一種低壓電磁式電器的節能驅動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電源驅動裝置，是一種節能的驅動裝置，用于完成對直流或交流接觸器、繼電器、電磁閥等低壓電磁式電器的吸合與斷開控制。
【背景技術】
[0002]目前直流或交流接觸器、繼電器、電磁閥等低壓電磁式電器應用廣泛，尤其是在完成大電流、高負載的切換開啟與關閉或流量控制過程中。低壓電磁式電器的驅動線圈中流過的電流必須要足夠大，并由于線圈屬于感性負載，啟動電流比較大，這樣此類低壓電磁式電器正常工作的時候，其線圈通常保有很大維持電流，功耗較大，發熱耗電嚴重。
[0003]以24v電磁閥為例，吸合電流為1.35A，穩態電流1.3A(功耗為31.2w)，釋放電壓為8V，最小維持電流是0.38A(功耗為3w)。
[0004]此前，本申請人遼東學院已經有一項減小驅動電壓的專利，ZL201420300448.0，一種電磁閥的節能驅動裝置，采用直流電源、集成電路、三極管、電阻、電容，其特征在于該電路為模塊，連接在電源、啟動信號輸入端與電磁閥線圈之間。其作業狀態外加直流電源一端通過電磁閥線圈加到驅動三極管Q1集電極，另一端通過三端穩壓器U1給延時集成電路U2供電。當低電平啟動信號經接線插座A的腳1端輸入時，延時集成電路U2的輸出腳3輸出高電平經過基極限流電阻R4為驅動三極管Q1提供基極電流、使驅動三極管Q1飽和導通，此時外加直流電源完全加在電磁閥線圈的兩端，使電磁閥全電壓啟動，完成電磁閥額定電流下快速開啟過程。”這種工作方式是:開始時滿電壓驅動，延時一定時間，然后減小驅動電壓，達到節能的目的。但是該項中缺少對電磁閥的停止控制按鍵。由于沒有停止控制，要想關斷此類電器，只能采取手動或其它聯動關斷電源，來完成電磁閥的關斷。關電源的方法對于電路控制不是最好的方法，因為穩定的電源建立需要時間，所以電路一開始是不穩定的。況且也不符合低壓電磁式電器的控制習慣，低壓電磁式電器一般控制方式是啟動與停止。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種低壓電磁式電器的節能驅動裝置，通過采用PWM脈寬調制程序模塊，改變占空比，產生占空比為20%的方波，在不減小驅動電壓前提下，可以使低壓電磁式電器吸合并使吸合電流降為滿負荷時的20%，大大減少了低壓電磁式電器的功耗，實現節能降耗目的。
[0006]這種低壓電磁式電器的節能驅動裝置，采用單片機、直流電源、三極管、大功率場效應管、電阻、電容，接線端子及PWM控制程序，其特征在于:采用PWM節電脈寬調制程序模塊電路控制脈寬調制，改變占空比，設啟動、停止按鈕，所述電路控制大功率場效應管輸出或關閉給線圈的電流，當啟動開關為開時，電流經過驅動三極管及光耦變換，使大功率場效管導通即開線圈電流進入占空比為開時間20%的控制方式，產生占空比為20%的工作頻率的方波；當關閉開關狀態時，對關線圈電流實施占空比為關80%的控制方式；各開、關動態之間加延時50ms，防止誤操作；該節電脈沖寬度調制電路固存在單片機內，含有該單片機的節能驅動電路連接:三端穩壓器和單片機通過防干擾電容、第一、二濾波電容共同連接電源并接地、單片機與三端穩壓器之間設置開、關的開關和各自的上拉電阻，單片機腳連接驅動三極管，驅動三極管通過光耦及第一、二電阻、限流電阻連接大功率場效應管，續流二極管的負極與低壓電磁式電器線圈的一端及+電源端子相連，續流二極管的正極再連接到低壓電磁式電器線圈的另一端并與線圈端子、大功率場效應管的漏極相連。；所述節能驅動電路以模塊電路集成在應用設備的控制電路中，連接在電源、啟動、停止信號輸入端與低壓電磁式電器線圈之間，構成節能驅動裝置；只要提供額定電壓，選擇好電路中功率管的反向耐壓參數，就能適合于不同類型的低壓電磁式電器，實現節能驅動作用；該驅動裝置的節能模塊電路還可以做成單獨產品隨低壓電磁式電器一同安裝；或者嵌入到低壓電磁式電器內部，和低壓電磁式電器做成一體，做成節能低壓電磁式電器。
[0007]本發明的優點:本設計就是基于以上因素通過電路及節電脈沖寬度調制程序來共同完成對低壓電磁式電器的控制與驅動。當電磁式電器在開開關S1按下時，單片機單片機輸出高電平，通過驅動三極管、光耦及大功率場效應管，讓低壓電磁式電器線圈通入足夠大的電流，使其在額定電流下動作吸合，經過短暫的延時后，采用脈寬調制技術改變占空比，使低壓電磁式電器線圈中保持一個比較小的維持電流，維持低壓電磁式電器的開啟狀態，一直到關開關S2閉合，單片機輸出低電平，通過驅動三極管、光耦及大功率場效應管，令低壓電磁式電器的線圈失電而斷開。本發明設置停止按鍵，來完成對電磁閥的關斷，克服之前所述專利中直接對低壓電磁式電器斷電方式的不足。
[0008]由于低壓電磁式電器開啟時需要足夠的電流，本發明的低壓電磁式電器的節能驅動裝置能夠確保低壓電磁式電器在開啟過程中產生足夠大的電磁作用力，縮短開啟響應時間。當低壓電磁式電器開啟后，因低壓電磁式電器內部電磁鐵工作氣隙較小，磁路磁阻很低，電磁線圈通入較小的保持電流便能產生足夠大的電磁作用力以保證低壓電磁式電器的可靠開啟。低壓電磁式電器小的保持電流可以降低能量消耗，減小線圈發熱，既節約了能量同時也有利于電磁式電器的快速閉合。對于不同型號的低壓電磁式電器，其直流電阻略有差異。但是根據其工作原理，大電流啟動，小電流維持的作業狀態是一致的，而且啟動電流和維持電流相差非常大。這就使啟動功率和維持功率相差巨大，由于不需要大的電流維持低壓電磁式電器的吸合狀態，因此節能效果顯著。
【附圖說明】
[0009]圖1是本設計低壓電磁式電器節能驅動裝置的電路連接示意圖；
[0010]圖2是低壓電磁式電器節能驅動裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]本設計低壓電磁式電器的節能驅動裝置，采用由硬件單片機(mcu)、直流電源、三極管、大功率場效應管、電阻、電容，接線端子及PWM程序，其特征在于采用PWM技術，對模擬信號電平進行數字編碼，通過程序控制脈寬調制改變占空比，該節電驅動器程序固存在單片機內，連接在電源、啟動、停止信號輸入端與電磁閥線圈之間；見圖1，含有該程序的節能驅動電路的連接:三端穩壓器U3的接地端3腳和單片機U1的4腳，防干擾電容C1、第一濾波電容C2和第二濾波電容C3的負極、光耦限流電阻R4、開啟開關S1和關閉開關S2的一端一同與0V端子及-電源端子相連、接地；防干擾電容C1、第一濾波電容C2的正極一同接于三端穩壓器U3的V+端子輸入端1腳。開啟開關S1的上拉電阻R1、關閉開關S2的上拉電阻R2和濾波電容C3的正極、單片機U1電源正的2腳及驅動三極管Q1的發射極一同連接在一起，并與三端穩壓器U3的輸出腳2腳及+電源V+端子相連；開啟開關S1的另一端與其上拉電阻R1的一端及單片機U1的1腳相連，作為啟動低壓電磁式電器信號；關閉開關S2的另一端與其上拉電阻R2—端及單片機U1的3腳相連，作為關閉低壓電磁式電器信號；基極限流電阻R3的一端接于單片機U1的8腳，另一端接驅動三極管Q1的基極、驅動三極管Q1的集電極接光親U2的1腳，光親U2的2腳接光親限流電阻R4的一端；同時第一分壓電阻R5、第二分壓電阻R6、限流電阻R7的一端和光耦U2的4腳接到一起、第一分壓電阻R5的另一端接到三端穩壓器U3的輸入端1腳，第二分壓電阻R6的另一端和光耦U2的3腳、大功率場效應管Q2的源極及三端穩壓器U3的接地端3腳和單片機U1的4腳接到一起，限流電阻R7的另一端接到大功率場效應管Q2的柵極；續流二極管D1的負極與低壓電磁式電器線圈L1的一端及+電源端子相連，續流二極管D1的正極再連接到低壓電磁式電器線圈L1的另一端并與線圈端子、大功率場效應管Q2的漏極相連。
[0012]制作成小模塊:見圖2，該驅動裝置中，將圖1所示電路制成模塊電路，即將圖1電路整體不動地固化在模塊內，集成在應用設備的控制