一种磁保持继电器掉电保护检测电路的制作方法

1.本实用新型涉及继电器技术领域，尤其涉及一种磁保持继电器掉电保护检测电路。


背景技术：

2.磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，与电磁继电器、接触器一样，磁保持继电器对电路起着自动接通和切断作用，磁保持继电器的工作原理为：在原有的继电器线圈设计之中加入永磁体，在线圈上电后，线圈和永磁体提供的磁场触发继电器吸合；断开线圈的电流后，永磁体的磁场可以维持继电器的吸合状态；若要断开此继电器，则需要给线圈通反向电流，使得线圈产生的磁场与永磁体的磁场相抵消。磁保持继电器相比于电磁继电器和接触器会更加节能、省电。另外，磁保持继电器还具有性能稳定、承载能力大，比一般电磁继电器性能优越的特点。
3.在突然断电或异常断电的情况下，如果磁保持继电器在通电时若是闭合的，那么磁保持继电器不会自动断开，造成下次上电时磁保持继电器是导通的，这将会造成人身安全隐患。


技术实现要素：

4.针对磁保持继电器在突然断电或异常断电情况下，磁保持继电器仍保持吸合的问题，本实用新型的目的在于提供一种磁保持继电器掉电保护检测电路，其能够保证磁保持继电器在掉电后断开连接，保证下次上电时的使用安全。
5.为达到上述目的，本实用新型公开了一种磁保持继电器掉电保护检测电路，其包括emi抗浪涌模块、ac/dc模块、mcu供电模块、mcu控制模块、驱动模块以及第一断电检测模块和/或第二断电检测模块；
6.磁保持继电器的输入端依次与所述emi抗浪涌模块、ac/dc模块和mcu供电模块连接，所述ac/dc模块为驱动模块提供工作电压，所述mcu供电模块为第二断电检测模块和mcu控制模块提供工作电压，以及为第一断电检测模块提供参考电压；
7.所述ac/dc模块中至少并联有一个储能电解，所述储能电解用于电源断电后释放能量以延缓电路的掉电速度；
8.所述第一断电检测模块和第二断电检测模块均与emi抗浪涌模块和mcu控制模块连接，所述第一断电检测模块从emi抗浪涌模块直连取电，并形成第一检测信号反馈至mcu控制模块；所述第二断电检测模块从emi抗浪涌模块感应取电，并形成第二检测信号反馈至mcu控制模块；
9.所述驱动模块分别连接磁保持继电器的线圈和mcu控制模块，mcu模块模块根据第一检测信号和/或第二检测信号向驱动模块发出第一控制信号和第二控制信号，驱动模块则根据第一控制信号和第二控制信号为磁保持继电器的线圈供电。
10.优选地，所述第一断电检测模块包括电容cx2、电容cx3、电容c16、电容 c17、电阻
rd1、电阻ra1、电感l2、电感l3、二极管d3a和二极管d3b，其中，电容cx2的一端与emi抗浪涌模块的n极连接，电容cx2的另一端与电阻ra1 的一端以及电容cx3的一端连接，电容cx3的另一端与emi抗浪涌模块的l极连接；电阻ra1的另一端经电感l3与电感l2的一端以及电容c17的一端连接，电感l2的另一端与电阻rd1的一端、电容c16的一端、二极管d3a的阴极、二极管d3b的阳极以及mcu控制模块的第一检测信号输入端连接；二极管d3b的阴极与mcu供电模块的输出端连接；电容c17的另一端、电阻rd1的另一端、电容 c16的另一端、二极管d3a的阳极均接地。
11.优选地，所述第二断电检测模块包括芯片u7、电压互感器ht1、电阻ra2、电阻r24、电阻r25、电阻r39、电容c20和电容c27，其中，电压互感器ht1 的1脚经电阻ra2与emi抗浪涌模块的l极连接，电压互感器的2脚与emi抗浪涌模块的n极连接，电压互感器的3脚与电阻r24的一端以及电阻r25的一端连接，电阻r24的另一端与电容c20的一端以及芯片u7的vp脚连接，芯片u7的 gnd脚、电容c20的另一端、电阻r25的另一端以及电压互感器ht1的4脚均接地；芯片u7的vdd脚与电容c27的一端以及电阻r39的一端连接，电阻r39的另一端与mcu供电模块的输出端连接，电容c27的另一端接地；芯片u7的rx 脚和tx脚与mcu控制模块的第二检测信号输入端连接。
12.优选地，所述第二断电检测模块中还设置有电流检测模块，所述电流检测模块包括电压互感器ht2、电阻r20、电阻r22、电阻r28、电容c18、电容c19和电容c21，其中，电压互感器ht2的1脚与磁保持继电器的输入端l极连接，电压互感器ht2的2脚与磁保持继电器的输出端l极连接，电压互感器ht2的3 脚与电阻r20的一端以及电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与电容c18 的一端、电容c21的一端以及芯片u7的ip脚连接；电容c21的另一端与芯片 u7的in脚、电容c19的一端、电阻r28的一端连接，电压互感器ht2的4脚、电阻r20的另一端、电容c18的另一端、电容c19的另一端以及电阻r28的另一端均接地。
13.优选地，所述芯片u7的型号为hlw8110。
14.优选地，所述mcu控制模块包括芯片u11、电阻r32、电阻r42、电阻r46、电阻r49、电阻r50、电阻r52、电容c23、电容c25、电容c26、电容c28、电容c29、电容c31、电容c42、电感l5和电感l6，其中，芯片u11的boot0脚经电阻r52接地；芯片u11的pb8脚和pb9脚分别经电阻r51和电阻r49连接驱动模块的第一控制信号输入端和第二控制信号输入端；芯片u11的vss1脚、vss2 脚和vssa脚接地；芯片u11的vdd1脚与vdd2脚、bat脚、电容c42的一端、电容c31的一端、电感l5的一端、电感l6的一端、电容c26的一端以及电容 c29的一端连接，电感l5的另一端与mcu供电模块的输出端以及电容c25的一端连接，电感l6的另一端与电容c28的一端以及芯片u11的vdda脚连接，电容 c42的另一端、电容c31的另一端、电容c25的另一端、电容c26的另一端、电容c 29的另一端以及电容c28的另一端均接地；芯片u11的pa0脚与电容c23 的一端以及电阻r32的一端连接，电阻r32的另一端与第一断电检测模块的第一检测信号输出端连接，电容c23的另一端接地；芯片u11的pa2脚和pa3脚分别经电阻r42和电阻r46连接第二断电检测模块的第二检测信号输出端。
15.优选地，所述mcu控制模块还设有程序烧录模块，所述程序烧录模块包括烧录座j2、电阻r13和电容c15，其中，烧录座j2的1脚与电阻r13的一端、电容c15的一端以及芯片u11的nrst脚连接，电阻r13的另一端与烧录座j2的2 脚以及mcu供电模块的输出端连接，电容c15的另一端和烧录座j2的3脚接地；烧录座j2的4脚和5脚分别与芯片u11的pa13脚和
pa14脚连接。
16.优选地，所述芯片u11的型号为at32f415c8t7或lqfp48。
17.优选地，所述驱动模块包括芯片q4、电阻r12、电阻r14、电阻r18、电阻 r27、电阻r30、电阻r31、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7、三极管q3和三极管q5，其中，芯片q4的s2脚与ac/dc模块的输出端正极以及电阻 r14的一端连接，电阻r14的另一端与三极管q3的集电极以及电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端与芯片q4的g2脚连接；三极管q3的基极与mcu控制模块的第一控制信号输出端以及电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端和三极管q3的另一端接地；芯片q4的s1脚与ac/dc模块的输出端正极以及电阻r27 的一端连接，电阻r27的另一端与三极管q5的集电极以及电阻r30的一端连接，电阻r30的另一端与芯片q4的g1脚连接；三极管q5的基极与mcu控制模块的第二控制信号输出端以及电阻r31的一端连接，电阻r31的另一端和三极管q5 的另一端接地；芯片q4的d2脚与磁保持继电器n极第一线圈的一端、磁保持继电器l极第一线圈的一端、二极管d6的阴极以及二极管d7的阴极连接，芯片 q4的d1脚与磁保持继电器n极第二线圈的一端、磁保持继电器l极第二线圈的一端、二极管d4的阴极以及二极管d5的阴极连接，二极管d4的阳极、二极管 d5的阳极、二极管d6的阳极、二极管d7的阳极、磁保持继电器n极第一线圈的另一端、磁保持继电器n极第二线圈的另一端、磁保持继电器l极第一线圈的另一端以及磁保持继电器l极第二线圈的另一端接地。
18.优选地，所述ac/dc模块包括依次连接的初级整流电路、变压器和次级整流电路，所述初级整流电路至少并联有一个储能电解，所述次级整流电路至少并联有一个储能电解。
19.本实用新型具有以下有益效果：
20.本实用新型通过第一断电检测模块和第二断电检测模块从emi抗浪涌模块中取电，可以避免浪涌干扰，保证形成可靠的检测信号反馈给mcu控制模块， ac/dc模块中的储能电解可以在电源掉电后释放能量，保证电路掉电前，mcu控制模块能够接受到检测信号并发出控制信号，使得驱动模块能够根据控制信号向磁保持继电器的线圈供电以断开继电器，进而保证磁保持继电器下次上电时的使用安全。
附图说明
21.图1为本实用新型的原理框图。
22.图2为本实用新型的示意图之一。
23.图3为本实用新型的示意图之二。
24.图4为本实用新型的示意图之三。
25.图5为本实用新型的示意图之四。
26.主要部件符号说明：
27.emi抗浪涌模块10；
28.ac/dc模块20；
29.mcu供电模块30；
30.第一断电检测模块40；
31.第二断电检测模块50，电流检测模块51；
32.mcu控制模块60；
33.驱动模块70。
具体实施方式
34.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。
35.如图1～5所示，本实用新型公开了一种磁保持继电器掉电保护检测电路，其包括emi抗浪涌模块10、ac/dc模块20、mcu供电模块30、mcu控制模块60、驱动模块70、第一断电检测模块40和第二断电检测模块50。
36.磁保持继电器的输入端依次与emi抗浪涌模块10、ac/dc模块20和mcu供电模块30连接。ac/dc模块20为驱动模块70提供13v工作电压，驱动模块70 是用于向驱动磁保持继电器的线圈提供正向或反向电流的，通过向线圈供电，以驱动磁保持继电器的通断，通常，线圈供电电压为12v左右。mcu供电模块30 主要是一个稳压块u15，其能够将13v电压稳定的转化为3.3v电压，为第二断电检测模块50和mcu控制模块60提供工作电压，以及为第一断电检测模块40 提供参考电压，绝大多数的芯片的工作电压都在3.3v左右，这般设计，可以满足绝大多数的继电器控制电压需要。
37.其中emi抗浪涌模块10由阻抗z1，压敏电阻rv1、rv2、rv3，保险fu2，滤波器l4，电容cx1等组成。emi抗浪涌模块10能够在有效吸收电源接通瞬间流入电路中的峰值电流，保证整个电路的使用安全，尤其是对存在精密芯片的模块。
38.ac/dc模块20包括依次连接的初级整流电路(整流桥db1)、变压器t1和次级整流电路(由二极管d13、d14，电容c43，电阻r77等组成)，以及变压器初级侧的rcd吸收电路(由电阻r62、r57、r54，电容c39，二极管d11组成)、变压器控制电路(芯片u9等组成)和负反馈电路(光耦ph1等组成)。此外，在ac/dc模块20中至少并联有一个储能电解，作为一较佳实施例，在初级整流电路至少并联有一个储能电解，具体到本案中为电解电容ec1和ec2；在次级整流电路至少并联有一个储能电解，具体到本案中为电解电容ec4和ec5。储能电解在电源断电后释放能量以延缓电路的掉电速度，使得mcu控制模块60等还能继续工作几百毫秒，以满足切断磁保持继电器的控制需求。
39.第一断电检测模块40分别与emi抗浪涌模块10和mcu控制模块60连接，第一断电检测模块40从emi抗浪涌模块10直连取电，并形成第一检测信号后反馈至mcu控制模块60。具体的，第一断电检测模块40包括电容cx2、电容cx3、电容c16、电容c17、电阻rd1、电阻ra1(由电阻r19、r21、r23、r26和r29 串联组成)、电感l2、电感l3、二极管d3a和二极管d3b。第一断电检测模块 40中，通过阻容对地降压线路，采集ad电压并反馈给mcu控制模块60来判定电路中是否有输入电压，在检测到有电时，ad电压为2-3.3v的正半周正弦波，掉电时，ad电压立即为0v。
40.第一断电检测模块40中，电容cx2的一端与emi抗浪涌模块10的n极连接，电容cx2的另一端与电阻ra1的一端以及电容cx3的一端连接，电容cx3的另一端与emi抗浪涌模块10的l极连接。电阻ra1的另一端经电感l3与电感l2的一端以及电容c17的一端连接，电感l2的另一端与电阻rd1的一端、电容c16 的一端、二极管d3a的阴极、二极管d3b的阳极以及mcu控制模块60的第一检测信号输入端连接。二极管d3b的阴极与mcu供电模块30的输出端连接，
即引入+3.3v电压。电容c17的另一端、电阻rd1的另一端、电容c16的另一端、二极管d3a的阳极均接地。
41.第二断电检测模块50同样分别与emi抗浪涌模块10和mcu控制模块60连接，第二断电检测模块50从emi抗浪涌模块10感应取电，并形成第二检测信号后反馈至mcu控制模块60。具体的，第二断电检测模块50包括电路检测模块51、芯片u7、电压互感器ht1、电阻ra2(由电阻r15和r17串联形成)、电阻r24、电阻r25、电阻r39、电容c20、电容c24和电容c27，电路检测模块51包括电压互感器ht2、电阻r20、电阻r22、电阻r28、电容c18、电容c19和电容c21。其中，芯片u7的型号为hlw8110。第二检测信号的形成机制不同于第一检测信号，在第二断电检测模块50中，通过电阻ra2降压限流，电压互感器ht1感应出电流，再通过r25转化为ad电压给芯片u7，芯片u7与mcu控制模块60连接并反馈信息以判定电路中是否有输入电压。通过两个不同检测机制的断电检测模块，可以避免任一出现故障或误判导致继电器不能有效控制的问题，双重保障使得整个电路的安全性可靠性得以大幅提升。
42.在第二断电检测模块50中，电压互感器ht1的1脚经电阻ra2与emi抗浪涌模块10的l极连接，电压互感器的2脚与emi抗浪涌模块10的n极连接，电压互感器的3脚与电阻r24的一端以及电阻r25的一端连接，电阻r24的另一端与电容c20的一端以及芯片u7的vp脚连接，芯片u7的gnd脚、电容c20的另一端、电阻r25的另一端以及电压互感器ht1的4脚均接地。芯片u7的vdd脚与电容c27的一端以及电阻r39的一端连接，电阻r39的另一端与mcu供电模块 30的输出端连接，电容c27的另一端接地。芯片u7的rx脚和tx脚与mcu控制模块60的第二检测信号输入端连接。芯片u7的vref脚则经电容c24接地，形成一个简易的电量计。芯片u7的rx脚和tx脚为串口通信引脚，除了能发第二检测信号发送给mcu控制模块外，还可以将检测的电流和电量反馈给mcu控制模块。
43.电路检测模块51中，电压互感器ht2的1脚与磁保持继电器的输入端l极连接，电压互感器ht2的2脚与磁保持继电器的输出端l极连接，电压互感器 ht2的3脚与电阻r20的一端以及电阻r22的一端连接，电阻r22的另一端与电容c18的一端、电容c21的一端以及芯片u7的ip脚连接。电容c21的另一端与芯片u7的in脚、电容c19的一端、电阻r28的一端连接，电压互感器ht2的4 脚、电阻r20的另一端、电容c18的另一端、电容c19的另一端以及电阻r28 的另一端均接地。
44.mcu控制模块60是继电器通断控制的核心，其包括芯片u11、电阻r32、电阻r42、电阻r46、电阻r49、电阻r50、电阻r52、电容c23、电容c25、电容 c26、电容c28、电容c29、电容c31、电容c42、电感l5和电感l6。其中，芯片u11的型号选用at32f415c8t7或者lqfp48。芯片u11的boot0脚经电阻r52 接地。芯片u11的pb8脚和pb9脚分别经电阻r51和电阻r49连接驱动模块70 的第一控制信号输入端和第二控制信号输入端；芯片u11的vss1脚、vss2脚和 vssa脚接地。芯片u11的vdd1脚与vdd2脚、bat脚、电容c42的一端、电容 c31的一端、电感l5的一端、电感l6的一端、电容c26的一端以及电容c29的一端连接，电感l5的另一端与mcu供电模块30的输出端以及电容c25的一端连接，电感l6的另一端与电容c28的一端以及芯片u11的vdda脚连接，电容c42 的另一端、电容c31的另一端、电容c25的另一端、电容c26的另一端、电容c 29的另一端以及电容c28的另一端均接地。芯片u11的pa0脚与电容c23的一端以及电阻r32的一端连接，电阻r32的另一端与第一断电检测模块40的第一检测信号输出端连接，电容c23的另一端接地；芯片u11的pa2脚和pa3脚分别经电阻r42和电阻r46连接第二
断电检测模块50的第二检测信号输出端。
45.另外，为了便于对芯片u11进行程序烧写，mcu控制模块60还设有程序烧录模块，程序烧录模块包括烧录座j2、电阻r13和电容c15，烧录座j2是多外的便捷插座或插头。其中，烧录座j2的1脚与电阻r13的一端、电容c15的一端以及芯片u11的nrst脚连接，电阻r13的另一端与烧录座j2的2脚以及mcu 供电模块30的输出端连接，电容c15的另一端和烧录座j2的3脚接地。烧录座 j2的4脚和5脚分别与芯片u11的pa13脚和pa14脚连接。
46.驱动模块70分别连接磁保持继电器的线圈和mcu控制模块60，mcu模块模块根据第一检测信号和第二检测信号向驱动模块70发出第一控制信号和第二控制信号，驱动模块70则根据第一控制信号和第二控制信号为磁保持继电器的线圈供电。
47.驱动模块包括芯片q4、电阻r12、电阻r14、电阻r18、电阻r27、电阻r30、电阻r31、二极管d4、二极管d5、二极管d6、二极管d7、三极管q3和三极管 q5。其中，芯片q4的型号为nce4953或sop8。芯片q4的s2脚与ac/dc模块20 的输出端正极以及电阻r14的一端连接，电阻r14的另一端与三极管q3的集电极以及电阻r18的一端连接，电阻r18的另一端与芯片q4的g2脚连接。三极管 q3的基极与mcu控制模块60的第一控制信号输出端以及电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端和三极管q3的另一端接地；芯片q4的s1脚与ac/dc模块20 的输出端正极以及电阻r27的一端连接，电阻r27的另一端与三极管q5的集电极以及电阻r30的一端连接，电阻r30的另一端与芯片q4的g1脚连接。三极管 q5的基极与mcu控制模块60的第二控制信号输出端以及电阻r31的一端连接，电阻r31的另一端和三极管q5的另一端接地。芯片q4的d2脚与磁保持继电器 n极第一线圈的一端、磁保持继电器l极第一线圈的一端、二极管d6的阴极以及二极管d7的阴极连接，芯片q4的d1脚与磁保持继电器n极第二线圈的一端、磁保持继电器l极第二线圈的一端、二极管d4的阴极以及二极管d5的阴极连接，二极管d4的阳极、二极管d5的阳极、二极管d6的阳极、二极管d7的阳极、磁保持继电器n极第一线圈的另一端、磁保持继电器n极第二线圈的另一端、磁保持继电器l极第一线圈的另一端以及磁保持继电器l极第二线圈的另一端接地。
48.本实用新型的关键在于，通过第一断电检测模块40和第二断电检测模块50 从emi抗浪涌模块10中取电，可以避免浪涌干扰，保证形成可靠的检测信号反馈给mcu控制模块60，ac/dc模块20中的储能电解可以在电源掉电后释放能量，保证电路掉电前，mcu控制模块60能够接受到检测信号并发出控制信号，使得驱动模块70能够根据控制信号向磁保持继电器的线圈供电以断开继电器，进而保证磁保持继电器下次上电时的使用安全。
49.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。