TQ2-L2-3V是双线圈锁存,其工作电压为直流3 V,具备2组开关组合。当1-5间施加一个脉冲电压信号,2-3接通、8-9接通,该脉冲信号撤除后,仍然保持此状态:同样,当10-6间施加一个脉冲信号后,3-4接通,2-3断开,8-7接通,8-9断开,该脉冲信号撤除后仍保持原状态。而TQ4-L2-9V具有4组开关组合,其工作方式与TQ2-L2-3V完全相同。
选择松下TQ系列磁保持继电器,主要参数指标为继电器工作电压、负载电流以及开关组合种类或形式,此外还需考虑其导通后的接触电阻以及启动、释放的响应时间。
2.2 工作原理
松下TQ系列磁保持继电器的内部结构如图2所示,这里仅介绍一组开关组合的结构原理,多组开关组合的结构原理与之相同。
磁保持继电器的触点A、B、O为一个单刀双掷结构,衔铁为"跷跷板"式动作结构,其支点为永磁铁的刃口。当左右两侧的线圈均未通电时,永磁体产生的磁通量φm1和φm2分别通过左右的气隙产生大小为F1和F2的吸力,如果结构完全对称,则F1=F2,衔铁"跷跷板"处于中间位置,触点A、B、O各自隔离。但这是一种不稳定平衡状态,如有一个外力使衔铁向右侧倾斜,右侧气隙小于左侧气隙,此时φm2>φm1,F2>F1,衔铁迅速向右侧倾斜,直到衔铁左侧与触点A接触,衔铁右侧与触点O接触,即触点A和触点O通过衔铁接通。同理,当有外力使衔铁向左侧倾斜,则衔铁迅速向左侧倾斜,触点B和触点O接通。
假如此时磁保持继电器的右侧线圈加入电流I,产生的磁通量φk贯穿两侧气隙,由"右手定律"判定其方向,如图2中空心箭头所示。此时左侧的磁通量为φ1=φm1-φk,右侧的磁通为φ2=φm2+φk,衔铁左右两侧的吸力分别为:
其中S为气隙截面积,μ0为空气磁导率。当电流I较小时,φk也较小。当φm1>φm2+2φk时,有φ1>φ2,F1>F2,衔铁仍然停在左侧;当电流I增大到φml<φm2+2φk时,则有φ1<φ2,F1
3 在电阻焊设备中的应用
3.1 在电阻焊测试仪中的应用
为方便汽车焊装车间使用,电阻焊测试仪通常为电池供电的手持型,其系统要求节电并具有自动关电的功能,开、关机采用薄膜开关轻触式。图3为一种国内普遍使用的智能电阻焊参数测试仪的开、关机部分原理图,核心器件为松下磁保持继电器TQ2-L2-3V,具有2组开关组合,20℃时,工作电压为直流3 V,最大允许电压为直流4.5 V,正常工作电流66.7 mA(±10%),线圈阻值45 Ω(±10%),启动电压最大2.25 V,释放电压最小2.25 V,正常工作功率200 mW。
如图3所示,当按下开关ON,磁保持继电器的一个线圈1-5间施加3 V的电压,2-3接通、9-8接通,即使此时释放开关ON,磁保持继电器仍维持该状态,即3 V电压由A输出,输出A接至电源的DC/DC模块,完成系统所需要的不同电压;当按下开关OFF,磁保持继电器的另一个线圈10-6间施加3 V电压,3-4接通、8-7接通,而相应的2-3和9-8断开,同样此时即使释放开关OFF,磁保持继电器仍保持原来状态不变,即电池电压3 V通过磁保持继电器的2、7引脚与系统完全隔离。图中的B点用于系统自动掉电,上电后置为高阻状态,当180 s系统无需检测的信号到来则将B点切换至高电平状态,其作用与按下开关OFF相同,从而完成自动掉电功能。
3.2 在车型转换中的应用
对电阻焊控制器进行改造,使每个单台的控制器具有四种车型选择功能,同时还要求对指定区域内的所有控制器可以集中控制,即统一选择车型功能。选择车型的实现:2路经过光耦的输入口,组成00、01、10、11四种状态分别表示车型一、车型二、车型三和车型四,要求断电后状态在下次上电后保持不变。在单台控制器选车型时,光耦的输入电源是由控制器的内部+12 V电源提供;而集中控制选车型时则由外部集中控制器的+24 V电源提供。由于磁保持继电器具有掉电状态保持特性,解决问题的实质就是电源与控制线的切换问题,具体实现如图4所示,其核心器件为松下磁保持继电器TQ4-L2-9V,为4组开关组合,20℃时,工作电压直流9 V,最大允许电压为直流13.5 V,正常工作电流44.4 mA(±10%),线圈阻值202.5 Ω(±10%),启动电压最大值为6.75 V,释放电压最小值为6.75 V,正常工作功率为400 mW。
如图4所示,集中控制器的电源+24 V接至磁保持继电器的3引脚、GND2接至18引脚;单台控制器的电源+12 V接至5引脚、CNDl接至16引脚;2路与集中控制器相连的光耦INPUT输入分别接至磁保持继电器的6引脚和15引脚;2路单台控制器光耦INPUT输入分别接入8引脚和13引脚;2组控制线圈的"-"端10引脚和11引脚均连接至控制电源+9 V的地,线圈1的"+"1引脚通过开关S1连接至+9 V,线圈2的"+"端20引脚通过开关S2连接至+9 V。磁保持继电器的4引脚作为车型选择控制电源的正输入端;17引脚作为电源地输人端;7引脚和14引脚作为判断车型的输入信号,这4个引脚分别接入主控制板的相应接头。
S1开关作为集中控制选车型操作开关,当S1按下后,磁保持继电器的状态为:4-3接通、17-18接通、7-6接通、14-15接通,相应的4-5断开、17-16断开、7-8断开、14-13断开,磁保持继电器的4引脚、17引脚、7引脚和14引脚分别将电源和控制信号与集中控制器连接,所有受控的电阻焊机均执行相同的车型;同理,S2开关作为单台控制器选车型操作开关,当S2按下后,磁保持继电器的状态为:4-5接通、17-16接通、7-8接通、14-13接通,相应的4-3断开、17-18断开、7-6断开、14-15断开,磁保持继电器的4引脚、17引脚、7引脚和14引脚分别将电源和控制信号与自身控制器连接,每台电阻焊机均执行自身选择的车型。
由于磁保持继电器的保持功能,系统掉电后再次上电时能保持掉电之前的状态,满足电阻焊控制器改造车型选择的要求。
4 结束语
介绍了松下NλiS TQ系列磁保持继电器的两种型号TQ2-L2-3V、TQ4-L2-9V的实际使用情况,其中TQ2-L2-3V在电阻焊测试仪表上的应用已经成功替代了JMW-1MA型磁保持继电器,运行稳定可靠且成本低;TQ4-L2-9V在车型转换中已应用近800套,现场运行良好。