CN2938570Y - 一种瞬间导通的组合开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种瞬间导通的组合开关，包括电子式开关电路、机械式开关电路和驱动电路，所述电子式开关电路和机械式开关电路串联地接在电源和地之间，所述电子式开关电路响应外部反馈信号进行通断状态切换，所述驱动电路响应外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号，用于将外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号整形后耦合到机械式开关电路且控制机械式开关电路进行通断状态切换。本实用新型能满足瞬间导通并迅速恢复断路状态的要求，使伺服电机可连续工作，省去了人工复位的问题。

Description

一种瞬间导通的组合开关

【技术领域】

本实用新型涉及一种开关电路，尤其是能够瞬间导通并迅速恢复断路状态的组合开关电路。

【背景技术】

现有的开关控制大多是持续的，即在某个持续的外部条件下，会一直处于打开或者关闭的状态，当外部条件改变时，状态才会改变。其实现途径主要有机械触点式和电子式(含光电式，电磁式)，在外力作用下或在外部信号控制下开关动作。这样的器件实现的功能简单，但在某些应用场合，对特殊的工作要求显得力不从心。比如在用脉冲控制伺服电机运动时，为防止超出边界，会在边界点处安装一个限位开关(机械式)，当运动部件到达此处，就用机械力顶住限位开关使回路导通，控制伺服电机立即停止运转。但此时伺服电机不能再接受脉冲命令即暂时不能工作了，要想继续工作，必须使回路断开，通常的做法是在回路中再接入一个按键，当出现上述情况后，进行人工复位。使用电子式开关时情况相同。

这种处理方法要随时使用人工复位，难以实现自动化，并且处理时间长，工作过程不连续。

【发明内容】

本实用新型就是为了克服以上不能自动复位的问题，提出了一种瞬间导通的组合开关，能满足瞬间导通并迅速恢复断路状态的要求，使伺服电机可连续工作，省去了人工复位的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种瞬间导通的组合开关，包括电子式开关电路、机械式开关电路和驱动电路，所述电子式开关电路和机械式开关电路串联地接在电源和地之间，所述电子式开关电路响应外部反馈信号进行通断状态切换，所述驱动电路响应外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号，用于将外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号整形后耦合到机械式开关电路且控制机械式开关电路进行通断状态切换。

其中，所述驱动电路为串联的偶数个反向器，优选的为串联的两个反向器。

所述驱动电路具有一定延时，且其延时可根据具体情况可调。

所述电子式开关电路包括响应外部反馈信号的第一三极管和由该第一三极管驱动的光耦。

所述驱动电路的输入端连接光耦的发光二极管的阳极或阴极。

所述机械式开关电路包括响应驱动电路输出的第二三极管和由该第二三极管驱动的继电器，所述光耦的输出端耦合到继电器。

本实用新型的有益效果是：

1)由于本实用新型同时使用了电子式开关和机械式开关，根据电子式开关和机械式开关对外部反馈信号的响应速度的不同，电子式开关和机械式开关在不同的时间开启和断开，通过相应的时序组合能满足瞬间导通并迅速恢复断路状态的要求，使伺服电机可连续工作，省去了人工复位的问题。

2)本实用新型的机械式开关电路通过驱动电路来控制，驱动电路将反馈信号转化为可以驱动机械式开关的高能量的电信号，解决了弱电控制强电的问题。且驱动电路可以根据实际要求设计一定的延时，从而控制组合开关导通的时间。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1(a)、图1(b)是本实用新型的原理方框图；

图2是本实用新型一种实施例的电路图；

图3是本实用新型一种实施例电路中所用集成电路IC1的正面视图。

【具体实施方式】

本实用新型提出的技术方案是一种由三个环节组成组合开关电路，包括环节1-机械式开关电路1、环节2-电子式开关电路2和环节3-驱动电路3，如图1(a)、图1(b)所示，12V的电源先经过一个2.4K的限流电阻，然后顺序经过机械式开关电路1和电子式开关电路2连接到地上，形成一个主回路，这里也可以将电子式开关电路2和机械式开关电路1的位置调换。机械式开关电路1和电子式开关电路2都要接受外部反馈信号的直接或者间接的控制。电子式开关电路2响应外部反馈信号进行通断状态切换，驱动电路3响应外部反馈信号(如图1(a)所示)或外部反馈信号的等效信号(如图1(b)所示)，用于将外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号整形后耦合到机械式开关电路1且控制机械式开关电路1进行通断状态切换。

机械式开关电路1主要由继电器构成，主要是利用继电器的常闭回路的性质，即包括连接主触点和常闭触点，还包括了继电器的驱动电路，继电器的驱动电路通常包括三极管，此部分受驱动电路3所输出的信号的控制。电子式开关电路2可直接受外部现场反馈的到位信号的控制，同时还能够起到对控制回路再处理的作用，向驱动电路3输出现场反馈到位信号的等效信号。现场反馈到位信号是输入到电子式开关2的，起到控制作用后，本身的逻辑属性发生变化，不论作用前信号是高电平还是低电平，作用后都变成了低电平，但是在经第一三极管T1，光耦U2和下拉电阻R2共同作用后在光耦U2的发光二极管的阴极B点又得到了等效的信号，可继续用于控制机械式开关电路1。但因在电子式开关电路2中经处理得到的等效信号与原信号逻辑属性相同但电压较弱，还不足以控制机械式开关电路1中的继电器驱动电路，经整形后，变成标准电压，且两次反向处理后，逻辑属性不变，此时能完全胜任控制继电器驱动电路的工作。

本实用新型所提供的组合开关电路的工作原理如下：工作时，假设运动部件未到达边界位置时的状态为初始状态，此时外部反馈信号为低电平，电子式开关电路2断开，此时线圈不通电，机械式开关电路1导通，整个回路处于断开状态；当运动部件到达边界位置时，外部反馈信号为高电平，电子式开关电路2立即导通，机械式开关电路1暂时仍为导通状态，即整个回路暂时处于导通状态。同时驱动电路3处理等效弱信号之后控制继电器驱动电路工作，机械式开关电路1断开，整个回路回到了断开状态。此处利用了机械动作比电子开关动作较慢的特性，实现了整个回路大约20毫秒的导通又迅速恢复断开，此时机械式开关电路1和电子式开关电路2的通断状态与初始时相反；当运动部件再次离开边界位置时，反馈信号回到低电平，电子式开关电路2立即断开，线圈不通电，机械式开关电路1导通，回到初始状态。

下面对一种优选实施例的具体电路进行说明：

本实用新型实施例电路图如图2所示，电子式开关电路2包括响应外部反馈信号的第一三极管T1和由该第一三极管T1驱动的光耦U2。机械式开关电路1包括响应驱动电路输出的第二三极管T2和由该第二三极管T2驱动的继电器U1，光耦的输出端耦合到继电器。驱动电路3的输入端连接光耦U2的发光二极管的阳极或阴极。驱动电路3的输入端还可以连接到A点，直接输入外部反馈信号。驱动电路3由串联的两个反相器组成，制作在集成反相器IC芯片内，反相器IC芯片如图3所示。驱动电路3还可以是其它的整形电路，例如线驱动器或由其他门电路组成的整形电路。

伺服电机的伺服禁止功能引脚C连接继电器U1的常闭触点6脚，主触点4脚再连接光藕元件U2的4脚，光藕元件U2的3脚直接接地(D点)，这样就形成了由C到D的回路。当回路断开时，伺服电机可以接受外部的脉冲命令，处于使能状态；当回路导通时，伺服电机不能接受外部的脉冲命令，处于禁止状态，电机轴锁定在当前位置。当伺服电机处于禁止状态时，要想再继续运转，必须使回路断开。现场反馈的到位信号(即外部反馈信号)是标准的TTL信号，即5V代表高电平，0V代表低电平。利用本方案，把反馈信号接到电子式开关电路2的A点，当没有运动到边界点时，反馈信号为低，不能使第一三极管T1的b极和e极导通，那么c极和e极就不通，光藕元件U2的发光二极管也就不能发光，所以U2的3脚和4脚是断开的，即C和D断开，伺服电机可以接受外部的脉冲命令。

当运动到边界点时，反馈信号为高，经过限流电阻使第一三极管T1的b极和e极导通，那么c极和e极也导通，光藕U2的发光二极管发光，使其3脚和4脚导通，即C和D导通，伺服电机处于禁止状态，立即停止在边界点；与此同时，光藕U2的发光二极管导通后经下拉电阻R2接地，经过下拉电阻的处理，B点与A点具有相同的高低电平的属性，经过两个反向器后，属性仍旧不变，再经限流电阻R3使第二三极管T2导通，所以继电器U1的线圈(1脚和16脚是其两个引出端)通12V电，使主触点4脚接到常开触点8脚上，C和D之间的回路在继电器U1处断开，于是伺服电机再次使能，这样就可以以边界点为起点往回运动了，省去了人工复位的工作。

当往回运动离开边界点时，反馈信号为低，不能使第一三极管T1的c极和e极导通，光藕U2的发光二极管也就不能发光，光藕U2的3脚和4脚立即断开，此时C和D之间的回路在继电器U1处原本是断开的，由于线圈不能继续通电，主触点4脚会接到常闭触点6脚上，所以C和D之间的回路在继电器U1处会导通。可以看到继电器U1的导通在光藕U2的3脚和4脚断开之后发生，不会产生瞬间的导通致使伺服禁止，即不会对往回运动的过程产生任何影响。经实际应用证明本发明的电路运行可靠，其能够瞬间导通并迅速恢复断路状态的功能大大提高了伺服电机应用中的自动化程度，从而也减少了成本。

驱动电路3的另一个作用是可根据要求设计一定的延时，从而可控制机械式开关电路1的导通时间。驱动电路3可由偶数个串联的反相器组成，串联的反相器的数量越多，延时越长，但鉴于本实用新型的目的在于瞬间导通且自动断开，所以串联的反相器的数量不宜太多。

Claims (8)

1.一种瞬间导通的组合开关，其特征在于：包括电子式开关电路、机械式开关电路和驱动电路，所述电子式开关电路和机械式开关电路串联地接在电源和地之间，所述电子式开关电路响应外部反馈信号进行通断状态切换，所述驱动电路响应外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号，用于将外部反馈信号或外部反馈信号的等效信号整形后耦合到机械式开关电路且控制机械式开关电路进行通断状态切换。

2.如权利要求1所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述驱动电路为串联的偶数个反向器。

3.如权利要求2所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述所述驱动电路为串联的两个反向器。

4.如权利要求2所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述驱动电路的延时可调。

5.如权利要求1至4中任一项所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述电子式开关电路包括响应外部反馈信号的第一三极管和由该第一三极管驱动的光耦。

6.如权利要求5所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述驱动电路的输入端连接光耦的发光二极管的阳极或阴极。

7.如权利要求6所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述机械式开关电路包括响应驱动电路输出的第二三极管和由该第二三极管驱动的继电器，所述光耦的输出端耦合到继电器。

8.如权利要求6所述的瞬间导通的组合开关，其特征在于：所述机械式开关电路包括响应驱动电路输出的第二三极管和由该第二三极管驱动的继电器，所述光耦的输出端耦合到继电器。

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