臺灣博碩士論文加值系統

於現今自動化設備所必需之零組件中，繼電器裝置扮演極重要之角色。其原理為當繼電器之線圈通電後，會產生電磁效應使銜鐵吸向鐵芯，而其斷電後，銜鐵則會因電磁吸力消失而斷開，進而控制金屬接點導通與截止。因而即可完成電器設備、電力系統之通電/斷電切換功能。然而於繼電器導通/截止切換時，容易於繼電器金屬觸點伴隨火花現象產生，使接點氧化、產生粉塵等問題，降低了裝置的使用壽命與可靠度。
本文提出微控制器為基礎之零電壓切換方式使繼電器降低火花放電現象。利用微控制器偵測市電電源零電壓信號，進行繼電器零電壓切換控制。首先，本研究先測試並記錄繼電器導通/截止所需之時間，以作為繼電器延遲導通/截止所需參數。當使用者導通/截止信號致能時，微控制器將針對此項參數致能繼電器導通/截止。最後，由實驗結果顯示本文所提零電壓切換方法具可行性，且適合用於電阻性負載。

Nowadays, relay plays an important role in the necessary components of automatic equipment. The operation principle of relay is that it will produce the electromagnetic effect and attract magnets to the core after coil of Relay is electrified. On the other hand, once the power supply is removed from the coil of relay, the magnets will break off when the electromagnetic attraction disappears, and therefore to achieve the goal of controlling electric equipment with relay. However, when Relay is conducted or turned off, there are several problems will come after, such as the contact of Relay will produce spark easily, the contact will oxidize and bring dust. Moreover, the life time and reliability of device will be reduced after all.
In this thesis, Zero Voltage Switching (ZVS) relay is proposed to reduce the phenomenon of spark discharge. To utilize the ZVS function, the zero voltage signal of the grid is detected by Micro Controller, and turn on/off relay during the zero voltage region. First, the turn on/off switching time is tested and recorded, whose is required for adjusting the parameter in microcontroller. While user conducts and cuts off the signal, microcontroller will enable/disable relay to control relay on/off. Finally, the experiment result reveals the proposed method is feasible, while resistance load is applied to the circuit.

【目錄】
摘 要 i
Abstract ii
謝 誌 iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii

第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 繼電器與火花放電之探討 4
2.1 繼電器演進 4
2.2 繼電器原理與種類 6
2.3 火花放電機制之探討 12
第三章 系統設計與實作 18
3.1 系統架構 18
3.2 電路設計 21
3.3 軟體設計 26
第四章 系統驗證與實測 36
4.1 時間中斷功能測試 39
4.2 繼電器延遲時間測試結果 41
4.3 繼電器零電壓切換測試結果與比較 45
4.4 小結 57
第五章 結論與未來研究方向 59
5.1 結論 59
5.2 未來研究方向 60
參考文獻 61
附 錄 63

【圖目錄】
圖 2-1 基本繼電器原理 7
圖 2-2 基本繼電器使用架構圖 7
圖 2-3 平行極板放電特性圖 13
圖 2-4 火花放電構造圖 14
圖 2-5 火花間隙與電壓關係圖 16
圖 3-1 零電壓切換繼電器系統架構圖 18
圖 3-2 零交越偵測與電源供應電路圖 23
圖 3-3 零交越偵測電路動作波形圖 24
圖 3-4 繼電器驅動電路圖 26
圖 3-5 微控制器HT46R23腳位圖 28
圖 3-6 主程式流程圖 30
圖 3-7 時間中斷程式流程圖 31
圖 3-8 理論控制時序圖 33
圖 3-9 繼電器延遲控制時序圖-理想型 34
圖 3-10 繼電器延遲控制時序圖-延遲型 35
圖 3-11 繼電器延遲控制時序圖-提前型 35
圖 4-1 測試設備與電路板實體圖 36
圖 4-2 硬體設置與實驗流程圖 38
圖 4-3 時間中斷測試之波形圖 40
圖 4-4 時間中斷放大波形圖 40
圖 4-5 繼電器導通測試波形圖 42
圖 4-6 繼電器截止測試波形圖 44
圖 4-7 繼電器延遲導通波形圖-td,on=1 ms 46
圖 4-8 繼電器延遲導通波形圖-td,on=1.25 ms 47
圖 4-9 繼電器延遲導通波形圖-td,on=1.5 ms 48
圖 4-10 延遲導通與零點交越時間差關係圖 49
圖 4-11 繼電器超前截止波形圖-tadv,off=4 ms 50
圖 4-12 繼電器超前截止波形圖-tadv,off=4.5 ms 51
圖 4-13 繼電器超前截止波形圖-tadv,off=5 ms 51
圖 4-14 超前截止與零點交越時間差關係圖 52
圖 4-15 繼電器延遲截止波形圖td,off=2 ms 53
圖 4-16 繼電器延遲截止波形圖td,off=3 ms 54
圖 4-17 繼電器延遲截止波形圖td,off=3.5 ms 54
圖 4-18 繼電器延遲截止波形圖td,off=4 ms 55
圖 4-19 延遲截止與零點交越時間差關係圖 56

【表目錄】
表 2-1 繼電器發展概況 5
表 2-2 繼電器的種類 9
表 2-3 火花間隙與電壓數據 15
表 3-1 VPB.0與繼電器控制狀態表 25
表 4-1 火花消除方法之比較 58

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