一种电源自动切换装置和门禁系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电源自动切换装置和门禁系统。一种电源自动切换装置，包括主电池、备用电池和切换开关，所述主电池和所述备用电池分别通过所述切换开关连接到负载，所述切换开关用于在所述主电池的电压不低于设定阈值电压时使所述主电池向负载供电，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时接通所述备用电池向负载供电的通路。一种门禁系统，包括光信号接收控制设备和与所述光信号接收控制设备相连的电源电路，所述电源电路包括所述电源自动切换装置。使用该电源自动切换装置，用电设备在主电池电量较低或者在更换电池时能保持持续工作。
【专利说明】一种电源自动切换装置和门禁系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源，特别是一种电源自动切换装置和具有该电源自动切换装置的门禁系统。
【背景技术】
[0002]门禁系统是对出入口通道进行管制的系统，它是在传统的门锁基础上发展而来的。传统的机械门锁仅是单纯的机械装置，无论结构设计多么合理，材料多么坚固，人们总能通过各种手段把它打开。在出入人员很多的通道(办公大楼、酒店客房)钥匙管理很麻烦，钥匙丢失或人员更换都要把锁和钥匙一起更换。为解决这些问题，就出现了电子磁卡锁，电子密码锁，电子磁卡锁的问题是信息容易被复制，卡片与读卡机具之间磨损大，故障率高，安全系数低；电子密码锁的问题是密码容易泄露，又无从查起，安全系数很低。同时，这个时期的产品由于大多采用读卡部分(密码输入)与控制部分合在一起安装在门外，很容易被人在室外打开锁。近几年随着感应卡技术、生物识别技术的发展，出现了感应卡式门禁系统、指纹门禁系统等各种技术的系统，但感应卡式门禁系统操作繁琐，指纹门禁系统具有指纹易被窃取，客户端易被损坏，识别率低等缺点。
[0003]为解决上述问题，光子门禁系统应运而生，光子门禁系统通常包括光信号发射装置及光信号接收控制设备，光信号发射装置用于发射含有开锁密码信息的光信号，光信号接收控制设备接收到光信号后对光信号进行解析，若光信号含有开锁密码，则控制门锁开启，反之，则关闭。光信号接收控制设备时钟芯片使用干电池供电，耗电量较大，在电池低电或者在更换电池时，时钟计时会产生中断，导致门禁系统工作计时中断而无法正常运行，因此，如何对在光信号接收控制设备电池低电或进行电池更换时如何保持时钟继续工作计时，成为门禁系统亟需解决的问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种电源自动切换装置，在主电池的电压较低时自动接通备用电池供电，使用电设备能够持续地工作而不受电池低电或更换电池的影响。
[0005]另一目的是提供一种门禁系统，在电池电量较低或者在更换电池时仍能持续工作。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0007]根据本实用新型的一方面，一种电源自动切换装置，包括主电池、备用电池和切换开关，所述主电池和所述备用电池分别通过所述切换开关连接到负载，所述切换开关用于在所述主电池的电压不低于设定阈值电压时使所述主电池向负载供电，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时接通所述备用电池向负载供电的通路。
[0008]优选地，所述切换开关包括主电池输出电路、主电池电压检测反馈电路和备用电池通断电路，所述主电池输出电路和所述备用电池通断电路并联连接到负载，所述主电池电压检测反馈电路的输入端连接所述主电池，输出端连接到所述备用电池通断电路的通断控制端，所述主电池电压检测反馈电路用于检测所述主电池的电压并将检测结果转换为所述备用电池通断电路的通断控制信号，所述备用电池通断电路根据所述主电池电压检测反馈电路的输出，在所述主电池的电压不低于设定阈值电压时关断，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时接通。
[0009]优选地，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管和所述第二三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极接所述第二三极管的基极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极，所述主电池的正极还通过所述第四电阻接所述第二三极管的集电极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
[0010]优选地，所述第一三极管和所述第二三极管是NPN三极管，所述第一 MOS管为PMOS管，所述PMOS管的源极接所述备用电池的正极，所述PMOS管的漏极接负载。
[0011]优选地，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极接所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的集电极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
[0012]优选地，所述第一三极管是NPN三极管，所述第一 MOS管为PMOS管，所述PMOS管的源极接所述备用电池的正极，所述PMOS管的漏极接负载。
[0013]优选地，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管和所述第二三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极接所述第二三极管的基极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极，所述主电池的正极还通过所述第四电阻接所述第二三极管的发射极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
[0014]优选地，所述第一三极管和所述第二三极管是PNP三极管，所述第一 MOS管为NMOS管，所述NMOS管的漏极接所述备用电池的正极，所述NMOS管的源极接负载。
[0015]优选地，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极接所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的发射极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
[0016]优选地，所述第一三极管是PNP三极管，所述第一 MOS管为NMOS管，所述NMOS管的漏极接所述备用电池的正极，所述NMOS管的源极接负载。
[0017]根据本实用新型的另一方面，一种门禁系统，包括光信号接收控制设备和与所述光信号接收控制设备相连的电源电路，所述电源电路包括所述电源自动切换装置。
[0018]电源自动切换装置在主电池的基础上，增加了备用电池和切换开关，通过切换开关，在主电池的电压不低于设定阈值电压时，由所述主电池通向负载供电，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时，接通所述备用电池向负载供电的通路，这样，即使主电池降低到设定阈值电压以下，或是在更换电池的过程中，可由备用电池无缝接替主电池向负载供电而不至于使负载供电中断。对于采用该电源自动切换装置为光信号接收控制设备供电的门禁系统，光信号接收控制设备在电池低电或进行电池更换时可以保持其持续工作。采用优选实施例的切换开关，其除了能够及时接通备用电池，还能有效防止主电池和备用电池发生电流倒灌，并有效省电。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型电源自动切换装置的结构框图；
[0020]图2为本实用新型电源自动切换装置第一种优选实施例的电路图；
[0021]图3为本实用新型电源自动切换装置第二种优选实施例的电路图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
[0023]如图1所示，在一些实施例里，电源自动切换装置包括主电池P1、备用电池P2和切换开关S，主电池Pl和备用电池P2分别通过切换开关S连接到负载RL。切换开关S可起到切换负载电源的作用，当主电池Pl的电压不低于设定阈值电压时，由主电池Pl向负载RL供电，当主电池Pl的电压低于设定阈值电压时，切换开关S将负载RL接上备用电池P2，从而可由备用电池P2向负载供电。负载RL可以为用于门禁系统的各种控制器件，例如IC兀器件。负载RL的一端可接入由主电池Pl和备用电池P2正极输出的正电压,负载RL的另一端可以接到电池负极，或与电池负极一同接地。
[0024]优选地，切换开关S包括主电池输出电路、主电池电压检测反馈电路和备用电池通断电路，主电池输出电路和备用电池通断电路并联连接到负载，主电池电压检测反馈电路的输入端连接主电池，输出端连接到备用电池通断电路的通断控制端，主电池电压检测反馈电路用于检测主电池的电压并将检测结果转换为备用电池通断电路的通断控制信号，备用电池通断电路根据主电池电压检测反馈电路的输出，在主电池的电压不低于设定阈值电压时关断，在主电池的电压低于设定阈值电压时接通。
[0025]如图2所示，在第一种优选的实施例里，所述主电池输出电路包括第一二极管D1，所述备用电池通断电路包括第一 MOS管Ql，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管V1、第二三极管V2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，主电池Pl的负极接地，主电池Pl的正极通过第二电阻R2接第一三极管Vl的基极和第一电阻Rl的一端，第一电阻Rl的另一端接地，第一三极管Vl和第二三极管V2的发射极接地，第一三极管Vl的集电极接第二三极管V2的基极，主电池Pl的正极通过第三电阻R3接第一三极管Vl的集电极和第二三极管V2的基极，主电池Pl的正极还通过第四电阻R4接第二三极管V2的集电极和第一 MOS管Ql的栅极，主电池Pl的正极还接第一二极管Dl的阳极，第一二极管Dl的阴极接负载RL，备用电池P2的正极通过第一 MOS管Ql接负载，备用电池P2的负极接地。优选地，第一三极管Vl和第二三极管V2是NPN三极管，第一 MOS管Ql是PMOS管，PMOS管的源极接备用电池P2的正极，PMOS管的漏极接负载RL。第三电阻R3和第四电阻R4取值优选高于100K欧。
[0026]可以根据实际需要选取所述设定阈值电压，并按照使第一三极管Vl通/断其基极所需的门限电压值，适当选取分压的第一电阻Rl和第二电阻R2，以满足在主电池Pl的电压不低于设定阈值电压时第一三极管Vl导通,低于设定阈值电压时第一三极管Vl截止。
[0027]以设定阈值电压取4V为例。当主电池Pl在4V以上时，通过第一电阻Rl和第二电阻R2分压到第一三极管Vl的基极，此时第一三极管Vl基极电压足够高，使第一三极管Vl导通，第一三极管Vl的集电极电压拉低，第二三极管V2的基极此时为低电平，第二三极管V2截止，第一 MOS管Ql栅极为高电平，第一 MOS管Ql关断，使备用电池P2与负载RL断开，故备用电池无法向负载RL供电，此时主电池Pl通过第一二极管Dl向负载RL供电。当主电池Pl降到4V以下时，通过电阻分压到第一三极管Vl的基极的电压较低，第一三极管Vl截止，第二三极管V2的基极为高电平，第二三极管V2导通，拉低第一 MOS管Ql栅极的电压，第一 MOS管Ql栅极为低电平，从而第一 MOS管Ql导通，使备用电池P2与负载RL接通，此时电压相对较高的备用电池P2将代替主电池向负载RL供电。
[0028]通过第一二极管Dl将主电池Pl与备用电池P2隔离，可防止电流倒灌，并有效省电。
[0029]如图3所示，在第二种优选的实施例里，与第一种优选的实施例不同在于，第一三极管Vl和第二三极管V2的集电极接地，第一三极管Vl的发射极接第二三极管V2的基极，主电池Pl的正极通过第三电阻R3接第一三极管Vl的发射极和第二三极管V2的基极，主电池Pl的正极还通过第四电阻R4接第二三极管V2的发射极和第一 MOS管Ql的栅极。优选地，第一三极管Vl和第二三极管V2是PNP三极管，第一 MOS管Ql是NMOS管，NMOS管的漏极接备用电池P2的正极，NMOS管的源极接负载RL。
[0030]在另一种的实施例里，与第一种优选的实施例不同在于，还可以省去第二三极管V2和第四电阻R4。此时，第一三极管Vl的集电极接第一 MOS管Ql的栅极，主电池Pl的正极通过第三电阻R3接第一三极管Vl的集电极和所述第一 MOS管Ql的栅极。
[0031]在另一种的实施例里，与第二种优选的实施例不同在于，还可以省去第二三极管V2和第四电阻R4。此时，第一三极管Vl的发射极接第一 MOS管Ql的栅极，主电池Pl的正极通过第三电阻R3接第一三极管Vl的发射极和所述第一 MOS管Ql的栅极。[0032]另一些实施例是关于一种门禁系统，其包括光信号接收控制设备和与光信号接收控制设备相连的电源电路，电源电路包括前述实施例所描述的一种电源自动切换装置，具体不再赘述。工作时，利用切换开关进行自动切换，当主电池的电压不低于设定阈值电压时，由主电池向光信号接收控制设备供电，当主电池的电压低于设定阈值电压时，将备用电池与光信号接收控制设备接通，电压相对较高的备用电池可及时替代主电池向光信号接收控制设备供电。
[0033]本实用新型实施例通过在主电池的电压低于设定阈值电压时，接通备用电池向负载供电的通路，这样，即使主电池降低到设定阈值电压以下，或是在更换电池的过程中，可由备用电池无缝接替主电池向负载供电而不至于使负载供电中断。
[0034]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种电源自动切换装置，其特征在于，包括主电池、备用电池和切换开关，所述主电池和所述备用电池分别通过所述切换开关连接到负载，所述切换开关用于在所述主电池的电压不低于设定阈值电压时使所述主电池向负载供电，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时接通所述备用电池向负载供电的通路。
2.如权利要求1所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述切换开关包括主电池输出电路、主电池电压检测反馈电路和备用电池通断电路，所述主电池输出电路和所述备用电池通断电路并联连接到负载，所述主电池电压检测反馈电路的输入端连接所述主电池，输出端连接到所述备用电池通断电路的通断控制端，所述主电池电压检测反馈电路用于检测所述主电池的电压并将检测结果转换为所述备用电池通断电路的通断控制信号，所述备用电池通断电路根据所述主电池电压检测反馈电路的输出，在所述主电池的电压不低于设定阈值电压时关断，在所述主电池的电压低于设定阈值电压时接通。
3. 如权利要求2所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一 MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管和所述第二三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极接所述第二三极管的基极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极，所述主电池的正极还通过所述第四电阻接所述第二三极管的集电极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
4.如权利要求3所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管是NPN三极管，所述第一 MOS管为PMOS管，所述PMOS管的源极接所述备用电池的正极，所述PMOS管的漏极接负载。
5.如权利要求2所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一 MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极接所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的集电极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
6.如权利要求5所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述第一三极管是NPN三极管，所述第一 MOS管为PMOS管，所述PMOS管的源极接所述备用电池的正极，所述PMOS管的漏极接负载。
7.如权利要求2所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一 MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管和所述第二三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极接所述第二三极管的基极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的发射极和所述第二三极管的基极，所述主电池的正极还通过所述第四电阻接所述第二三极管的发射极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
8.如权利要求7所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述第一三极管和所述第二三极管是PNP三极管，所述第一 MOS管为NMOS管,所述NMOS管的漏极接所述备用电池的正极，所述NMOS管的源极接负载。
9.如权利要求2所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述主电池输出电路包括第一二极管，所述备用电池通断电路包括第一 MOS管，所述主电池电压检测反馈电路包括第一三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述主电池的负极接地，所述主电池的正极通过所述第二电阻接所述第一三极管的基极和所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的发射极接所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极通过所述第三电阻接所述第一三极管的发射极和所述第一 MOS管的栅极，所述主电池的正极还接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极接负载，所述备用电池的正极通过所述第一 MOS管接负载，所述备用电池的负极接地。
10.如权利要求9所述的电源自动切换装置，其特征在于，所述第一三极管是PNP三极管，所述第一 MOS管为NMOS管，所述NMOS管的漏极接所述备用电池的正极，所述NMOS管的源极接负载。
11.一种门禁系统，包括光信号接收控制设备和与所述光信号接收控制设备相连的电源电路，其特征在于，所述 电源电路包括权利要求1至10任一项所述的电源自动切换装置。
【文档编号】H02J9/06GK203377676SQ201320408899
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】不公告发明人 申请人:深圳光启创新技术有限公司