專利名稱：精確控制繼電器操作特性的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及精確控制繼電器操作特性的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及盡管電源電壓和溫度變化仍向繼電器提供恒定電流的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
繼電器通常在不需要精確時序的條件下操作。然而，在一些應(yīng)用中，精確控制繼電器操作特性是必需的。繼電器的重要操作特性包括操作電壓、釋放電壓、操作時間和釋放時間。對于具有正常斷開觸點的繼電器，操作電壓是在施加這樣的操作電壓之后實現(xiàn)繼電器觸點閉合需要的最小繼電器線圈電壓。釋放電壓是在減小或移除這樣的電壓時，在觸點斷開之前導(dǎo)致繼電器觸點保持閉合的最大繼電器線圈電壓。操作時間是從施加繼電器線圈電壓直到觸點閉合經(jīng)過的時間。釋放時間是從移除繼電器線圈電壓直到觸點斷開經(jīng)過的時間。電磁繼電器的操作受物理性質(zhì)，例如動件(moving parts)的質(zhì)量、組件之間的摩擦力、設(shè)計的機械優(yōu)點和通過繼電器馬達或螺線管產(chǎn)生的磁力支配，磁力使可移動塊移動從而閉合觸點。溫度通常不改變提供必需接觸力需要的動件質(zhì)量、組件摩擦力和機械效益。 通過繼電器馬達或螺線管生成的磁力與線圈繞組的匝數(shù)和流過這些線匝的電流成正比。線圈匝數(shù)固定，但線圈繞組材料的電阻以及因此線圈電流根據(jù)繞組材料電阻的溫度系數(shù)隨溫度變化。繼電器的操作特性高度取決于根據(jù)線圈電阻而變化的線圈電流。因此，溫度變化可導(dǎo)致繼電器的操作特性實質(zhì)改變，并且還在它們的設(shè)計中顯示顯著挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各方面涉及精確控制繼電器操作特性的系統(tǒng)。在一個實施例中，本發(fā)明涉及具有隨繼電器溫度變化的性能特性的繼電器，其中該繼電器包括多個操作階段，該多個操作階段包括切換階段，并且本發(fā)明涉及被配置以至少在切換階段期間向繼電器提供預(yù)選電流的繼電器控制電路，其中盡管繼電器的溫度改變，預(yù)選電流保持基本恒定，并且其中繼電器被配置以在切換階段期間從非激勵位置轉(zhuǎn)換到激勵位置。在另一實施例中，本發(fā)明涉及精確受控的繼電器電路，該電路包括具有隨繼電器溫度變化的性能特性的繼電器，其中該繼電器包括多個操作階段，該多個操作階段包括切換階段，并且該精確受控的繼電器電路具有被配置以至少在切換階段期間向繼電器提供預(yù)選電流的繼電器控制電路，以及被配置以向繼電器控制電路提供電壓的電壓源，所述電壓的范圍從最小電壓到最大電壓，其中盡管向繼電器控制電路提供的電壓改變，但預(yù)選電流保持基本恒定，并且其中繼電器被配置以在切換階段期間從非激勵位置轉(zhuǎn)換到激勵位置。


圖1是包括受根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電器控制電路控制的繼電器的電力控制系統(tǒng)的示意框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例與繼電器耦合的繼電器控制電路的示意框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例與繼電器耦合的模擬繼電器控制電路的示意圖。圖4是圖3的模擬繼電器控制電路的電源電壓和線圈電流與時間的關(guān)系圖。圖5是圖3的模擬繼電器控制電路的線圈電壓和線圈電流與時間的關(guān)系圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例耦合到繼電器的繼電器控制電路的示意圖，該電路具有外部控制電路。圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例與繼電器耦合的模擬繼電器控制電路的示意圖，該電路具有外部控制。圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例與繼電器耦合的繼電器控制電路的示意框圖。圖9是說明溫度變化對常規(guī)未補償繼電器的操作特性影響的表格。圖10是說明溫度變化對由根據(jù)本發(fā)明實施例的繼電器控制電路控制的繼電器的操作特性影響的表格。
具體實施例方式環(huán)境溫度和電源電壓中的變化可導(dǎo)致繼電器的操作參數(shù)尤其是線圈電流的實質(zhì)改變。纏繞繼電器線圈的標(biāo)準(zhǔn)材料是銅磁線。對于負55°C到85°C的溫度范圍，對應(yīng)130°C 的溫度變化，溫度導(dǎo)致的電阻改變高達60%。通常的觀伏直流電(VDC)繼電器可具有從 18伏DC到32伏DC(或短期高達40VDC)變化的操作電壓范圍。這導(dǎo)致高達22VDC(40VDC 減18VDC)的最大電壓范圍，或約50%的總的變化。累積考慮溫度和電壓變化的組合，因此經(jīng)常改變操作條件或特性多于100%。因此，典型的繼電器電路通常必須適應(yīng)廣泛變化的操作條件，這經(jīng)常在它們的設(shè)計中迫使產(chǎn)生不希望的折衷。為說明這樣的溫度變化和導(dǎo)致的線圈電流改變，分析需要約2瓦的功率從而改變它的接點或觸點位置的典型洲伏繼電器的操作。表1說明以約32伏被驅(qū)動的常規(guī)觀伏繼電器在溫度范圍內(nèi)的操作特性。表 權(quán)利要求
1.一種精確受控繼電器電路，包括繼電器，所述繼電器具有隨所述繼電器的溫度變化的性能特性，其中所述繼電器包括多個操作階段，所述多個操作階段包括切換階段；以及繼電器控制電路，所述繼電器控制電路被配置以至少在所述切換階段期間向所述繼電器提供預(yù)選電流；其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述預(yù)選電流保持基本恒定；以及其中所述繼電器被配置以在所述切換階段期間從非激勵位置轉(zhuǎn)換到激勵位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，進一步包括電壓源，所述電壓源被配置以向所述繼電器控制電路提供電壓，所述電壓的范圍是從最小電壓到最大電壓；其中盡管向所述繼電器控制電路提供的所述電壓改變，但所述預(yù)選電流保持基本恒定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路其中所述多個操作階段包括保持階段；其中所述繼電器控制電路被配置以至少在所述保持階段期間向所述繼電器提供所述預(yù)選電流；以及其中所述繼電器被配置以在所述保持階段期間保持所述激勵位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述繼電器控制電路包括線性穩(wěn)壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，進一步包括耦合到所述線性穩(wěn)壓器的輸出和所述繼電器的電阻器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其中所述線性穩(wěn)壓器包括 耦合到電壓源的輸入；以及耦合到所述繼電器的調(diào)節(jié)輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其中使用二極管將所述調(diào)節(jié)輸入耦合到所述繼電器， 其中所述二極管的陰極被耦合到所述繼電器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述繼電器控制電路包括被配置以控制向所述繼電器的電流流動的超控電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其中所述超控電路受外部電路控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中所述繼電器控制電路包括 線性穩(wěn)壓器；耦合到所述線性穩(wěn)壓器的電阻器；以及耦合到所述電阻器和所述繼電器的MOSFET開關(guān)； 其中所述MOSFET開關(guān)受外部電路控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路，其中所述線性穩(wěn)壓器包括 耦合到電壓源的輸入；耦合到所述電阻器的輸出；以及耦合到所述MOSFET開關(guān)的調(diào)節(jié)輸入。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述精確受控繼電器電路的操作特性保持基本不變。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其中所述操作特性包括操作電壓、釋放電壓、操作時間和釋放時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其中所述溫度在25攝氏度到85攝氏度的范圍內(nèi)變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述恒定電流的變化小于2%。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路，其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述精確受控繼電器電路的所述操作特性的變化小于2%。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路，其中所述溫度在25攝氏度到負55攝氏度的范圍內(nèi)變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電路，其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述恒定電流變化小于2%。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電路，其中盡管所述繼電器的所述溫度改變，但所述精確受控繼電器電路的所述操作特性的變化小于2%。
20.一種精確受控繼電器電路，包括繼電器，所述繼電器具有隨所述繼電器的溫度而變化的性能特性，其中所述繼電器包括多個操作階段，所述多個操作階段包括切換階段；繼電器控制電路，所述繼電器控制電路被配置以至少在所述切換階段期間向所述繼電器提供預(yù)選電流；以及電壓源，所述電壓源被配置以向所述繼電器控制電路提供電壓，所述電壓的范圍是從最小電壓到最大電壓；其中盡管向所述繼電器提供的所述電壓改變，但所述預(yù)選電流保持基本恒定；以及其中所述繼電器被配置以在所述切換階段期間從非激勵位置轉(zhuǎn)換到激勵位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種精確控制繼電器的操作特性的系統(tǒng)。在一個實施例中，本發(fā)明涉及具有隨繼電器溫度而變化的性能特性的繼電器，其中該繼電器包括多個操作階段，該多個操作階段包括切換階段，并且本發(fā)明涉及被配置以至少在切換階段期間向繼電器提供預(yù)選電流的繼電器控制電路，其中盡管繼電器的溫度改變，但預(yù)選電流保持基本恒定，并且其中繼電器被配置以在切換階段期間從非激勵位置轉(zhuǎn)換到激勵位置。
文檔編號H01H47/22GK102282640SQ201080004621
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者M·J·克里奇利, Y-K·曹 申請人:李持國際有限公司