CN110047699B - 一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器 - Google Patents

一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器,包括火线采样电路、继电器反馈采样电路、继电器驱动电路和微型处理单元;所述火线采样电路对交流电的相位进行实时采样,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器反馈采样电路对继电器的触点状态进行实时采样,以获得准确的闭合和断开的时刻,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器驱动电路放大来自微型处理单元的控制信号,驱动作为开关元件的主继电器动作;所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间。因此可以根据继电器灯光控制电路中所使用的继电器的实际动作性能调整触发时间,达到了自适应的功能。

Description

一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器
技术领域
本发明涉及一种灯光控制电路,特别是一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器。
背景技术
灯光室内控制器中的开关元件的通常有两种,一种是通过简单的控制继电器,另一种是控制可控硅实现灯光开光功能,两者各有优缺点。选用继电器作为开关元件的优点在于触点容量大,成本低,缺点是由于存在机械触点,频繁带电闭合和断开,长期使用容易出现触点熔蚀,继电器触点得不到有效保护,导致用户实际使用时不能有效控制造成用户困扰;而采用可控硅作为开关元件的优点在于其不存在机械触点,长期使用不会出现触点熔蚀的情况,因此使用寿命更长,然而可控硅具有发热量大,导致有安全隐患,且成本相对较高。为了取长补短,达到具有即触点容量大,又使用寿命长的特点,现有的解决方案基本是在继电器灯光控制电路中采用过零控制技术,即在电流或电压过零的时候控制继电器触点闭合和断开,避免触点带电闭合和断开,使继电器触点得到有效保护。但是,由于现有的继电器灯光控制电路的过零触发时刻是固定无法调节的,而不同规格的继电器的动作性能并不相同,即使是相同规格的继电器,由于生产工艺的原因也无法保证动作性能完全一致,因此相互间不能替换;并且即使是出产时原配的继电器,经过一段时间的使用后,其动作性能也会发生变化,而现有的电路并不能根据变化而自动调整过零触发时刻,从而导致过零控制的效果逐渐下降,缩短了使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器,其特征在于:包括火线采样电路、继电器反馈采样电路、继电器驱动电路和微型处理单元;所述火线采样电路对交流电的相位进行实时采样,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器反馈采样电路对继电器的触点状态进行实时采样,以获得准确的闭合和断开的时刻,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器驱动电路放大来自微型处理单元的控制信号,驱动作为开关元件的主继电器动作;所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间,所述设定的程序包括以下步骤:
(1)初次工作上电时,根据所述火线采样电路对交流电的相位实时采样结果,在分别检测到tcap1和tcap2时刻,所述微型处理单元控制继电器驱动电路给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti;
(2)如果ti < T/2或nT <= ti < nT+ T/2时,n为大于等于1整数,在tcap2时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T/2 – ti;
(3)如果T/2 <= ti < T或nT+ T/2 <= ti <= (n+1)T,n为大于等于1整数时,在tcap1时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T – ti或td = (n+1)*T-ti。
与现有技术相比较,本发明用于灯光调控的自适应过零保护继电器包括火线采样电路、继电器反馈采样电路、继电器驱动电路和微型处理单元;所述火线采样电路对交流电的相位进行实时采样,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器反馈采样电路对继电器的触点状态进行实时采样,以获得准确的闭合和断开的时刻,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器驱动电路放大来自微型处理单元的控制信号,驱动作为开关元件的主继电器动作;所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间。因此可以根据继电器灯光控制电路中所使用的继电器的实际动作性能调整触发时间,达到了自适应的功能。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
附图1为本发明具体实施例电路原理图;
附图2为本发明火线采样电路及继电器反馈采样电路采样波形示意图;
附图3为本发明算法程序流程框图。
具体实施方式
用于灯光调控的自适应过零保护继电器包括火线采样电路、继电器反馈采样电路、继电器驱动电路和微型处理单元;所述火线采样电路对交流电的相位进行实时采样,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器反馈采样电路对继电器的触点状态进行实时采样,以获得准确的闭合和断开的时刻,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器驱动电路放大来自微型处理单元的控制信号,驱动作为开关元件的主继电器动作;所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间。如图1所示,本具体实施例中,所述火线采样电路由第一电阻分压支路和第一整流二极管D1组成的第一分压及半波整流电路构成,所述第一电阻分压支路由电阻R1、电阻R2和电阻R4组成,所述电阻R1、电阻R2及第一整流二极管D1正极依次串联,该串联支路的一端即所述火线采样电路中第一电阻分压支路的输入端连接在主继电器触点其中与外部火线Line-in连接的一个触头上,电阻R4两端分别连接在第一整流二极管D1负极和半波整流电路输出的负极, 第一整流二极管D1负极经过电阻R3作为输出端连接在微型处理单元的第一输入端ADC1。
所述继电器反馈采样电路由第二电阻分压支路和第二整流二极管D3组成的第二分压及半波整流电路构成,所述第二电阻分压支路由电阻R5、电阻R6和电阻R8组成,所述电阻R5、电阻R6及第二整流二极管D3正极依次串联,该串联支路的一端即所述继电器反馈采样电路中第二电阻分压支路的输入端连接在主继电器触点其中作为输出端Line-in的另一个触头上,电阻R8两端分别连接在第二整流二极管D3负极和半波整流电路输出的负极, 第二整流二极管D3负极经过电阻R7作为第二电阻分压支路的输出端连接在微型处理单元的第二输入端ADC2;所述继电器驱动电路由三极管放大电路构成,具体包括放大三极管Q1,放大三极管Q1为NPN型,所述主继电器S1的线圈连接在直流电源正极和放大三极管Q1的集电极之间,放大三极管Q1的基极经过电阻R9与所述微型处理单元的控制输出端IO连接。为了防止输入电压过高造成微型处理单元损坏,优选在所述电阻R4和电阻R8两端分别并联上稳压二极管D2、滤波电容C1和稳压二极管D4、滤波电容C2,滤波电容C1和滤波电容C2的选择应满足不能导致正弦波失真,稳压二极管D2和稳压二极管D4优选等效阻抗大的低导通电流稳压二极管。上述分压支路分压值的选择要满足所述微型处理单元所能承受的工作电压。
所述微型处理单元由单片机及其外围元件如存储器组成数据处理系统构成,单片机可以选用市售的单片机芯片,所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间。如图3所示,所述设定的程序包括以下步骤:
(1)初次工作上电时,根据所述火线采样电路对交流电的相位实时采样结果,在分别检测到tcap1和tcap2时刻,所述微型处理单元控制继电器驱动电路给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti;
(2)如果ti < T/2或nT <= ti < nT+ T/2时,n为大于等于1整数,在tcap2时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T/2 – ti或者(nT+ T/2)-ti;
(3)如果T/2 <= ti < T或nT+ T/2 <= ti <= (n+1)T,n为大于等于1整数时,在tcap1时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T – ti或(n+1)*T-ti。
如图2所示,其中:
tcap1为由负半周向正半周过渡时的交流电零点时刻;
tcap2为由正半周向负半周过渡时的交流电零点时刻;
T为交流电周期;
ti为继电器线圈供电到继电器触点闭合时间;
上述设定的程序可以通过内部程序达到,所述内部程序可以通过现有计算机程序设计技术完成,此处不再赘述。
上述的实施例仅为本发明的优选实施例,不能以此来限定本发明的权利范围,因此,依本发明申请专利范围所作的等同变化仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (2)

1.一种用于灯光调控的自适应过零保护继电器,其特征在于:包括火线采样电路、继电器反馈采样电路、继电器驱动电路和微型处理单元;所述火线采样电路对交流电的相位进行实时采样,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器反馈采样电路对继电器的触点状态进行实时采样,以获得准确的闭合和断开的时刻,并将采样结果送至微型处理单元中;所述继电器驱动电路放大来自微型处理单元的控制信号,驱动作为开关元件的主继电器动作;所述微型处理单元根据所述火线采样电路和继电器反馈采样电路的采样信息,按设定的程序获得过零触发时间td,所述设定的程序包括以下步骤:
(1)初次工作上电时,根据所述火线采样电路对交流电的相位实时采样结果,在分别检测到tcap1和tcap2时刻,所述微型处理单元控制继电器驱动电路给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti;
(2)如果ti < T/2或nT <= ti < nT+ T/2时,n为大于等于1整数,在tcap2时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T/2 – ti;
(3)如果T/2 <= ti < T或nT+ T/2 <= ti <= (n+1)T,n为大于等于1整数时,在tcap1时刻开始计时,所述微型处理单元控制继电器驱动电路在td时刻给继电器线圈供电,并控制继电器反馈采样电路采样继电器的触点实时状态,以获得触点闭合时间ti,并保存ti;待下次继电器触点闭合时重新计算td = T – ti或td = (n+1)*T-ti。
2.根据权利要求1所述的用于灯光调控的自适应过零保护继电器,其特征在于:所述火线采样电路由第一电阻分压支路和第一整流二极管组成的第一分压及半波整流电路构成,所述火线采样电路中第一电阻分压支路的输入端连接在主继电器触点其中与外部火线连接的一个触头上,第一电阻分压支路的输出端连接在微型处理单元的第一输入端;所述继电器反馈采样电路由第二电阻分压支路和第二整流二极管组成的第二分压及半波整流电路构成,所述继电器反馈采样电路中第二电阻分压支路的输入端连接在主继电器触点其中作为输出端的另一个触头上,第二电阻分压支路的输出端连接在微型处理单元的第二输入端;所述继电器驱动电路由三极管放大电路构成;所述微型处理单元由单片机及其外围元件组成。
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