TWI517194B - 繼電器及控制繼電器的方法 - Google Patents

Description

繼電器及控制繼電器的方法

本發明涉及電子技術領域，特別涉及一種繼電器及控制繼電器的方法。

習知的繼電器包括動觸片、靜觸片、線圈、設置於線圈內的鐵芯、三極體及電源單元，動觸片與電源單元連接，靜觸片與繼電器的輸出端連接。線圈的一端與電源單元連接，另一端連接三極體的集極，三極體的射極接地。當給三極體的基極施加一控制電壓時，三極體導通，線圈通電產生電磁場，鐵芯在電磁場的作用下對動觸片產生吸力，使得動觸片與靜觸片電性接觸，從而繼電器的輸出端輸出電壓。當未給三極體的基極施加控制電壓時，三極體截止，線圈不能產生電磁場，動觸片與靜觸片分離，繼電器的輸出端不能輸出電壓。

然而，為了使繼電器的輸出端持續地輸出電壓，必須使三極體一直處於導通狀態，這樣就損耗了較多的電能。

鑒於此，有必要提供一種能降低電能消耗的繼電器。

另外，還有必要提供一種控制上述繼電器的方法。

一種繼電器，該繼電器包括承載體、電源輸入端、第一動觸件、 第二動觸件、第一開關單元、第二開關單元、第一電磁鐵、第二電磁鐵及彈性件，該彈性件的一端固定於承載體上，另一端固定於第一動觸件上，該第一動觸件沿垂直方向向靠近或遠離第一電磁鐵的方向移動，該第一動觸件連接電源輸入端，該電源輸入端提供的電壓藉由第二開關單元給第二電磁鐵供電，該第二動觸件連接繼電器的輸出端；初始狀態時，第一動觸件與第二動觸件電性接觸；該電源輸入端提供的電壓藉由第一開關單元給第一電磁鐵供電，當施加第一控制電壓於第一開關單元時，第一開關單元導通，第一電磁鐵通電並對第一動觸件產生吸力，該彈性件發生彈性變形並隨第一動觸件一起向靠近第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件分離；當停止施加第一控制電壓於第一開關單元時，第一開關單元截止，第一電磁鐵停止對第一動觸件產生吸力，該第一動觸件在彈性件的彈性回復力的作用下向遠離第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件電性接觸，繼電器的輸出端開始輸出電壓；當施加第二控制電壓於第二開關單元時，第二開關單元導通，第二電磁鐵通電並對第二動觸件產生吸力，第二動觸件發生彈性變形並沿水平方向向靠近第二電磁鐵的方向移動。

一種控制繼電器的方法，該繼電器包括承載體、彈性件、電源輸入端、第一動觸件、第二動觸件、第一電磁鐵、第二電磁鐵、第一開關單元及第二開關單元，該電源輸入端提供的電壓藉由第一開關單元給第一電磁鐵供電，該第一動觸件沿垂直方向向靠近或遠離第一電磁鐵的方向移動，該第一動觸件連接電源輸入端，電源輸入端提供的電壓藉由第二開關單元給第二電磁鐵供電，該第二動觸件連接繼電器的輸出端，該第一動觸件及第二動觸件均由 導電材料製成；該彈性件的一端固定於該承載體上，另一端固定於第一動觸件上；初始狀態時，第一動觸件與第二動觸件電性接觸；該方法包括如下步驟：提供一彈性件，該彈性件的一端固定於該承載體上，另一端固定於第一動觸件上；施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一開關單元導通，第一電磁鐵通電並對第一動觸件產生吸力，該彈性件發生彈性變形並隨第一動觸件一起向靠近第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件分離；停止施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一開關單元截止，第一電磁鐵停止對第一動觸件產生吸力，該第一動觸件在彈性件的彈性回復力作用下向遠離第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件電性接觸，該繼電器的輸出端輸出電壓

施加第二控制電壓於第二開關單元上，第二開關單元導通，第二電磁鐵通電並對第二動觸件產生吸力，該第二動觸件發生彈性變形並沿水平方向向靠近第二電磁鐵的方向移動。

上述繼電器及控制繼電器的方法，只需要持續施加第一控制電壓給第一開關單元，第一開關單元導通，第一電磁鐵通電，即可使第一動觸件與第二動觸件分離，使繼電器的輸出端停止輸出電壓。而只要停止施加第一控制電壓給第一開關單元，第一開關單元截止，第一電磁鐵斷電，即可使第一動觸件與第二動觸件電性連接，使繼電器的輸出端輸出電壓。對於長時間需要使繼電器的輸出端輸出電壓的應用來說，由於不需要持續施加電壓給第一開關 單元，明顯節省了電能消耗。

1‧‧‧繼電器

10‧‧‧第一殼體

20‧‧‧第二殼體

30‧‧‧第一開關單元

40‧‧‧第二開關單元

50‧‧‧電源輸入端

60‧‧‧輸出端

12‧‧‧第一動觸件

13‧‧‧第一電磁鐵

14‧‧‧彈性件

25‧‧‧第二電磁鐵

26‧‧‧第二動觸件

21‧‧‧第一側面

22‧‧‧第二側面

11‧‧‧第一開口

23‧‧‧第二開口

131‧‧‧第一輸入端

132‧‧‧第二輸入端

Q1‧‧‧第一三極體

D1‧‧‧第一二极體

151‧‧‧第三輸入端

152‧‧‧第四輸入端

Q2‧‧‧第二三極體

D2‧‧‧第二二板體

圖1為一較佳實施方式的繼電器的結構圖，該繼電器包括第一開關單元及第二開關單元。

圖2為圖1中彈性件被吸附的結構圖。

圖3為圖2中第二動觸件被吸附的結構圖。

圖4為圖1中第一開關單元的電路圖。

圖5為圖1中第二開關單元的電路圖。

圖6為一較佳實施方式的控制繼電器之方法流程圖。

請參閱圖1、圖2及圖3，一較佳實施方式的繼電器1包括第一殼體10、第一動觸件12、第一電磁鐵13、彈性件14、第二殼體20、第二電磁鐵25、第二動觸件26、第一開關單元30、第二開關單元40、電源輸入端50及輸出端60。

第一殼體10及第二殼體20均為中空的殼體，且均呈長方體結構。第一殼體10的頂面開設有第一開口11，第一電磁鐵13固定於第一殼體10的底面。第一殼體10為固定彈性件14的承載體。彈性件14的固定端固定於第一開口11的邊緣，第一動觸件12的固定端固定於彈性件14的自由端，第一動觸件12的自由端向上穿過彈性件14。在本實施方式中，彈性件14為環形彈簧。第一開口11、第一動觸件12及彈性件14位於第一電磁鐵13的正上方。初始狀態時，彈性件14呈自然狀態，第一動觸件12的自由端穿過彈性件14後外露出第一開口11，第一動觸件12與第一電磁鐵13之間保持一定的間 距。

第二殼體20緊鄰第一殼體10設置，第二殼體20的高度大於第一殼體10。第二殼體20包括與第一殼體10相鄰的第一側面21及與第一側面21連接的第二側面22，第二電磁鐵25的一端設置於與第一側面21相對的第三側面24上高於第一殼體10的頂面的部分，第二電磁鐵25位於第二殼體20內。第一側面21上高於第一殼體10的頂面的部分開設有第二開口23，第二電磁鐵25另一端的鐵芯部分外露出第二開口23。第二動觸件26位於第二殼體20的外部，第二動觸件26的固定端固定於第二側面22上高於第一殼體10的頂面的部分，第二動觸件26的自由端相對於第二動觸件26的固定端向靠近第一側面21的方向彎曲延伸。

第一動觸件12與第二動觸件26均由導電材料製成。第一動觸件12與電源輸入端50連接，第二動觸件26與繼電器1的輸出端60連接。初始狀態時，第一動觸件12與第二動觸件26電性連接。在本實施方式中，第一動觸件12為鐵棒，第二動觸件26為一彈片。

電源輸入端50藉由第一開關單元30給第一電磁鐵13供電，電源輸入端50藉由第二開關單元40給第二電磁鐵25供電。當外界電源電壓輸入電源輸入端50時，繼電器1開始工作。

第一電磁鐵13與第二電磁鐵25的通電及斷電過程描述如下：於t0時刻，施加第一控制電壓於第一開關單元30上，第一開關單元30導通，第一電磁鐵13通電產生電磁場並對第一動觸件12產生吸力，彈性件14發生彈性變形(呈拉伸狀態)並隨第一動觸件12一起向靠近第一電磁鐵13的方向移動，使得第一動觸件12與第二 動觸件26分離；經過t1時間段，第一動觸件12與第一電磁鐵13的鐵芯抵觸。

於t0+t1時刻，施加第二控制電壓於第二開關單元40上，第二電磁鐵25通電產生電磁場並對第二動觸件26產生吸力，第二動觸件26沿水平方向向靠近第二電磁鐵25的方向移動；經過t2時間段，第二動觸件26的自由端與第二電磁鐵25的鐵芯抵觸。

於t0+t1+t2時刻，停止施加第一控制電壓於第一開關單元30上，第一開關單元30處於斷開狀態，第一電磁鐵13斷電，第一動觸件12在彈性件14的彈性回復力的作用下沿垂直方向向遠離第一電磁鐵13的方向移動；經過t3時間段，彈性件14恢復原狀，第一動觸件12的自由端外露出第一開口11。

於t0+t1+t2+t3時刻，停止施加第二控制電壓於第二開關單元40上，第二開關單元40處於斷開狀態，第二電磁鐵25斷電，第二動觸件26在其彈性回復力的作用下沿水平方向向遠離第二電磁鐵25的方向移動；經過t4時間段，第二動觸件26的自由端與第一動觸件12抵觸並電性連接。其中，在t1及t2時間段，第一電磁鐵13保持通電狀態；在t2及t3時間段，第二電磁鐵25保持通電狀態。

請參閱圖4及圖5，第一電磁鐵13包括第一輸入端131及第二輸入端132，第一輸入端131連接電源輸入端50。第一開關單元30包括第一三極體Q1及第一二极體D1，第一三極體Q1的基極用於接收第一控制電壓，集極連接第二輸入端132，射極接地，第一二极體D1的陽極連接第一三極體Q1的集極，陰極連接電源輸入端50。第二電磁鐵25包括第三輸入端151及第四輸入端152，第三輸入端151連接電源輸入端50，該第二開關單元40包括第二三極體Q2及 第二二板體D2，第二三極體Q2的基極用於接收第二控制電壓，集極連接第四輸入端152，射極接地，第二二极體D2的陽極連接第二三極體Q2的集極，陰極連接電源輸入端50。當第一控制電壓施加於第一三極體Q1的基極時，第一三極體Q1導通，第一電磁鐵13的第二輸入端132接地，電源輸入端50提供的電壓給第一電磁鐵13供電。當第二控制電壓施加於第二三極體Q2的基極時，第二三極體Q2導通，第二電磁鐵25的第四輸入端152接地，電源輸入端50提供的電壓給第二電磁鐵25供電。

上述繼電器1，只需要持續施加第一控制電壓給第一三極體Q1的基極或持續施加第二控制電壓給第二三極體Q2的基極，使第一電磁鐵13或第二電磁鐵26通電，即可使第一動觸件12與第二動觸件26分離，使繼電器1的輸出端60停止輸出電壓。而只要停止施加第一控制電壓給三極體Q1的基極及停止施加第二控制電壓給三極體Q2的基極，即可使第一動觸件12與第二動觸件26電性連接，使繼電器1的輸出端60輸出電壓。對於長時間需要使繼電器1的輸出端60輸出電壓的應用來說，由於不需要持續施加電壓給三極體Q1及Q2的基極，明顯節省了電能消耗。

如圖6所示，為一較佳實施方式的控制上述繼電器1的方法400，初始狀態時，第一動觸件12與第二動觸件26電性連接，該方法400包括如下步驟：

步驟S402，於t0時刻，施加第一控制電壓於第一開關單元30上，第一開關單元30導通，第一電磁鐵13通電產生電磁場並對第一動觸件12產生吸力，彈性件14發生彈性變形並隨第一動觸件12一起向靠近第一電磁鐵13的方向移動，使得第一動觸件12與第二動觸 件26分離；經過t1時間段，第一動觸件12與第一電磁鐵13的鐵芯抵觸。

步驟S404，於t0+t1時刻，施加第二控制電壓於第二開關單元40上，第二電磁鐵通電產生電磁場並對第二動觸件26產生吸力，第二動觸件26沿水平方向向靠近第二電磁鐵25的方向移動；經過t2時間段，第二動觸件26的自由端與第二電磁鐵25的鐵芯抵觸。

步驟S406，於t0+t1+t2時刻，停止施加第一控制電壓於第一開關單元30上，第一開關單元30處於斷開狀態，第一電磁鐵13斷電，第一動觸件12在彈性件14的彈性回復力的作用下沿垂直方向向遠離第一電磁鐵13的方向移動；經過t3時間段，彈性件14恢復原狀，第一動觸件12的自由端外露出第一開口11。

步驟S408，於t0+t1+t2+t3時刻，停止施加第二控制電壓於第二開關單元40上，第二開關單元40處於斷開狀態，第二電磁鐵25斷電，第二動觸件26在其彈性回復力的作用下沿水平方向向遠離第二電磁鐵25的方向移動；經過t4時間段，第二動觸件26的自由端與第一動觸件12抵觸並電性連接。

其中，在t1及t2時間段，第一電磁鐵13保持通電狀態；在t2及t3時間段，第二電磁鐵25保持通電狀態。

本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施例所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

1‧‧‧繼電器

10‧‧‧第一殼體

20‧‧‧第二殼體

30‧‧‧第一開關單元

40‧‧‧第二開關單元

50‧‧‧電源輸入端

60‧‧‧輸出端

12‧‧‧第一動觸件

13‧‧‧第一電磁鐵

14‧‧‧彈性件

25‧‧‧第二電磁鐵

26‧‧‧第二動觸件

21‧‧‧第一側面

22‧‧‧第二側面

11‧‧‧第一開口

23‧‧‧第二開口

131‧‧‧第一輸入端

132‧‧‧第二輸入端

151‧‧‧第三輸入端

152‧‧‧第四輸入端

Claims (10)

1. 一種繼電器，其改良在於：該繼電器包括承載體、電源輸入端、第一動觸件、第二動觸件、第一開關單元、第二開關單元、第一電磁鐵、第二電磁鐵及彈性件，該彈性件的一端固定於承載體上，另一端固定於第一動觸件上，該第一動觸件沿垂直方向向靠近或遠離第一電磁鐵的方向移動，該第一動觸件連接電源輸入端，該電源輸入端提供的電壓藉由第二開關單元給第二電磁鐵供電，該第二動觸件連接繼電器的輸出端，該第一動觸件及第二動觸件均由導電材料製成；初始狀態時，第一動觸件與第二動觸件電性接觸；該電源輸入端提供的電壓藉由第一開關單元給第一電磁鐵供電，當施加第一控制電壓於第一開關單元時，第一開關單元導通，第一電磁鐵通電並對第一動觸件產生吸力，該彈性件發生彈性變形並隨第一動觸件一起向靠近第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件分離；當停止施加第一控制電壓於第一開關單元時，第一開關單元截止，第一電磁鐵停止對第一動觸件產生吸力，該第一動觸件在彈性件的彈性回復力的作用下向遠離第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件電性接觸，使繼電器的輸出端輸出電壓；當施加第二控制電壓於第二開關單元時，第二開關單元導通，第二電磁鐵通電並對第二動觸件產生吸力，第二動觸件發生彈性變形並沿水平方向向靠近第二電磁鐵的方向移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之繼電器，還包括：當停止施加第二控制電壓於第二開關單元時，第二開關單元截止，第二電磁鐵停止對第二動觸件產生吸力，第二動觸件在彈性回復力的作用下沿水平方向向遠離第二電磁鐵的方向移動直至與第一動觸件抵觸並電性連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之繼電器，還包括：中空的第二殼體，該承載件為中空的第一殼體，該第二殼體的高度大於第一殼體，第一殼體的頂面開設有第一開口，第一電磁鐵固定於第一殼體的底面，該彈性件的固定端固定於第一殼體的頂面上，該第一動觸件的自由端外露出第一開口，該第一動觸件的固定端固定於彈性件的自由端，第二電磁鐵設置於第二殼體內，該第二殼體包括與第一殼體相鄰的第一側面及與第一側面連接的第二側面，第一側面上高於第一殼體的頂面的部分開設有第二開口，該第二電磁鐵的鐵芯部分外露出第二開口，該第二動觸件的固定端固定於第二側面上高於第一殼體的頂面的部分，該第二動觸件的自由端相對於第二動觸件的固定端向靠近第一側面的方向延伸。
4. 如申請專利範圍第3項所述之繼電器，其中，該第一殼體及第二殼體均呈長方體結構，該第二動觸件的自由端與第二動觸件的固定端之間形成一鈍角，該第二動觸件的自由端與第一側面之間形成一銳角。
5. 如申請專利範圍第3項所述之繼電器，其中，該彈性件的固定端固定於該第一開口的邊緣，該第一動觸件的自由端穿過彈性件後外露出第一開口，該第一動觸件的固定端與彈性件的自由端固定連接。
6. 如申請專利範圍第2項所述之繼電器，其中，該第一電磁鐵包括第一輸入端及第二輸入端，該第一輸入端連接電源輸入端，該第一開關單元包括第一三極體及第一二极體，該第一三極體的基極用於接收第一控制電壓，集極連接第二輸入端，射極接地，第一二极體的陽極連接第一三極體的集極，陰極連接電源輸入端；該第二電磁鐵包括第三輸入端及第四輸入端，該第三輸入端連接電源輸入端，該第二開關單元包括第二三極體及第二二极體，該第二三極體的基極用於接收第二控制電壓，集極連接第四輸入端，射極接地，第二二极體的陽極連接第二三極體的集極，陰極連接電源輸入端。
7. 如申請專利範圍第2項所述之繼電器，其中，該第一電磁鐵與第二電磁鐵的通電及斷電過程描述如下：在t0時刻，第一電磁鐵通電，第一動觸件向靠近第一電磁鐵的方向移動，經過t1時間段，第一動觸件與第一電磁鐵的鐵芯抵觸；在t0+t1時刻，第二電磁鐵通電，第二動觸件向靠近第二電磁鐵的方向移動，經過t2時間段，第二動觸件與第二電磁鐵的鐵芯抵觸；在t0+t1+t2時刻，第一電磁鐵斷電，第一動觸件向遠離第一電磁鐵的方向移動，經過t3時間段，彈性件恢復原狀，第一動觸件外露出第一開口；在t0+t1+t2+t3時刻，第二電磁鐵斷電，第二動觸件向遠離第二電磁鐵的方向移動，經過t4時間段，第二動觸件與第一動觸件抵觸並電性連接；其中，在t1及t2時間段，第一電磁鐵保持通電狀態；在t2及t3時間段，第二電磁鐵保持通電狀態。
8. 一種控制繼電器的方法，該繼電器包括承載體、彈性件、電源輸入端、第一動觸件、第二動觸件、第一電磁鐵、第二電磁鐵、第一開關單元及第二開關單元，該電源輸入端提供的電壓藉由第一開關單元給第一電磁鐵供電，該第一動觸件沿垂直方向向靠近或遠離第一電磁鐵的方向移動，該第一動觸件連接電源輸入端，電源輸入端提供的電壓藉由第二開關單元給第二電磁鐵供電，該第二動觸件連接繼電器的輸出端，該第一動觸件及第二動觸件均由導電材料製成；該彈性件的一端固定於該承載體上，另一端固定於第一動觸件上；初始狀態時，第一動觸件與第二動觸件電性接觸；該方法包括如下步驟：施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一開關單元導通，第一電磁鐵通電並對第一動觸件產生吸力，該彈性件發生彈性變形並隨第一動觸件一起向靠近第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件分離；停止施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一開關單元截止，第一電 磁鐵停止對第一動觸件產生吸力，該第一動觸件在彈性件的彈性回復力作用下向遠離第一電磁鐵的方向移動，使得第一動觸件與第二動觸件電性接觸，使該繼電器的輸出端輸出電壓施加第二控制電壓於第二開關單元上，第二開關單元導通，第二電磁鐵通電並對第二動觸件產生吸力，該第二動觸件發生彈性變形並沿水平方向向靠近第二電磁鐵的方向移動。
9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中，該方法還包括如下步驟：停止施加第二控制電壓於第二開關單元上，第二開關單元截止，第二電磁鐵停止對第二動觸件產生吸力，該第二動觸件在彈性回復力的作用下沿水平方向向遠離第二電磁鐵的方向移動直至與第一動觸件抵觸並電性連接。
10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中，於t0時刻，施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一電磁鐵通電，第一動觸件向靠近第一電磁鐵的方向移動，經過t1時間段，第一動觸件與第一電磁鐵的鐵芯抵觸；於t0+t1時刻，施加第二控制電壓於第二開關單元上，第二電磁鐵通電，第二動觸件向靠近第二電磁鐵的方向移動，經過t2時間段，第二動觸件與第二電磁鐵的鐵芯抵觸；於t0+t1+t2時刻，停止施加第一控制電壓於第一開關單元上，第一電磁鐵斷電，第一動觸件向遠離第一電磁鐵的方向移動，經過t3時間段，彈性件恢復原狀，第一動觸件外露出第一開口；於t0+t1+t2+t3時刻，停止施加第二控制電壓於第二開關單元上，第二電磁鐵斷電，第二動觸件向遠離第二電磁鐵的方向移動，經過t4時間段，第二動觸件與第一動觸件抵觸並電性連接；其中，在t1及t2時間段，第一電磁鐵保持通電狀態；在t2及t3時間段，第二電磁鐵保持通電狀態。