专利名称：智能化保护开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号装置，是一种监控测量装置中的智能化保护开关仪表。
随着单片微机技术在仪表中的广泛应用，出现了众多智能化的测量仪表，如在电站热工参数监视系统装置中作为监控测量电站辅机轴承温度的温度保护开关，它是以单片微机系统来控制继电器的闭合，达到温度超越设定值时实现报警的目的。这种智能化的温度保护开关包含有一传感器、一个把非电量转换成电量的桥式转换电路、一个信号调理电路、一个电压/频率转换电路(VFC)，一套由CPU单元(中央处理器)及其外围电路构成的计算机系统、一个用门电路构成的驱动电路及一继电器，开关壳体面板上设置有数字显示窗口、指示灯及与计算机系统相连接的包含有数值设定、检查、事故记录、取消、恢复、显示、应答等功能的按键。这种智能化仪表，其传感器的信号输入到桥式电路后转换成电压信号，再经信号调理电路转换成电压标准信号，再由VFC电路将该电压信号转换成一定的频率信号，然后输入计算机系统，由CPU转换成相应的数值信号，并把此实测数值与已设定的数值比较，自动判断实测数值是否超过设定值，当实测数值在设定的延时时间内连续越限时，计算机则发出触点动作信号，经驱动电路使继电器执行闭合操作(对常开触点来说)，发出超值报警。一般地说，对智能化测量仪表都有高可靠性的要求，但是，现有此类仪表因受到CPU集成电路及其外围电路本身可靠性的限制，其组成的仪表的可靠性也就较差，一旦这些构成计算机系统的某一电路发生故障或发生电源故障时，仪表就会出现“假报”、拒报或成为死机，使监控测量不准或无法进行。为提高可靠性，有人提出采用三套互相独立的计算机，并设计特制的软件包来实现控制，把同一输入信号同时输入三套计算机中，三套计算机各自工作，当三套计算机的输出信号都相同或有二个信号相同时，动作继电器才发生动作。这就是三取二判断方案。但这种设计方案中的软件包较复杂，需要计算机具有足够的贮存空间，不适用于单片机，故价格较昂贵。
本实用新型的目的是为了提供一种改进的智能化保护开关，使之只要用单片机即可实现控制，并具有足够的可靠性，即使计算机系统的某一电路发生故障，开关仍能准确地工作。
实现上述目的的本实用新型是，与现有技术一样，也包括有一传感器、一个把非电量转换成电量的桥式电路、一个信号调理电路、一个VFC电路、三套互相独立的由CPU中央处理器及其外围电路构成的计算机、一个驱动电路和一继电器，开关壳体面板上设置有数字显示窗口、指示灯及各类按键，本实用新型的特点是，驱动电路为包含有一个由三只晶体三极管T1、T2、T3及其各自的偏置电阻的数据藕合驱动电路，其中，发射极的偏置电阻与集电极的偏电阻串接，两电阻的连结点与旁一级三极管的基极相连接，三只三极管T1、T2、T3的发射极同时与继电器的输入端相电连接。这一数据藕合电路也称三取二继电器驱动电路，当三套计算机根据同一输入信号运行后，同时向驱动电路的输入端发出动作信号(即使驱动电路的输入端呈低电平)时，继电器产生动作；三机中任意两机发出动作信号的情况下，继电器也产生动作，当三机中只有一机发出动作信号(其余两机发生故障)的情况下，继电器不产生动作。
由上可见，本实用新型的优点是，只要用由三只三极管构成的一个数据藕合驱动电路，即可实现三取二控制。本实用新型结构简单，工作可靠性高，其工作状态是，传感器感应到的信号经同一组信号处理电路处理后，同时输入三套互相独立的计算机系统，三套计算机系统各自独立地运行后又输入同一个驱动电路去控制继电器的动作。如果三套计算机均运行正常，或者有一套计算机出现故障，还有两套计算机在运行，则继电器仍能正常执行，只有当三套计算机中有两套计算机有故障时继电器才不工作。一般情况下，不会同时有两套计算机损坏，而只有一套计算机出现故障时，不会影响仪表的正常工作，因为，当发生单机故障时，面板上的故障灯会提醒更换部件，以保证仪表的正常连续运行，所以，本实用新型具有较高的可靠性本实用新型的实施例如附图所示。
以下结合附图所示实施例对本实用新型作具体描述。
图1为本实用新型的整机系统构成图；图2为本实用新型中所用计算机系统的系统图；图3为本实用新型中数据藕合驱动电路的电路图；图4为本实用新型的结构示意图；图5为本实用新型的面板布置图。
首先请参阅图1。图1所示实施例是一种智能化温度保护开关，其传感器1为温度传感器，该温度传感器可以是热电阻，也可以是热电偶。温度传感器1感应到温度信号后输入到桥式转换电路2，该电路将热信号变化成一定的电压信号后再经信号调理电路3转换成0-10V的标准信号，由电压/频率转换电路4将该电压信号转换成一定的频率信号，这一由温度信号转换而成的频率信号同时输入互相独立的三套计算机5、6、7，三套计算机各自独立运行后，转换成三个相应的温度信号并进行与温度设定值相对比，自动判断实测温度是否越过设定值，若当实测温度在设定延时时间内连续越限时，打算机则发出触点动作信号(即呈现低电平)，三机5、6、7发出的三个触点动作信号经数据藕合电路8藕合后驱动一个继电器9动作。本实施例中的计算机采用如图2所示的分支系统，它包括有一个中央处理器10(CPU单片)及其由EPROM存贮电路13、自动复位电路11、显示电路14、键盘输入电路12、电源电路及总线构成的外围电路，通过设置在面板11上的按键14向该计算机系统中输入设定温度上限、上上限、延迟时间、死区温度等，并且，利用按键及计算机系统的显示屏对设定值进行检查，以检查上述设定值、事故记录及轮流显示等。
本实施例中的数据藕合驱动电路如图3所示，该电路为出三只三极管T1、T2、T3及其偏置电阻R11、R12、R21、R22、R31、R32所构成，R11、R12为三极管T1之发射极和集电极的偏置电阻，同样，R21、R22为T2的偏置电阻，R31、R32为T3的偏置电阻，电阻R11和R12串联在三极管T1的发射极和集电极之间，R11、R12的连结点A，及R21、R22的连结点B，R31、R32的连结点C分别与三只三极管T3、T1、T2的基极相连接；三套计算机的输出端a、b、c分别与三只三极管T1、T2、T3的集电极相连接，而三只三极管的发射极同时与继电器9的输入端P相电连接。这种数据藕合驱动电路存在三种工作状态1，三套计算机5、6、7均发出动作信号，即a、b、c三点均为低电平，则R11-R32中均有电流流过，A、B、C三连结点产生一定的电压，使三极管T1、T2、T3的基极产生一定的电压，而此时三极管T1集、射极之间的压降等于R11、R12两端压降，这样，三极管T1导通；同理，T2、T3也导通，使得流过继电器9之线圈的电流I＝I1＋I2＋I3，足够驱动继电器9动作。
2，三机中任意两机发出动作信号，假设计算机5、6发出动作信号，机7未发出动作信号(c点为高电平)，则R31、R32无电流流过，T3集、射极之间电压为零，无电流流过，c点电位等于P点电位，T2不导通；T1集、射极电压等于(R11＋R12)两端电压，正向偏置电压等于R21两端电压，T1导通，则流过三极管的电流足以驱动继电器9，使之动作。
3，三机中只有一机发出动作信号，假设机5发出动作信号(a为低电平)，机6、7两机未发出动作信号(a、b点为高电平)，则T2、T3均不导通，R21、R22及R31、R32中均无电流流过，B、C两点电等于P点电压，使T1不导通，而此时只有R11＋R22中有电流流过，由于R11、R12阻值较大，流过R11、R12的电流为 (其中，Rj为继电器9的线圈电阻，I吸为继电器9的最小吸合电流)则该驱动电路无法驱动继电器9的动作。
本实施例的结构如图4所示(去掉外壳和前、后面板后的内部结构示意图)。由图见，在框架19前端为一块其设置有数码管的显示板15，框架19后部为两块电源板，一块是公用电源板18，另一块是计算机电源板20，框架19内部插有信号转换电路板16、21及三块计算机主机板17。固定在框架19前端的面板如图5所示，其上设置有显示窗口23、六只故障指示灯22及15只按键24。显示窗口23位于数码管位置，按键24用以设置通道、对计算机5、6、7设定及检查温度的上限、上上限、延时时间、死区温度，并且也可用其中的事故记录键来检查事故，用取消键、恢复键来取消通道或恢复通道，用轮显/暂仃键来轮流显示各通道温度值或暂仃轮显而仃留在某一通道上，用应答键去清除事故记录；面板上的故障指示灯的作用是，当出现事故时、如若有实测温度超越上上限时、三机中有一台发生故障时、计算机动作发生故障时、电源发生故障时或传感器发生故障时，相关的指示灯即亮，以提醒人们去修复。以上这些键、灯的设定及功能都是计算机硬件的通用设计，不是本实施例的特点之所在，在此仅为使公众能更清楚地了解本实用新型而作的一般性说明。
本实用新型只要调换不同的传感器，如液位传感器、压力传感器或流量传感器，就能组成监测不同物理量的智能化保护开关。
权利要求1，一种智能化保护开关，包括有传感器、一个把非电量转换成电量的桥式电路、一个信号调理电路、一个电压/频率转换电路、三套互相独立的由CPU中央处理器及其外围电路构成的计算机系统、一个驱动电路、一继电器，开关壳体的面板上设置有数字显示窗口、指示灯及与计算机系统相连接的包含有数值设定、检查、事故记录、取消、恢复、显示、应答等功能的按键，其特征在于所说驱动电路为由三只三极管T1、T2、T3及其偏置电阻R11、R12、R21、R22和R31、R32构成的数据藕合驱动电路；R11和R12串联在三极管T1的发射极和集电极之间，R21和R21串联在三极管T2的发射极和集电极之间，R31和R32串联在三极管T3的发射极和集电极之间，R11、R1 2的连结点A，R21、R22的连结点B及R31、R32的连结点C分别与三只三极管T3、T1、T2的基极相连接，三只三极管T1、T2、T3的发射极同时与继电器9的输入端P相连接。
专利摘要本实用新型是一种监控测量装置中的智能化保护开关，主要特点是，具有一组传感器及其信号转换电路和由三套互相独立的计算机控制继电器驱动电路的开关中，其驱动电路为包含有由三只三极管及其偏置电路构成的数据耦合驱动电路，以驱动继电器。本实用新型结构简单，使用本实用新型时，只要有二路信号，就能保证继电器的正常动作，因此保障了测量仪表的高可靠性。
文档编号G05D23/19GK2218380SQ9423894
公开日1996年1月24日 申请日期1994年6月23日 优先权日1994年6月23日
发明者张银桥, 黄河, 陈晓敏, 赵宏勋, 李锦荣, 孙季林, 方炳磷, 马林生 申请人:上海兴国仪表厂, 张银桥