具有状态保持功能的智能设备控制电路的制作方法_2

文档序号:9505683阅读:来源:国知局
。智能设备控制电路100包括:受控电路模块10、核心控制器件11、状态保持电路模块12以及微控制单元13。
[0042]受控电路模块10例如是智能设备的供电电路,当受控电路模块10打开时,与此供电电路模块10相连的用电单元正常工作,而当受控电路模块10关闭时,与此供电电路模块10相连的用电单元将被关闭。核心控制器件11连接于受控电路模块10与状态保持电路模块12之间,用于控制受控电路模块10的电路通断。具体地,核心控制器11例如可为继电器、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管或者绝缘栅极场效应管等一切常见的用于控制电路通断的器件,尤其是用于控制强电通断的器件。
[0043]状态保持电路模块12连接于核心控制器件11与微控制单元13之间。状态保持电路模块12接收微控制单元13输入的控制信号,根据所述控制信号相应控制核心控制器
11。特别地,当微控制单元13输入的控制信号不稳时,状态保持电路模块12会保持稳定的输出信号,从而避免核心控制器件11在微控制单元13输出信号不稳时发生不可预知的变化。
[0044]微控制单元13负责通过某种通信协议,例如Zigbee,Wifi,电力载波等来接收到其他设备与该设备的交互信息,根据交互信息操作设备同时对设备的状态信息进行采集反馈给服务器。此处的操作设备例如是指在其I/O端口输出特定的控制信号至状态保持电路丰旲块12。
[0045]具体地,当接收到微控制单元13输入的预定控制信号后,状态保持电路模块12向核心控制器件11输出对应的开启/关闭信号,从而使核心控制器件11相应开启或者关闭受控电路模块10。
[0046]而当接收到微控制单元13输入的不同于上述的预定控制信号的其他信号后,状态保持电路模块12的输出信号保持输入信号改变前的状态,从而使核心控制器件11与受控电路模块10维持其电路状态不变。
[0047]根据上述的控制电路,通过在微控制单元13与核心控制器件11之间引入状态保持电路模块12,从而实现了当微控制单元13输出的控制信号不稳定时的,核心控制器件11的工作状态不会发生变化,受控电路模块10的工作状态也不会发生变化,避免由于用电状态不稳造成的不可预知的危险或者设备的异常操作。
[0048]实施例1
[0049]参阅图2,其为上述的智能设备控制电路100的一个具体的实施例的电路图。如图2所示,本实施例中,核心控制器件11为一个直流继电器,直流继电器被反向并联一个二极管11a。也就是说,继电器的输入端与二极管11a的阴极电性相连,而继电器的输出端与二极管11a的阳极电性相连。二极管11a的作用是为了避免继电器线圈加电、断电时产生的反电动势对其它器件造成损坏。继电器阳极还经由第一电阻器101与第一电压源VCC电性相连,第一电压源VCC的电压例如是5V。
[0050]状态保持电路模块12包括晶闸管124、第一三极管121、以及第二三极管122。其中,晶闸管124的阳极与继电器的输出端电性相连,晶闸管124的阴极与第一三极管的集电极电性相连,晶闸管124的门极与第二三极管的集电极电性相连。此外,晶闸管124的门极还经由第二电阻器102与第一电压源VCC电性相连。
[0051]第一三极管121的基极经由第三电阻器103与第二电压源VDD电性相连,第二电压源VDD的电压例如是3.3V。第一三极管121的基极还经由第四电阻器104与微控制单元13的第一 I/O端口(relay off)电性相连。第一三极管121的基极与发射极之间还并联有第一电容器131。此外,第一三极管121的发射极接地。
[0052]第二三极管122的基极经由第五电阻器105与第二电压源VDD电性相连,还经由第六电阻器106与微控制单元13的第二 I/O端口(relay on)电性相连。第二三极管122的基极与发射极之间还并联有第二电容器132。此外,第二三极管122的发射极接地。
[0053]在一个具体的实施方式中,第一电阻器101阻值为3 Ω,第二电阻器102阻值为10ΚΩ,第三电阻器103阻值为10ΚΩ,第四电阻器104阻值为470 Ω,第五电阻器105阻值为10ΚΩ,第六电阻器106阻值为470 Ω。可以理解的是,这些电阻值仅为示例,并不受限制,本领域普通技术人员可以根据具体需要进行调整。
[0054]晶闸管124的通断特性是:
[0055]1.承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,都处于关断状态。
[0056]2.承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
[0057]3.在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,保持导通,SP导通后,门极失去作用。
[0058]4.在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,关断。
[0059]因此,在图2所示的电路中,要导通核心控制器件11,则微控制单元13可以通过其第二 I/O端口(relay on端口,参阅图4)发起为0的低电平脉冲触发信号,脉冲触发信号关闭第二三极管122,从而使晶闸管的门极变为高电平,从而开启晶闸管124。此时,第一电压源VCC通过继电器线圈、晶闸管124、第一三极管121到地,形成闭合回路,在麦克斯韦电磁效应的情况下,继电器线圈与磁芯组成电磁铁吸引触点吸合,受控电路模块10被导通。
[0060]在晶闸管124已经导通的情形下,若要关闭继电器,则微控制单元13可通过其1/0端口(relay off)输出低电平脉冲触发信号(例如200微秒的信号长度),低电平脉冲触发信号会关闭第一三极管121,第一三极管121关闭后晶闸管124失去了续流电流,晶闸管124关闭,继电器线圈没有电流流通,电磁力消失,继电器断开,相应地,受控电路模块10被断开。
[0061]以上所述的过程是正常的控制过程,然而在实际情形的一些场景下,例如,微控制单元13正在复位时,微控制单元13的I/O端口可能处于不定状态。也就是说此时,I/O端口的输出既不是上述的relay on端口的高电平脉冲触发信号,也不是relay off端口的低电平脉冲触发信号。在此不定状态下,晶闸管124可能处于两种不同的状态。
[0062]状态1,晶闸管124被导通,也就是说,受控电路模块10处于导通状态,但此时由于上拉电阻(第三电阻器103)的作用,第一三极管121将维持导通状态,由于晶闸管124的通断特性,在导通后已不再受门极的控制,也就是不再受微控制单元13relay on端口的控制,微控制单元13即使处于复位状态(例如正在进行固件升极)时不会影响受控电路模块10的通断状态。
[0063]状态2,晶闸管124处于关闭状态,此时第二三极管122由于受到上拉电阻(第六电阻器106)作用,第二三极管122处于导通状态从而拉低了晶闸管的124的门极电平,尽管第一三极管121的基极给予了高电平,晶闸管124依然不可导通,因此晶闸管会一直维持关闭状态,不会由于微控制单元13的relay on端口的不定输出导致受控电路模块10的状态发生不可预知的通断。
[0064]根据本实施例的技术方案,采用晶闸管与三极管串联接入继电器线圈供电回路,微控制单元13通过控制三极管关断,通过控制三极管驱动晶闸管开通,其驱动供电电压需要在继电器导通电压基础上加晶闸管和三极管的导通电压,适用于供电电压允许提升的的系统。
[0065]实施例2
[0066]参阅图3,其为上述的智能设备控制电路100的另一个具体的实施例的电路图。如图3所示,本实施例中,核心控制器件11为一个直流继电器,直流继电器被反向并联一个二极管11a。也就是说,继电器的输入端与二极管11a的阴极电性相连,而继电器的输出端与二极管11a的阳极电性相连。二极管11a的作用是为了避免继电器线圈加电、断电时产生的反电动势对其它器件造成损坏。继电器阳极还经由第七电阻器107与第一电压源
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