專利名稱：電子起動裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種劈相機電子起動裝置。
劈相機的起動必須借助起動電阻，但一旦劈相機發電相電壓接近劈相機起動相電壓時，就應當立即切除起動電阻。以前，通常直接采用繼電器，利用劈相機發電相電壓達到某一設定值范圍時，使繼電器動作，切除起動電阻，由于單相輸入電壓波動范圍較大，該繼電器難以完全滿足切除起動電阻的要求。現在，則使用中國鐵道出版社于1996年4月出版的《韶山3型4000系電力機車》P271～272所述的TJQ1型起動繼電器，由于該裝置全部使用分離元件，因此整體的可靠性不高，尤其是該裝置使用了變壓器，因而耐受瞬間過電壓能力較差，常易造成變壓器匝間短路或擊穿接地，以致不能及時切除起動電阻，使起動電阻因長時間通電而燒損，此外，由于變壓器原邊在劈相機起動完畢后仍處于通電狀態，致使變壓器長期發熱而影響使用壽命。
本實用新型的目的是提供一種故障率低、工作可靠的劈相機電子起動裝置。
本實用新型的解決方案是一種電子起動裝置，由外殼、輸入端子排、輸出端子排、印刷電路板構成，印刷電路板上有一組比較電路、一組執行電路，其特征在于，印刷電路板上還有二組光電隔離轉換電路、一組直流電源電路、一組采樣電路、一組延時驅動保護電路，所述比較電路為電壓比較電路；二組光電隔離轉換電路完全相同，其輸入端分別通過該裝置的輸入端子排與劈相機起動相輸出端和劈相機發電相輸出端相聯，輸出端則分別與采樣電路相聯；直流電源電路的輸入端通過該裝置的輸入端子排與外接直流電源相聯，其輸出則分別與光電隔離轉換電路、電壓比較電路、執行電路、延時驅動保護電路相聯；采樣電路的輸出接電壓比較電路的輸入，電壓比較電路的輸出接執行電路的輸入，執行電路和延時驅動保護電路的輸出同時接該裝置的輸出端子排。
二組光電隔離轉換電路完全相同，其中一組光電隔離轉換電路由電阻R1、R2和光電耦合器U4組成；光電耦合器U4的腳1與腳3相聯、腳2與腳4相聯、腳5與腳7相聯、腳6與腳8相聯，電阻R1的一端與輸入端子排相聯，另一端與光電耦合器U4的腳1相聯，電阻R2的一端與輸入端子排相聯，另一端與光電耦合器U4的腳4相聯，光電耦合器U4的腳5接直流電源電路的輸出端，腳8與采樣電路的輸入端相聯。
采樣電路由二組結構完全相同的采樣濾波電路構成，其中一組采樣濾波電路由電阻R5和由電阻R7、電容C1、C2組成的π型濾波電路并聯構成，該采樣濾波電路的一端接光電耦合器U4的腳8，另一端接地，電阻R7和電容C2的接點與電壓比較電路的輸入端相聯；另一組采樣濾波電路由電阻R6、R8、電容C3、C4構成，該采樣濾波電路的一端是接光電耦合器U5的腳8。
電壓比較電路為一電壓比較器U3，電壓比較器U3的腳7、腳6分別與采樣電路中電阻R7和電容C2、電阻R8和電容C4的接點相連，腳12接地，腳1接執行電路的輸入端，腳3接直流電源電路的輸出端。
執行電路由三極管V、電阻R9、R10、電容C6和繼電器J1組成；R9的一端與電壓比較器U3的腳1相聯，另一端與三極管V的基極相聯，電阻R10和電容C6串接在V的基極與集電極之間，電阻R10和電容C6的接點與直流電源電路的輸出端相聯，繼電器J1聯接在三級管V的發射極與地之間。
延時驅動保護電路由555器件U2、電阻R12、電容C7、C8和繼電器J2組成；555器件U2的腳4、腳8接直流電源電路的輸出端，腳3接繼電器J2，腳5接電容C8，腳1和C8的另一端接地，電阻R12和電容C7串聯，其接點與555器件U2的腳2和腳6相聯，電阻R12的另一端接直流電源電路的輸出端，電容C7和繼電器J2的另一端接地。
直流電源電路由三端穩壓管U1、穩壓管DW1、DW2和電阻R14組成；電阻R14聯接在輸入端子排與三端穩壓管U1的腳1之間，串聯的穩壓管DW1、DW2跨接在三端穩壓管U1的腳1與腳2之間，三端穩壓管U1的腳2接輸入端子排，腳3為直流電源電路的輸出端。
執行電路中三極管的集電極和發射極之間還連接了一個手動按鈕AN。
本實用新型由于采用光電隔離轉換電路，避免了使用變壓器時在瞬間過電壓情況下造成的匝間短路或擊穿接地，極大地提高了裝置承受過電壓的能力；而且，在劈相機起動完畢后，由于流過光電耦合器的電流非常小，不致使元器件長期處于發熱狀態，從而延長了裝置的使用壽命；此外，由于增加了獨立工作的延時驅動保護電路和手動按鈕，避免了執行電路不能正常工作時，起動電阻不能及對切除的情況，起到了三重保護作用；另外，該裝置大多使用集成元件，其工作可靠性得到較大提高。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明
圖1是電子起動裝置的結構圖；圖2是電子起動裝置的電路方框圖；圖3是電子起動裝置的電路原理圖；圖4是繼電器聯接圖。
實施例見
圖1所示，印刷電路板2安裝在外殼3中，輸入端子排1、輸出端子排4固定在印刷電路板2兩端并位于外殼3的外側。由圖2、圖3可見，電阻R1、R2與光電耦合器U4組成一組光電隔離轉換電路5；光電耦合器U4為一LMP521型光電耦合器，它的腳1與腳3相聯、腳2與腳4相聯、腳5與腳7相聯、腳6與腳8相聯，光電耦合器U4的腳5接直流電源電路10的輸出端，電阻R1聯接在輸入端子排1和光電耦合器U4的腳1之間，電阻R2聯接在輸入端子排1和光電耦合器U4的腳4之間。電阻R3、R4與光電耦合器U5組成另一組光電隔離轉換電路6，光電隔離轉換電路6與光電隔離轉換電路5完全相同。采樣電路7由二組結構完全相同的采樣濾波電路構成，一組由電阻R5、R7、電容C1、C2組成，電阻R5和由電阻R7、電容C1、C2組成的π型濾波電路并聯，該采樣濾波電路的一端接光電耦合器U4的腳8、另一端接地，電阻R7和電容C2的接點則接電壓比較電路8的輸入端；另一組采樣濾波電路由電阻R6、R8、電容C3、C4組成，其聯接與上一組采樣濾波電路完全相同，只是該采樣濾波電路的一端接光電耦合器U5的腳8。電壓比較電路8由一個電壓比較器U3構成，電壓比較器U3可以是LM139型電壓比較器，電壓比較器U3的腳7接采樣電路7中電阻R7和電容C2的接點，腳6接采樣電路7中電阻R3和電容C4的接點，腳12接地，腳1接執行電路9的輸入端，腳3接直流電源電路10的輸出端。執行電路9由電阻R9、R10、電容C6、三極管V和繼電器J1組成，電阻R9的一端與電壓比較器U3的腳1相聯，另一端與三級管V的基極相聯，電阻R10和電容C6串接在V的基極與集電極之間，電阻R10和電容C6的接點接直流電源電路10的輸出端，手動按鈕AN連接在三級管V的集電極和發射極之間，繼電器J1聯接在三級管V的發射極與地之間，延時驅動保護電路11由555器件U2、電阻R12、電容C7、C8和繼電器J2組成，555器件U2的腳4、腳8接直流電源電路10的輸出端，腳3接繼電器J2，腳5接C8，腳1和C8的另一端接地，電阻R12和電容C7串聯，其接點與555器件U2的腳2、腳6相聯，電阻R12的另一端接直流電源電路10的輸出端，電容C7和繼電器J2的另一端接地、直流電源電路10由三端穩壓管U1、穩壓管DW1、DW2和電阻R14組成，電阻R14聯接在輸入端子排1與三端穩壓管U1的腳1之間，串聯的穩壓管DW1、DW2跨接在三端穩壓管U1的腳1與腳2之間，三端穩壓管U1的腳2接輸入端子排1，腳3為直流電源電路10的輸出端。由圖4可見，執行電路9中的繼電器J1和延時驅動保護電路11中的繼電器J2并聯，其兩端接輸出端子排4。
將劈相機起動相的輸出端和劈相機發電相的輸出端與該裝置的輸入端子排1上的相應端子相聯，將外接110V直流電源以正極接正極、負極接負極的方式聯接在輸入端子排1的相應端子上(為使輸入端子排1和輸出端子排4上的端子個數對稱，可將直流電源電路10的輸入端聯接在輸出端子排4上。達時，就應將外接直流電源的兩極接在輸出端子排4的相應端子上。)，同時，將輸出端子排4上的相應端子與控制劈相機起動電阻開、斷的中間繼電器相聯。當劈相機起動后，兩組光電隔離轉換電路5、6即分別輸入兩路交流電壓信號，其電壓分別為220V/380V、0～220V/0～380V，兩路交流電壓信號經光電隔離轉換電路5、6后轉變成兩路直流低壓信號。然后輸入到采樣電路7，經采樣電路7的采樣、濾波，該兩路直流低壓信號轉變為兩路平滑的直流低壓信號，二路平滑的直流低壓信號進入電壓比較電路8進行比較，當劈相機發電相電壓未接近劈相機起動相電壓時，電壓比較電路8沒有信號輸出，執行電路9中的三極管V截止，繼電器J1不動作，因而不能切除起動電阻；而當劈相機發電相電壓接近劈相機起動相電壓時，電壓比較電路8輸出一個脈沖信號給執行電路9，使執行電路9中的三極管V導通，繼電器J1得電動作，從而使控制劈相機起動電阻開、斷的中間繼電器動作，達到切除起動電阻的目的。在劈相機起動后，延時驅動保護電路11中的電容C7開始充電，經過一定時間后，充電電壓達到設定值，這時555器件U2的腳3產生一個高頻脈沖，該高頻脈沖使繼電器J2得電動作，從而帶動控制劈相機起動電阻開、斷的中間繼電器動作來切除起動電阻，這里，充電時間由電阻R12和電容C7決定，而且，該充電時間要相對滯后于通常情況下執行電路9中繼電器J1的得電動作時間。當執行電路9和延時驅動保護電路11由于某種原因均不能正常動作時，可通過人為按壓執行電路9中的手動按鈕AN使繼電器J1動作，切除劈相機起動電阻。輸入該裝置的110V直流電源。經直流電源電路10中的電阻R14分壓和穩壓管DW1、DW2的穩壓后，在三端穩壓管U1的腳1和腳2間得到一個30V左右的直流電壓，該30V左右的直流電壓經過三端穩壓管U1的分壓、穩壓后由腳3為光電隔離轉換電路5、6，電壓比較電路8、執行電路9、延時驅動保護電路11提供15V的工作電源。
為了使用戶觀察到繼電器J1或J2的動作，可將發光二級管D2和電阻R11串聯后并聯在執行電路9中繼電器J1的兩端，將發光二級管D4和電阻R13串聯后并聯在延時驅動保護電路11中繼電器J2的兩端。這樣，只要三極管V導通或555器件U2的3腳有信號輸出，二極管D2或D4就發光。
此外，還可在繼電器J1的兩端并聯一個電容C5和二極管D1，在繼電器J2的兩端并聯一個電容C9和二極管D3，使繼電器J1、J2的動作更加可靠。
為了避免因外接直流電源極性接反導致三端穩壓管U1的燒損，可在電阻R14與輸入端子排1之間串接一個二極管D5，二極管D5的N極與電阻R14相聯，此外，還可在穩壓管DW1、DW2前并聯一個電容C11，以改善輸入電源的高頻特性；在三端穩壓管U1的2、3腳間聯接一個電容C10，以使三端穩壓管U1的腳3輸出的電壓更加平滑、穩定。
權利要求1.一種電子起動裝置，由外殼、輸入端子排、輸出端子排、印刷電路板構成，印刷電路板上有一組比較電路、一組執行電路，其特征在于印刷電路板(2)上還有二組光電隔離轉換電路(5)、(6)，一組直流電源電路(10)、一組采樣電路(7)，一組延時驅動保護電路(11)，上述比較電路為電壓比較電路(8)；光電隔離轉換電路(5)和光電隔離轉換電路(6)完全相同，光電隔離轉換電路(5)的輸入端通過輸入端子排(1)與劈相機起動相輸出端相聯，光電隔離轉換電路(6)的輸入端通過輸入端子排(1)與劈相機發電相輸出端相聯，光電隔離轉換電路(5)(6)的輸出端分別與采樣電路(7)的輸入端相聯，直流電源電路(10)的輸入端通過該裝置的輸入端子排(1)與外接直流電源相聯，輸出端則分別與光電隔離轉換電路(5)(6)、電壓比較電路(8)、執行電路(9)、延時驅動保護電路(11)相聯；采樣電路(7)的輸出接電壓比較電路(8)的輸入、電壓比較電路(8)的輸出接執行電路(9)的輸入，執行電路(9)和延時驅動保護電路(11)的輸出同時接該裝置的輸出端子排(4)。
2.根據權利要求1所述的電子起動裝置，其特征在于所述光電隔離轉換電路(5)由電阻R1、R2和光電耦合器U4組成；光電耦合器U4的腳1與腳3相聯、腳2與腳4相聯、腳5與腳7相聯、腳6與腳8相聯，電阻R1一端與輸入端子排(1)相聯，另一端與光電耦合器U4的腳1相聯，電阻R2一端與輸入端子排(1)相聯，另一端與光電耦合器U4的腳4相聯，光電耦合器U4的腳5接直流電源電路(10)的輸出端，腳8與采樣電路(7)的輸入端相聯。
3.根據權利要求1所述的電子起動裝置，其特征在于所述采樣電路(7)由兩組結構完全相同的采樣濾波電路構成，其中一組采樣濾波電路由電阻R5和由電阻R7、電容C1、C2組成的π型濾波電路并聯構成，該采樣濾波電路的一端接光電耦合器U4的腳8，另一端接地，而電阻R7和電容C2的接點與電壓比較電路(8)的輸入端相聯；另一組采樣濾波電路由電阻R6、R8、電容C3、C4構成，該采樣濾波電路的一端是接光電耦合器U5的腳8。
4.根據權利要求1所述的電子起動裝置。其特征在于所述電壓比較電路(8)為一電壓比較器U3，電壓比較器U3的腳7、腳6分別與采樣電路(7)中電阻R7和電容C2、電阻R8和電容C4的接點相連，腳12接地，腳1接執行電路(9)的輸入端，腳3接直流電源電路(10)的輸出端。
5.根據權利要求1所述的電子起動裝置，其特征在于所述執行電路(9)由三極管V、電阻R9、R10、電容C6和繼電器J1組成；電阻R9的一端與電壓比較器U3的腳1相聯，另一端與三極管V的基極相聯，電阻R10和電容C6串接在V的基極與集電極之間，電阻R10和電容C6的接點與直流電源電路(10)的輸出端相聯，繼電器J1接在三級管V的發射極與地之間。
6.根據權利要求1所述的電子起動裝置，其特征在于所述延時驅動保護電路(11)由555器件U2、電阻R12、電容C7、C8和繼電器J2組成；555器件U2的腳4、腳8接直流電源電路(10)的輸出端，腳3接繼電器J2，腳5接電容C8、腳1和電容C8的另一端接地，電阻R12和電容C7串聯，其接點與555器件U2的腳2和腳6相聯，電阻R12的另一端接直流電源電路(10)的輸出端，電容C7和繼電器J2的另一端接地。
7.根據權利要求1所述的電子起動裝置，其特征在于所述直流電源電路(10)由三端穩壓管U1、穩壓管DW1、DW2和電阻R14組成；電阻R14聯接在輸入端子排(1)與三端穩壓管U1的腳1之間，串聯的穩壓管DW1、DW2跨接在三端穩壓管U1的腳1與腳2之間，三端穩壓管U1的腳2接輸入端子排(1)、腳3為直流電源電路(10)的輸出端。
8.根據權利要求5所述的電子起動裝置、其特征在于所述執行電路(9)中三極管V的集電極和發射極之間連接一個手動按鈕AN。
專利摘要本實用新型涉及一種劈相機電子起動裝置,其電路由二組光電隔離轉換電路、一組采樣電路、電壓比較電路、執行電路、直流電源電路、延時驅動保護電路構成,具有瞬間過電壓能力強、故障率低、工作可靠、工作壽命長的優點;尤其是其中的延時驅動保護電路和執行電路中連接的手動按鈕,避免了執行電路不能正常工作時,劈相機起動電阻不能及時切除的情況,起到了三重保護作用。
文檔編號B60L15/20GK2347810SQ9823106
公開日1999年11月10日 申請日期1998年7月15日 優先權日1998年7月15日
發明者張光群, 馮友群, 吳智 申請人:株洲電力機車廠