一种交流固态继电器及该继电器负载回路的故障检测方法技术

一种交流固态继电器，包括有电源电路、输入电路、可控硅和报警输出电路，其特征在于：还包括单片机，电源电路的输出端和单片机的电源输入端相连，输入电路的输出端和单片机的信号输入端相连，单片机的报警输出端和报警输出电路的输入端相连；过零采样电路采样端分别并联在可控硅的两端，过零信号输出端和单片机的过零信号检测端相连；可控硅触发电路的控制输入端和单片机的触发信号输出端相连，第一控制输出端和可控硅的控制端相连，第二控制输出端和可控硅的阴极或者阳极相连。本发明专利技术的优点在于：采用直接并联在可控硅上取过零信号的方式，在不增加线路复杂性的前提下，既实现了对负载回路的故障检测，又实现可控硅内部开路故障的检测；采用单片机控制，实现固态继电器的智能化，提高产品的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
—种交流固态继电器及该继电器负载回路的故障检测方法
本专利技术涉及一种交流固态继电器，以及该交流固态继电器负载回路(包括继电器故障及负载故障)的故障检测方法。
技术介绍
固态继电器(缩写SSR)是工业自动化控制中常用的控制执行器件，它是由微电子电路、分立电子器件和电力电子功率器件组成的无触点开关，用隔离器件实现了控制端与负载端的隔离。常规的交流固态继电器内部电路如图1所示的虚线框，一般由三部分组成:输入电路、隔离(耦合)电路和输出电路，其中，输出电路由开关元件(如单向可控硅、双向可控硅等)和控制电路组成。 在电气自动控制的应用中，对控制系统的安全性与可靠性有要求的场合，控制系统中通常都要求有故障检测、报警、处理等单元。因此，当使用固态继电器作为控制系统执行元件时，往往需要配置对固态继电器及控制回路的检测部件，用来判断执行部分与负载的故障，提高控制系统的可靠性和安全性。 然而，现有技术中常用的交流固态继电器大多数都没有温度、负载断线、内部功率器件故障等报警检测功能，缺乏对产品安全性和可靠性的设计考虑。目前已有部分产品可以对固态继电器的负载断线作出检测，其常规做法是选用普通固态继电器再加上负载断线报警器，采用传统的检测负载电流有/无或电流的大小的方式来判断负载是否断线，一般用电磁电流互感器作为电流检测器件，也是目前最常用的检测手段方法。但是，采用上述的检测方式无法将固态继电器做成标准常规尺寸，体积与尺寸需要放大或特别定制，使得电路结构整体体积庞大，同时增加内部线路的复杂性与设计制造成本；另外，采用上述的检测方法一般也无法检测固态继电器自身内部的可控硅故障，无法保证固态继电器的使用可靠性和安全性。因此，针对上述存在的问题，还有待于对现有的固态继电器故障检测方式作出进一步的改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可有效检测固态继电器的内部和外部负载故障且使用安全性和可靠性更高的交流固态继电器。 本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可以实现上述固态继电器及其外部负载的故障检测的检测方法。 本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:一种交流固态继电器，包括有电源电路、输入电路、可控硅和报警输出电路，其特征在于:所述的交流固态继电器还包括有 单片机，包括有电源输入端、信号输入端、报警输出端、过零信号检测端和触发信号输出端，所述电源电路的输出端和所述单片机的电源输入端相连，所述输入电路的输出端和所述单片机的信号输入端相连，所述单片机的报警输出端和所述报警输出电路的输入端相连；单片机可以使用现有技术中具有上述功能端口的各种芯片实现； 过零采样电路，用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，所述第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在所述可控硅的两端，具体并联方式属于常规技术，可以是并联在可控硅的阴极和阳极两端，也可以是并联在可控硅的控制极和阳极两端，所述过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连； 可控硅触发电路，包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，所述控制输入端和所述单片机的触发信号输出端相连，所述第一控制输出端和所述可控硅的控制端相连，所述第二控制输出端和所述可控硅的阴极或者阳极相连。 具体地，作为优选，所述的过零采样电路可以通过现有技术中的各种电路实现，优选地，该过零采样电路可以通过如下电路实现:该电路包括有第一全波桥式整流器、第一光耦和第一稳压二极管，其中，所述第一全波桥式整流器的第一交流电压输入端作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器的第二交流电压输入端作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的负极一路和所述第一全波桥式整流器的负极性端相连，第二路和所述第一光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦的输出三极管发射极接地，该第一光耦的输出三极管集电极一路经第六电阻接直流电源正极，另一路作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；并且，所述第一光耦的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。 作为又一优选，所述的过零采样电路包括有第一全波桥式整流器、第一光耦和第一稳压二极管，其中，所述第一全波桥式整流器的第一交流电压输入端作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器的第二交流电压输入端作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管的负极相连，该第一稳压二极管的负极一路和所述第一全波桥式整流器的负极性端相连，第二路和所述第一光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦的输出三极管集电极接直流电源正极，该第一光耦的输出三极管发射极一路经第六电阻接地，另一路作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；并且，所述第一光耦的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。 作为另一优选，所述的过零采样电路包括有第二光耦、第三光耦和双向TVS管，所述双向TVS管的负极一路作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管的正极一路作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光稱的输入发光二极管的负极和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦的输入发光二极管的正极和所述第三光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦的输出三极管的集电极经第十一电阻连接直流电源正极，该第二光耦的输出三极管的集电极和第三光耦的输出三极管的集电极共接后作为作为所述过零采样电路的过零信号输出端和所述单片机的过零信号检测端相连；所述第二光耦的输出三极管的发射极和第三光耦的输出三极管的发射极共接后接地；并且，所述第二光耦的输入发光二极管和第三光耦的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。 作为再一优选，所述的过零采样电路包括有第二光耦、第三光耦和双向TVS管，所述双向TVS管的负极一路作为该过零采样电路的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管的正极一路作为该过零采样电路的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光稱的输入发光二极管的负极和所述第三光耦的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦的输入发光二极管的正极和所述第三光耦的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦的输出三极管的集电极和第三光耦的输出三极管的集电极共接后连接直流电源正极，所述第二光耦的输出三极管的发射极和第三光耦的输出三极管的发射极共接后分两路，一路经第十一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流固态继电器，包括有电源电路(1)、输入电路(2)、可控硅和报警输出电路(3)，其特征在于：所述的交流固态继电器还包括有单片机(7)，包括有电源输入端(71)、信号输入端(72)、报警输出端(73)、过零信号检测端(74)和触发信号输出端(75)，所述电源电路(1)的输出端和所述单片机(7)的电源输入端(71)相连，所述输入电路(2)的输出端和所述单片机(7)的信号输入端(72)相连，所述单片机(7)的报警输出端(73)和所述报警输出电路(3)的输入端相连；过零采样电路(4)，用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路(4)包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，所述第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在所述可控硅的两端，所述过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；可控硅触发电路(5)，包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，所述控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连，所述第一控制输出端和所述可控硅的控制端相连，所述第二控制输出端和所述可控硅的阴极或者阳极相连。

【技术特征摘要】
1.一种交流固态继电器，包括有电源电路(I)、输入电路(2)、可控硅和报警输出电路(3)，其特征在于:所述的交流固态继电器还包括有 单片机(7)，包括有电源输入端(71)、信号输入端(72)、报警输出端(73)、过零信号检测端(74)和触发信号输出端(75)，所述电源电路⑴的输出端和所述单片机(7)的电源输入端(71)相连，所述输入电路(2)的输出端和所述单片机(7)的信号输入端(72)相连，所述单片机⑵的报警输出端(73)和所述报警输出电路(3)的输入端相连； 过零采样电路(4)，用于采集交流固态继电器的负载回路上的交流过零信号，该过零采样电路(4)包括有第一过零采样端、第二过零采样端和过零信号输出端，所述第一过零采样端、第二过零采样端分别并联在所述可控硅的两端，所述过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连； 可控硅触发电路(5)，包括控制输入端、第一控制输出端和第二控制输出端，所述控制输入端和所述单片机(7)的触发信号输出端(75)相连，所述第一控制输出端和所述可控硅的控制端相连，所述第二控制输出端和所述可控硅的阴极或者阳极相连。2.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第一全波桥式整流器(ZLl)、第一光稱(Ul)和第一稳压二极管(Dzl),其中,所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第一交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第二交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器(ZLl)的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管(Dzl)的负极相连，该第一稳压二极管(Dzl)的负极一路和所述第一全波桥式整流器(ZLl)的负极性端相连,第二路和所述第一光稱(Ul)的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦(Ul)的输出三极管发射极接地，该第一光耦(Ul)的输出三极管集电极一路经第六电阻(R6)接直流电源正极，另一路作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机⑵的过零信号检测端(74)相连；并且，所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。3.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第一全波桥式整流器(ZLl)、第一光稱(Ul)和第一稳压二极管(Dzl),其中,所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第一交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，所述第一全波桥式整流器(ZLl)的第二交流电压输入端作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连；所述第一全波桥式整流器(ZLl)的正极性端分成两路，一路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的正极相连，第二路与所述第一稳压二极管(Dzl)的负极相连，该第一稳压二极管(Dzl)的负极一路经第四电阻(R4)后和所述第一全波桥式整流器(ZLl)的负极性端相连，第二路和所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管的负极相连；所述第一光耦(Ul)的输出三极管集电极接直流电源正极，该第一光耦(Ul)的输出三极管发射极一路经第六电阻(R6)接地，另一路作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；并且，所述第一光耦(Ul)的输入发光二极管回路上还串联有至少一个限流电阻。4.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第二光耦(U2)、第三光耦(U3)和双向TVS管(Dz2)，所述双向TVS管(Dz2)的负极一路作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管(Dz2)的正极一路作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连；同时，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的负极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极相连，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极和所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的负极相连；所述第二光耦(U2)的输出三极管的集电极经第十一电阻(Rll)连接直流电源正极，该第二光耦(U2)的输出三极管的集电极和第三光耦(U3)的输出三极管的集电极共接后作为作为所述过零采样电路(4)的过零信号输出端和所述单片机(7)的过零信号检测端(74)相连；所述第二光耦(U2)的输出三极管的发射极和第三光耦(U3)的输出三极管的发射极共接后接地；并且，所述第二光耦(U2)的输入发光二极管和第三光耦(U3)的输入发光二极管的并联回路上还串接有至少一个限流电阻。5.根据权利要求1所述的交流固态继电器，其特征在于:所述的过零采样电路(4)包括有第二光耦(U2)、第三光耦(U3)和双向TVS管(Dz2)，所述双向TVS管(Dz2)的负极一路作为该过零采样电路(4)的第一过零采样端和所述可控硅的阳极相连，另一路和所述第二光耦(U2)的输入发光二极管的正极相连；所述双向TVS管(Dz2)的正极一路作为该过零采样电路(4)的第二过零采样端和所述可控硅的阴极相连，另一路所述第三光耦(U3)的输入发光二极管的正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：许蓬，
申请(专利权)人：许蓬，
类型：发明
国别省市：浙江;33