抗干扰高灵敏冲击继电器制造技术

一种应用于电气信号系统的抗干扰高灵敏冲击继电器，它采用特种传感器件和电子技术，能经得起发电厂和变电所的强电、磁干扰不误动作，冲击动作电流可以灵敏到１０ｍＡ，稳态电流可以大到３．２Ａ或更大，脉冲消失时能返回，适用于延时预告信号、瞬时预告信号和事故信号，同时还带有延时预告信号所需的延时元件和自动延时返回功能，能适用于节能发光二极管光字牌和普通的白炽灯光字牌，具有已有技术冲击继电器无法比拟的技术指标和性能。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于电气信号回路用冲击继电器的改进，是一种抗干扰高灵敏冲击继电器技术方案。冲击继电器在发、供、用电系统的电气信号回路应用极其广泛，它应用于重复动作的预告信号或事故信号回路。现有技术冲击继电器，例如阿城继电器厂生产的ZC-23冲击继电器(如附图说明图1虚线框内)，其应用电路如图1所示，其基本原理是利用串在直流信号回路的微分变流器BL，将回路中持续(矩形的)电流脉冲变成短暂的(尖顶的)电流(电压)脉冲去起动灵敏元件GHJ，由灵敏元件再起动中间元件ZJ动作并自保持。其工作电流、电压波形如图2所示，当预告信号继电器XJ1动作时，经过光字牌XD1直流电流为i1，此i1经微分变流器BL，在BL次级产生微分电压u1，此电压使灵敏元件GHJ短时动作，GHJ(1)(9)接通，中间元件ZJ动作其ZJ1(7)(15)接通使ZJ自保持于动作状态，ZJ3(6)(14)接点接通使警铃JL励磁而发出声响信号，值班人员听到音响信号后可立即注视是哪个光字牌亮，然后按复归按钮FA使中间元件ZJ失电而返回。如果在XD1亮时又有一预告信号发生，例如XJ2又动作，这时BL变流器一次线圈在原来i1上又增加i2，BL次级又产生一微分电压u2，这时GHJ又短时动，其工作过程同上。如XJ1返回i1消失，这时BL次级产生一负极性的微分电压-△u1，由于D1反向并在GHJ线圈上，-△u1被D1短接因此GHJ不会动作。在冲击继电器中，中间元件ZJ并不是构成冲击继电器的必要元件，它完全可以用外加的中间元件达到自保持的目的，制造厂为方便用户在冲击继电器内加装了中间元件ZJ。按ZC-23说明书，最小冲击动作电流不大于0.16A，最大稳定电流为3.2A，这对于应用传统的双灯工作电流约230mA的白炽灯光字牌是可以的。当前已大量采用节能的发光二极管光字牌，其单只灯的电流约15mA，二只灯并联后约30mA，已有技术冲击继电器冲击动作电流最灵敏的约100mA，应用于发光二极管光字牌根本动作不了，它也可以增加微分变流器BL的一次线圈匝数而提高冲击动作电流灵敏度，改到能使发光二极管光字牌可靠动作时，考虑一只灯再加电压降80%仍能可靠动作，其最小冲击动作电流应不大于12mA，当已有技术冲击继电器改到如此灵敏时，由于发电厂、变电所存在大量电和磁的干扰，实践证明，它非常容易受干扰而误动作。一段时间来，电力部门渴望能有一种经得起干扰而不误动作，又能应用于发光二极管光字牌的高灵敏冲击继电器。本专利技术的目的是提出了一种采用特种传感器件和电子技术的抗干扰高灵敏冲击继电器，它的冲击动作电流可以小于10mA，能经得起发电厂和变电所的大量强电、磁干扰而不误动作。本专利技术总的构思是，应用电子技术，采用特种传感器件霍尔元件组成电流采样元件，用突变脉冲检出元件把电流增量产生的突变脉冲检出来，用脉冲宽度鉴别元件把真正的信号脉冲鉴别出来，干扰不会误动作，冲击动作电流可以设计制作得很灵敏。根据本专利技术总的构思，实现其目的的技术方案之一是，如图3所示，由电流采样元件1、突变脉冲检出元件2、动作脉冲宽度鉴别元件3、输出元件5、供电元件9组成，其中电流采样元件1由电感线圈L及放置在电感线圈的磁路中的霍尔元件B构成，当供电电压较低，适合电子电路工作时，供电元件9可以取消。根据本专利技术总的构思，为了方便使用，改进后的第二个技术方案是，在第一技术方案的基础上，如图4所示，增加信号自保持及解除元件4。根据本专利技术总的构思，为使冲击继电器能应用于延时预告信号回路，增加在脉冲消失后冲击继电器能自动复归的功能，改进后的第三个技术方案是，在第一技术方案的基础上，如图5所示，增加复归脉冲宽度鉴别元件6和信号自保持及解除元件4。根据本专利技术总的构思，为了使冲击继电器应用于延时预告信号回路时更方便，增加在脉冲消失时冲击继电器能自动复归，并自身带有延时动作功能，改进后的第四个技术方案是，在第一技术方案的基础上，如图6所示，增加复归脉冲宽度鉴别元件6、信号自保持及解除元件4、动作延时元件7。根据本专利技术总的构思，为了方便使用，还可以在第一技术方案的基础加以改进的第五个技术方案，如图7所示，增加复归脉冲宽度鉴别元件6、信号自保持及解除元件4、动作延时元件7、复归延时元件8。以下对技术方案中的各元件进行介绍电流采样元件1的作用是把电流输入变成电压输出，同时它还将电流输入回路与电压输出回路在电气方面隔离起来，从结构上提高抗干扰的能力。电流采样元件1如图10所示，由电感线圈L及放置在电感线圈磁路中的霍尔元件B构成。霍尔元件是对磁场敏感的元件，其原理如图8所示，放置在磁路中的霍尔片，其输出电压VH与外加电压V+之比与磁通密度成正比。为了增加输出电压对磁通密度的灵敏度，一般加有集成放大器，图8的原理图就是一个例子。制造厂为方便使用者，往往将霍尔片与放大器等集成装在一起组成霍尔传感器如图9所示。本专利技术所说的霍尔元件可以是霍尔片外加放大回路，也可以是霍尔片与放大回路集成组装在一起的霍尔传感器，在本说明书中，为了简化叙述和表达，把霍尔元件简化画为图10所示的一个三端器件B，图中的L为电感线圈，B放在L的磁路中，电感L可以是空心线圈，为了增加灵敏度，L可以装在磁性材料上，把霍尔元件放置在磁性材料的磁路中。电流采样元件1的输出电压VO正比于输入电流i，当输入电流增加△i，输出电压＝VO+△V。突变脉冲检出元件2的作用是将反映电流量的电流采样元件1的电压输出瞬间突变量检出来，它只反映突变量不反映稳态量，最简单的方案如图11所示，由电容C1、电阻R1组成的微分电路，当输入的电压为1正、2负时，输入增加△U，输出一正极性的微分电压，输入减少△U，输出一负极性的微分电压，其输出电压的衰减时间取决于时间常数t＝RC，这里可以方便的选取电容C或电阻R以达到设计要求的衰减时间。突变脉冲检出元件2也可以如图12由电容C1、C1′、电阻R1、R1′组成，它的二个支路时间常数取得不一样，它的输出应接差动放大器，图13～15是可以选用的突变脉冲检出元件方案，其他能把输入电压突变量检出来的电路都可以作为突变脉冲检出元件。动作脉冲宽度鉴别元件3的作用是将突变脉冲检出元件的输出脉冲信号，进行幅值和脉冲宽度鉴别，以判断是真正的动作信号还是干扰信号，选择合适的突变脉冲检出元件时间常数t和动作脉冲值和脉冲宽度，可以使真正的动作脉冲鉴别出来使冲击继电器动作，而干扰信号因脉冲宽度不够而不会动作，这从电路功能上达到抗干扰的目的。动作脉冲宽度鉴别元件3由隔离、放大器，延时动作瞬时返回时间元件，电平比较器组成，它的电路方案可以如图16，由跟随器N1，隔离二极管V1，阻容充电回路R9、C2，参考电平分压电阻R5、R6，运算放大器N2组成，N1是隔离元件，其余的器件组成一个延时动作瞬时返回时间元件，同时它还有电平比较器的功能，需大于R5、R6分压电阻提供的参考电平才能动作，其动作延时取决于R9、C2的时间常数与R5、R6决定的参考电平。图17是动作脉冲宽度鉴别元件的另一方案，它的输入应接图12所示的脉冲检出元件，其输入端子1、2对调后可分别对正微分电压或负微分压动作，对正微分电压动作时可作为动作脉冲宽度鉴别元件，对负微分电压动作时可作为返回脉冲宽度鉴别元件。图18～21是脉冲宽度鉴别元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗干扰高灵敏冲击继电器（以下简称冲击继电器），包括有外壳、供电元件（９），其特征是，由电流采样元件（１）、突变脉冲检出元件（２）、动作脉冲宽度鉴别元件（３）、输出元件（５）组成，其中电流采样元件（１）由电感线圈及放置在电感线圈的磁路中的霍尔元件构成，当供电电压较低，适合电子电路工作时，供电元件（９）可以取消。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷庆海，
申请(专利权)人：殷庆海，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]