一种具备休眠功能的开关装置

专利摘要:
本实用新型提供了一种具备休眠功能的开关装置，包括：第一供电电路、第二供电电路、电容、主控开关、三极管及单片机；所述开关装置在所述单片机的调控下实现唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开三种状态之间的切换。通过本实用新型的技术方案，使得开关装置除传统的闭合、断开状态，还兼具休眠状态，从而可应用在很多传统开关无法直接应用的场景，满足市场需求。
公开号:CN214335525U
申请号:CN202120650095.7U
申请日:2021-03-31
公开日:2021-10-01
发明作者:张家书；焦朋朋
申请人:Luoyang Grasen Power Technology Co ltd；
IPC主号:G05B19-042

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种具备休眠功能的开关装置。
[n0002] 随着电力电子的发展各种电力设施保有量持续增长，开关装置作为一种实现控制通断的装置，在各种电子设备中较为常见。普通开关装置一般仅由普通继电器或电子开关构成，可实现由外部信号来控制主开关的通断，但在复杂的应用场景中，因状态过于简单，无法实现复杂的应用功能，无法满足市场需求，亟待进行改进。
[n0003] 本实用新型正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的具备休眠功能的开关装置，使得开关装置除传统的闭合、断开状态，还兼具休眠状态，从而可应用在很多传统开关无法直接应用的场景，满足市场需求。
[n0004] 有鉴于此，本实用新型提出了一种新的具备休眠功能的开关装置，包括：第一供电电路、第二供电电路、电容、主控开关、三极管及单片机；其中，所述第一供电电路的输入端连接至所述开关装置的第一输入端，所述第一供电电路的输出端连接至所述单片机的供电正端，所述第二供电电路的输入端连接至所述开关装置的输出端，所述第二供电电路的输出端连接至所述单片机的供电正端，所述电容的一端连接至所述第一供电电路的输出端，所述电容的另一端分别连接至所述开关装置的第二输出端及所述单片机的供电负端，所述单片机的供电负端接地，所述主控开关的第一端连接至所述开关装置的第一输入端，所述主控开关的第二端连接至所述开关装置的输出端，所述主控开关的第三端连接至所述供电正端，所述主控开关的第四端连接至所述三极管的集电极，所述三极管的基极连接至所述单片机的信号输出端，所述三极管的发射极连接至所述单片机的供电负端，所述第一供电电路的功耗远小于所述第二供电电路，所述开关装置在所述单片机的调控下实现唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开三种状态之间的切换。
[n0005] 在上述技术方案中，优选地，所述第一供电电路包括低功耗稳压器和第一二极管，所述低功耗稳压器的输入端作为所述第一供电电路的输入端，所述低功耗稳压器的输出端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极作为所述第一供电电路的输出端。
[n0006] 在上述技术方案中，优选地，所述第二供电电路包括稳压器和第二二极管，所述稳压器的输入端作为所述第二供电电路的输入端，所述稳压器的输出端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极作为所述第二供电电路的输出端。
[n0007] 在上述技术方案中，优选地，所述主控开关为继电开关。
[n0008] 通过以上技术方案，整个装置结构设计合理，使得传统开关产生了新的状态，由原来的闭合/断开两种状态，升级为可以在唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开三种状态进行切换，从而可应用在很多传统开关无法直接应用的场景，实现定时休眠、定时唤醒、定时自检、智能报警等复杂控制功能，满足市场需求。
[n0009] 图1示出了根据本实用新型的实施例的具备休眠功能的开关装置的电路结构示意图；
[n0010] 图2示出了根据本实用新型的实施例的主控开关的其他电子形态示意图。
[n0011] 为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[n0012] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[n0013] 如图1所示，具备休眠功能的开关装置包括：第一供电电路、第二供电电路、电容d、主控开关g、三极管f及单片机e，其中，第一供电电路包括低功耗稳压器a、第一二极管b，第二供电电路包括稳压器h、二极管c。其中，P1、P2为开关装置的第一输入端和第二输入端，P3为开关装置的输出端，单片机e的引脚这里标记为F、D、C，M1-Mn，其中F为单片机输出信号，D为单片机的供电正端，C为单片机的供电负端，M1-Mn为单片机的通讯信号及I/O接口，低功耗稳压器a的输入端A直接同开关装置的输入端P1相连接，低功耗稳压器a的输出端B与二极管b的阳极相连，二极管b、c的阴极相连后又和电容d的一端以及单片机引脚D相连，单片机引脚C与电容d的另一端相连，单片机的引脚F与三极管f的基极相连，三极管f的发射极与地相连，集电极同主控开关g的J点相连，主控开关g的G点同单片机的D及二极管b、c的阴极相连，主控开关g的K、H点分别接开关装置的输入P1，和开关装置的输出P3，稳压器h的输入端连接至P3，输出端E连接至二极管c的阳极。其中主控开关g的电子形态不限于图1中的形态，还可以是图2中的2中形态，当是图2中的两种形态时，GJ两端控制端被控制极J端电压所取代。
[n0014] 开关装置中包含两个稳压器提供系统供电，第一个为低功耗稳压器a，第二个为稳压器h，低功耗稳压电源a和稳压器h的区别在于两者的功率差异，其中a提供极微小的能量，一般在毫安级别以下，耗电量极小，而h为常规稳压器，可提供100毫安以上的电能。
[n0015] 工作原理：开关装置除了正常的导通、关断状态外，还能有第三种状态休眠态，当本开关装置处于休眠状态时，单片机e低功耗运行，关闭了通讯及大部分功能，仅保留M1-Mn中I/O口（通信接口）作为唤醒侦测口，这使得单片机输出F为低电平，主控开关的的控制信号GJ处于断开状态，主开关K和H点处于断开状态，P3处于悬空状态，此时稳压器h及负载q也无输入信号，单片机无法获得来自稳压器h的稳定供电，单片机长期处于低功耗状态，几乎不消耗能量，这点与常规开关差异不大，这部分能量主要由稳压器a通过长时间供电至储能电容d来进行提供。
[n0016] 当开关装置处于休眠状态时，单片机自身也会进入休眠态，但不同于常规开关的断开状态，当本装置处于休眠态时，有两种方法可以实现本装置的开关控制：
[n0017] 方法1：通过M1-Mn接口接收唤醒信号来实现唤醒，当单片机接收到来自M1-Mn的唤醒信号时，单片机唤醒自身发出驱动信号F，并通过电容d中存储的能量驱动主开关g导通，从而可使本装置全部被唤醒。
[n0018] 方法2：单片机e可以通过程序设置休眠时间，当本装置处于休眠状态时，单片机e可以通过自己内部定时实现计时唤醒，当单片机计时到达规定的时间时，单片机内部会发出驱动信号，通过F点输出驱动主控开关进行闭合，驱动过程的瞬间需要的电能，由本装置在内部集成的储能装置提供，从而可短时间唤醒开关装置进行输出，同时由于本装置启动，负载q接收到电能，负载端的电能通过P3脚进行回馈，通过稳压器h将电能持续的供给给本装置，从而使得开关装置稳定运行。此时开关GJ处于受控导通状态，开关节点KH处于闭合状态，开关装置处于闭合状态，本装置被全部唤醒。
[n0019] 结合本开关装置新增的休眠功能，结合原来开关的闭合/断开两种状态，本开关可生成四种新的状态组合，分别为：唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开、休眠/开关闭合以及休眠/开关断开，因为第三种状态休眠/开关闭合的情况并没有实际的应用价值，因此本装置将状态简化为三种，分别是：唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开，具体的控制流程包括：
[n0020] 当装置运行于唤醒/开关闭合状态时，单片机可通过计时设置或外部信号控制来判断是否进入休眠，在装置达到预先设定时间或者单片机收到休眠信号后，单片机将驱动信号F由高置低，从而使得主控开关GJ两端电压消失，主控开关节点KH处于断开状态，同时单片机根据设置进入休眠，此时整个开关装置转入休眠/开关断开状态；
[n0021] 当装置运行于休眠/开关断开状态时，由单片机侦测是否符合唤醒条件，该唤醒条件可以是单片机的I/O口M1-Mn中的任何一个，也可以是单片机内部设定的唤醒时间，如果装置不满足唤醒条件，则继续维持当前休眠/开关断开状态；如果符合唤醒条件则装置转入唤醒/开关断开状态，此时单片机外围功能被唤醒，可运行单片机的所有功能，并可通过M1-Mn进行外部通讯或其它交互功能，但此时主控开关并未打开，可在当前低耗能的情况下实现故障上报或其它通讯功能。
[n0022] 在唤醒/开关断开期间本装置继续接收外部M1-Mn信号及通讯信号，如果在装置预设的规定时间内符合装置开通条件，则单片机发出驱动信号将F点由低置高，通过F点输出驱动信号主开关进行闭合，主控开关控制GJ导通、KH闭合，装置被完全唤醒，进入唤醒/开关闭合状态；如果在装置预设的规定时间内系统未收到唤醒指令或不符合唤醒条件，则系统重新进入休眠/开关断开状态，等待下一次的是否符合唤醒条件的判断。
[n0023] 本开关装置使得传统开关产生了新的状态，由原来的闭合/断开两种状态，升级为可以在唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开三种状态进行切换，从而可应用在很多传统开关无法直接应用的场景，实现定时休眠、定时唤醒、定时自检、智能报警等复杂控制功能，满足市场需求。
[n0024] 上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (4)
[0001] 1.一种具备休眠功能的开关装置，其特征在于，包括：
第一供电电路、第二供电电路、电容、主控开关、三极管及单片机；
其中，所述第一供电电路的输入端连接至所述开关装置的第一输入端，所述第一供电电路的输出端连接至所述单片机的供电正端，所述第二供电电路的输入端连接至所述开关装置的输出端，所述第二供电电路的输出端连接至所述单片机的供电正端，所述电容的一端连接至所述第一供电电路的输出端，所述电容的另一端分别连接至所述开关装置的第二输出端及所述单片机的供电负端，所述单片机的供电负端接地，所述主控开关的第一端连接至所述开关装置的第一输入端，所述主控开关的第二端连接至所述开关装置的输出端，所述主控开关的第三端连接至所述供电正端，所述主控开关的第四端连接至所述三极管的集电极，所述三极管的基极连接至所述单片机的信号输出端，所述三极管的发射极连接至所述单片机的供电负端，所述第一供电电路的功耗远小于所述第二供电电路，所述开关装置在所述单片机的调控下实现唤醒/开关闭合、唤醒/开关断开以及休眠/开关断开三种状态之间的切换。
[0002] 2.根据权利要求1所述的具备休眠功能的开关装置，其特征在于，所述第一供电电路包括低功耗稳压器和第一二极管，所述低功耗稳压器的输入端作为所述第一供电电路的输入端，所述低功耗稳压器的输出端连接至所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极作为所述第一供电电路的输出端。
[0003] 3.根据权利要求1所述的具备休眠功能的开关装置，其特征在于，所述第二供电电路包括稳压器和第二二极管，所述稳压器的输入端作为所述第二供电电路的输入端，所述稳压器的输出端连接至所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极作为所述第二供电电路的输出端。
[0004] 4.根据权利要求1所述的具备休眠功能的开关装置，其特征在于，所述主控开关为继电开关。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120650095.7U|CN214335525U|2021-03-31|2021-03-31|一种具备休眠功能的开关装置|CN202120650095.7U| CN214335525U|2021-03-31|2021-03-31|一种具备休眠功能的开关装置|