CN108878218B - 一种微功耗多功能智能型继电接触器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明由整流、取样、防逆流、贮能、DC变换、吸合、释放、及MCU控制单元组成(见说明书附图2)。本发明不但能消除交流接触器工作时的噪声，而且可显著降低各类接触器的工作功耗。本发明工作时的功率损耗不足1W，如果按网上统计的接触器平均功率损耗50W计算，平均可节约电能98％左右。由本发明生产的接触器，不仅兼容传统的继电工作方式，而且可进行定时自动工作及网络方式工作，可满足各种使用场合。因此，本发明赋予了接触器新的生命，具有较高的推广价值。

Description

一种微功耗多功能智能型继电接触器控制装置

技术领域

本发明涉及一种工业控制电器。具体地，本发明专利涉及交流接触器、直流接触器等继电控制电器。

背景技术

接触器是一种具有接通与分断设备电源的工业电器，导通能力强，通过电流大，损耗小，可实现异地控制，具有欠压、失压保护功能，是一种广泛运用于工业生产过程中的控制电器。虽然受到变频器的不断冲击，但由于其低廉的价格优势，在不需要调速的场合，仍然是首选的控制电器，加之接触器具有隔离电源的作用，在生产过程中具有不可替代的作用。

接触器是一种运用电磁铁原理工作的电器，在工作时，为了克服弹簧的弹力而保持吸合状态，必须不间断地给线圈提供电能。对于交流接触器来说，工作时还存在一定的噪声。

本发明可克服接触器的上述缺点，不但可以使交流接触器无噪声的工作，而且可显著降低各类接触器的工作功耗。本发明工作时的功率损耗不足1W，如果按网上统计接触器平均功率损耗50W计算，平均可节约电能98％。由本发明生产的接触器，控制方式多样，可分为传统工作方式和定时自动工作方式及网络工作方式，可满足各种使用场合。因此，本发明赋予了接触器新的生命，具有较高的推广价值。

发明内容

本发明由输入整流电路、取样电路、防逆流、DC变换、贮能、MCU控制单元、吸合及释放电路组成。请参见说明书附图2。本发明兼容传统接触器的工作方式，不仅具有传统接触器的欠压及失压保护，而且具有过压保护、时间继电器功能。定时自动工作以及网络工作方式是本发明赋予接触器的新的工作方式。

为了阐述本发明的各种工作方式,首先对本发明的原理进行阐述，请参见说明书附图1、说明书附图3及说明书附图4。本发明以线圈电压为交流220V的交流接触器为例进行说明，但并不局限于在交流220V的交流接触器上使用。

需要说明的是，承载本发明的接触器，需在传统接触器的基础上增添一套电磁机构，请参见说明书附图1。图中标注1、2、3、4、5、7是构成传统接触器各种元件，标注1、2、3、4、5构成接触器的执行机构(本发明中称为主机构)。本发明装置需要对传统接触器进行重新设计，在传统接触器的基础上，增加说明书附图1中标注9、10、11及12组成的另一套电磁铁系统(本发明中称副机构)、连杆5上新开的卡槽6、新增锁定销8及本发明专利13。

本发明的原理见说明书附图3、附图4。以下的叙述中，在没有特别说明的情况下，均指说明书附图3。

所述整流电路由自恢复保险RU21及整流桥N21组成。当本发明发生短路故障时，RU21可有效保护外部线路，防止电气火灾事故发生。整流桥N21为AC/DC变换电路，为后续电路提供脉动直流电。

所述采样电路1由电阻R22、电容C21、电感L21及电阻R23构成，完成对输入电压的监控性采样，采样的结果送给MCU电路进行处理，是MCU进行操控的依据。在传统工作方式和定时自动工作方式下，本发明可实现接触器线圈得电吸合，失电或电网电压跌落到一定值时接触器释放的目的；在网络工作方式下，本发明可在失电或电网电压下降到一定值时，即使没有得到通讯主机的及时停机指令，但本发明会主动发出停机指令，断开接触器，从而保护用电设备。

所述采样电路2由电阻R24、电阻R25及电容C22构成，完成对贮能电容C24端电压的采样，采样的结果送给MCU电路进行处理。工作时，MCU控制电路根据采样电路2采样的结果，确定接触器是否可投入运行。在交流电源中，如果采样的值低于输入电压1.3倍(对于直流接触器为0.95倍)，说明电路有故障，此时如果启动接触器合闸，当需要停止时，解锁机构可能得不到足够的能量，接触器将无法断开。因此，控制电路MCU就不会发出合闸信号(不给合闸线圈提供电能)，接触器就不会吸合，同时，MCU会在显示屏左下角显示贮能过低(“LowE！”)的故障。在停止接触器的时候，MCU控制电路还会根据停止给解锁线圈供电时的贮能电容C24的端电压，判断贮能电容C24是否电容量下降到不能使本发明正常工作的电容量，并将结果保存下来，在下次传统方式工作时，如果电容C24的电容量下降较多，不能使接触器在传统工作方式下正常工作，MCU控制电路就不会启动接触器，且在显示屏的左下角会显示电容量不足(“Fault0”)的故障。

所述防逆流电路由二极管VD21组成。防逆流电路的作用是，当输入电压降低到比贮能元件端电压低时，电流不会逆流进采样电路1中而影响采样电路1对输入电压的正常的监控性的采样工作。只有这样，采样电路1采样的结果才能真实地反应输入电压的变化实况，进一步地，MCU才能根据采样电路1所采样的结果做出及时而正确的停机动作。

所述贮能电容C24在本发明中是一个比较重要的元件，本发明的使用寿命主要取决于贮能电容C24的寿命。没有贮能电容C24的正常工作，本发明就不复存在。所以，必须设计一保护电路对贮能电容C24加以保护。下面就对本发明专利中的保护电路进行简要说明。

所述贮能保护电路由限流电阻R21、自恢复保险RU22及稳压管VD22组成。限流电阻R21的作用是保护贮能电容C24在刚接通电源时，过大的充电电流对贮能电容C24的冲击；自恢复保险RU22的作用是当220V的交流接触器错误地接入380V电源时，流过元件的电流会显箸增加，自恢复保险因其正温特性，迅速达到高阻态，使超过稳压管VD22的电压，降在自恢复保险两端，从而保护限流电阻R21及贮能电容C24；稳压管VD22的作用是限制贮能电容C24的充电电压，防止贮能电容C24因充电电压过高而损坏。

贮能保护电路还可以采用说明书附图5的电路，附图5所示的电路，不但可以控制贮能电容C24的充电电流，而且可减小贮能电容C24的充电时间，使接触器启动时间变短，但成本较高，电路相对复杂一些。

所述贮能电路由电容C24构成，在本发明专利中，采用电容作为贮能元件，其原因在于，电容的充电电流较大，充电时间较短。本发明专利的贮能电容C24兼有滤波作用。由于贮能电容C24是一个非常重要的元件，因此，在选取时应遵循必要的原则，综合考虑各种因素。

选取贮能电容C24时应遵循如下原则：

1)贮能电容所贮存的能量应尽可能的多；

2)贮能元件的体积应尽可能的小，以便于本发明缩小体积；

3)贮能元件的电压应留有足够的余量。

由于电容的贮能为W_C＝CU²/2，在相同体积下，电压越高，所贮存的能量越高，所以本发明采用电压为310V(220V交流电的峰值电压)的电源作为的贮能电容C24的充电电源。

贮能电容C24的选取除了应遵循上述原则外，还应考虑下面几个方面的因素：

1)锁定器解锁线圈所需要的能量；

2)释放完成后，保存运行数据所需消耗的电能；

3)DC变换电路维持正常工作，电容C24所要贮存的能量；

4)电容工作一定时间后，电容量会逐步下降，影响本发明的使用寿命。

综合考虑上述因素，本发明选择耐压450伏特电容量为120微法的电解电容作为贮能电容C24，并在20A的交流接触器上进行了实验。下面将实验方法及结果进行简要说明：

本发明在220V交流接触器上，利用原电磁机构作为本发明的合闸机构，采用直流5V，功率为2W的电磁铁作为锁定机构的解锁动力源，即本发明说明书附图1中的标注9、10、11、12，并加大线圈电流为800mA，以期产生足够的电磁力。在程序中设定供电的时间定为300ms，工作方式设定为传统工作方式，并用示波器进行测量，测量结果见说明书附图7。在附图7中，通道3(CH3)的波形为贮能电容C24的端电压，通道2(CH2)的波形为DC变换电路输出的12V电源波形，通道1(CH1)的波形为借助5V电源对接触器接点闭合与断开测量所产生的波形，5V高电平表示断开状态，0V低电平表示接点闭合状态。从附图7中可以看出，当解除给本发明供电，本发明立即给解锁机构供电，接触器很快就开始释放，到给解锁机构供电结束时，贮能电容C24电压从310V下降到200V，MCU保存数据所需时间在毫秒级以下，可以忽略不计，贮能电容C24余下的电能可供电路工作很长的一段时间，由此可见，本发明贮能电容C24留有相当大的余量，可保证本发明的使用寿命。

所述吸合电路由电阻R41、R42、R43、R44、R45、R46、可调电阻RP41、绝缘栅管VT41、二极管VD41、光电耦合集成电路N41及运算放大器N61B组成；所述释放电路由电阻R31、R32、R33、R34、R35、R36、可调电阻RP31、绝缘栅管VT31、二极管VD31、光电耦合集成电路N31运算放大器N61A组成。两个电路除电流取样电阻R46与R36的参数不同外，其它元件参数对应相同，两个电路的工作原理也相同，因此，选择一个电路加以说明即可。下面以释放电路为代表加以阐述。

在释放电路中，运算放大器N61A、电阻R33、R34、R71、R72、R73组成迟滞比较器，迟滞宽度约为0.2V。

在MCU(参见说明书附图4)未完成初始化前，MCU各脚为高阻态，所以迟滞比较器的输入端A点电压和比较电压(即运算放大器N61A负输入端2的电压)不受MCU控制，这时，比较电压由电阻R71和R72分压获得4.05V的电压，高于输入端A点由电阻R31和R32分压所获得的电压值3.92V，运算放大器输出电压为－12V，驱动管VT31截止，这就保证了开机时锁定机构不会误动作。

MCU完成初始化后，使能信号CEN一直处于低电压0V，比较电压(比较器N61A负输入端2的电压)下降至2.44V，当未发出停机信号时，控制信号CSP也为0V，输入电压(即附图5中A点的电压)小于比较电压，这就保证了运算放大器输出电压维持在－12V，使驱动管VT31维持截止状态，锁定机构不会动作。

当MCU发出停机指令时，控制信号CSP为高阻态，输入端A点电压由电阻R31和R32分压而得电压3.92V，此电压高于比较电压2.44V，迟滞比较器发生翻转，由－12V突变为+12V，驱动管VT31由截止状态跳变为饱和导通状态，接在端子X31上的锁定器线圈获得电压，电流由0逐渐上升，分流电阻R36两端的电压也逐渐上升，上升到一定值时，电流开始流入光电耦合器N31，N31的输出端也就有电流流过，迟滞比较器输入端A点的电压开始下降，当流过锁定器线圈电流上升到一定值时，迟滞比较器输入端A点的电压就会下降到低于比较电压2.44V，电路又会再一次的翻转为－12V，迫使VT31截止。由于锁定器线圈具有电感，电流会经续流二极管VD31及分压电阻R36形成闭合回路流动，方向不变，但电流大小会因为分流电阻R36和自身内阻损耗而逐渐下降，流过光电耦合器N31的电流也会下降，同时N31输出端的电流也会逐渐减小，这样一来，迟滞比较器输入端A点的电压又开始逐渐上升，当迟滞比较器输入端A点的电压上升到高于比较电压2.44V时，迟滞比较器再一次翻转，输出端电压又会由－12V跃变为+12V，驱动管VT31再一次导通，电源又为锁定器线圈充电，使线圈电流维持在一定数值。在控制信号CSP未被拉低到0V时，释放电路就会一直振荡下去，其振荡频率由锁定器线圈电感和分流电阻R36及线圈自身内阻决定。

在经过大约300ms后，锁定器便能完成接触器的解锁过程，此时，MCU便发出停止给解锁线圈供电的命令(合闸机构的通电时间相同)，迟滞比较器输入端A点电压又被钳定在0V，迫使VT31截止，以便节约电能，保证MCU能够继续工作一定时间，完成对贮能电容C24的电容测量和运行数据的保存。

需要说明的是，该种电路的输出为具有一定纹波的恒定电流，电流的大小受控于分流电阻R36，纹波大小受控于迟滞比较器的迟滞宽度，与线圈电感无关。因此，该电路可适应不同电感量的电感线圈，这是该电路的显著特点，也是本发明需要保护的重点之一。

所述DC变换电路为反激型开关稳压电路，由电阻R51至R59、电容C52至C62、稳压管VD51、二极管VD52至VD55、电感L51至L53、变压器T1、电源芯片N51、光电耦合N52、稳压芯片N53构成，共输出三路不同电压等级的直流电，+12V、－12V和+5V。+12V和－12V供吸合和释放电路使用，+5V供MCU控制电路使用，三路直流电皆采用热地方式工作。其原因在于，采用热地方式工作，可使信号的耦合、传输和驱动控制更为方便，同时可减少器件的使用，缩小电路体积，降低本发明专利的成本。

所述MCU控制电路由说明书附图4中相关元件构成。控制芯片N01采用宏晶科技生产的IAP15W413AS－DIP16芯片，该芯片内置有6路AD转换电路、512字节RAM存储器、13KFlash程序存储器，同时，该芯片内部的Flash存储器可用于保存运行的参数，可省掉AD转换电路和外部存储器等电路，可有效减小本发明的体积和成本。此外，该芯片能在线编程，可方便本发明的软件升级。但并不说明本发明局限于此款此封装此厂家的MCU(或单片机)。本发明的控制原理请参见说明书附图4。

从图中可以看出，本发明专利共设有4个按键，各按键的功能作如下：

1)SB1为菜单选择键，按动SB1可选择不同的参数；

2)SB2为上加键，当所选择的参数为可调状态(出现光标并闪烁)时，可使参数的值向上增加；

3)SB3为下减键，当所选择的参数为可调状态(出现光标并闪烁)时，可使参数的值向下递减；

4)SB4为设置确认键，在进入某一参数时，第一次按动SB4，光标出现并闪烁，表明参数可以调整，此时按动上加键SB2或下减键SB3时，可调整参数的值。

此外，本发明专利共有控制信号3个，各信号的功能如下：

1)输出信号CSP为控制锁定机构的信号，由MCU管脚5输出。当MCU置管脚5为1时，管脚5为高阻态，释放电路工作。当MCU置管脚5为低电平，释放电路停止工作；

2)输出信号CST为控制合闸机构的信号，由MCU管脚7输出。当MCU置管脚7为1时，管脚7为高态，合闸电路工作。MCU置管脚7为低电平，合闸电路停止工作；

3)输出信号CEN为合闸机构和锁定机构的使能控制信号，由MCU管脚12输出。当MCU置管脚12为高电平时(MCU未完成初始化之前均为高电平)，管脚12为高阻态，合闸机构和锁定机构均不工作；当输出信号CEN为低电平时，合闸机构和锁定机构才能工作。但是否工作还受CSP和CST信号的控制。设置该信号的目的是为了防止本专利所生产的接触器在刚接通电源时误动作。

附图4中，开关K1B、K1D为方便升级系统而设，在升级系统时，强迫系统重启，以达到升级系统的目的。开关K1B、K1D是同一个微型开关的两对接点，将其并联后，可提高开关的寿命。

附图4中，电阻R09、R10、R11、R12及光电耦合器N02、N03为通讯信号隔离电路。由于本发明为热地系统，通讯线路是与外部接触的唯一路径，将其隔离，就不会把内部的市电导出，从而保证外部设备和人员的安全，附图4中的USB接口，是通讯信号进出的端口。

附图4中，端子X02是连接接触器辅助接点或光电开关的端口，为说明方便，本发明专利用辅助接点作为测试接触器状态的传感器为例进行说明。出于安全考虑，所接辅助接点为常闭型接点，当所接辅助接点断开时，表示接触器处于闭合状态(即工作状态)；当所接辅助接点闭合时，表示接触器处于断开状态(即停止状态)。

附图4中，端子DIS为外接显示屏的端口。外接的显示屏为晶联讯电子生产的型号为JLX1602A-4液晶显示屏，形状大小见说明书附图6。JLX1602A-4液晶显示屏具有IIC接口，方便与控制电路MCU连接。JLX1602A-4液晶显示屏可显示两行，每行16个字符，内附英文字模，功耗在100mW之内，非常适合作为本发明专利的显示屏。

附图4中，信号AD1为电源采样输入，MCU控制电路按0.5ms时间间隔进行采样，由连续20个采样值(交流电的半周期)求平均值，然后换算成有效值，送显示电路进行显示，同时进行判断，以实现启动或欠压、过压停机动作。

附图4中，信号AD2为贮能电容C24端电压的采样输入，MCU控制电路仍然按0.5ms时间间隔进行采样，求取连续20个采样值的平均值，用以判断贮能电路及贮能电容C24是否正常，如果正常，MCU控制电路才能发出启动信号，拉高CST电压，使合闸电路工作；如果不正常，MCU就不发出合闸信号，同时在显示屏的左下角显示其故障代码(“Fault1”)。

需要说明的是，本发明共设有13个参数，参数说明如下：

1)适用电压参数(Applied_Vol)，该参数说明了由本发明生产的接触器所适用的电压，该参数为不可调参数；

2)输入电压参数(Input Voltage)，该参数为本发明接入电源的电压检测值，其值可校正；3)欠压保护参数(Under_Voltage)，该参数可调，其作用是当本发明接入的电源电压下降到该参数以下时，启动停机程序，解除锁定器的锁定，使接触器释放，完成传统工作方式下的正常停机或者保护用电设备不会因电网电压过低而损坏；

4)过压保护参数(Over_Voltage)，该参数可调，其作用是当本发明接入的电源上升到该参数以上时，启动停机程序，解除锁定器的锁定，使接触器释放，保护用电设备不会因电网电压过高而损坏；

5)迟滞宽度参数(Hysteresis)，这是利用程序模拟迟滞比较器而设置的一个参数，该参数可调，其作用是消除干扰，防止由本发明生产的接触器在接入电压处于欠压保护参数或者过压保护参数临界值时出现反复吸合、断开，使接触器的吸合与断开干净利落；

6)贮能检测参数(Energy Voltage)，该参数是贮能电容C24的电压检测值，其值可校正；7)延时启动参数(Delayed time)，该参数可调整，调整范围为0秒到8小时59分59秒，调整为0秒时，本发明在接入电源时，立即启动接触器合闸。调整为不为0时，本发明所生产的接触器便具有延时启动功能，可免去时间继电器，使接触器兼具时间继电器的功能；

8)工作定时参数(Work timing)，该参数可调，调整范围为0秒到8小时59分59秒，该参数必须与控制地选择参数、定时开关参数配合使用。当定时开关设置为“Yes”、控制地选择“Local”时，才能启动工作定时器工作。定时器为下减定时，当下减到0(即定时时间到)时，自动启动停机程序，释放接触器，断开设备电源；

9)定时开关参数(WorkTimerState)，该参数可调，当本参数设置为“Yes”时，工作定时参数有效，当本参数设置为“N0”时，工作定时参数无效；

10)本机地址参数(Local address)，该参数可调，共128个值，其作用是当组网运行时，标定本接触器身份；

11)控制地选择参数(Control Address)，该参数可调，调整为“Local”，本发明所生产的接触器由本地控制，工作方式为传统方式或定时自动工作方式，调整为“Far”时，本发明所生产的接触器为网络控制方式工作(即远程控制)；

12)波特率参数(Baud Rate)，该参数可调，为网络运行时的通讯速率，调整范围为从1200倍增至38400；

13)剩余时间显示参数(Remaining time)，不可调，当工作定时器开启，且为本地控制时，显示距离停机的时间，如果未开启定时器，则显示“N0”。

特别地，根据上述电路及下载到MCU中的程序，可使由本发明装置生产的接触器，具有传统工作方式，即由本发明专利所生产的接触器，对外跟传统接触器一样，只有两个接线端子，完全可以将其看成控制“线圈”，可按原有的继电控制设计思路进行设计和使用，完全兼容传统接触器的工作方式，即当本发明专利接通电源时，相当于传统接触器线圈接通电源，接触器立即启动；当断开电源或者电源电压下降到一定值时，接触器立即断开。采用本发明所生产出来的接触器，在初次使用时，已设置为传统工作方式。如果已改为其它方式，需要再次更改为传统工作方式，可按如下方法调整。

A)断开接触器所接设备或主回路电源，然后接入控制电源。

B)调整延时启动时间为00h00m00s，调整方法如下：

1)按动菜单按键SB1，进入延时启动定时参数(Delayed time)；

2)按动设置确认按键SB4，使参数小时(h)上出现光标；

3)按动下减按键SB3，调整小时值为0；

4)按动菜单按键SB1，使光标停留在分钟(m)上；

5)按动下减按键SB3，调整分钟值为0；

6)按动菜单按键SB1，使光标停留在时间秒(s)上；

7)按动下减按键SB3，调整秒值为0；

8)按动设置确认按键SB4，保存所调数据。

C)关闭工作定时器参数：

1)按动菜单键SB1，进入工作定时开关参数(WorkTimerState)；

2)按动设置确认键SB4，使光标进入参数处；

3)按动下减键SB3，使参数设置为“NO”；

4)按动设置确认键，保存所调参数。

D)选择本地控制:

1)按动菜单键SB1，进入控制地选择参数(Control Address)；

2)按动设置确认键SB4，使光标进入参数处；

3)按动上加键SB2，设置参数为“Local”；

4)按动设置确认按键SB4，保存所调数据。

E)断开控制电源2分钟以上并重新接上电源，接触器就会按传统方式工作。

特别地，根据上述电路及下载到MCU中的程序，可使由本发明装置生产的接触器，具有新的定时自动工作方式，这是本发明赋予接触器的全新的功能。由本发明专利所生产的接触器具有延时启动功能和工作定时功能，可省去继电控制线路中的时间继电器，使继电控制线路更加简洁，更加节能。

要实现定时自动工作方式，需要进行一些必要的设置工作，设置方法与上节的传统工作方式设置基本相同。所不同的是，当延时时间设定不为0，工作定时开关设置为“NO”时，由本发明所生产的接触器便有了延时启动功能，系统上电后，经过所设延迟时间，接触器才能启动，但不能自停。要实现自动停机功能，必须打开工作定时开关，即设置工作定时开关参数“WorkTimerState”为“YES”，这样，当接触器工作时间计时到所设定时间时，接触器自动断开，实现自动停机。

定时自动工作方式与传统工作方式一样，也属于本地控制，需要设置控制地选择参数(Control Address)为“Local”，这样，定时自动工作才有效，否则为网络工作方式。

特别地，根据上述电路及下载到MCU中的程序，可使由本发明装置生产的接触器，具有新的网络工作方式，这是本发明赋予接触器的另一新的功能，使接触器具有远程控制的能力。在同一局域网中，可以挂接127台由本发明生产的不同类型的接触器。网络工作方式的设置方法如下：

1)断开本发明生产的接触器的设备或者断开设备电源，然后接通控制电源；

2)按动菜单键SB1，选择本机地址参数(Local address)；

3)按动设置确认键SB4，使参数进入可调状态；

4)按动上加键SB2或下减键SB3，设置接触器地址；

5)按动设置确认键SB4，保存设置；

6)按动菜单键SB1，选择控制地参数(Control Address)；

7)按动设置确认键SB4，使参数进入可调状态；

8)按动下减键SB3，选择参数值“Far”；

9)按动设置确认键SB4，保存设置；

10)按动菜单键SB1，选择波特率参数(Baud Rate)；

11)按动设置确认键SB4，使参数进入可调状态；

12)按动上加键SB2或者下减键SB3，设置通讯所需的波特率；

13)按动设置确认键SB4，保存设置；

14)断开控制电源，并重新接上电源，至此设置完毕。

在网络工作方式下，控制电源应维持接通状态，一旦电源断开，接触器将自动释放。在网络工作方式下，接触器的启动和停止由远程主机控制。为减少从机负担，通讯时省去起始字节和结束字节，由固定的字节组成通讯信息。

远程主机共发送4个字节的信息。第1个字节为从机地址，第2第3个字节为控制字节，第4个字节为校验字节(由前三个字节异或而得，用以确定所发数据是否正确)。发送的地址信息由TB9标定，TB9为1，表明此字节为地址字节，所有从机收到地址信息后，进行比较，如果是本机地址，则接收后续数据；如果与本机地址不符，则不理会后续数据。

由主机发出的控制字中，位0为读命令，设置为1为读取从机信息，设置为0为不读取从机信息；位1为启动停止命令，设置为1从机合闸工作，设置为0从机停止工作；位2至位14为保留位；位15为命令使能控制位，设置为0时，除读取命令外，其它命令无效。

从机在收到主机发送的控制命令后，如果主机要求从机发送信息，则从机共发送7个字节的信息给主机。第1个字节为本机的地址(TB8为1，其余字节为0)，第2个字节为本机的状态信息，第3和第4个字节为本机工作电压，第5和第6个字节为贮能电容C24的端电压，第7个字节为前面所有字节的异或校验。

在从机发送的状态字节中，各位的功能如下：

位0，表示贮能电容C24是否正常。如果为1，表明贮能电容C24正常，如果为0，表明贮能电容C24电容量下降较多，本从机已不适应工作在传统工作方式和定时自动工作方式，只能在网络工作方式下工作，如果要改为传统工作方式和自动工作方式，以及要实现本从机的断电、欠压保护，必须更换贮能电容C24；

位1，表示工作定时开关的开启状态。值为0表示关闭，值为1表示打开，但在网络工作方式下无效；

位2，表示本地远程工作状态。值为1，从机工作在本地控制状态，即工作在传统工作方式或定时自动工作方式，值为0则表明工作在网络工作方式下；

位3，表示欠压故障。值为1表示本机所接控制电压较低，设备将不能启动，值为0表示本机所接控制电源正常，设备可以启动；

位4，表示过压故障。值为1表示本机所接控制电压过高，设备将不能启动，值为0表示本机所接控制电源正常，设备可以启动；

位5，表示贮能电路故障。值为1表示贮能保护电路有故障，设备将不可启动，值为0表示本机贮能保护电路无故障，设备可以启动；

位6，表示其它故障。值为1表示程序故障，比如运算出错等内部程序错误，值为0表示无故障；

位7，表示设备运行状态。值为1表示设备正在运行，值为0表示设备处于停止状态。

根据上述通讯格式对本发明进行了通讯试验，试验由3台设备组成一个局域网，主机由PC担任，另外两台从机设备分别为：一台由20A的交流接触器和一个5V2W的微型电磁铁及本发明装置组成的从机，另一台由单片机开发板组成的从机。通讯控制程序是为验证本发明通讯而临时开发的简单调试工具。试验时，一台从机设置地址为90(十六进制5A)，另一台从机设置地址为127(十六进制FF)。当PC主机发送“5A FF F3 56”后，地址为90的从机立即进行了合闸响应，在显示屏左下角显示“RUN>>”的运行状态字符，并向PC主机应答“5A 0100BD 01 06E1”；当PC主机发送“5A FF F1 54”后，地址为90的从机立即进行了释放(分闸)响应，在显示屏左下角显示“STOP！”的停止状态字符，并向PC主机应答“5A 81 00BD 01 0661”。在PC主机发送上述数据后，另一台地址为127的从机因地址与本机不符而没有进行响应。能过反复的试验，验证了本发明网络控制功能的实用性和可靠性。

附图说明

图1是接触器的结构示意图，标注1、2、3、4、5、7为传统接触器的结构，标注6、8、9、10、11、12、13为新增机构和控制装置；

图2是本发明专利的电路结构简图，是本发明专利的组成原理框图；

图3是本发明专利的主电子线路图，该电路完成整流、取样、DC变换及合闸、释放驱动；

图4是本发明专利的MCU控制单元电路图，该电路是本发明的控制核心，完成AD变换，并根据变换结果或者根据网络主机的指令，实现对合闸和释放电路的控制；

图5是另一种电容保护电路图，可用该电路取代由电阻R21、保险RU22、稳压管VD22组成的贮能保护电路，使电路适应能力更强，可以使本发明适应交流220V、直流220V及交流380V的控制电源；

图6是显示屏尺寸图，本发明专利所选用的显示屏为JLX1602A-4；

图7是本发明专利运行时的波形图，电路由图3和图4所示原理图组成的实际电路，测量仪器为麦科信TO1074示波器。通道1(CH1)的波形为借助5V电源对接触器接点闭合与断开测量所产生的波形，5V高电平表示断开状态，0V低电平表示接点闭合状态；通道2(CH2)的波形为DC变换电路输出的+12V电源波形；通道3(CH3)的波形为贮能电容C24的端电压。示波器时基设置为200ms/格，通道1电压为5V/格，通道2电压为10V/格，通道3电压为200V/格。

Claims (5)

1.一种微功耗多功能智能型继电接触器控制装置，其特征在于，所述控制装置电能由X21引入，流过保险RU21进入整流电路N21，经整流电路整流后得到脉动直流V1，V1共分三路流出：一路流向合闸电路；另一路流向采样电路（1）；最后一路流向防逆流电路并进一步地流过贮能保护电路，得到直流V3，进一步地，V3分四路流出：其第1路流向采样电路（2）；其第2路流向贮能电路；其第3路流向释放电路；其第4路流向DC变换电路，所述保险RU21，完成对外部线路的保护；所述整流电路N21，完成交流电转换为脉动的直流电；所述采样电路（1），由电阻R22、R23及电感L21、电容C21构成，完成对输入电压的采样，并采样值送MCU量化；所述防逆流电路，由二极管VD21构成，阻止贮能电容C24所贮存的电能反流入采样电路1；所述贮能保护电路，由限流电阻R21、保险RU22及稳压管VD22构成，完成对贮能电容C24的充电和保护；所述贮能电路，由电容C24构成，完成滤波及电能的存贮；所述采样电路（2），由电阻R24、R25及电容C22构成，完成对贮能的采样，并采样值送MCU量化；所述合闸电路由电阻R41至R46、R71、R71、R73、光电耦合N41、运算放大器N61B、绝缘栅管VT41、续流二极管VD41、可调电阻RP41构成，完成对接于接线端子X41上的接触器主机构的驱动；所述释放电路，由电阻R31至R36、R71、R71、R73、光电耦合N31、运算放大器N61A、绝缘栅管VT31、续流二极管VD31、可调电阻RP31构成，完成对接于接线端子X31上的接触器副机构的驱动；所述DC变换电路，由电阻R51至R59、电容C52至C62、稳压管VD51、二极管VD52至VD55、电感L51至L53、变压器T1、电源芯片N51、光电耦合N52、稳压芯片N53构成，完成DC降压，输出三路直流电，+12V、－12V供合闸及释放电路工作，+5V直流电供MCU控制电路工作；所述MCU电路，由电阻R01至R04、R08至R12、按键SB1至SB4、开关K1B、K1D、二极管VD01、MCU芯片N01、光电耦合N02、N03、端子N02、DIS、USB构成，完成采样电路的AD变换、滤波及完成对合闸电路、释放电路的驱动以及网络通讯和显示。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在设置工作方式为传统方式下，当所述控制装置接通电源时，所述控制装置立即为合闸机构提供300ms的电能，使接触器完成合闸；当所述控制装置断开电源时，电路由贮能电容C24为释放机构提供300ms的电能，使接触器完成解锁分闸。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述控制装置设置工作方式为定时自动式工作方式下，当所述控制装置接通电源时，经过所设置的延时启动时间，所述控制装置为合闸机构提供300ms的电能，使接触器完成合闸，在接触器工作到所设定的工作时间时，所述控制装置为解锁机构提供300ms的电能，完成接触器分闸。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在设置工作方式为网络工作方式下，当所述控制装置接通电源后，保持电源接通，网络控制主机通过所述控制装置控制接触器的合闸与分闸，所述控制装置按规定发送信息给网络主机,在所述控制装置电源下降到一定值时，所述控制装置自行执行接触器的分闸。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还可增添断相保护、相序保护功能。