CN201134791Y - 一种智能型复合开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能型复合开关，包括无触点开关电路和其控制电路，所述无触点开关电路包括由2片反向并联的单相可控硅构成的交流开关电路以及与之并联的触点式继电器开关，当要求闭合时，由控制电路先控制交流开关电路导通，经过延时后再控制触点式继电器开关闭合；当要求断开时，控制电路先控制触点式继电器开关断开，经过延时后再断开交流开关电路。由于本实用新型复合开关没有传统继电器开关的触点动作电弧现象，继电器不用承受开关电弧的影响，也没有固态继电器的导通压降大、工作发热严重等缺点，开关的使用寿命也大大延长，并且使用安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于开关技术领域，涉及一种智能型复合开关。
背景技术
机电在各个领域都有广泛的应用，由于控制机电开关大多使用的是触点式继电器开关，这种设备在大电流负载运行情况下，开关在从开-关和关-开动作时不可避免的出现电弧现象，严重影响开关的使用寿命，同时产生的电弧也会对生产运营安全构成威胁。
常规的固态继电器使用半导体器件做开关，这种开关虽然是一种无触点开关，但是由于半导体的导通电压降比较大导致了固态继电器发热会比较严重，在很多场合无法取代传统继电器开关。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种在开关动作过程中既不会产生电弧现象，也不会有发热现象产生的智能型复合开关。
解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是该智能型复合开关，包括无触点开关电路和其控制电路，所述无触点开关电路包括由2片反向并联的单相可控硅构成的交流开关电路以及与之并联的触点式继电器开关，当要求闭合时，由控制电路先控制交流开关电路导通，经过延时后再控制触点式继电器开关闭合；当要求断开时，控制电路先控制触点式继电器开关断开，经过延时后再断开交流开关电路。
所述控制电路可采用MCU智能开关控制电路。MCU智能开关控制电路可包括PIC单片机、开关信号输入电路，开关信号输入电路采集到的开关信号传送到PIC单片机的输入/输出端口后，由PIC单片机根据开关信号的有无控制无触点开关电路的闭合或断开。
所述开关信号输入电路包括光电藕荷器L以及电阻R1、电阻R3，当有开关信号输入时，电流通过电阻R3和光电藕荷器L的原边，光电藕荷器L的副边导通，PIC单片机采集到低电平；当没有开关信号输入时，光电藕荷器L的原边没有电流，光电藕荷器L的副边截止，PIC单片机采集到高电平；PIC单片机的输入/输出端口通过采集到此电平变化，从而判断开关信号的有无。
优选的是，MCU智能开关控制电路中还包括有电压采样电路，电压采样电路将采集到的输入交流电压信号传送到PIC单片机的模/数转换端口，PIC单片机根据此输入交流电压信号判断输入电压是否正常，当输入电压正常时，再判断是否有开关信号，根据开关信号的有无控制无触点开关电路闭合或断开。
所述电压采样电路由串联于输入交流电源输入端的二极管D、电容C、电阻R2组成，当交流电输入时，通过二极管D整流、电容C与电阻R2分压后，电阻R2两端会产生一个和输入电压成比例的直流电压信号，由PIC单片机的模/数转换端口采集到该直流电压信号，再通过PIC单片机运算处理判断输入电压是否正常。
本实用新型是一种智能无触点开关，采用将继电器和可控硅复合使用的方式，将可控硅的无触点开关和继电器的低导通损耗特点完美结合，并由PIC单片机进行智能控制，对输入电源进行检测判断，输入输出端有故障时不会工作，从而使本复合开关使用更安全可靠。
对于继电器之类的机械开关，在开关过程时，由于通电的触点由通到断，电流和电压在瞬间发生变化，而开关的触点间距由非常小逐渐变大，在触点之间间距不是特别大的时候，触点之间的空气绝缘强度不够，在电压和电流作用下，空气发生了导电现象，即产生了电弧。电弧发生时，会产生很高温度，缩短触点的寿命甚至毁坏触点。而本复合开关没有传统继电器开关的触点动作电弧现象，继电器不用承受开关电弧的影响，也没有固态继电器的导通压降大、工作发热严重等缺点，开关的使用寿命也大大延长，因此本复合开关能在一定程度上解决电气使用的安全问题。
附图说明
图1为本实用新型的电路结构图
图2为本实用新型MCU智能开关控制电路的电路结构图
图中：R1、R2、R3-电阻 D-二极管 L-光电藕荷器 C-电容 1-交流开关电路 2-触点式继电器开关 3-无触点开关电路 4-MCU智能开关控制电路
具体实施方式
以下结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细描述。
下面实施例为本实用新型的非限定性实施例。
实施例1：
如图1所示，本实用新型智能型复合开关包括无触点开关电路3和其控制电路，所述无触点开关电路3包括由2片反向并联的单相可控硅构成的交流开关电路1以及与之并联的触点式继电器开关2。本实施例中，控制电路可采用MCU智能开关控制电路4，其中的PIC单片机采用美国Microchip公司生产的型号为PIC16F676的单片机。
图2为MCU智能开关控制电路4的原理图。如图2所示，MCU智能开关控制电路4主要由PIC单片机、电压采样电路、开关信号输入电路组成。
电压采样电路由串联于输入交流电源的输入端的二极管D、电容C、电阻R2组成，当交流电输入时，通过二极管D整流、电容C与电阻R2分压后，电阻R2两端会产生一个和输入电压成比例的直流电压信号，由PIC单片机的模/数转换端口采集，通过PIC单片机程序运算处理判断输入电压是否正常，经过判断后控制所述无触点开关电路闭合或断开。
开关信号输入电路包括光电藕荷器L以及电阻R1、电阻R3，其中电阻R3连接在光电藕荷器L的输入端(即原边)，电阻R1连接在光电藕荷器L的输出端(即副边)。当有开关信号输入时，光电藕荷器L导通，电流通过电阻R3和光电藕荷器L的原边，光电藕荷器的副边导通，PIC单片机的I/O端口(输入/输出端口)采集到低电平(0V)；当没有开关信号输入时，光电藕荷器L不导通，光电藕荷器L的原边没有电流，光电藕荷器L的副边截止，PIC单片机的I/O端口采集到高电平(VCC)。PIC单片机的I/O端口通过采集到此电平变化，从而判断开关信号的有无。
当本实用新型开关连接交流电源和负载后，MCU智能开关控制电路4根据输入交流电压进行判断，当输入交流电压在所设定范围之内时，再判断是否有开关信号，当判断有开关信号输入，本实用新型复合开关进行开关的闭合动作；如果判断输入交流电源不正常，就不会进行开关的闭合动作。
当要求开关闭合时，由MCU智能开关控制电路4先控制交流开关电路1导通，经过延时后再控制触点式继电器开关2闭合；当要求断开时，MCU智能开关控制电路4先控制触点式继电器开关2断开，经过延时后再断开交流开关电路1。
由于本实用新型开关在进行闭合动作时先由MCU智能开关控制电路4控制两片可控硅构成的交流开关电路1导通，而可控硅没有机械触点，不会产生电弧；再由MCU智能开关控制电路4控制触点式继电器开关2进行闭合，由于继电器导通电压降小，电流都从继电器开关通过，可控硅上没有电流就不会有发热现象。本开关的断开动作同理，由MCU智能开关控制电路4先断开触点式继电器开关再断开交流开关电路1，也不会产生电弧现象。
本实用新型复合开关通过MCU智能开关控制电路4对输入交流电源进行采样判断并采集输入的开关控制信号，通过运算判断后对无触点开关电路3进行操作，以确保开关的可靠动作和负载设备的安全运行。
此外，当设备出现故障时，本实用新型复合开关可从节点信号输出端给用户提供故障信号检测干接点，便于用户进行观察和检测。
Claims (6)
1.一种智能型复合开关，其特征在于包括无触点开关电路(3)和其控制电路，所述无触点开关电路包括由2片反向并联的单相可控硅构成的交流开关电路(1)以及与之并联的触点式继电器开关(2)，当要求闭合时，由控制电路先控制交流开关电路导通，经过延时后再控制触点式继电器开关闭合；当要求断开时，控制电路先控制触点式继电器开关断开，经过延时后再断开交流开关电路。
2.根据权利要求1所述的智能型复合开关，其特征在于所述控制电路采用MCU智能开关控制电路(4)。
3.根据权利要求2所述的智能型复合开关，其特征在于MCU智能开关控制电路(4)包括PIC单片机、开关信号输入电路，开关信号输入电路采集到的开关信号传送到PIC单片机的输入/输出端口后，由PIC单片机根据开关信号的有无控制无触点开关电路的闭合或断开。
4.根据权利要求3所述的智能型复合开关，其特征在于所述开关信号输入电路包括光电藕荷器L以及电阻R1、电阻R3，当有开关信号输入时，电流通过电阻R3和光电藕荷器L的原边，光电藕荷器L的副边导通，PIC单片机采集到低电平；当没有开关信号输入时，光电藕荷器L的原边没有电流，光电藕荷器L的副边截止，PIC单片机采集到高电平；PIC单片机的输入/输出端口通过采集到此电平变化，从而判断开关信号的有无。
5.根据权利要求3所述的智能型复合开关，其特征在于MCU智能开关控制电路(4)中还包括有电压采样电路，电压采样电路将采集到的输入交流电压信号传送到PIC单片机的模/数转换端口，PIC单片机根据此输入交流电压信号判断输入电压是否正常，当输入电压正常时，再判断是否有开关信号，根据开关信号的有无控制无触点开关电路闭合或断开。
6.根据权利要求5所述的智能型复合开关，其特征在于所述电压采样电路由串联于输入交流电源输入端的二极管D、电容C、电阻R2组成，当交流电输入时，通过二极管D整流、电容C与电阻R2分压后，电阻R2两端会产生一个和输入电压成比例的直流电压信号，由PIC单片机的模/数转换端口采集到该直流电压信号，再通过PIC单片机运算处理判断输入电压是否正常。
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