專利名稱：多功能數顯繼電器的制作方法
技術領域：
多功能數顯繼電器
技術領域：
本實用新型涉及一種集計時、計數、電壓繼電器于一體的多功能數顯繼電器。背景技術：
數顯時間繼電器屬于通電延時型，是近年發展起來的新一代控制儀，它采用八位微電腦為核心芯片，四位數碼管顯示，適用于交流60HZ，工作電壓220V的控制電路中作延時元件，按預定時間接通或分斷電路。目前自動化控制領域所用的數顯時間繼電器，一般是以時間量來決定繼電器的定時、延時吸合或釋放，即用設定時間值的方式來使繼電器完成的相關動作，不具備對輸入信號(開關量、脈沖信號、直流電壓)檢測的方式使繼電器動作，但在某些應用場合，需要采集 外部開關信號次數、脈沖信號次數、電壓值等量來決定繼電器的吸合或釋放，用戶往往需另外配置計數繼電器、電壓繼電器等設備來完成相關任務，往往是在簡單應用場合中花費較大設備投資，使設備成本增加，且在不同時期總會有一部分設備閑置，造成資源浪費。2005年10月19日授權公告、專利號為200420089705. 7，名稱為《數顯計數、計時繼電器》的實用新型專利，公開了一種計數、計時兩用繼電器，包括電源單元、晶體振蕩器、預置值設定機構、執行機構、驅動電路、顯示電路及延時控制電路，該繼電器的延時控制電路采用了一個專用的可編程集成電路KJ3618，集成電路Kj3618具有18個端口，通過對上述端口重新定義，編寫專用程序，實現了工作模式、計時模式、計數模式、測試模式選擇的功能。上述繼電器較以往的數顯時間繼電器電路有了很大的簡化，并且在功能上也有了很大的加強，如不但具有多種時基模式和工作模式選擇功能，計數計時選擇功能，還有計數到達后停止計數或繼續計數二種模式選擇功能。但是該繼電器結構復雜，成本較高，操作煩瑣，并且不具備電壓繼電器的功能，所以還有待于進一步提高。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種低成本的多功能數顯繼電器，可在原有定時動作的基礎上，集計時、計數、電壓繼電器于一體，具備了根據輸入的信號開關量、脈沖信號或直流電壓值等數值控制繼電器動作的功能，節省設備投資。本實用新型的技術方案是多功能數顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統、三極管驅動電路、繼電器、繼電器控制輸出電路、參數設定電路和數碼管顯示模塊，單片機控制系統包括電源電路和單片機最小系統，所述信號切換電路、參數設定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統連接；所述信號輸入電路通過信號切換電路與所述單片機控制系統連接。作為上述方案的進一步改進，所述單片機控制系統所用單片機是STM8S103F2型單片機。本實用新型的優點在于市場現有的數顯時間繼電器硬件包括控制系統、驅動電路、繼電器、數碼管顯示模塊組成，功能單一，而產品為了解決上述問題，設計出一種輸入信號切換電路，結合單片機、數碼管、繼電器等硬件，用戶只需連接兩根信號輸入線，通過本發明的輸入信號切換電路進行切換，即可完成開關量、脈沖信號、直流電壓的輸入切換，實現了繼電器的時間控制、計數控制、直流電壓檢測控制功能，在某些應用場合可完全替代數顯時間繼電器、計數繼電器、電壓繼電器，且切換靈活，減少了接線的復雜度，具有體積小、成本低、實用性強、使用方便、一物與多用等特點。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的描述。圖I為本實用新型結構的邏輯關系圖，圖2為本實用新型信號切換電路的電路原理圖，圖3為STM8S103F2型單片機引腳示意圖， 圖4為本實用新型的軟件程序流程圖。圖中I為單片機控制系統，2為三位LED數碼管顯示模塊，3為參數設定電路，4為繼電器，5繼電器控制輸出電路，6為信號輸入接線端子，7為信號切換電路，8為三極管驅動電路。
具體實施方式
如附圖I所示，多功能數顯繼電器，包括單片機控制系統I、三位LED數碼管顯示模塊2、參數設定電路3、繼電器4、繼電器控制輸出電路5、信號輸入電路6、信號切換電路7、三極管驅動電路8，單片機控制系統I包括電源電路和單片機最小系統，所述信號切換電路7、三極管驅動電路8，參數設定電路3和三位LED數碼管顯示模塊2均與單片機控制系統I連接；所述信號輸入電路6通過信號切換電路7與單片機控制系統I連接。各部分技術特征單片機控制系統I包括電源電路和單片機最小系統電路，實現程序化控制各模式工作，可切換至三種功能模式時間繼電器模式、計數器模式、電壓繼電器模式；該單片機系統采用廉價的STM8S103F2型單片機，另有可以達到相功能的單片機如PIC16F690，但其價格是STM8S103F2的3倍以上，所以本實施例采用較為便宜的STM8S103F2型單片機以降低設備成本。該單片機集成了 IK字節容量的數據存儲器(RAM)、4K字節容量的程序存儲器(R0M)，可滿足多功能的程序設計要求，集成的10位模數轉換模塊(ADC)可滿足0-100V電壓范圍、精度O. IV的電壓檢測任務，引腳可最大輸入20mA電流可直接驅動LED數碼管模塊顯示。高集成度的單片機使電路更加簡潔，(圖3所示為STM8S103F2型單片機的引腳定義)。本產品主要使用其PD5端口和PAl端口來完成各種繼電器信號處理工作。三位LED數碼管顯示模塊2在單片機控制系統I控制下顯示各模式的狀態，以七段數碼和每位的小數點相配合，顯示各模式下參數及狀態，減少了數碼管位的使用；參數設定電路3通過兩個微動開關SET、ENTER配合，以短按、長按組合進行各模式參數的設定，減少了微動開關的數量。采用的繼電器4線圈電壓為5V或12V，觸電容量為10A/275VAC，一組轉換(常開、常閉接點)，可滿足家用或部分工業電氣設備的開關控制。如附圖2所示，信號切換電路7包括兩組三針跳線電壓檢測切換跳線J3和開關量、脈沖切換跳線J2，以及一分壓電路和一隔離耦合電路，隔離耦合電路包括一線性光耦U2，該線性光耦U2第I、第2引腳直接與電容并聯，第2、第3引腳接地，其第4引腳連接上拉電阻R5和STM8S103F2型單片機的PAl引腳；電壓檢測切換跳線J3第一插針通過分壓電路與STM8S103F2型單片機的PD5引腳連接，其第二插針與信號輸入電路Jl的第2引腳連接，其第三插針通過一可調電阻Rl與線性光耦U2的第I引腳連接；開關量、脈沖切換跳線J2的第一插針接地，其第二插針與信號輸入電路Jl的第I引腳連接，其第三插針連接電源VCC。利用兩組三針跳線(圖中J2、J3)配合跳線帽的連接方式，實現電壓檢測輸入和計數信號輸入的切換、開關量計數信號和脈沖計數信號間的切換。信號輸入電路Jl為外部信號輸入接線端，用戶可根據需要連接開關量計數輸入、脈沖計數輸入、直流電壓檢測輸入信號，在輸入不同種類信號時，由跳線帽控制信號切換電路7切換相應工作模式，并將所得數值送至單片機控制系統I進行信號處理。信號切換的實現原理(I)當跳線帽短路連接開關量、脈沖切換跳線J2和電壓檢測切換跳線J3的1、2端 時，Jl的I端接地，J2的2端連接至分壓電路，此時Jl可輸入直流電壓，Jl的I端為輸入負極，2端為輸入正極，電流由2端輸入，經分壓電路至單片機PD5引腳，信號輸入作電壓檢測時單片機STM8S103F2采集PD5端口電壓進行模數轉換處理。(2)當跳線帽短路連接J3的2、3端和J2的1、2端時，Jl的I端接地，Jl的2端與分壓電路斷開，與可調電阻Rl —端接通，此時Jl可輸入脈沖計數信號，Jl的I端為輸入負極，2端為輸入正極，輸入信號經電阻Rl和R2限流至光耦輸入，Rl用來調節衰減脈沖信號，達到光耦U2需要的觸發電流。光耦可選用線性光耦PC817B，通過調節Rl和R5的阻值使光耦輸出高、低電平至單片機STM8S103F2的PAl引腳。(3)當跳線帽短路連接J3的2、3端和J2的2、3端時，Jl的2端與分壓電路斷開，與Rl —端接通連至光耦輸入端，Jl的I端與電源VCC接通，與電源地斷開，此時輸入端Jl可采集無源開關量信號當Jl端輸入開關信號接通后，電流由VCC經Jl端子和J3端子連通送到Rl、R2，再至光耦輸入端，光耦輸入端連接單片機STM8S103F2的PAl引腳會產生低電平信號，單片機采集到下降沿信號時作計數處理。本產品功能模式切換及操作方法參見圖4，產品通電工作時，初始狀態數碼管顯示“P-0”，此時通過功能設置鍵的“SET”鍵來選擇相應工作模式，可選擇的功能模式為“P-1”為時間繼電器模式，“P-2”為計數繼電器模式，“P-3”為電壓繼電器模式，短按功能設置“ENTER”鍵一秒可進行相應模式，在各模式下長按“ENTER”鍵三秒可退回到模式選擇狀態。在“P-1 ”時間繼電器模式下，可短按功能設置“SET”和“ENTER”鍵來設置繼電器吸合和釋放的定時時間，長按“SET”鍵三秒可進行分鐘計時或秒鐘計時的單位切換，以最右一位數碼管的小數點亮表示當前顯示的定時數值為分鐘單位。這樣，三位數碼管可表示的最大定時時間為999秒或999分。在“P-2”計數繼電器模式下，用戶可用來計數外部輸入信號的下降沿個數(有源或無源開關量)，數碼管最大計數可表示”9. 9. 9. ”，三個小數點以二進制方式表示千位，因此顯示值最大可表示7999，用戶可設定一個7999內的整數，當外部信號達到設定值時繼電器吸合。在“P-3”電壓繼電器模式下，初始時繼電器吸合，用戶可設定一個電壓的上限和一個電壓下限，經單片機程序處理，當輸入電壓高于上限時繼電器斷開，待電壓低于設定的下限值后繼電器重新吸合，此功能可用于電壓監測控制。本產品通過單片機控制系統I的控制，三位LED數碼顯示模塊2顯示工作狀態和參數，將數顯時間繼電器、計數繼電器、電壓繼電器組合，實現多功能數顯繼電器。以一臺時間繼電器的成本完成多功能組合任務，具有較強的實用性和較高的資源利用率。盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修 改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
權利要求1.多功能數顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統、三極管驅動電路、繼電器、繼電器控制輸出電路、參數設定電路和數碼管顯示模塊，單片機控制系統包括電源電路和單片機最小系統，所述信號切換電路、參數設定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統連接；其特征在于所述信號輸入電路通過信號切換電路與所述單片機控制系統連接。
2.根據權利要求I所述多功能數顯繼電器，其特征在于所述單片機控制系統所用單片機是STM8S103F2型單片機。
3.根據權利要求2所述多功能數顯繼電器，其特征在于所述信號切換電路包括兩組三針跳線電壓檢測切換跳線和開關量、脈沖切換跳線，以及一分壓電路和一隔離耦合電路，所述隔離耦合電路包括一線性光稱，該線性光耦第I、第2引腳直接與電容并聯，第2、第3引腳接地，其第4引腳連接上拉電阻和STM8S103F2型單片機的PAl引腳；所述電壓檢測 切換跳線第一插針通過所述分壓電路與所述STM8S103F2型單片機的PD5引腳連接，其第二 插針與所述信號輸入電路的第2引腳連接，其第三插針通過一可調電阻與所述線性光耦的第I引腳連接；所述開關量、脈沖切換跳線的第一插針接地，其第二插針與所述信號輸入電路的第I引腳連接，其第三插針連接電源VCC。
4.根據權利要求3所述多功能數顯繼電器，其特征在于所述線性光耦為線性光耦PC817B。
5.根據權利要求I 4任一項所述多功能數顯繼電器，其特征在于所述參數設定電路通過兩個微動開關以組合方式進行各模式參數的設定。
專利摘要本實用新型涉及一種集計時、計數、電壓繼電器于一體的多功能數顯繼電器，包括信號輸入電路、信號切換電路、單片機控制系統、繼電器、繼電器控制輸出電路、三極管驅動電路、參數設定電路和數碼管顯示模塊，單片機控制系統包括電源電路和單片機最小系統，所述信號放大切換電路、參數設定電路和顯示電路均與所述單片機控制系統連接；所述信號輸入電路通過一信號切換電路與所述單片機控制系統連接；所述單片機控制系統所用單片機是STM8S103F2型單片機。用戶只需連接兩根信號輸入線，通過本實用新型的信號切換電路進行切換，即可完成開關量、脈沖信號、直流電壓的輸入切換，實現了繼電器的時間控制、計數控制、直流電壓檢測控制功能，在某些應用場合可完全替代數顯時間繼電器、計數繼電器、電壓繼電器。
文檔編號G05B19/042GK202472309SQ201120573710
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年12月29日
發明者周丹 申請人:周丹