一种直流继电器的节能降扰电路及装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种直流继电器的节能降扰电路及装置，该节能降扰电路包括：延时切换电路，维持低压电路，用于向节能降扰电路接入控制电压的输入端子，用于连接直流继电器线圈的输出端子，连接于输出端子两端的续流二极管；延时切换电路和维持低压电路电性连接；维持低压电路用于提供维持电压，维持电压低于直流继电器额定电压，延时切换电路用于将直流继电器额定电压切换至维持电压。该节能降扰电路通过延时切换电路切换至维持低压电路采用低于额定电压的维持电压对继电器线圈进行供电，线圈驱动电流大大减小，线圈温升降低效果明显，在继电器关断时采用续流二极管对继电器的反向电压进行钳位，防止对节能降扰电路中其他元器件造成干扰。元器件造成干扰。元器件造成干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种直流继电器的节能降扰电路及装置


[0001]本技术涉及继电器控制
，尤其是一种应用于新型水处理技术直流继电器的节能降扰电路。

技术介绍

[0002]在水处理技术中，常用到继电器来实现各种设备的运行控制，如PLC通过继电器控制水泵、风机、搅拌机和计量泵的启停等。继电器(relay)是一种电控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路) 之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
[0003]现有直流继电器由铁芯、线圈绕组、衔铁、触点和簧片等构成。其中线圈绕组是以绝缘漆包线在一个圆形铁芯上缠绕几百至几千圈而成。若在线圈绕组上施加一定的电压，则线圈绕组中会流过一定的电流，此时铁芯中将产生磁场；而这个磁场产生的强大电磁力，会将衔铁吸合而产生簧片的位置移动，由于杠杆原理，它使得继电器中安装的常闭常开触点动作。若线圈绕组断电，则铁芯会马上失去磁力，电磁吸引力也随着消失，衔铁此时会脱离铁芯；因为簧片或拉簧具有它的作用力或反作用力，将会使继电器触点复位，重新回到初始状态。
[0004]以直流24VDC小型继电器为例，继电器使用时通常是需要控制动作时，给线圈施加额定电压，继电器动作，停止动作时，切断线圈电源。在传统直流继电器(电磁阀)动作时，线圈施加额定24VDC电压，典型电流约为50mA，功耗1.2W，以全球保守使用量10亿只计算的话，那么继电器功耗达到12亿瓦，若折算成耗电量一年将消耗105亿度电，相当于近145多万个家庭一年的用电量，能耗较大。而且，当继电器动作时，长时间施加额定电压会造成线圈消耗功率而发热，影响使用环境温度和元器件寿命，线圈过热也存在严重的安全隐患，再者，在实际工程应用中，继电器线圈都会省略安装续流二极管，所以在继电器关闭时，会产生幅值极高的反向电压，对系统中的元器件和控制功能造成干扰和伤害，如图1所示，继电器线圈施加额定电压U
c
后，功耗P＝U
c
·
I
c
，继续施加额定电压到达t1(一般为20ms左右)后，继电器完全吸合；继续通电到t2(温升稳定时间)，此时温升达到最大并基本稳定，此时的继电器温升实测约为65～70℃；t3为继电器释放断电时刻，在断电时刻线圈两端产生了电压极高的
‑
U
p
反向电压。
[0005]电磁铁是通电产生电磁的一种装置，进而将电磁能变换为机械能以实现吸合做功。电磁铁通常由软磁材料制成的铁芯、衔铁和励磁绕组组成。当励磁绕组通电时，绕组周围产生磁场，铁芯磁化，并产生电磁吸力吸引衔铁，使之运动做功。电磁铁吸力基本计算公式：
[0006]1)当铁芯与衔铁气隙较小时的电磁吸力：
[0007][0008]其中，
[0009]F—电磁铁吸力(N)
[0010]—磁极端面磁通(Wb)
[0011]S—磁极表面的总面积(cm2)
[0012]2)当铁芯与衔铁气隙较大时的电磁吸力：
[0013][0014]其中，
[0015]α—修正系数，约为3～5
[0016]δ—气隙长度(cm)
[0017]由公式(1
‑
2)可知，当继电器吸合前，由于气隙较大，为保证其有足够的吸力以便继电器能够可靠吸合，通常施加较大的电压以保证其正常吸合；当继电器完成吸合动作后，此时气隙变小，由公式(1
‑
1)可知，若继续施加额定电压，吸合力与吸合前的吸合力之比为：K＝F
气隙小
/F
气隙大
，即
[0018]K＝(1+αδ)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1
‑
3)
[0019]例如，按常见直流继电器的规格参数，取α＝4，δ＝0.3cm，则K＝2.2，也就是说当继电器吸合后，线圈继续施加额定电压U
c
则此时的吸合力为吸合前(启动)的2.2倍，而继电器的启动吸合力已经满足触点吸合要求，所以多出的2.2 倍吸合力作为多余的损耗浪费掉了。
[0020]因此，如何降低直流继电器吸合后的能耗和吸合力，保证继电器的使用寿命和继电器所在系统的运行稳定性，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0021]针对现有技术存在的问题，本技术的第一目的在于提供一种直流继电器的节能降扰装置，在继电器吸合后，可以在继电器启动时施加额定电压，待触点完全吸合后自动切换至维持低电压，从达到节能降耗、延长元器件使用寿命、提高设备的可靠性的目的。
[0022]为实现上述目的，本技术的节能降扰电路技术方案如下：
[0023]一种直流继电器的节能降扰电路，包括：延时切换电路，维持低压电路，用于向所述节能降扰电路接入控制电压的输入端子，用于连接所述直流继电器线圈的输出端子，连接于所述输出端子两端的续流二极管；所述延时切换电路和所述维持低压电路电性连接；所述维持低压电路用于提供维持电压，所述维持电压低于所述直流继电器额定电压，所述延时切换电路用于将所述直流继电器额定电压切换至所述维持电压。
[0024]进一步，所述维持低压电路包括BUCK降压稳压芯片，所述BUCK降压稳压芯片包括BOOT引脚、VIN引脚、EN引脚、RT/CLK引脚、SW引脚、GND 引脚、PWRPD引脚、FB引脚、COMP引脚；
[0025]所述输入端子第一端与所述VIN引脚之间连接保险电阻；所述输入端子的第二端接地；第一电容和第二电容并联后一端与所述VIN引脚连接，另一端接地；
[0026]所述VIN引脚与所述EN引脚之间连接第一调整电阻，所述EN引脚与第二调整电阻连接后接地，所述RT/CLK引脚与外接电阻连接后接地；
[0027]第三电容与补偿电阻连接后与第四电容并联的一端与所述CMOP引脚连接，另一端
接地；
[0028]所述BOOT引脚与SW引脚之间连接第一调整电容；所述SW引脚与第一续流二极管的负极连接，所述第一续流二极管的正极和所述GND引脚均接地；所述SW引脚与电感第一端连接；并联连接的第五电容和第六电容的一端与所述电感第二端连接，另一端接地；所述电感第二端与所述FB引脚之间连接第一反馈电阻；所述FB引脚还与第二反馈电阻连接后接地。
[0029]进一步，所述延时切换电路包括延时比较器芯片，所述延时比较芯片包括 VIN+引脚、GND引脚、VIN
‑
引脚、VCC引脚、OUT引脚；
[0030]所述VIN
‑
引脚和所述GND引脚之间连接第二调整电容，所述VIN
‑
引脚和所述电感第二端之间连接第三调整电阻，所述电感第二端和所述VIN+引脚之间连接第四调整电阻，所述VIN+引脚与第五调整电阻连接后接地；
[0031]所述电感第二端与所述VCC引脚连接，所述VCC引脚还与第七电容连接后接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流继电器的节能降扰电路，其特征在于，包括：延时切换电路，维持低压电路，用于向所述节能降扰电路接入控制电压的输入端子，用于连接所述直流继电器线圈的输出端子，连接于所述输出端子两端的续流二极管；所述延时切换电路和所述维持低压电路电性连接；所述维持低压电路用于提供维持电压，所述维持电压低于所述直流继电器额定电压，所述延时切换电路用于将所述直流继电器额定电压切换至所述维持电压。2.根据权利要求1所述的节能降扰电路，其特征在于，所述维持低压电路包括BUCK降压稳压芯片，所述BUCK降压稳压芯片包括BOOT引脚、VIN引脚、EN引脚、RT/CLK引脚、SW引脚、GND引脚、PWRPD引脚、FB引脚、COMP引脚；所述输入端子第一端与所述VIN引脚之间连接保险电阻；所述输入端子的第二端接地；第一电容和第二电容并联后一端与所述VIN引脚连接，另一端接地；所述VIN引脚与所述EN引脚之间连接第一调整电阻，所述EN引脚与第二调整电阻连接后接地，所述RT/CLK引脚与外接电阻连接后接地；第三电容与补偿电阻连接后与第四电容并联的一端与所述COMP引脚连接，另一端接地；所述BOOT引脚与SW引脚之间连接第一调整电容；所述SW引脚与第一续流二极管的负极连接，所述第一续流二极管的正极和所述GND引脚均接地；所述SW引脚与电感第一端连接；并联连接的第五电容和第六电容的一端与所述电感第二端连接，另一端接地；所述电感第二端与所述FB引脚之间连接第一反馈电阻；所述FB引脚还与第二反馈电阻连接后接地。3.根据权利要求2所述的节能降扰电路，其特征在于，所述延时切换电路包括延时比较器芯片，所述延时比较芯片包括VIN+引脚、GND引脚、VIN
‑
引脚、VCC引脚、OUT引脚；所述VIN
‑
引脚和所述GND引脚之间连接第二调整电容，所述VIN
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：周有，陈贵，
申请(专利权)人：北京万诺生态科技有限公司，
类型：新型
国别省市：