[发明专利]精确控制继电器操作特性的系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及精确控制继电器操作特性的系统。更具体地，本发明涉及尽管电源电压和温度变化仍向继电器提供恒定电流的系统。

背景技术

继电器通常在不需要精确时序的条件下操作。然而，在一些应用中，精确控制继电器操作特性是必需的。继电器的重要操作特性包括操作电压、释放电压、操作时间和释放时间。对于具有正常断开触点的继电器，操作电压是在施加这样的操作电压之后实现继电器触点闭合需要的最小继电器线圈电压。释放电压是在减小或移除这样的电压时，在触点断开之前导致继电器触点保持闭合的最大继电器线圈电压。操作时间是从施加继电器线圈电压直到触点闭合经过的时间。释放时间是从移除继电器线圈电压直到触点断开经过的时间。

电磁继电器的操作受物理性质，例如动件(moving parts)的质量、组件之间的摩擦力、设计的机械优点和通过继电器马达或螺线管产生的磁力支配，磁力使可移动块移动从而闭合触点。温度通常不改变提供必需接触力需要的动件质量、组件摩擦力和机械效益。通过继电器马达或螺线管生成的磁力与线圈绕组的匝数和流过这些线匝的电流成正比。线圈匝数固定，但线圈绕组材料的电阻以及因此线圈电流根据绕组材料电阻的温度系数随温度变化。

继电器的操作特性高度取决于根据线圈电阻而变化的线圈电流。因此，温度变化可导致继电器的操作特性实质改变，并且还在它们的设计中显示显著挑战。

发明内容

本发明的各方面涉及精确控制继电器操作特性的系统。在一个实施例中，本发明涉及具有随继电器温度变化的性能特性的继电器，其中该继电器包括多个操作阶段，该多个操作阶段包括切换阶段，并且本发明涉及被配置以至少在切换阶段期间向继电器提供预选电流的继电器控制电路，其中尽管继电器的温度改变，预选电流保持基本恒定，并且其中继电器被配置以在切换阶段期间从非激励位置转换到激励位置。

在另一实施例中，本发明涉及精确受控的继电器电路，该电路包括具有随继电器温度变化的性能特性的继电器，其中该继电器包括多个操作阶段，该多个操作阶段包括切换阶段，并且该精确受控的继电器电路具有被配置以至少在切换阶段期间向继电器提供预选电流的继电器控制电路，以及被配置以向继电器控制电路提供电压的电压源，所述电压的范围从最小电压到最大电压，其中尽管向继电器控制电路提供的电压改变，但预选电流保持基本恒定，并且其中继电器被配置以在切换阶段期间从非激励位置转换到激励位置。

附图说明

图1是包括受根据本发明实施例的继电器控制电路控制的继电器的电力控制系统的示意框图。

图2是根据本发明实施例与继电器耦合的继电器控制电路的示意框图。

图3是根据本发明实施例与继电器耦合的模拟继电器控制电路的示意图。

图4是图3的模拟继电器控制电路的电源电压和线圈电流与时间的关系图。

图5是图3的模拟继电器控制电路的线圈电压和线圈电流与时间的关系图。

图6是根据本发明实施例耦合到继电器的继电器控制电路的示意图，该电路具有外部控制电路。

图7是根据本发明实施例与继电器耦合的模拟继电器控制电路的示意图，该电路具有外部控制。

图8是根据本发明另一实施例与继电器耦合的继电器控制电路的示意框图。

图9是说明温度变化对常规未补偿继电器的操作特性影响的表格。

图10是说明温度变化对由根据本发明实施例的继电器控制电路控制的继电器的操作特性影响的表格。

具体实施方式

环境温度和电源电压中的变化可导致继电器的操作参数尤其是线圈电流的实质改变。缠绕继电器线圈的标准材料是铜磁线。对于负55℃到85℃的温度范围，对应130℃的温度变化，温度导致的电阻改变高达60％。通常的28伏直流电(VDC)继电器可具有从18伏DC到32伏DC(或短期高达40VDC)变化的操作电压范围。这导致高达22VDC(40VDC减18VDC)的最大电压范围，或约50％的总的变化。累积考虑温度和电压变化的组合，因此经常改变操作条件或特性多于100％。因此，典型的继电器电路通常必须适应广泛变化的操作条件，这经常在它们的设计中迫使产生不希望的折衷。

为说明这样的温度变化和导致的线圈电流改变，分析需要约2瓦的功率从而改变它的接点或触点位置的典型28伏继电器的操作。表1说明以约32伏被驱动的常规28伏继电器在温度范围内的操作特性。

表1