交流繼電器過零動作控制電路的制作方法

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種交流繼電器過零動作控制電路。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)化水平的不斷提高，智能化家電產(chǎn)品也越來越多。智能化家電產(chǎn)品也越來越離不開繼電器的控制。因家電產(chǎn)品均由市電供電的，繼電器控制交流電的通斷尤為明顯。然而繼電器的使用壽命嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用壽命。為了延長產(chǎn)品的使用壽命，下面是傳統(tǒng)的解決方法，但都存在一定缺陷。

1、可控硅替代繼電器，沒有機(jī)械和觸點老化的問題，但是可控硅無法承受開關(guān)瞬間的沖擊電流。

2、選用更高規(guī)格的繼電器，但是帶來的材料成本壓力。

3、逐個測試?yán)^電器的動作延時時間，讓其在零點導(dǎo)通，但是目前的技術(shù)繼電器的動作延時時間只能在直流環(huán)境，如果繼電器是應(yīng)用在交流環(huán)境，動作延時時間只能在線下用直流電去逐個測試和匹配，這無疑帶來巨大的人工成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對逐個測試?yán)^電器的動作延時時間，讓其在零點導(dǎo)通的人工成本高的技術(shù)問題，提供一種交流繼電器過零動作控制電路。

一種交流繼電器過零動作控制電路，該交流繼電器過零動作控制電路包括處理器、繼電器驅(qū)動電路以及信號隔離電路；所述處理器分別與所述繼電器驅(qū)動電路以及所述信號隔離電路連接，所述繼電器驅(qū)動電路與所述信號隔離電路連接，所述信號隔離電路用于將繼電器關(guān)斷瞬間的交流電轉(zhuǎn)換成隔離的電信號，并將電信號傳輸至所述處理器；所述處理器用于通過所述繼電器驅(qū)動電路控制繼電器的勵磁線圈，檢測所述信號隔離電路傳輸?shù)碾娦盘?，計算并保存繼電器的動作延時時間。

在其中一個實施例中，所述繼電器驅(qū)動電路包括開關(guān)電路及單向?qū)娐?，所述開關(guān)電路的輸入端與所述處理器的延時控制端連接，所述開關(guān)電路的輸出端用于連接所述繼電器的勵磁線圈的第一輸入端，所述單向?qū)娐返妮斎攵伺c所述開關(guān)電路的輸出端連接，所述單向?qū)娐返妮敵龆诉€用于連接所述繼電器的勵磁線圈的第二輸入端。

在其中一個實施例中，所述開關(guān)電路包括晶體管Q1，所述單向?qū)娐钒ǘO管D6；晶體管Q1的基極與所述處理器的延時控制端連接，發(fā)射極接地；二極管D6的陽極與晶體管Q1的集電極連接，陰極連接電源輸入端VCC；晶體管Q1的集電極還用于連接所述繼電器的勵磁線圈的第一輸入端，二極管D6的陽極還用于連接所述繼電器的勵磁線圈的第二輸入端。

在其中一個實施例中，所述開關(guān)電路還包括電阻R27及電阻R28，晶體管Q1的基極通過電阻R28接地并通過電阻R27與所述處理器的延時控制端連接。

在其中一個實施例中，所述信號隔離電路包括整流電路、恒流電路及光電耦合電路，所述整流電路的第一電源輸入端用于通過所述繼電器的勵磁線圈的輸出端與火線輸入端連接，所述整流電路的第二電源輸入端用于連接零線輸入端；所述恒流電路的輸入端與所述整流電路的輸出端連接，所述恒流電路的輸出端與所述光電耦合電路的輸入端連接；所述光電耦合電路的輸出端與所述處理器的動作端連接。

在其中一個實施例中，所述整流電路包括整流橋BD2，所述恒流電路包括穩(wěn)壓管ZD1及MOS管Q3，所述光電耦合電路包括光電耦合器OP1，整流橋BD2的第一電源輸入端AC1用于通過所述繼電器的勵磁線圈的輸出端與火線輸入端L連接，整流橋BD2的第二電源輸入端AC2用于連接零線輸入端N；整流橋BD2的第一電壓輸出端與光電耦合器OP1的陽極連接；整流橋BD2的第二電壓輸出端分別與穩(wěn)壓管ZD1的陽極以及MOS管Q3的源極連接；MOS管Q3的柵極與穩(wěn)壓管ZD1的陰極連接，MOS管Q3的漏極與光電耦合器OP1的陰極連接；光電耦合器OP1的集電極與所述處理器的動作端連接，光電耦合器OP1的發(fā)射極接地。

在其中一個實施例中，所述恒流電路還包括電阻R19、電阻R20、電阻R22、電阻R24，穩(wěn)壓管ZD1的陰極通過電阻R20、電阻R19與光電耦合器OP1的陽極連接，并且，穩(wěn)壓管ZD1的陰極還通過電阻R22與穩(wěn)壓管ZD1的陽極連接；整流橋BD2的第二電壓輸出端通過電阻R24與MOS管Q3的源極連接。

在其中一個實施例中，所述光電耦合電路還包括電阻R25；光電耦合器OP1的集電極通過電阻R25連接電源輸入端VCC。

在其中一個實施例中，所述整流電路還包括保險絲F2，整流橋BD2的第一電源輸入端AC1通過保險絲F2與所述繼電器的勵磁線圈的輸出端連接。

在其中一個實施例中，所述處理器為單片機(jī)。

上述交流繼電器過零動作控制電路，實現(xiàn)了在交流電環(huán)境中檢查出繼電器的動作延時時間，從而可以控制繼電器在交流零點導(dǎo)通，無需選用高抗浪涌繼電器就能延長繼電器使用壽命，實現(xiàn)精度高，體積小，成本低，穩(wěn)定可靠的特點。

附圖說明

圖1為一個實施方式中交流繼電器過零動作控制電路的原理示意框圖；

圖2為一個實施方式中交流繼電器過零動作控制電路的電路示意圖；

圖3為圖2所示電路中的電壓Uac的波形示意圖；

圖4為圖2所示電路中的電壓U1的波形示意圖；

圖5為圖2所示電路中的電壓Ugs、電壓Ur以及電壓Ua的波形示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

請參閱圖1，為一個實施方式中交流繼電器過零動作控制電路的原理示意框圖，例如，一種交流繼電器過零動作控制電路包括處理器110、繼電器驅(qū)動電路120以及信號隔離電路130。例如，處理器110為單片機(jī)。

處理器110分別與繼電器驅(qū)動電路120以及信號隔離電路130連接，繼電器驅(qū)動電路120與信號隔離電路130連接。繼電器驅(qū)動電路120用于繼電器并驅(qū)動該繼電器動作，即驅(qū)動該繼電器的開關(guān)閉合或者斷開。

信號隔離電路130用于將繼電器關(guān)斷瞬間的交流電轉(zhuǎn)換成隔離的電信號，并將電信號傳輸至處理器110。也就是說，信號隔離電路是將繼電器關(guān)斷瞬間的交流電轉(zhuǎn)換成隔離的電信號，把電信號提供給單片機(jī)處理器。

處理器110用于通過繼電器驅(qū)動電路120控制繼電器的勵磁線圈，檢測信號隔離電路130傳輸?shù)碾娦盘?，計算并保存繼電器的動作延時時間。也就是說，單片機(jī)處理器是用于控制繼電器的勵磁線圈，檢測信號隔離電路提供的電信號，保存繼電器的動作延時時間。

因單片機(jī)無法直接驅(qū)動繼電器，故需要繼電器驅(qū)動電路去驅(qū)動繼電器的勵磁線圈。如此，整個過程形成閉環(huán)，就可以實現(xiàn)在交流電環(huán)境中檢查出繼電器的動作延時時間。

上述交流繼電器過零動作控制電路，實現(xiàn)了在交流電環(huán)境中檢查出繼電器的動作延時時間，從而可以控制繼電器在交流零點導(dǎo)通，無需選用高抗浪涌繼電器就能延長繼電器使用壽命，實現(xiàn)精度高，體積小，成本低，穩(wěn)定可靠的特點，解決了產(chǎn)品在線測試和隨時校正繼電器動作延時時間的問題。

請參閱圖2，其為一個實施方式中交流繼電器過零動作控制電路的電路示意圖，結(jié)合圖1和圖2，例如，繼電器驅(qū)動電路120包括開關(guān)電路121及單向?qū)娐?22，開關(guān)電路121的輸入端與處理器MCU的延時控制端Relay連接，開關(guān)電路121的輸出端用于連接繼電器的勵磁線圈的第一輸入端。

本實施例中，繼電器包括勵磁線圈SW1A和開關(guān)SW1B。例如，開關(guān)電路121在由延時控制端Relay傳來的控制信號后，根據(jù)該控制信號控制勵磁線圈SW1A。例如，該控制信號為閉合開關(guān)SW1B的動作信號時，開關(guān)電路121控制勵磁線圈SW1A動作，產(chǎn)生磁場以使開關(guān)SW1B閉合。

單向?qū)娐?22的輸入端與開關(guān)電路121的輸出端連接，單向?qū)娐?22的輸出端還用于連接繼電器的勵磁線圈的第二輸入端。這樣通過單向?qū)娐?22的單向?qū)ǖ奶匦裕梢晕绽^電器的勵磁線圈SW1A在驅(qū)動開關(guān)SW1B開始到停止的過程中的反向電壓，提高電路穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，開關(guān)電路121包括晶體管Q1，單向?qū)娐?22包括二極管D6；晶體管Q1的基極與處理器MCU的延時控制端連接，發(fā)射極接地。二極管D6的陽極與晶體管Q1的集電極連接，陰極連接電源輸入端VCC。電源輸入端VCC用于對開關(guān)電路121和繼電器供電。

本實施例中，晶體管Q1的集電極還用于連接繼電器的勵磁線圈SW1A的第一輸入端a1，二極管D6的陽極還用于連接繼電器的勵磁線圈SW1A的第二輸入端a2。也就是說，繼電器的勵磁線圈SW1A的第一輸入端a1與二極管D6的陰極連接，繼電器的勵磁線圈SW1A的第二輸入端a2與二極管D6的陽極連接。二極管D6的作用是吸收繼電器的勵磁線圈SW1A驅(qū)動到停止的反向電壓，這樣，以吸收繼電器的勵磁線圈SW1A在驅(qū)動開關(guān)SW1B開始到停止的過程中的反向電壓，提高電路穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，開關(guān)電路121還包括電阻R27及電阻R28，晶體管Q1的基極通過電阻R28接地并通過電阻R27與處理器MCU的延時控制端連接。這樣通過電阻R27及電阻R28的限流分壓作用，可以進(jìn)一步地提高電路的穩(wěn)定性。

請再次參閱圖3，例如，信號隔離電路130包括整流電路131、恒流電路132及光電耦合電路133。整流電路131用于將輸入的交流電整流成直流電。恒流電路132用于使得流經(jīng)光電耦合電路133的電流穩(wěn)定。光電耦合電路133用于向處理器MCU輸出繼電器的勵磁線圈SW1A的動作信號。

整流電路131的第一電源輸入端用于通過繼電器的勵磁線圈的輸出端與火線輸入端連接，整流電路131的第二電源輸入端用于連接零線輸入端。本實施例中，整流電路131的第一電源輸入端為整流橋BD2的第一電源輸入端AC1，整流電路131的第二電源輸入端為整流橋BD2的第二電源輸入端AC2。

恒流電路132的輸入端與整流電路131的輸出端連接，恒流電路132的輸出端與光電耦合電路133的輸入端連接；光電耦合電路133的輸出端與處理器MCU的動作端連接。

進(jìn)一步的，整流電路131包括整流橋BD2，恒流電路132包括穩(wěn)壓管ZD1及MOS管Q3，光電耦合電路133包括光電耦合器OP1，整流橋BD2的第一電源輸入端AC1用于通過繼電器的勵磁線圈SW1A的輸出端(即驅(qū)動開關(guān)SW1B)與火線輸入端L連接。MOS管Q3優(yōu)選為N溝道場效應(yīng)管。

整流橋BD2的第二電源輸入端AC2用于連接零線輸入端N；整流橋BD2的第一電壓輸出端與光電耦合器OP1的陽極連接；整流橋BD2的第二電壓輸出端分別與穩(wěn)壓管ZD1的陽極以及MOS管Q3的源極連接。

MOS管Q3的柵極與穩(wěn)壓管ZD1的陰極連接，MOS管Q3的漏極與光電耦合器OP1的陰極連接；光電耦合器OP1的集電極與處理器MCU的動作端連接，光電耦合器OP1的發(fā)射極接地。

進(jìn)一步的，恒流電路132還包括電阻R19、電阻R20、電阻R22、電阻R24，穩(wěn)壓管ZD1的陰極通過電阻R20、電阻R19與光電耦合器OP1的陽極連接，并且，穩(wěn)壓管ZD1的陰極還通過電阻R22與穩(wěn)壓管ZD1的陽極連接；整流橋BD2的第二電壓輸出端通過電阻R24與MOS管Q3的源極連接。也就是說，電阻R19、電阻R20、電阻R22、電阻R24、穩(wěn)壓管ZD1、MOS管Q3等組成恒流源，使得流過光電耦合器OP1中的二極管電流恒定。

進(jìn)一步的，光電耦合電路133還包括電阻R25；光電耦合器OP1的集電極通過電阻R25連接電源輸入端VCC。這樣通過電阻R25分壓、限流的作用，可以提高電路的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，整流電路131還包括保險絲F2，整流橋BD2的第一電源輸入端AC1通過保險絲F2與繼電器的勵磁線圈的輸出端連接。這樣，在保險絲F2的過流保護(hù)下，在輸入整流電路131的電流過大時切斷整流電路131與外部的連通，從而有效保護(hù)電路，提高電路的安全性。

結(jié)合圖2、圖3、圖4以及圖5，對交流繼電器過零動作控制電路的電路控制流程做出說明，其中，圖3為圖2所示電路中的電壓Uac的波形示意圖，圖4為圖2所示電路中的電壓U1的波形示意圖，圖5為圖2所示電路中的電壓Ugs、電壓Ur以及電壓Ua的波形示意圖。

該電路控制流程具體為：

首先，單片機(jī)處理器MCU的延時控制端Relay腳提供高電平電壓Ur，同時內(nèi)部計時器開始計時。電壓Ur的高電平使得晶體管Q1導(dǎo)通，使得繼電器的勵磁線圈被激勵。

然后，由于繼電器的開關(guān)需要在一定的機(jī)械延時后，才會完全閉合。市電的火線輸入端和零線輸入端之間具有電壓Uac，電壓Uac通入信號隔離電路，電壓Uac通入信號隔離電路得到交流信號U1，交流信號U1經(jīng)過保險絲F2、整流橋BD2后被整流為“饅頭波”直流信號U2。

最后，當(dāng)直流信號U2的電壓值大于MOS管Q3的電壓Ugs，光電耦合器被恒流源驅(qū)動，單片機(jī)處理器MCU就可以接收到Action的下降沿信號，此時MCU計時器停止，MCU讀取計時器數(shù)據(jù)即為繼電器的動作延時時間Ta。

需要說明：因為Ugs電壓(約2V)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于低于市電Uac峰值電壓(120V～240V的1.414倍)，所以死區(qū)時間Td引起時間誤差為：Ugd/Uac，約為0.5％-1％。在工程應(yīng)用中可以忽略不記。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，實現(xiàn)了在交流電環(huán)境中檢查出繼電器的動作延時時間，從而可以控制繼電器在交流零點導(dǎo)通，無需選用高抗浪涌繼電器就能延長繼電器使用壽命，實現(xiàn)精度高，體積小，成本低，穩(wěn)定可靠的特點，解決了產(chǎn)品在線測試和隨時校正繼電器動作延時時間的問題。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。