接收所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，分别将其放大并输入所述变压器的两个输入端。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述储能输出模块包括电容E1，电容E2，二极管D1、二极管D2和二极管D6；
所述二极管D1的正极连接所述电容E1的负极和所述二极管D2的正极，所述二极管D1的负极连接所述电容E2的正极；
所述二极管D2的正极连接所述电容E2的负极和所述二极管D6的负极，所述二极管D2的负极连接所述二极管D1的正极；
所述二极管D6的负极连接所述二极管D2的正极和所述电容E2的负极。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，
所述储能输出模块还包括操作件，用以利用电磁效应控制继电器的通断。
第二方面，本发明实施例还提供继电器控制系统，包括：第一处理器、第二处理器和权利要求1～6中任一项所述的继电器控制电路；
所述第一处理器和第二处理器与所述继电器控制电路连接，并分别向所述继电器控制电路传输脉冲信号。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述系统还包括控制单元，用于控制所述第一处理器和第二处理器同步运行。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述控制单元包括晶体振荡器和复位电路；所述晶体振荡器和所述复位电路均与所述第一处理器和所述第二处理器连接。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述系统还包括可读写存储器，所述可读写存储器分别与所述第一处理器和第二处理器连接。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种继电器控制电路及系统，采用分立的电子元器件，实现继电器的安全控制电路。同时，继电器控制电路包括充放电控制模块和储能输出模块，充放电控制模块接收第一处理器和第二处理器输出的脉冲信号，根据脉冲信号，判断第一处理器和第二处理器是否均处于正常工作状态，并根据判断结果控制储能输出模块。而储能输出模块根据所述充放电控制模块的输出，储存电能，以控制继电器的运行。当第一处理器和第二处理器中任意一个处理器处于非正常工作状态时，储能输出模块就会控制继电器停止工作，保证系统运行安全。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的继电器控制电路的电路图；
图2为本发明实施例提供的继电器控制电路的结构框图；
图3为本发明实施例提供的充放电控制模块的结构框图；
图4为本发明实施例提供的继电器控制系统的结构框图。
图标：
101-脉冲放大滤波模块；102-充放电控制模块；1021-变压器；1022-判断单元；103-储能输出模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前继电器控制设备无法保证实现故障导向安全，基于此，本发明实施例提供的一种继电器控制电路及系统，可以应用于轨道电路、闭塞区间、联锁系统、列车自动控制设备、道口设备等设备中；尤其可以应用于基于通信的列车自动控制系统等新型无线列控系统中；下面通过实施例进行描述。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种继电器控制电路进行详细介绍，
参见图2所示的继电器控制电路的结构框图，一种继电器控制电路，包括：脉冲放大滤波模块101以及相互连接的充放电控制模块102和储能输出模块103；
所述充放电控制模块102，用于与第一处理器和第二处理器连接，接收所述第一处理器和第二处理器输出的脉冲信号，根据所述脉冲信号，判断所述第一处理器和第二处理器是否均处于正常工作状态，并根据判断结果控制储能输出模块103；
参见图3所示的充放电控制模块的结构框图，所述充放电控制模块102包括变压器1021和判断单元1022；
所述变压器1021具有两个输入端，两个所述输入端分别用于接收所述第一处理器输出的第一脉冲信号和所述第二处理器输出的第二脉冲信号，所述变压器1021的输出端与所述判断单元1022连接；所述变压器1021用于对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行逻辑运算，输出第三脉冲信号至所述判断单元1022；
所述判断单元1022根据所述第三脉冲信号的电压值控制所述储能输出模块103。
参见图1所示的继电器控制电路的电路图，所述判断单元1022包括三极管Q4、三极管Q6、三极管Q7、电阻R15和电阻R17；
所述三极管Q4为NPN三极管，它的基极连接所述变压器，所述三极管Q4的发射极连接所述变压器和所述三极管Q7的集电极，所述三极管Q4的集电极连接所述电阻R15、所述三极管Q7的基极和所述三极管Q6的基极；
所述三极管Q6为NPN三极管，它的基极连接所述三极管Q4的集电极、所述电阻R15和所述三极管Q7的基极，该三极管Q6的集电极连接所述电阻R17，该三极管Q6的发射极连接所述三极管Q7的发射极；
所述三极管Q7为PNP三极管，它的基极连接所述三极管Q4的集电极、所述电阻R15和所述三极管Q6的基极，该三极管Q7的集电极连接所述变压器和所述三极管Q4的发射极，该三极管Q7的发射极连接所述三极管Q6的发射极；
所述电阻R15的一端连接所述三极管Q4的集电极、所述三极管Q7的基极和所述三极管Q6的基极，另一端连接所述电阻R17和24V电压；
所述电阻R17一端连接所述三极管Q6的集电极，另一端连接所述电阻R15和24V电压。
所述储能输出模块包括电容E1，电容E2，二极管D1、二极管D2、二极管D6和操作件；
所述二极管D1的正极连接所述电容E1的负极和所述二极管D2的正极，所述二极管D1的负极连接所述电容E2的正极；
所述二极管D2的正极连接所述电容E2的负极和所述二极管D6的负极，所述二极管D2的负极连接所述二极管D1的正极；
所述二极管D6的负极连接所述二极管D2的正极和所述电容E2的负极。
操作件为线圈，作为所述储能输出模块的输出端用于连接继电器，所述储能输出模块根据所述充放电控制模块的输出，储存电能，以控制所述继电器的通断。
当变压器1021无输出或者输出低于三极管Q4导通电压时，三极管Q4截止，电路处于静止状态，电容E1两端的电压大约为电源电压+24VS；
当输出脉冲时，三极管Q4，三极管Q7导通，三极管Q6截止，电容E1通过三极管Q6给电容E2充电；脉冲消失时，三极管Q4,三极管Q7截止，三极管Q6导通，电源通过三极管Q6、给电容E1充电。这样，按照脉冲的频率给电容E1，电容E2，充放电，使线圈两端NO0和COM0之间达到继电器的吸合电压。
脉冲放大滤波模块101，用于接收所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，分别将其放大并输入所述变压器1021的两个输入端。
在上述继电器控制电路中，第一处理器和第二处理器分别通过各自的输出端输出脉冲信号第一脉冲信号和第二脉冲信号。第一脉冲信号经过放大后，在变压器的输入端3、4端形成一路脉冲信号；第二脉冲信号，在变压器的输入端1、2端出现；两路脉冲信号经过变压器进行逻辑相加运算后，输出第三脉冲信号。
假设变压器的输入端1、2端对变压器的输出端5、6端的匝数比为N1，电压为u1；变压器的输入端3、4端对变压器的输出端5、6端的匝数比为N2,电压为u2，则变压器的输出端5、6端的的电压为u3：
u3＝u1/N1+u2/N2
u3电压根据上式的结果，用来控制三极管Q4导通和截止。
由上式可知：当第一脉冲信号或第二脉冲信号任何一个有故障或停止输出时，变压器的输出端5、6端的的电压u3则会小于三极管Q4的导通电压，三极管Q4将截止输出，线圈两端NO0和COM0之间的电压下降为0，继电器落下，继电器停止工作，保证了运行电路的安全。当第一脉冲信号和第二脉冲信号一致时，变压器的输出端5、6端的电压u3会达到三极管Q4的导通电压，线圈两端NO0和COM0之间的电压上升到吸起电压，继电器正常工作，这样的设计符合故障导向安全的原则，达到了安全性的目的。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
参见图4所示的继电器控制系统的结构框图，本发明实施例还提供一种继电器控制系统，包括：第一处理器21、第二处理器22和上述的继电器控制电路11；
所述第一处理器21和第二处理器22与所述继电器控制电路11连接，并分别向所述继电器控制电路11传输脉冲信号。
优选地，所述系统还包括控制单元，用于控制所述第一处理器21和第二处理器22同步运行。其中，所述控制单元包括晶体振荡器24和复位电路25；所述晶体振荡器24和所述复位电路25均与所述第一处理器21和所述第二处理器22连接，以此保证第一处理器21和第二处理器22同时接收到控制信号，运行同步。
优选地，所述系统还包括可读写存储器23，所述可读写存储器23分别与所述第一处理器21和第二处理器22连接，第一处理器21和第二处理器22在接收到晶体振荡器24输出的控制信号之后，首先进行写操作，将控制信号写入可读写存储器23，再执行读操作，第一处理器21和第二处理器22分别从可读写存储器23读取彼此写入的信号，然后第一处理器21和第二处理器22分别将从晶体振荡器24接收的信号和从可读写存储器23读取的信号进行对比，如果一致，继续工作，向继电器控制电路11输出脉冲信号，如果不一致，则停止工作。
上述继电器控制系统采用2取2的双处理器结构，将信息采集和设备驱动进行整合设计，完成双处理器与继电器控制电路的信息交互、双处理器共同采集室外信号设备状态、共同驱动室外信号设备等任务，实现二取二。双处理器通过相同的晶体振荡器和复位电路以保证启动时间同步，保证驱动脉冲运行同步。双处理器通过各自的输出端输出脉冲信号第一脉冲信号和第二脉冲信号。两路脉冲信号经过变压器进行逻辑相加运算后，输出一路脉冲信号。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种继电器控制电路，其特征在于，包括：相互连接的充放电控制模块和储能输出模块；
所述充放电控制模块，用于与第一处理器和第二处理器连接，接收所述第一处理器和第二处理器输出的脉冲信号，根据所述脉冲信号，判断所述第一处理器和第二处理器是否均处于正常工作状态，并根据判断结果控制储能输出模块；
所述储能输出模块的输出端用于连接继电器，所述储能输出模块用于根据所述充放电控制模块的输出，储存电能，以控制所述继电器的通断。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述充放电控制模块包括变压器和判断单元；
所述变压器具有两个输入端，两个所述输入端分别用于接收所述第一处理器输出的第一脉冲信号和所述第二处理器输出的第二脉冲信号，所述变压器的输出端与所述判断单元连接；所述变压器用于对所述第一脉冲信号和所述第二脉冲信号进行逻辑运算，输出第三脉冲信号至所述判断单元；
所述判断单元根据所述第三脉冲信号的电压值控制所述储能输出模块。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述判断单元包括三极管，所述三极管的导通电压等于所述第一处理器和第二处理器同时正常工作时，所述第三脉冲信号的电压值。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括脉冲放大滤波模块，用于接收所述第一脉冲信号和第二脉冲信号，分别将其放大并输入所述变压器的两个输入端。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述储能输出模块包括电容E1，电容E2，二极管D1、二极管D2和二极管D6；
所述二极管D1的正极连接所述电容E1的负极和所述二极管D2的正极，所述二极管D1的负极连接所述电容E2的正极；
所述二极管D2的正极连接所述电容E2的负极和所述二极管D6的负极，所述二极管D2的负极连接所述二极管D1的正极；
所述二极管D6的负极连接所述二极管D2的正极和所述电容E2的负极。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述储能输出模块还包括操作件，用以利用电磁效应控制继电器的通断。
7.一种继电器控制系统，其特征在于，包括：第一处理器、第二处理器和权利要求1～6中任一项所述的继电器控制电路；
所述第一处理器和第二处理器与所述继电器控制电路连接，并分别向所述继电器控制电路传输脉冲信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括控制单元，用于控制所述第一处理器和第二处理器同步运行。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制单元包括晶体振荡器和复位电路；所述晶体振荡器和所述复位电路均与所述第一处理器和所述第二处理器连接。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括可读写存储器，所述可读写存储器分别与所述第一处理器和第二处理器连接。
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CN113223895A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 株洲中车时代电气股份有限公司 一种继电器的输出安全控制电路
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