專利名稱：集成模塊電壓繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是頻及一種無(wú)濾波延時(shí)、無(wú)抖動(dòng)的交流采集驅(qū)動(dòng)集成塊，是專為電力系統(tǒng)控制元件電壓、電流繼電器而設(shè)計(jì)的可預(yù)置的數(shù)字整定模塊，也可應(yīng)用于其它電氣控制系統(tǒng)。
目前電力系統(tǒng)所用的屬一種電磁型繼電器及其改進(jìn)型包括DJ.DY等系列產(chǎn)品，存在著抖動(dòng)、接點(diǎn)粘連及脫軸等嚴(yán)重問(wèn)題，且整定誤差大、動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)、返回系數(shù)大等缺陷，已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的要求，特別是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在雖然有許多單位在研制其改進(jìn)型，均未能圓滿解決。也曾有單位采用晶體管設(shè)計(jì)，延用了變壓器和濾波電路，仍未能解決濾波延時(shí)和由波紋引起的臨界態(tài)的抖動(dòng)問(wèn)題，且晶體管溫度穩(wěn)定性差。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的是針對(duì)上述存在的實(shí)際問(wèn)題而設(shè)計(jì)的集成模塊電壓繼電器，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)提出的動(dòng)作快、返回系數(shù)少、無(wú)抖動(dòng)、高可靠，且整定數(shù)字化，提高了精度和分辨率。
本實(shí)用新型采用以下設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，它由集成模塊(11)、整定電路(12)、接口電路(13)連接而成。整定電路與集成模塊的12A、14A腳相連，輸出接口電與集成模塊的5A、6A腳連接，集成模塊的1A、2A腳短接。其中集成模塊由采集、放大、變換、峰值檢出、鎖存和驅(qū)動(dòng)等部分組成，廢除了常規(guī)的輸入變壓器、濾波電路，從而消除了由變壓器引起的非線失真及由濾波器引起的延時(shí)和殘留波紋引起的臨界態(tài)抖動(dòng)。
本實(shí)用新型的集成模塊(11)設(shè)計(jì)框圖如

圖1所示。其中(1)為交流數(shù)據(jù)采集，(2)為可控增益放大，(3)為精密絕對(duì)值變換，(4)為峰值電壓檢出，(5)基準(zhǔn)電壓設(shè)壓，(6)為繼電性反饋網(wǎng)絡(luò)，(7)為脈沖鎖存，(8)為驅(qū)動(dòng)，(9)輸出接口。
圖2為集成模塊原理圖。圖3是其相應(yīng)的各主要點(diǎn)的波形圖。圖4是集成模塊電壓繼電器的實(shí)施圖。圖5為集成模塊外形尺寸，比例為21?，F(xiàn)結(jié)合圖2。圖3具體描述實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)原理。
在圖2中，集成模塊(11)的交流數(shù)據(jù)采集由C1、C2、R1、R2、R3、D1、D2組成。交流100V由15A、16A腳輸入，經(jīng)C1、C2、R1組成的100KHZ和1MHZ的抑制干擾網(wǎng)絡(luò)，由R1、R2分壓和R3限流組成的交流100V直接輸入電路，D1.D2為輸入保護(hù)。其輸入信號(hào)由R3和IC1組成的可控增益放大器進(jìn)行放大，其中12A、14A腳為放大器的外接電阻網(wǎng)絡(luò)和開(kāi)關(guān)的入口，以滿足0－－100V，1V／級(jí)的要求，IC1的輸出波形如圖3(a)，放大后的信號(hào)饋送到由D3、D4負(fù)端子與IC2“＋”輸入端接，D4正端接地，D3正端和R4、R5串連與IC2輸出端連接。R4、R5連接端與IC2“－”輸入端連接組成的精密絕對(duì)值電路。它是由正半波和負(fù)半波相相加得到，消除了損耗和失真，其輸出波形見(jiàn)圖3(b)。設(shè)該級(jí)輸出峰值電壓為Vpp，饋送給峰值電壓檢出器，該級(jí)由R6、R7串連與IC3“－”輸入端組成峰值電壓檢出器，由7A腳外接的W組成基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路，檢出器的門限電壓設(shè)為Vs。只有當(dāng)Vpp＞＝Vs時(shí)，IC3即輸出一寬度隨Vpp的大小而改變的脈沖波，并饋送到由可重觸發(fā)單穩(wěn)構(gòu)成的脈沖鎖存器，其輸入端由斯密特和反相器組成，經(jīng)或門到鎖存器，上升沿觸發(fā)，并鎖存。鎖存時(shí)間由C3、R11串聯(lián)與IC4的CX、RX腳連接，C3的另一端與IC4的Vss連腳，R11的另一端通過(guò)集成模塊1A.2A腳與IC4的Vdd連接組成峰值脈沖鎖存器。本模塊鎖存時(shí)間TO＝11.5ms，滿足了交流電源頻率從45HZ－55HZ變化的范圍均能可靠鎖存，并推動(dòng)由B1 B2復(fù)合其基極通過(guò)R12與IC4的Q端連接組成的OC門驅(qū)動(dòng)電路，D5為保護(hù)二極管。由上可知，一旦輸入信號(hào)強(qiáng)度滿足一個(gè)定值時(shí)，IC3即輸出50／s X2＝100／s個(gè)等值連續(xù)脈沖波，波形如圖3(C)所示，其周期為Tpp＝T／2＝10ms(T為工頻50HZ周期。因?yàn)門＜TO，所以D觸發(fā)器的Q端鎖定為高電平Q－為低電平，徹底消除了輸出的波紋，也消除了由此引起的臨界態(tài)的抖動(dòng)。
其中8A腳外接可調(diào)電阻W’，并經(jīng)由R8、R9、R12構(gòu)成一繼電持性反饋網(wǎng)絡(luò)，W’可調(diào)整其反饋深度，以滿足各種特性要求。也可省去W’則其反饋量直接由R8、R9決定。
本實(shí)用新型的主要特點(diǎn)其一，采用交流100V直接輸入，取消了變壓器，消除了由此引起的失真和死區(qū)。其二，取消了濾波電路，消除了時(shí)延和由波紋引起的抖動(dòng)。其三，采用了可重觸發(fā)鎖存設(shè)計(jì)，徹底消除了波紋和抖動(dòng)。其四，采用了干擾抑制電路和兩級(jí)斯密特電路，有較強(qiáng)的抗干擾能力。
電壓繼電器是電力系統(tǒng)更新?lián)Q代急需解決的關(guān)鍵控制元件，其核心問(wèn)題是需要設(shè)計(jì)一個(gè)動(dòng)作快、返回系數(shù)小、無(wú)抖動(dòng)、高可靠、高分辨率的采樣驅(qū)動(dòng)電路，本模塊圓滿地實(shí)現(xiàn)了上述要求。
現(xiàn)結(jié)合圖4具體描述利用本模塊組合而成的電壓繼電器的實(shí)施原理和接線。
圖4為一數(shù)字整定方式的電壓繼電器，其中(11)為集成模塊，(12)是整定電路，它由R1A－R8A電阻網(wǎng)絡(luò)分別與十進(jìn)制(或BCD碼)開(kāi)關(guān)串聯(lián)后相并聯(lián)并與集成模塊(11)的12A、14A腳相連接組成1－100V，1V／級(jí)的電路；(13)是接口電路，由靈敏繼電器J和電容器C并聯(lián)后并與集成模塊(11)的5A、6A腳連接，15A、16A腳為交流100V、50HZ輸入，其中15A腳接地；10A腳為IC3輸出檢測(cè)點(diǎn)；1A、2A腳為鎖存深度調(diào)整，通常短接；5A、6A腳為OC門輸出，與接口電路(13)相連接；W為基準(zhǔn)電壓調(diào)整外接電位器，以調(diào)整整定精度；W’為繼電特性反饋深度調(diào)整，無(wú)特殊需要可省去；9A腳接－12V電源，11A腳插＋12V電源，3A腳接電源地。
權(quán)利要求1.一種電壓繼電器，由集成模塊(11)，整定電路(12)及輸出接口電路(13)連接而成，其特征是整定電路與集成模塊的12A、14A腳相連，輸出接口電路與集成模塊的5A、6A腳連接，集成模塊的1A、2A腳短接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓繼電器，其特征是集成模塊(11)，由R1、R2分壓和R3限流組成交流100V直接輸入電路；由D3、D4負(fù)端與IC2的“＋”輸入端連接，D4正端接地，D3正端和R4、R5串聯(lián)與IC2輸出端連接，R4、R5連接端與IC2“－”輸入端連接組成精密絕對(duì)值電路；由R6、R7串聯(lián)和IC3“－”輸入端組成峰值電壓檢出器，集成模塊的7A腳與外接的W串聯(lián)組成基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路；由C3、R11串聯(lián)與IC4的CXRX腳連接，C3的另一端與IC4的
相連，R11的的另一端通過(guò)集成模塊的1A、2A腳與IC4的Vdd連接組成峰值脈沖鎖存器；由B1、B2復(fù)合，其基極通過(guò)R12與IC4的Q端連接組成OC門驅(qū)動(dòng)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓繼電器，其特征是整定電路(12)由R1A－R8A分別與十進(jìn)制(或BCD)碼開(kāi)關(guān)串連后相并連，并與集成模塊(11)的12A、14A腳相連接，組成1－100V，1V／級(jí)的整定電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓繼電器，其特征是輸出接口電(13)由靈敏繼電器J和電容器C并聯(lián)后并與集成模塊(11)的5A、6A腳連接。
專利摘要集成模塊電壓繼電器是根據(jù)電力系統(tǒng)更新?lián)Q代需要設(shè)計(jì)的，其特征是集成模塊由交流數(shù)據(jù)采集，精密絕對(duì)值變換、峰值檢出、鎖存、驅(qū)動(dòng)及抗干擾等電路組成，電壓繼電器由本模塊、整定電路、接口電路組成。
由本模塊組成的電壓繼電器，采用交流直接輸入和連續(xù)脈沖鎖存方式，廢除了變壓器和濾波電路，實(shí)現(xiàn)了無(wú)濾波延時(shí)、無(wú)抖動(dòng)、動(dòng)作快、反回系數(shù)小的要求。同時(shí)增設(shè)了可控放大、干擾抑制和繼電特性電路，提高了精度和分辨率，使工作穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G01R19/165GK2132345SQ9221456
公開(kāi)日1993年5月5日 申請(qǐng)日期1992年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月8日
發(fā)明者黃正義 申請(qǐng)人:黃正義