CN110764438A - 一种基于固态继电器的控制信号方法 - Google Patents

一种基于固态继电器的控制信号方法 Download PDF

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孔涛
曹青松
黄琛
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Abstract

本发明提供一种控制馈线自动化终端设备信号灯闪烁的电路设计方案，此电路主要利用固态继电器的隔离控制作用，在MCU和大电流电压负载之间加入光电耦合器件和固态继电器进行隔离保护，达到利用小电流电压对外部电路的控制、对较高的电压电流回路进行控制或控制大负载电路的通断的目的。本发明的基于固态继电器的控制信号方法，当MCU接收到正常运行或发生故障告警信号时，MCU的IO口产生1s的方波信号，控制光电耦合器的导通和关断，进而控制固态继电器导通和关断，以达到信号灯闪烁的目的；在MCU和固态继电器之间另外增加所述光电耦合器件进行不同电压等级的转换隔离，实现不同电压等级间的多级隔离，为电路的稳定可靠运行提供了保障。

Description

一种基于固态继电器的控制信号方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及到一种基于固态继电器的控制信号技术。
背景技术
在馈线终端设备的标准中有如下要求：馈线终端底部上具备外部可见的运行指示灯和线路故障指示灯：运行指示灯为绿色，运行正常时闪烁。线路故障指示灯为红色，故障状态时闪烁，闭锁合闸时常亮，非故障和非闭锁状态下熄灭。
针对此要求，综合多方面分析决定采用220V交流LED灯作为设备的指示灯。在进行指示灯自动闪烁控制电路设计时，考虑到MCU的IO口电平仅有3.3V，其可以灌入或输出的电流比较有限，因此需额外添加继电器或其他的元器件来进行对外部电路的控制、对较高的电压电流回路进行控制或控制大负载电路的通断。
若按照传统的控制方式，则采用机械式继电器的方式对电路进行控制，这种方式也非常流行，一直沿用至今。其缺点基本集中在其工作方式上：开关通断时间太慢，具有相对较高的控制电流噪声！通断时在触点间可能会产生电弧或火花对环境因素敏感(如振动、湿度等)。另外，指示灯的闪烁是需要继电器机械触点连续地断开闭合，很大程度上缩短了机械继电器的使用寿命。而固态继电器的设计避免了这些问题，与机械继电器相比，它是一种没有机械运动、不含运动零件、使用电子元件实现电路的通断控制的继电器，但它具有与机械继电器本质上相同的功能。
固态继电器具有高寿命，高可靠，灵敏度高，控制功率小，电磁兼容性好，快速转换，电磁干扰小的优点，其开关寿命高达1010万次；开关时间短，约为10ms，可应用在频率较高的场合；其基本原理是使用红外二极管和红外光电管组成的电路，控制着可控硅来决定电路的通断。继电器中包含一个过零检测电路，它可以确保电路在通过的电流一直是在零点被断开，这样可以减少固态继电器在工作时产生的RFI(射频干扰)。继电器中还包含一个缓冲电路，考虑到全固体电路极其灵敏，为了避免在触发通断的时候出现振荡因此加入了缓冲电路。
发明内容
本电路基于固态继电器的以上特点进行设计，达到控制指示灯高频率闪烁的目的。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于固态继电器的控制信号方法，其特征在于：在MCU和大电流电压负载之间加入光电耦合器件和固态继电器进行隔离保护，达到利用小电流电压对外部电路的控制、对较高的电压电流回路进行控制或控制大负载电路的通断的目的。
本发明所述的光电耦合器件内部具有4路光耦隔离通道，其中第1路光耦输入端与MCU的IO端口相连接，输出的正端与24V偏置电压相连接，输出的负端与第2路、第3路光耦输出的正端相连接；第2路光耦输入的正端与3.3V电源相连接，输入的负端与MCU的运行灯信号控制端口相连接，输出的负端与固态继电器相连接；第3路光耦输入的正端与3.3V电源相连接，输入的负端与MCU的故障灯信号控制端口相连接，输出的负端与固态继电器相连接。
本发明所述的固态继电器，其输入端与光电耦合器相连接，输出的正端与220V电源相连接，输出的负端与LED信号灯正端相连接；其输入为24V直流电压控制，触发方式为交流过零型的触发方式。
上述的基于固态继电器的控制信号方法，其进一步特征在于：当MCU接收到正常运行或发生故障告警信号时，MCU的IO口产生1s的方波信号，控制光电耦合器的导通和关断，进而控制固态继电器导通和关断，以达到信号灯闪烁的目的；在MCU和固态继电器之间另外增加所述光电耦合器件进行不同电压等级的转换隔离，实现不同电压等级间的多级隔离。
有益效果：本发明提供一种控制馈线自动化终端设备信号灯闪烁的电路设计方案，此电路主要利用固态继电器的隔离控制作用，实现MCU的直流小电压电流信号对外部220V交流信号灯亮灭的控制，并在固态继电器和MCU之间接入光电耦合器，实现不同电压等级间的多级隔离，为电路的稳定可靠运行提供了保障。
附图说明
图1为本发明实施例的基于固态继电器的控制信号方法的原理图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
本实施例的基于固态继电器的控制信号方法的原理图，如图1所示，本电路基于固态继电器的以上特点进行设计，达到控制指示灯高频率闪烁的目的。其具体实现过程如图1所示，当MCU接收到正常运行或告警信号时，MCU的IO口产生1s的方波信号，控制光电耦合器的导通和关断，进而控制固态继电器导通和关断，以达到信号灯闪烁的目的。尽管固态继电器内部也有光电耦合器件，但是考虑电路中信号灯供电电压为220V交流，与MCU间到存在较高的压差，也可能会给MCU带来不必要的干扰，因此设计时，在MCU和固态继电器之间另外增加光电耦合器进行不同电压等级的转换隔离，以防止干扰，增加电路的稳定性和可靠性。
本实施例的控制馈线自动化终端设备信号灯闪烁的电路设计方案。当馈线自动化终端设备正常运行或发生故障告警时，MCU控制相应的指示灯进行交替1s不间断的闪烁，指示设备的运行状态。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (2)

1.一种基于固态继电器的控制信号方法，其特征在于：在MCU和大电流电压负载之间加入光电耦合器件和固态继电器进行隔离保护，达到利用小电流电压对外部电路的控制、对较高的电压电流回路进行控制或控制大负载电路的通断的目的。
2.根据权利要求1所述的基于固态继电器的控制信号方法，其特征在于：当MCU接收到正常运行或发生故障告警信号时，MCU的IO口产生1s的方波信号，控制光电耦合器的导通和关断，进而控制固态继电器导通和关断，以达到信号灯闪烁的目的；在MCU和固态继电器之间另外增加所述光电耦合器件进行不同电压等级的转换隔离，实现不同电压等级间的多级隔离。
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