一种具有监控功能的集成固态继电器

技术领域

本发明涉及继电器技术领域，具体涉及一种具有监控功能的集成固态继电器。

背景技术

固态继电器作为电子开关，其通与断无机械接触部件，比普通电磁继电器工作可靠、开关速度快、无噪声与火化，加上控制电流较小，能与CMOS电路兼容。因此，固态继电器已广泛应用于计算机接口装置、电炉加热恒温系统、遥控系统、工业自动化装置、照明舞台灯光控制、仪器仪表、自动洗衣机、保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等。另外，在化工、防爆、防潮、防腐蚀或需要与强电隔离的场合都有着广泛的用途。

交流固态继电器是一种以可控硅(晶闸管)为开关器件的继电器，具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快，且体积小、寿命长、以及使用方便等优点，但一般的固态继电器无过多保护功能，实际应用中，当出现故障时很难监测和分辨其故障部位及原因，而且会引发一系列的安全问题。

有鉴于此，急需对现有的固态继电器上的结构进行改进，以能够监控继电器的是否故障，提升稳定性和安全性的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的继电器缺少监测控制和保护功能，安全性不足的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种具有监控功能的集成固态继电器，包括继电器外壳和电路板，所述电路包括：

输入控制电路，用于控制电信号输入，通过输入控制端与电源相连接；

输出负载电路，用于控制电信号输出至负载输出端，通过第一光电耦合器和电感接入所述输入控制电路；

报警输出电路，用于控制电信号输出至报警输出端，通过第二光电耦合器与所述输入控制电路和所述输出负载电路连接，所述第一光电耦合器与所述第二光电耦合器串联触发所述输出负载电路，所述输入控制电路中设置有用于显示工作状态的第一发光管，所述报警输出电路中设置有用于显示报警状态的第二发光管。

在上述技术方案中，所述输入控制端包括第一正极端和第一负极端，所述输出负载端包括电源端和负载端，所述报警输出端包括第二正极端和第二负极端。

在上述技术方案中，在所述输入控制电路中，所述第一正极端通过第一电阻、第五电阻连接所述第一光电耦合器的输入端，再经由第一三极管、第二三极管，第四电阻、第六电阻，第四电容、第五电容组成的恒流电路后，到所述第一负极端形成回路。

在上述技术方案中，所述第一光电耦合器的输出端连接至所述电感和所述第二光电耦合器，触发第一可控硅和第二可控硅，接通所述输出负载电路。

在上述技术方案中，所述第一发光管、第二电容第二电阻组成工作状态指示电路和，第一二极管为防反接保护。

在上述技术方案中，第二二极管和第三二极管串联后与所述负载输出端并联形成过压保护，第六电容和第十七电阻串联组成缓冲吸收电路与所述负载输出端并联。

在上述技术方案中，所述第二极管和所述第三二极管为TVS瞬态抑制二极管。

在上述技术方案中，所述报警输出电路还包括有第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻、第五三极管、第六三极管和第七三极管及所述第二发光管组成的恒流报警状态显示电路，并配置为：

所述第五三极管截止不导通时，所述第二发光管得不到电压不发光显示。

在上述技术方案中，所述输入控制端和所述报警输出端采用按压式接线端子。

在上述技术方案中，所述外壳上设置有透明保护罩。

与现有技术相比，本发明的一种具有监控功能的集成固态继电器，包括继电器外壳和电路板，电路包括：输入控制电路用于控制电信号输入，通过输入控制端与电源相连接；输出负载电路用于控制电信号输出至负载输出端，通过第一光电耦合器和电感接入输入控制电路；报警输出电路，用于控制电信号输出至报警输出端，通过第二光电耦合器与输入控制电路和输出负载电路连接，输入控制电路中设置有用于显示工作状态的第一发光管，报警输出电路中设置有用于显示报警状态的第二发光管，从而能够在输出负载电路负载短路或开路时，报警输出电路输出断开而报警，输入控制电路随即失去控制信号而使第一光电耦合器输出关断而断开输出负载电路，实现在主电源丢失、负载丢失、继电器击穿及负载输出端短路的情况下，发出报警提示并断开控制电路，以达到保护固态继电器、用电设备以及人身安全等功能，提升继电器的安全性与稳定性，且电路结构简单，反应灵敏快捷，安装方便，适用性强。

附图说明

图1为本发明中具有监控功能的集成固态继电器的电路原理图；

图2为本发明中具有监控功能的集成固态继电器独立应用接线示意图；

图3为本发明中具有监控功能的集成固态继电器串联应用接线示意图；

图4为本发明中具有监控功能的集成固态继电器的外形示意图；

图5为本发明中具有监控功能的集成固态继电器的透明保护罩的结构图。

具体实施方式

本发明提供了一种具有监控功能的集成固态继电器，能够监控继电器的是否故障，提升稳定性和安全性。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

如图1至图5所示，本发明提供的一种具有监控功能的集成固态继电器，包括继电器外壳1和电路板，电路包括：

输入控制电路，用于控制电信号输入，通过输入控制端与电源相连接；

输出负载电路，用于控制电信号输出至负载输出端，通过第一光电耦合器U1和电感L1接入输入控制电路；

报警输出电路，用于控制电信号输出至报警输出端，通过第二光电耦合器U2与输入控制电路和输出负载电路连接，第一光电耦合器U1与第二光电耦合器U2串联触发输出负载电路，输入控制电路中设置有用于显示工作状态的第一发光管LED1，报警输出电路中设置有用于显示报警状态的第二发光管LED2。

在该实施例中,通过设置第一光电耦合器U1和第二光电耦合器U2串联触发输出负载电路导通，同时第二光电耦合器U2导通反馈给报警输出电路，使得报警电路导通输出，能够在输出负载电路负载短路或开路时，报警输出电路输出断开而报警，输入控制电路随即失去控制信号而使第一光电耦合器U1输出关断而断开输出负载电路，实现在主电源丢失、负载丢失、继电器击穿及负载输出端短路的情况下，发出报警提示并断开控制电路，以达到保护固态继电器、用电设备以及人身安全等功能，提升继电器的安全性与稳定性，且电路结构简单，反应灵敏快捷，安装方便，适用性强。

具体地说，当继电器正常工作时，输入控制电路的输入控制端有信号输入时，第一光电耦合器U1的得电导通，经第二光电耦合器U2串联触发输出负载电路的可控硅，使负载输出电路导通，同时第二光电耦合器U2得电导通反馈给报警输出电路，使报警电路导通输出；当输出负载电路负载短路或开路时，第二光电耦合器U2输入端无电压信号，使得报警输出电路输出断开而报警，输入控制电路随即失去控制信号而使第一光电耦合器U1输出关断而断开输出负载电路。当故障解除时报警停止并自动恢复正常运行，实现监测控制和保护用户设备等目的。

其中，报警输出电路可串联在输入控制电路输入线路以实现固态继电器正常循环运行。

在本发明的一个实施例中，优选地，输入控制端包括第一正极端5和第一负极端4，输出负载端包括电源端2和负载端3，报警输出端包括第二正极端7和第二负极端6。

在本发明的一个实施例中，优选地，在输入控制电路中，第一正极端5通过第一电阻R1、第五电阻R5连接第一光电耦合器U1的输入端，再经由第一三极管V1、第二三极管V2，第四电阻R4、第六电阻R6，第四电容C4、第五电容C5组成的恒流电路后，到第一负极端4形成回路。

在该实施例中,在输入控制电路中，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4、第五电容C5,第一发光管LED1、第一二极管D1、第一三极管V1、第二三极管V2和第一光电耦合器U1，当输入控制端有信号接入时，输入控制端的第一正极端5电压经第一电阻R1、第五电阻R5到第一光电耦合器U1的输入端，再经由第一三极管V1、第二三极管V2，第四电阻R4、第六电阻R6，第四电容C4、第五电容C5组成的恒压电路后，到第一负极4端形成回路，第一发光管LED1、第二电容C2和第二电阻R2组成工作状态指示电路，第一二极管D1为防反接保护。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一光电耦合器U1的输出端连接至电感L1和第二光电耦合器U2，触发第一可控硅Q1和第二可控硅Q2，接通输出负载电路。

在本发明的一个实施例中，优选地，第二二极管D2和第三二极管D3串联后与负载输出端并联形成过压保护，第六电容C6和第十七电阻Rx串联组成缓冲吸收电路与负载输出端并联。

在本发明的一个实施例中，优选地，第二极管D2和第三二极管D3为TVS瞬态抑制二极管。

在本发明的一个实施例中，优选地，报警输出电路还包括有由第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15和第十六电阻R16、第五三极管V5、第六三极管V6和第七三极管V7及第二发光管LED2组成的恒流报警状态显示电路，并配置为：

第五三极管V5截止不通时，第二发光管LED2得不到电压不发光显示。

在该实施例中,第二光电耦合器的输入端得电导通后，输出端随即导通，第四三极管V4的基极呈高电平，第四三极管V4和第五三极管V5截止不通，第三三极管V3基极呈高电平，第三三极管V3随即导通，报警输出串联在输入控制电路中，输入控制电路有信号，固态继电器正常运行。

当负载端主电源丢失、负载丢失、可控硅击穿及负载输出端短路时，第二光电耦合器U2的输入端都得不到反馈信号而输出端呈截止状态，这时第四三极管V4的基极呈低电平，第四三极管V4、第五三极管V5相继导通，第三三极管V3截止而无报警输出，输入控制电路信号被切断，继电器停止工作，同时报警电路中第五三极管V5导通触发第二发光管LED2发光显示指示报警状态，当继电器输出负载端恢复正常后，报警自动解除。

在本发明的一个实施例中，优选地，输入控制端和报警输出端采用按压式接线端子。

在该实施例中,通过将输入控制端和报警输出端的接线端子设置为按压式接线端子，能够频繁的安装、拆卸接线端子的工作环境下，节省了操作时间，提升了电气工人的工作效率。

在本发明的一个实施例中，优选地，外壳1上设置有透明保护罩8。

在该实施例中,通过在外壳1上设置有透明保护罩8，有利于提升继电器使用的安全性，同时，透明的结构便于在使用时观察继电器的工作状态，透明保护罩8与外壳1上表面扣合设置。

如图1所示，本发明的一种具有监控功能的集成固态继电器，输入控制端，包括第一正极端5和第一负极端4；

输入控制电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6，第一电容C1、第二电容C2、第四电容C4、第五电容C5,第一发光管LED1、第一二极管D1、第一三极管V1、第二三极管V2和第一光电耦合器U1；

输出负载电路，包括电阻第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十七电阻Rx，电感L1，第六电容C6和第一可控硅Q1、第二可控硅Q2；

输出负载端，包括电源端2和负载端3；

报警输出电路，包括第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16，第七电容C7、第八电容C8，第三三极管V3、第四三极管V4、第五三极管V5、第六三极管V6、第七三极管V7，第二发光管LED2和第二光电耦合器U2；

报警输出端，包括第二正极端7和第二负极端6。

本发明的一种具有监控功能的集成固态继电器，包括继电器外壳和电路板，电路包括：输入控制电路用于控制电信号输入，通过输入控制端与电源相连接；输出负载电路用于控制电信号输出至负载输出端，通过第一光电耦合器和电感接入输入控制电路；报警输出电路，用于控制电信号输出至报警输出端，通过第二光电耦合器与输入控制电路和输出负载电路连接，输入控制电路中设置有用于显示工作状态的第一发光管，报警输出电路中设置有用于显示报警状态的第二发光管，从而能够在输出负载电路负载短路或开路时，报警输出电路输出断开而报警，输入控制电路随即失去控制信号而使光电耦合器第一输出关断而断开输出负载电路，实现在主电源丢失、负载丢失、继电器击穿及负载输出端短路的情况下，发出报警提示并断开控制电路，以达到保护固态继电器、用电设备以及人身安全等功能，提升继电器的安全性与稳定性，且电路结构简单，反应灵敏快捷，安装方便，适用性强。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。