CN111292999B - 一种用于继电器的控制方法和控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于继电器的控制方法和控制系统，涉及继电器领域。控制方法包括通过控制继电器的占空比控制继电器吸合或断开时的声音。当需要吸合继电器时，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比从吸合临界值逐步增大，使得磁力逐步增大，其中，吸合临界值设定为使得衔铁能与第一触点接触。当需要断开继电器时，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比从断开临界值逐步减小，使得磁力逐步减小，其中，断开临界值设定为使得衔铁能与第二触点接触。本发明的方案能够减小继电器开合的噪声。
Description
技术领域
本发明涉及继电器领域，特别是涉及一种用于继电器的控制方法和控制系统。
背景技术
继电器的开启和断开都会产生噪声。图1是现有技术中的继电器的结构示意图，如图1所示，当继电器的电磁铁3通电时，在电磁铁3中会产生磁力，此时衔铁1受到磁力的作用，克服弹簧2的拉力从而和第一触点5接合。当继电器电磁铁3断电时，电磁铁3中的磁力消失，在弹簧2的作用力下与第二触点4接合。在衔铁与第一触点5或者第二触点4接合的过程中，会产生冲击，二者的冲击力越大，产生的噪声就越大。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可以调节衔铁与第一触点和第二触点接触的冲击力而减小接触噪声的继电器控制方法。
本发明的一个进一步的目的是提供一种既可以调节继电器开合噪声又可以控制继电器开合时间的继电器控制方法。
特别地，本发明提供一种用于继电器的控制方法，所述继电器包括电磁铁、衔铁以及第一触点和第二触点，所述衔铁配置成利用所述电磁铁产生的磁力选择性地与所述第一触点或所述第二触点接触，从而实现所述继电器的吸合或断开，所述控制方法包括通过控制所述继电器的占空比控制所述继电器吸合或断开时的声音；其中，
当需要吸合所述继电器时，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大，使得所述电磁铁产生的磁力逐步增大，其中，所述吸合临界值设定为当所述占空比大于所述吸合临界值时所述衔铁由与所述第二触点接触的状态切换至与第一触点接触的状态、当所述占空比小于所述吸合临界值时所述衔铁保持与所述第二触点接触的状态；
当需要断开所述继电器时，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小，使得所述电磁铁产生的磁力逐步减小，其中，所述断开临界值设定为当所述占空比小于所述断开临界值时所述衔铁由与所述第一触点接触的状态切换至与所述第二触点接触的状态、当所述占空比大于所述断开临界值时所述衔铁保持与所述第一触点接触的状态。
可选地，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大还包括：
以第一预设速率控制所述占空比从所述吸合临界值增加至所述第一预设值。
可选地，所述第一预设速率根据所述继电器的预设吸合时间计算。
可选地，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小还包括：
以第二预设速率控制所述占空比从所述断开临界值减小至所述第二预设值。
可选地，所述第二预设速率根据所述继电器的预设断开时间计算。
可选地，所述吸合临界值和所述断开临界值均通过测试确定。
可选地，所述第一预设值趋近于1；
所述第二预设值趋近于0。
特别地，本发明还提供一种用于继电器的控制系统，用于实现权利要求上述用于继电器的控制方法，所述控制系统包括：
控制器，与所述继电器连接，用于通过控制所述继电器的占空比控制所述继电器吸合或断开时的声音；
所述控制器配置成当需要吸合所述继电器时，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大，使得所述电磁铁产生的磁力逐步增大，其中，所述吸合临界值设定为当所述占空比大于所述吸合临界值时所述衔铁由与所述第二触点接触的状态切换至与第一触点接触的状态、当所述占空比小于所述吸合临界值时所述衔铁保持与所述第二触点接触的状态；
所述控制器还配置成当需要断开所述继电器时，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小，使得所述电磁铁产生的磁力逐步减小，其中，所述断开临界值设定为当所述占空比小于所述断开临界值时所述衔铁由与所述第一触点接触的状态切换至与所述第二触点接触的状态、当所述占空比大于所述断开临界值时所述衔铁保持与所述第一触点接触的状态。
可选地，所述控制器还配置成以第一预设速率控制所述占空比从所述吸合临界值增加至第一预设值，所述第一预设速率根据所述继电器的预设吸合时间计算。
可选地，所述控制器还配置成以第二预设速率控制所述占空比从所述断开临界值减小至第二预设值，所述第二预设速率根据所述继电器的预设断开时间计算。
本发明的方案通过控制继电器的占空比来调节继电器开合的噪音。在闭合继电器时，当占空比越趋近于吸合临界值时继电器吸合的声音越小，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比逐渐增大，可以使得继电器吸合的声音达到最小值。在断开继电器时，当占空比越趋近于断开临界值时继电器断开的声音越小，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比逐渐减小，可以使得继电器断开的声音达到最小值。
进一步地，通过以第一预设速率控制占空比从吸合临界值增加至第一预设值和以第二预设速率控制占空比从断开临界值减小至第二预设值，可以在不同使用场合中在继电器的开合声音和时间之间找到一个平衡使得继电器的开合既能满足声音要求又能满足时间要求。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有技术中的继电器的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的用于继电器的控制方法的流程框图；
图3是根据本发明的另一个实施例的用于继电器的控制方法的流程框图；
图4是根据本发明的一个实施例的用于继电器的控制方法的占空比控制曲线；
图5是根据本发明的一个实施例的用于继电器的控制系统的示意图。
具体实施方式
图2是根据本发明的一个实施例的用于继电器的控制方法的流程框图。如图2所示，本发明提供一种用于继电器的控制方法，继电器7包括电磁铁3、衔铁1以及第一触点5和第二触点4，衔铁配置成利用电磁铁3产生的磁力选择性地与第一触点5或第二触点4接触，从而实现继电器7的吸合或断开，控制方法包括：S100：通过控制继电器7的占空比控制继电器7吸合或断开的声音。
优选地，在一个实施例中，S100包括：
S110：当需要吸合继电器7时，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比从吸合临界值逐步增大，使得电磁铁3产生的磁力逐步增大。其中，吸合临界值设定为当占空比大于吸合临界值时衔铁1由与第二触点4接触的状态切换至与第一触点5接触的状态、当占空比小于吸合临界值时衔铁1保持与第二触点4接触的状态。
图3是根据本发明的另一个实施例的用于继电器的控制方法的流程框图。如图3所示，在一个实施例中，S100还包括：
S120：当需要断开继电器7时，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比从断开临界值逐步减小，使得电磁铁3产生的磁力逐步减小。其中，断开临界值设定为当占空比小于断开临界值时衔铁1由与第一触点5接触的状态切换至与第二触点4接触的状态、当占空比大于断开临界值时衔铁1保持与第一触点5接触的状态。
继电器7作为一个开关元器件，一般采用普通的数字I/O方式进行控制。在继电器7开启和闭合的过程中，若电磁铁3的磁力不可变，衔铁1在和触点结合时的相对速度就不可控。在继电器7衔铁1和触点的材料确定之后，其结合时的相对速度越大，冲击力也就越大，产生的噪声也就越大。本发明采用可变占空比的方式控制继电器7，因电磁铁3磁力的大小与继电器7的平均电流有关，而通过改变占空比，可改变继电器7的电流，从而使电磁铁3的磁力连续变化。因而，本发明尽可能地减小继电器7开闭时衔铁1的冲击力，从而减小噪声。
可以推导，占空比在0和1之间存在吸合临界值和断开临界值，吸合临界值和断开临界值可以通过测试得到。当占空比小于吸合临界值时，继电器7不会吸合，当占空比大于吸合临界值时，继电器7能够吸合。在占空比大于吸合临界值时，其越趋近于吸合临界值，继电器7吸合的速度越慢，产生的噪声越小，相反地当占空比越趋近于1，继电器7吸合的越快，同时产生的噪声越高。同样地，当占空比大于断开临界值时，继电器7不会断开，当占空比小于断开临界值时，继电器7能够断开。在占空比小于吸合临界值时，其越趋近于断开临界值，继电器7断开的速度越慢，产生的噪声越小，相反地当占空比越趋近于0，继电器7断开的越快，同时产生的噪声越高。
因此，本实施例通过控制继电器7的占空比来调节继电器7开合的噪音。在闭合继电器7时，当占空比越趋近于吸合临界值时继电器7吸合的声音越小，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比逐渐增大，可以使得继电器7吸合的声音达到最小值。在断开继电器7时，当占空比越趋近于断开临界值时继电器7断开的声音越小，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比逐渐减小，可以使得继电器断开的声音达到最小值。
需要特别说明的是，控制占空比曲线可以通过匹配量调整，这样可以适应不同的继电器7。对于不同的继电器7，其弹簧2的劲度系数不同，电磁铁3中线圈的匝数等都不尽相同。但是可以通过测试的方法，找到临界的控制占空比，使磁力与弹簧2的弹力平衡。
优选地，在一个实施例中，断开临界值为0.4，吸合临界值为0.7。
如图2所示，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比从吸合临界值逐步增大还包括：
以第一预设速率控制占空比从吸合临界值增加至第一预设值。
可选地，第一预设速率根据继电器7的预设吸合时间计算。
如图3所示，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比从断开临界值逐步减小还包括：
以第二预设速率控制占空比从断开临界值减小至第二预设值。
可选地，第二预设速率根据继电器7的预设断开时间计算。
理论上，如果控制继电器7的占空比以非常小的阶跃增加大最大或者减小，那么继电器7的噪声可以做到非常小。对于闭合继电器7，占空比在达到吸合临界值之后，也只是缓慢增加，那么衔铁1运动的速度非常慢，这样与第一触点5的冲击就非常小，产生的噪声就小。但是，这种方式会使继电器7闭合的时间比较长，在有些需要继电器7立即闭合的场合不适用。因此，以第一预设速率控制占空比从吸合临界值增加至第一预设值和以第二预设速率控制占空比从断开临界值减小至第二预设值，可以在不同使用场合中在继电器7的开合声音和时间之间找到一个平衡使得继电器7的开合既能满足声音要求又能满足时间要求。其中，上述第一预设速率和第二预设速率均可根据不同继电器7和不同使用场合进行调整。通过选择一个合适的占空比控制曲线，使继电器7在规定的时间内闭合，却噪声尽可能小。
图4是根据本发明的一个实施例的用于继电器7的控制方法的占空比控制曲线。通过测试得到吸合临界值和断开临界值。如果需要吸合继电器7，则先给出吸合临界值RLY_DutyIniAcv_P，接着按照步长RLY_GradPosDuty_P增加占空比的幅值直至达到第一预设值RLY_DutyMax_P。类似地，在断开继电器7的时候，先给出断开临界值RLY_DutyIniInacv_P，然后按照步长RLY_GradNegDuty_P减小占空比的幅值直到达到第二预设值RLY_DutyMin_P。其中，步长RLY_GradPosDuty_P代表上述第一预设速率，步长RLY_GradNegDuty_P代表上述第二预设速率，cd段表示第一预设速率曲线，fg段表示第二预设速率曲线。
关于第一预设速率(RLY_GradPosDuty_P)和第二预设速率(RLY_GradNegDuty_P)的计算，按照如下方法进行。首先，继电器7的一端与电池相连，另一端与用电器相连。可以通过检测与用电器连接一端的电压来确定继电器7处于闭合或是断开状态。控制器6可以记录发出控制信号的时间T1，以及继电器7与用电器相连一侧的电压达到目标电压的时间T2，通过计算T1和T2的差值即可得到继电器7的闭合或者断开时间。如果闭合或者断开的时间过长，则适当增大第一预设速率(RLY_GradPosDuty_P)和第二预设速率(RLY_GradNegDuty_P)的值。反之，则适当减小第一预设速率(RLY_GradPosDuty_P)和第二预设速率(RLY_GradNegDuty_P)的值。该过程可以通过控制器6自动完成。
可选地，吸合临界值和断开临界值均通过测试确定。
可选地，第一预设值趋近于1。
可选地，第二预设值趋近于0。
图5是根据本发明的一个实施例的用于继电器的控制系统的示意图。如图5所示，本发明还提供了一种用于继电器的控制系统，用于实现上述用于继电器7的控制方法，控制系统包括控制器6，与继电器7连接，用于通过控制继电器7的占空比控制继电器7吸合或断开时的声音。
控制器6配置成当需要吸合继电器7时，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比从吸合临界值逐步增大，使得电磁铁3产生的磁力逐步增大。其中，吸合临界值设定为当占空比大于吸合临界值时衔铁1由与第二触点4接触的状态切换至与第一触点5接触的状态、当占空比小于吸合临界值时衔铁1保持与第二触点4接触的状态。
控制器6还配置成当需要断开继电器7时，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比从断开临界值逐步减小，使得电磁铁3产生的磁力逐步减小。其中，断开临界值设定为当占空比小于断开临界值时衔铁1由与第一触点5接触的状态切换至与第二触点4接触的状态、当占空比大于断开临界值时衔铁1保持与第一触点5接触的状态。
本实施例通过控制继电器7的占空比来调节继电器7开合的噪音。当占空比越趋近于吸合临界值时继电器7吸合的声音越小，控制占空比的初始值为吸合临界值，并控制占空比逐渐增大，可以使得继电器7吸合的声音达到最小值。在断开继电器7时，当占空比越趋近于断开临界值时继电器7断开的声音越小，控制占空比的初始值为断开临界值，并控制占空比逐渐减小，可以使得继电器断开的声音达到最小值。
可选地，控制器6还配置成当需要吸合继电器7时，以第一预设速率控制占空比从吸合临界值增加至第一预设值。
可选地，控制器6还配置成当需要断开继电器7时，以第二预设速率控制占空比从断开临界值减小至第二预设值。
可选地，控制系统还包括驱动级，与控制器6和继电器7均连接，用于接受控制器6的控制调整该驱动级通道的平均电压。驱动级工作的时间越长，驱动级输出的平均电压越高。
优选地，第一预设值为1，第二预设值为0。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种用于继电器的控制方法，所述继电器包括电磁铁、衔铁以及第一触点和第二触点，所述衔铁配置成利用所述电磁铁产生的磁力选择性地与所述第一触点或所述第二触点接触，从而实现所述继电器的吸合或断开，其特征在于，所述控制方法包括通过控制所述继电器的占空比控制所述继电器吸合或断开时的声音；其中，
当需要吸合所述继电器时，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大，使得所述电磁铁产生的磁力逐步增大，其中，所述吸合临界值设定为当所述占空比大于所述吸合临界值时所述衔铁由与所述第二触点接触的状态切换至与第一触点接触的状态、当所述占空比小于所述吸合临界值时所述衔铁保持与所述第二触点接触的状态；
当需要断开所述继电器时，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小，使得所述电磁铁产生的磁力逐步减小，其中，所述断开临界值设定为当所述占空比小于所述断开临界值时所述衔铁由与所述第一触点接触的状态切换至与所述第二触点接触的状态、当所述占空比大于所述断开临界值时所述衔铁保持与所述第一触点接触的状态。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大还包括：
以第一预设速率控制所述占空比从所述吸合临界值增加至第一预设值；所述第一预设速率根据所述继电器的预设吸合时间计算。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小还包括：
以第二预设速率控制所述占空比从所述断开临界值减小至第二预设值；所述第二预设速率根据所述继电器的预设断开时间计算。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述吸合临界值和所述断开临界值均通过测试确定。
5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
所述第一预设值趋近于1；
所述第二预设值趋近于0。
6.一种用于继电器的控制系统，用于实现权利要求1-5任一项所述的用于继电器的控制方法，其特征在于，所述控制系统包括：
控制器，与所述继电器连接，用于通过控制所述继电器的占空比控制所述继电器吸合或断开时的声音；
所述控制器配置成当需要吸合所述继电器时，控制所述占空比的初始值为吸合临界值，并控制所述占空比从所述吸合临界值逐步增大，使得所述电磁铁产生的磁力逐步增大，其中，所述吸合临界值设定为当所述占空比大于所述吸合临界值时所述衔铁由与所述第二触点接触的状态切换至与第一触点接触的状态、当所述占空比小于所述吸合临界值时所述衔铁保持与所述第二触点接触的状态；
所述控制器还配置成当需要断开所述继电器时，控制所述占空比的初始值为断开临界值，并控制所述占空比从所述断开临界值逐步减小，使得所述电磁铁产生的磁力逐步减小，其中，所述断开临界值设定为当所述占空比小于所述断开临界值时所述衔铁由与所述第一触点接触的状态切换至与所述第二触点接触的状态、当所述占空比大于所述断开临界值时所述衔铁保持与所述第一触点接触的状态。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还配置成以第一预设速率控制所述占空比从所述吸合临界值增加至第一预设值，所述第一预设速率根据所述继电器的预设吸合时间计算。
8.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还配置成以第二预设速率控制所述占空比从所述断开临界值减小至第二预设值，所述第二预设速率根据所述继电器的预设断开时间计算。
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