CN203930398U - 一种多极电路切换开关 - Google Patents

Abstract

一种多极电路切换开关，属于电机控制技术领域。包括控制装置和受控制装置控制的正反转切换触头，控制装置包括辅助触头、第一电压采样电路、第二电压采样电路、微处理器电路、第一整流电路、第二整流电路、可控开关、电源转换电路、双稳态电磁铁，双稳态电磁铁包括第一电磁铁线圈以及第二电磁铁线圈，微处理器电路分别与第二电压采样电路、电源转换电路、第一电压采样电路以及可控开关连接，第二电压采样电路与辅助触头连接，可控开关分别与第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈连接，第一电磁铁线圈与第一整流电路连接，第二电磁铁线圈与第二整流电路连接。优点：结构紧凑、可靠性高、能灵活调节电磁铁线圈的通断以避免其因长期通电而增加损耗。

Description

一种多极电路切换开关

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，具体涉及一种多极电路切换开关，与相应的开关电器配合使用，实现电动机的正反转切换。

背景技术

现有技术如中国发明专利授权公告号CN102054624B介绍的“多极电磁开关的控制电路”，包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第一稳压管VR1、第二稳压管VR2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及电容C1，其中第一二极管D1、第一电阻R1和第四二极管D4串联后连接MOS管Q1的栅极，第六二极管D6、第二电阻R2和第八二极管D8串联后同样连接MOS管Q1的栅极，MOS管Q1的漏极连接第三二极管D3和第七二极管D7的阳极，第三二极管D3的阴极连接第一电磁铁KM1，第七二极管D7的阴极连接第二电磁铁KM2，MOS管Q1的源极接第四电阻R4的一端，第四电阻R4的另一端接地。该设计方案通过控制电路的电气互锁实现电磁铁吸合后的电路关断，以达到节能的目的，但其存在如下缺陷：电路元件多、结构复杂、控制单一、难以调节，尤其是在辅助触头出现故障时，无法控制MOS管Q1的关断，从而使得电磁铁长期通电，增加损耗，影响寿命。

鉴于上述已有技术，有必要加以改进，为此，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、可靠性高、能灵活调节电磁铁线圈的通断以避免其因长期通电而增加损耗的多极电路切换开关。

本实用新型的目的是这样来达到的，一种多极电路切换开关包括控制装置和受控制装置控制的正反转切换触头，其特征在于：所述的控制装置包括与正反转切换触头联动的辅助触头、用于检测指令信号的第一电压采样电路、用于检测辅助触头位置信号的第二电压采样电路、微处理器电路、第一整流电路、第二整流电路、受微处理器电路控制的可控开关、用于对微处理器电路提供电源的电源转换电路、以及控制正反转切换触头动作的双稳态电磁铁，所述的双稳态电磁铁包括第一电磁铁线圈以及第二电磁铁线圈，所述的微处理器电路分别与第二电压采样电路、电源转换电路、第一电压采样电路以及可控开关连接，第二电压采样电路与辅助触头连接，可控开关分别与第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈连接，第一电磁铁线圈与第一整流电路连接，第一整流电路与第一电压采样电路、电源转换电路以及辅助触头共同连接至反向电源输入端A3，第二电磁铁线圈与第二整流电路连接，第二整流电路与第一电压采样电路、电源转换电路以及辅助触头共同连接至正向电源输入端A1，可控开关连接至参考地接线端N。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的第一整流电路为第一二极管D1，所述的第二整流电路为第二二极管D2，所述的可控开关为功率开关管V1，所述的第一二极管D1的阳极与反向电源输入端A3连接，第一二极管D1的阴极与所述的第一电磁铁线圈的一端连接，所述的第二二极管D2的阳极与正向电源输入端A1连接，第二二极管D2的阴极与所述的第二电磁铁线圈的一端连接，第一电磁铁线圈的另一端和第二电磁铁线圈的另一端共同连接至功率开关管V1的漏极，功率开关管V1的栅极与所述的微处理器电路连接，功率开关管V1的源极接地。

在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的多极电路切换开关还包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述的第三二极管D3与所述的第一电磁铁线圈并联连接，所述的第四二极管D4与所述的第二电磁铁线圈并联连接。

在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述的多极电路切换开关还包括驱动芯片O1以及第一电阻R1，所述的驱动芯片O1为TLP701，驱动芯片O1的1脚连接所述的微处理器电路，驱动芯片O1的6脚连接+24V直流电源，驱动芯片O1的5脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接所述的功率开关管V1的栅极，驱动芯片O1的3、4脚共同接地。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果：由微处理器电路控制功率开关管V1的通断，且功率开关管V1的通断时间均可调节，由此使得对第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈的控制变得简单灵活，能够有效减少线圈损耗；另外，功率开关管V1的控制电路结构简单紧凑、成本低、可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

图2为本实用新型所述的第一整流电路6、第二整流电路7、第一电磁铁线圈8、第二电磁铁线圈9、可控开关10以及微处理器电路5间的电连接图。

具体实施方式

申请人将在下面结合附图对本实用新型的具体实施方式详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。

请参阅图1，本实用新型涉及一种多极电路切换开关，包括控制装置11和受控制装置11控制的正反转切换触头13。所述的正反转切换触头13的电源侧连接相应的开关电器的电源输出端，正反转切换触头13的负载侧连接电动机。所述控制装置11包括与正反转切换触头13联动的辅助触头1、用于检测指令信号的第一电压采样电路3、用于检测辅助触头1位置信号的第二电压采样电路4、微处理器电路5、第一整流电路6、第二整流电路7、受微处理器电路5控制的可控开关10、用于对微处理器电路5提供电源的电源转换电路2、以及控制正反转切换触头13动作的双稳态电磁铁12，所述的双稳态电磁铁12包括第一电磁铁线圈8以及第二电磁铁线圈9。所述的微处理器电路5分别与第二电压采样电路4、电源转换电路2、第一电压采样电路3以及可控开关10连接；第二电压采样电路4与辅助触头1连接，并共同连接至相应的开关电器；可控开关10分别与第一电磁铁线圈8和第二电磁铁线圈9连接，第一电磁铁线圈8与第一整流电路6连接，第一整流电路6与第一电压采样电路3、电源转换电路2以及辅助触头1共同连接至反向电源输入端A3，第二电磁铁线圈9与第二整流电路7连接，第二整流电路7与第一电压采样电路3、电源转换电路2以及辅助触头1共同连接至正向电源输入端A1，所述的正向电源输入端A1和反向电源输入端A3连接交流电源，可控开关10连接参考地接线端N，所述的参考地接线端N可与正向电源输入端A1以及反向电源输入端A3所接入的电源系统的N线（零线）连接。电源转换电路2与相应的开关电器连接。

请参阅图2，示意了本实用新型的一个具体的实施例。所述的第一整流电路6为第一二极管D1，所述的第二整流电路7为第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2用于半波整流；所述的可控开关10为功率开关管（MOSFET）V1。所述的第一二极管D1的阳极与反向电源输入端A3连接，第一二极管D1的阴极与所述的第一电磁铁线圈8的一端连接，所述的第二二极管D2的阳极与正向电源输入端A1连接，第二二极管D2的阴极与所述的第二电磁铁线圈9的一端连接，第一电磁铁线圈8的另一端和第二电磁铁线圈9的另一端共同连接至功率开关管V1的漏极。在本实施例中，所述的多极电路切换开关还包括第三二极管D3、第四二极管D4、驱动芯片O1以及第一电阻R1，所述的第三二极管D3和第四二极管D4为续流二极管；所述的驱动芯片O1为TLP701，所述的第一电阻R1用于限流。所述的第三二极管D3与所述的第一电磁铁线圈8并联连接，所述的第四二极管D4与所述的第二电磁铁线圈9并联连接。驱动芯片O1的1脚连接所述的微处理器电路5，驱动芯片O1的6脚连接+24V直流电源，驱动芯片O1的5脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接所述的功率开关管V1的栅极。驱动芯片O1的3、4脚以及功率开关管V1的源极共同接地。微处理器电路5提供一PWM信号，该PWM信号经驱动芯片O1转换为+24V电压，输给功率开关管V1的栅极，由此实现对双稳态电磁铁12线圈电压的斩波控制。所述的多极电路切换开关由微处理器电路5驱动功率开关管V1通断，而第一电磁铁线圈8和第二电磁铁线圈9又共同通过该功率开关管V1控制以实现通电或断电，整体的电路结构紧凑简单、可靠性高。所述的电源转换电路2、第一电压采样电路3以及第二电压采样电路4可采用常规技术，省略具体描述。

请继续参阅图1和图2，对本实用新型的工作原理进行说明。交流电源经正向电源输入端A1或反向电源输入端A3接入所述的多极电路切换开关，为电源转换电路2、第一电压采样电路3、第一整流电路6以及第二整流电路7提供电源。所述的电源转换电路2将交流电源转化成低压直流电源对微处理器电路5进行供电。交流电源经第一整流电路6的第一二极管D1半波整流后为第一电磁铁线圈8提供直流电源；交流电源经第二整流电路7的第二二极管D2半波整流后为第二电磁铁线圈9提供直流电源。辅助触头1与正反转切换触头13联动，辅助触头1的状态与正反转切换触头13的正转位置或反转位置相对应，第二电压采样电路4用于检测辅助触头1的位置信号并输送给微处理器电路5，微处理器电路5根据上述位置信号，确定正反转切换触头13是处于正转位置还是反转位置，同时，微处理器电路5通过检测第一电压采样电路3输入的信号，确定当前输入的是正转指令信号还是反转指令信号。

若为正转指令信号：①当正反转切换触头13处在反转位置时，辅助触头1将该反转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5，微处理器电路5判断为当前反转位置信号与接收到的正转指令信号不符，发出一控制信号至可控开关10，使可控开关10导通，由此，电源依次经正向电源输入端A1、第二整流电路7、第二电磁铁线圈9、可控开关10至参考地接线端N形成通路。此时，由正向电源输入端A1和参考地接线端N构成的交流电源经第二整流电路7对第二电磁铁线圈9进行供电，双稳态电磁铁12动作使正反转切换触头13完成正转切换；而辅助触头1则将当前的正转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5，微处理器电路5判断为当前正转位置信号与正转指令信号相符，从而停止向可控开关10发出控制信号，可控开关10关断，避免了第二电磁铁线圈9因长期通电而增加损耗。微处理器电路5还可在内部预设发出控制信号的时间，此时间应足以保证第二电磁铁线圈9通电，并完成切换动作。如果辅助触头1发生故障，未在预设的时间内发出切换到位的位置信号，则微处理器电路5停止发出控制信号，防止第二电磁铁线圈9因长时间通电而损坏。②当正反转切换触头13处在正转位置时，辅助触头1将该正转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5。微处理器电路5判断为当前正转位置信号与接收到的正转指令信号相符，不向可控开关10发出控制信号，从而可防止第二电磁铁线圈9再次通电的现象发生，由此能够延长产品的使用寿命。

若为反转指令信号：①当正反转切换触头13处在正转位置时，辅助触头1将该正转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5。微处理器电路5判断为当前正转位置信号与接收到的反转指令信号不符，发出一控制信号至可控开关10，使可控开关10导通，由此，电源依次经反向电源输入端A3、第一整流电路6、第一电磁铁线圈8、可控开关10至参考地接线端N形成通路。此时，由反向电源输入端A3和参考地接线端N构成的交流电源经第一整流电路6对第一电磁铁线圈8进行供电，双稳态电磁铁12动作使正反转切换触头13完成反转切换；而辅助触头1则将当前的反转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5，微处理器电路5停止向可控开关10发出控制信号，可控开关10关断，避免了第一电磁铁线圈8因长期通电而增加损耗。微处理器电路5也可在内部预设发出控制信号的时间，此时间应足以保证第一电磁铁线圈8通电，并完成切换动作。如果辅助触头1发生故障，未在预设的时间内发出切换到位的位置信号，则微处理器电路5停止发出控制信号，防止第一电磁铁线圈8因长时间通电而损坏。②当正反转切换触头13处在反转位置时，辅助触头1将该反转位置信号经第二电压采样电路4送至微处理器电路5。微处理器电路5判断为当前反转位置信号与接收到的反转指令信号相符，不向可控开关10发出控制信号，从而可防止第一电磁铁线圈8再次通电的现象发生，由此能够延长产品的使用寿命。

当微处理器电路5从第二电压采样电路4得到信号，而同一时刻在正向电源输入端A1、反向电源输入端A3同时有电源输入时，微处理器电路5根据第一电压采样电路3发出的信号也会停止输出控制信号，防止线圈误动作。所述的微处理器电路5可以采用单片机R8C/1B，其在该实施例中所用到的控制方案可从现有技术中得到，具体实现方式不受限定，此处省略赘述。

Claims (4)

1. 一种多极电路切换开关，包括控制装置(11)和受控制装置(11)控制的正反转切换触头(13)，其特征在于：所述的控制装置(11)包括与正反转切换触头(13)联动的辅助触头(1)、用于检测指令信号的第一电压采样电路(3)、用于检测辅助触头(1)位置信号的第二电压采样电路(4)、微处理器电路(5)、第一整流电路(6)、第二整流电路(7)、受微处理器电路(5)控制的可控开关(10)、用于对微处理器电路(5)提供电源的电源转换电路(2)、以及控制正反转切换触头(13)动作的双稳态电磁铁(12)，所述的双稳态电磁铁(12)包括第一电磁铁线圈(8)以及第二电磁铁线圈(9)，所述的微处理器电路(5)分别与第二电压采样电路(4)、电源转换电路(2)、第一电压采样电路(3)以及可控开关(10)连接，第二电压采样电路(4)与辅助触头(1)连接，可控开关(10)分别与第一电磁铁线圈(8)和第二电磁铁线圈(9)连接，第一电磁铁线圈(8)与第一整流电路(6)连接，第一整流电路(6)与第一电压采样电路(3)、电源转换电路(2)以及辅助触头(1)共同连接至反向电源输入端A3，第二电磁铁线圈(9)与第二整流电路(7)连接，第二整流电路(7)与第一电压采样电路(3)、电源转换电路(2)以及辅助触头(1)共同连接至正向电源输入端A1，可控开关(10)连接至参考地接线端N。

2.根据权利要求1所述的一种多极电路切换开关，其特征在于所述的第一整流电路(6)为第一二极管D1，所述的第二整流电路(7)为第二二极管D2，所述的可控开关(10)为功率开关管V1，所述的第一二极管D1的阳极与反向电源输入端A3连接，第一二极管D1的阴极与所述的第一电磁铁线圈(8)的一端连接，所述的第二二极管D2的阳极与正向电源输入端A1连接，第二二极管D2的阴极与所述的第二电磁铁线圈(9)的一端连接，第一电磁铁线圈(8)的另一端和第二电磁铁线圈(9)的另一端共同连接至功率开关管V1的漏极，功率开关管V1的栅极与所述的微处理器电路(5)连接，功率开关管V1的源极接地。

3.根据权利要求2所述的一种多极电路切换开关，其特征在于所述的多极电路切换开关还包括第三二极管D3和第四二极管D4，所述的第三二极管D3与所述的第一电磁铁线圈(8)并联连接，所述的第四二极管D4与所述的第二电磁铁线圈(9)并联连接。

4.根据权利要求2所述的一种多极电路切换开关，其特征在于所述的多极电路切换开关还包括驱动芯片O1以及第一电阻R1，所述的驱动芯片O1为TLP701，驱动芯片O1的1脚连接所述的微处理器电路(5)，驱动芯片O1的6脚连接+24V直流电源，驱动芯片O1的5脚与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端连接所述的功率开关管V1的栅极，驱动芯片O1的3、4脚共同接地。