一種低壓電磁式電器的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電源驅(qū)動(dòng)裝置，是一種節(jié)能的驅(qū)動(dòng)裝置，用于完成對(duì)直流或交流接觸器、繼電器、電磁閥等低壓電磁式電器的吸合與斷開(kāi)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]目前直流或交流接觸器、繼電器、電磁閥等低壓電磁式電器應(yīng)用廣泛，尤其是在完成大電流、高負(fù)載的切換開(kāi)啟與關(guān)閉或流量控制過(guò)程中。低壓電磁式電器的驅(qū)動(dòng)線圈中流過(guò)的電流必須要足夠大，并由于線圈屬于感性負(fù)載，啟動(dòng)電流比較大，這樣此類低壓電磁式電器正常工作的時(shí)候，其線圈通常保有很大維持電流，功耗較大，發(fā)熱耗電嚴(yán)重。
[0003]以24v電磁閥為例，吸合電流為1.35A，穩(wěn)態(tài)電流1.3A(功耗為31.2w)，釋放電壓為8V，最小維持電流是0.38A(功耗為3w)。
[0004]此前，本申請(qǐng)人遼東學(xué)院已經(jīng)有一項(xiàng)減小驅(qū)動(dòng)電壓的專利，ZL201420300448.0，一種電磁閥的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置，采用直流電源、集成電路、三極管、電阻、電容，其特征在于該電路為模塊，連接在電源、啟動(dòng)信號(hào)輸入端與電磁閥線圈之間。其作業(yè)狀態(tài)外加直流電源一端通過(guò)電磁閥線圈加到驅(qū)動(dòng)三極管Q1集電極，另一端通過(guò)三端穩(wěn)壓器U1給延時(shí)集成電路U2供電。當(dāng)?shù)碗娖絾?dòng)信號(hào)經(jīng)接線插座A的腳1端輸入時(shí)，延時(shí)集成電路U2的輸出腳3輸出高電平經(jīng)過(guò)基極限流電阻R4為驅(qū)動(dòng)三極管Q1提供基極電流、使驅(qū)動(dòng)三極管Q1飽和導(dǎo)通，此時(shí)外加直流電源完全加在電磁閥線圈的兩端，使電磁閥全電壓?jiǎn)?dòng)，完成電磁閥額定電流下快速開(kāi)啟過(guò)程。”這種工作方式是:開(kāi)始時(shí)滿電壓驅(qū)動(dòng)，延時(shí)一定時(shí)間，然后減小驅(qū)動(dòng)電壓，達(dá)到節(jié)能的目的。但是該項(xiàng)中缺少對(duì)電磁閥的停止控制按鍵。由于沒(méi)有停止控制，要想關(guān)斷此類電器，只能采取手動(dòng)或其它聯(lián)動(dòng)關(guān)斷電源，來(lái)完成電磁閥的關(guān)斷。關(guān)電源的方法對(duì)于電路控制不是最好的方法，因?yàn)榉€(wěn)定的電源建立需要時(shí)間，所以電路一開(kāi)始是不穩(wěn)定的。況且也不符合低壓電磁式電器的控制習(xí)慣，低壓電磁式電器一般控制方式是啟動(dòng)與停止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種低壓電磁式電器的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)采用PWM脈寬調(diào)制程序模塊，改變占空比，產(chǎn)生占空比為20%的方波，在不減小驅(qū)動(dòng)電壓前提下，可以使低壓電磁式電器吸合并使吸合電流降為滿負(fù)荷時(shí)的20%，大大減少了低壓電磁式電器的功耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的。
[0006]這種低壓電磁式電器的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置，采用單片機(jī)、直流電源、三極管、大功率場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、電容，接線端子及PWM控制程序，其特征在于:采用PWM節(jié)電脈寬調(diào)制程序模塊電路控制脈寬調(diào)制，改變占空比，設(shè)啟動(dòng)、停止按鈕，所述電路控制大功率場(chǎng)效應(yīng)管輸出或關(guān)閉給線圈的電流，當(dāng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)為開(kāi)時(shí)，電流經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)三極管及光耦變換，使大功率場(chǎng)效管導(dǎo)通即開(kāi)線圈電流進(jìn)入占空比為開(kāi)時(shí)間20%的控制方式，產(chǎn)生占空比為20%的工作頻率的方波；當(dāng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí)，對(duì)關(guān)線圈電流實(shí)施占空比為關(guān)80%的控制方式；各開(kāi)、關(guān)動(dòng)態(tài)之間加延時(shí)50ms，防止誤操作；該節(jié)電脈沖寬度調(diào)制電路固存在單片機(jī)內(nèi)，含有該單片機(jī)的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路連接:三端穩(wěn)壓器和單片機(jī)通過(guò)防干擾電容、第一、二濾波電容共同連接電源并接地、單片機(jī)與三端穩(wěn)壓器之間設(shè)置開(kāi)、關(guān)的開(kāi)關(guān)和各自的上拉電阻，單片機(jī)腳連接驅(qū)動(dòng)三極管，驅(qū)動(dòng)三極管通過(guò)光耦及第一、二電阻、限流電阻連接大功率場(chǎng)效應(yīng)管，續(xù)流二極管的負(fù)極與低壓電磁式電器線圈的一端及+電源端子相連，續(xù)流二極管的正極再連接到低壓電磁式電器線圈的另一端并與線圈端子、大功率場(chǎng)效應(yīng)管的漏極相連。；所述節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路以模塊電路集成在應(yīng)用設(shè)備的控制電路中，連接在電源、啟動(dòng)、停止信號(hào)輸入端與低壓電磁式電器線圈之間，構(gòu)成節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置；只要提供額定電壓，選擇好電路中功率管的反向耐壓參數(shù)，就能適合于不同類型的低壓電磁式電器，實(shí)現(xiàn)節(jié)能驅(qū)動(dòng)作用；該驅(qū)動(dòng)裝置的節(jié)能模塊電路還可以做成單獨(dú)產(chǎn)品隨低壓電磁式電器一同安裝；或者嵌入到低壓電磁式電器內(nèi)部，和低壓電磁式電器做成一體，做成節(jié)能低壓電磁式電器。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本設(shè)計(jì)就是基于以上因素通過(guò)電路及節(jié)電脈沖寬度調(diào)制程序來(lái)共同完成對(duì)低壓電磁式電器的控制與驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電磁式電器在開(kāi)開(kāi)關(guān)S1按下時(shí)，單片機(jī)單片機(jī)輸出高電平，通過(guò)驅(qū)動(dòng)三極管、光耦及大功率場(chǎng)效應(yīng)管，讓低壓電磁式電器線圈通入足夠大的電流，使其在額定電流下動(dòng)作吸合，經(jīng)過(guò)短暫的延時(shí)后，采用脈寬調(diào)制技術(shù)改變占空比，使低壓電磁式電器線圈中保持一個(gè)比較小的維持電流，維持低壓電磁式電器的開(kāi)啟狀態(tài)，一直到關(guān)開(kāi)關(guān)S2閉合，單片機(jī)輸出低電平，通過(guò)驅(qū)動(dòng)三極管、光耦及大功率場(chǎng)效應(yīng)管，令低壓電磁式電器的線圈失電而斷開(kāi)。本發(fā)明設(shè)置停止按鍵，來(lái)完成對(duì)電磁閥的關(guān)斷，克服之前所述專利中直接對(duì)低壓電磁式電器斷電方式的不足。
[0008]由于低壓電磁式電器開(kāi)啟時(shí)需要足夠的電流，本發(fā)明的低壓電磁式電器的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置能夠確保低壓電磁式電器在開(kāi)啟過(guò)程中產(chǎn)生足夠大的電磁作用力，縮短開(kāi)啟響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)?shù)蛪弘姶攀诫娖鏖_(kāi)啟后，因低壓電磁式電器內(nèi)部電磁鐵工作氣隙較小，磁路磁阻很低，電磁線圈通入較小的保持電流便能產(chǎn)生足夠大的電磁作用力以保證低壓電磁式電器的可靠開(kāi)啟。低壓電磁式電器小的保持電流可以降低能量消耗，減小線圈發(fā)熱，既節(jié)約了能量同時(shí)也有利于電磁式電器的快速閉合。對(duì)于不同型號(hào)的低壓電磁式電器，其直流電阻略有差異。但是根據(jù)其工作原理，大電流啟動(dòng)，小電流維持的作業(yè)狀態(tài)是一致的，而且啟動(dòng)電流和維持電流相差非常大。這就使啟動(dòng)功率和維持功率相差巨大，由于不需要大的電流維持低壓電磁式電器的吸合狀態(tài)，因此節(jié)能效果顯著。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本設(shè)計(jì)低壓電磁式電器節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置的電路連接示意圖；
[0010]圖2是低壓電磁式電器節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本設(shè)計(jì)低壓電磁式電器的節(jié)能驅(qū)動(dòng)裝置，采用由硬件單片機(jī)(mcu)、直流電源、三極管、大功率場(chǎng)效應(yīng)管、電阻、電容，接線端子及PWM程序，其特征在于采用PWM技術(shù)，對(duì)模擬信號(hào)電平進(jìn)行數(shù)字編碼，通過(guò)程序控制脈寬調(diào)制改變占空比，該節(jié)電驅(qū)動(dòng)器程序固存在單片機(jī)內(nèi)，連接在電源、啟動(dòng)、停止信號(hào)輸入端與電磁閥線圈之間；見(jiàn)圖1，含有該程序的節(jié)能驅(qū)動(dòng)電路的連接:三端穩(wěn)壓器U3的接地端3腳和單片機(jī)U1的4腳，防干擾電容C1、第一濾波電容C2和第二濾波電容C3的負(fù)極、光耦限流電阻R4、開(kāi)啟開(kāi)關(guān)S1和關(guān)閉開(kāi)關(guān)S2的一端一同與0V端子及-電源端子相連、接地；防干擾電容C1、第一濾波電容C2的正極一同接于三端穩(wěn)壓器U3的V+端子輸入端1腳。開(kāi)啟開(kāi)關(guān)S1的上拉電阻R1、關(guān)閉開(kāi)關(guān)S2的上拉電阻R2和濾波電容C3的正極、單片機(jī)U1電源正的2腳及驅(qū)動(dòng)三極管Q1的發(fā)射極一同連接在一起，并與三端穩(wěn)壓器U3的輸出腳2腳及+電源V+端子相連；開(kāi)啟開(kāi)關(guān)S1的另一端與其上拉電阻R1的一端及單片機(jī)U1的1腳相連，作為啟動(dòng)低壓電磁式電器信號(hào)；關(guān)閉開(kāi)關(guān)S2的另一端與其上拉電阻R2—端及單片機(jī)U1的3腳相連，作為關(guān)閉低壓電磁式電器信號(hào)；基極限流電阻R3的一端接于單片機(jī)U1的8腳，另一端接驅(qū)動(dòng)三極管Q1的基極、驅(qū)動(dòng)三極管Q1的集電極接光親U2的1腳，光親U2的2腳接光親限流電阻R4的一端；同時(shí)第一分壓電阻R5、第二分壓電阻R6、限流電阻R7的一端和光耦U2的4腳接到一起、第一分壓電阻R5的另一端接到三端穩(wěn)壓器U3的輸入端1腳，第二分壓電阻R6的另一端和光耦U2的3腳、大功率場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極及三端穩(wěn)壓器U3的接地端3腳和單片機(jī)U1的4腳接到一起，限流電阻R7的另一端接到大功率場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極；續(xù)流二極管D1的負(fù)極與低壓電磁式電器線圈L1的一端及+電源端子相連，續(xù)流二極管D1的正極再連接到低壓電磁式電器線圈L1的另一端并與線圈端子、大功率場(chǎng)效應(yīng)管Q2的漏極相連。
[0012]制作成小模塊:見(jiàn)圖2，該驅(qū)動(dòng)裝置中，將圖1所示電路制成模塊電路，即將圖1電路整體不動(dòng)地固化在模塊內(nèi)，集成在應(yīng)用設(shè)備的控制