一款双功能定时电源控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及为电子设备的供电电源提供定时自动断电和手动即时断电两种 功能，属于电子技术应用领域。
【背景技术】
[0002] 电源是是所有电器设备必须使用的电子模块，关闭电源就是彻底关闭电器设备。 通常从安全方面的要求出发，或者从节约电能的要求出发，或者从延长电器使用寿命方面 考虑，电器在使用后需要及时关闭电源。普通的电源开关由人工操作，有时因工作繁忙而忘 记关闭一些设备的电源，不在使用中也长时间地通电，不仅影响设备工作寿命，更糟糕的是 由此带来安全隐患。与之形成明显对比的是现在许多电子设备都启用了自动断电功能，如 计算机终端、家用热水器、定时电饭優等，给使用者带来了极大方便。尤其是在办公室、电子 实验室等电器设备繁多的场所，自动断电功能更加具有实用性。
[0003] 除某些专用的控制系统外，都是通过定时器实现自动断电功能。早期一般采用机 械式定时器，操作简单但定时精度比较低；目前大多数是采用基于单片机的电子定时器为 主，定时精度高，有比较多的设置功能。运些复杂的设置功能既是其优点，同时也是其使用 缺陷，至少在操作上显得烦琐。有一些只需要简单的固定定时时间，如办公室的照明器具、 电烙铁等电热器具、路由器、电子测量仪器等，其连续使用时间最多不超过四小时，可W采 用固定时间定时器，免除设置要求，更加方便使用。
[0004] 在实际使用中，基于单片机的电子定时器容易受到多种因素影响而损坏，包括硬 件电路的问题和程序运行的问题等，特别是单片机的程序往往因受到干扰而出现错误，由 此降低了定时器的使用寿命。如果采用纯硬件电路构成的定时器，其工作可靠性会更加高 一些。
[0005] 当然，也有一些电器设备需要长时间连续使用，可能不是定时器所能解决的，还是 需要人工操作比较合适，更加符合人的随意性要求。如网络路由器一般情况下连续使用时 间不超过四小时，但是遇到下载大型程序时，使用时间就不可能固定了，此时还是W人工操 作为妥。人工操作的电源开关也有其存在的必要性。
[0006] 电子定时器需要通过一个执行部件控制电源通与断。多数的执行部件是继电器， 也有一些是大功率的电子开关，又称固态继电器，他们都需要满足被控制电源的工作电压 和工作电流的要求。
[0007] 因此，W方便使用为目标，设计一个既可实现固定时间定时需要又可W满足手动 操作要求的电源开关控制电路，肯定具有实用价值。本实用新型只需要操作一个手动开关， W最简单的操作方法实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。
【发明内容】
[000引本实用新型要解决的是实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电 两个功能。从技术层面上看，具有W下特征：
[0009] 一款双功能定时电源控制电路包含数字定时电路、RC积分定时电路和执行电路= 部分，如附图1所示;数字定时电路采用CD4060和CD4040两块二进制计数忍片级联而成，两 个计数忍片都连接成上电复位结构，计数脉冲由CD4060忍片自身产生，CD4040的第12至第 14输出端中的一个端连接至S极管化的基极，如附图2所示;R9、Rio、C4构成积分电路，其中 Rio通过一个开关连接至+12V电源线，RC积分电路的输出电位由电压比较器IC3A转换成高、 低电平二值输出，串联发光二极管化后连接至化管基极，化管的集电极连接至=极管化的基 极，与数字定时电路控制信号汇合，化和化管的两个发射极连接在一起;执行电路由=极管 化、继电器瓜、双联开关Si组成，继电器瓜的两个驱动端连接至立极管化的集电极和地线之 间，继电器瓜的常开触点和双联开关S冲的一个开关相互并联后，再与AC-D邱華压电源输入 口、保险丝Fi串联于220V交流电网中；只需操作一个单掷双联开关就可W实现电子设备供 电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。
[0010] 本实用新型是根据双联开关Si从闭合到断开之间的间隔时间长短选择该两种功 能之一：当开关Si闭合后立即断开就是电源的定时断电功能；当开关Si持续闭合1秒钟W上 暂不断开就是手动即时断电功能。
[0011] 定时自动断电功能模式下，RC积分定时电路不起作用，而WCD4060和CD4040计数 忍片为核屯、的数字定时电路持续工作。在完成计时前CD4040有效输出端为低电平，=极管 化导通，继电器吸合使执行电路持续接通。完成计时后CD4040有效输出端变为高电平，S极 管化断开，继电器开关释放使执行电路断开，整个电源失电实现了定时功能。
[0012] 手动即时断电功能模式下，开关Si闭合后暂不断开，RC积分定时电路发挥作用。对 照附图2分析，电压比较器IC3A的同相端电压为4.OV;反相端电压随着电容C4的充电而升高， 从OV升至4.OV大约需要1秒钟。经过约1秒，当电压比较器的反相端电压高于同相端电压时， 比较器输出低电平，=极管化导通，使得=极管化开路，继电器开关一直处于断开状态，从而 执行电路完全依赖于手动开关Si,若此时断开开关Si可立即切断电源电路。
[0013] CD4060的自带振荡电路影响定时时间，计算公式如下式所示。
[0014]
[001引其中QA是指CD4060的输出端分频数，如取Q14端输出，则QA=14,取Q13端输出，则 QA= 13;同样，QB是指CD4040的输出端分频数，如取Q9端输出，则QB = 9，取Q8端输出，则QB = 8。按图2电路连接时的定时时间大约为394分钟：
[0016]
[0017] 即定时6小时34分钟后关闭电源。改变计数忍片的分频端口实现数字定时时间成 倍调整，改变振荡频率实现数字定时时间的连续调整。一旦端口和元件参数固定，定时时间 也就固定不变。
[0018] 双联开关Si闭合时间决定了定时自动断电和手动即时断电两种功能的选择，运一 区分时间就是电容C4由OV充电至4. OV所用的时间。已知充电电容两端电压与充电时间的关 系为：
[0019]
[0020] 其中Ut是指t时刻电容上的电压值，U是指电容最终可充到的电压值，即6V，R是R9和 Rio并联值。所W电容充电至4.OV时间大约为：
[0021]
[0022] 即开关Si从闭合到断开的时间间隔小于1.1秒时是定时自动断电功能，开关Si持续 开通时间大于1.1秒就是手动即时断电功能。Wl. 1秒作为区分时间是考虑了一般人的操作 习惯，也可W设计成其它时间，若要缩短运一区分时间，可W减小化和与Rs的电阻比；若要增 加运一区分时间，可W增大R?和与Rs的电阻比。
[0023] 发光二极管化可W作为电路处于非定时功能的指示灯。
【附图说明】
[0024] 图1是本实用新型一款双功能定时电源控制电路的结构框图；
[002引图中：Si是双联开关;瓜是继电器;Qi是晶体立极管。
[0026] 图2是本实用新型一款双功能定时电源控制电路的原理图；
[0027] 图中：ICi是二进制计数忍片CD4060; IC2是二进制计数忍片CD4040; IC3A是电压比 较器;是发光二极管;Qi、化均为晶体=极管。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的实施作进一步说明。
[0029] 从定时电源的外操作部件看，与普通电源类似，只有一个电源开关Si,但本实用新 型的开关操作方式区别于普通电源。当我们需要选择定时自动关闭电源功能时，应当将开 关Si闭合电源得电后迅速断开，电源经过数字定时器设定的时间后自动关闭。当我们需要 选择手动即时关闭电源时，按照通常使用习惯闭合开关Si后保持接通1秒钟W上；用电器无 使用时间限制，需要关闭电源时人工操作断开电源开关Si。如果在定时期间需要关闭电源， 只要再次接通开关Si并持续1秒种W上，然后关闭即可。其中继电器JKi和双联开关Si的触点 载流能力应该满足电源输入电流的需要。
[0030] 设置两种功能的区分时间W1-2秒为宜，通过改变电阻R7、I?8的比值加 W调整，R?/ Rs的值越小，区分时间越长，按照附图2中的参数区分时间为1.1秒，也可W适当延长区分时 间。
[0031] 定时电源预设定时时间可W从两方面着手处理:一是选择计数忍片的分频端口， 二是改变CD4060的振荡元件能参数，即调整附图2中电阻化、电容Cl的阻值和电容量。最终定 时时间W实际测试为准。
[0032] 本实用新型电路可适用于试验台电源供电、无线路由器电源供电、办公室电源供 电等各个领域，W最简单的操作方法实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断 电双功能。既有利于节约电能又有利于减少安全隐患。
【主权项】
1. 一款双功能定时电源控制电路结构，其结构特征在于:控制电路包含数字定时电路、 RC积分定时电路和执行电路三部分;数字定时电路采用CD4060和CD4040两块二进制计数芯 片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构，CD4040的第12至第14输出端中的一个 端连接至三极管Qi的基极;R9、Riq、C4构成积分电路，其中Rio通过一个开关连接至+12V电源 线，RC积分电路的输出电位由电压比较器IC3A转换成高、低电平二值输出，串联发光二极管 D2后连接至(^管基极，Q2管的集电极连接至三极管Qi的基极，与数字定时电路控制信号汇 合，Q4PQ 2管的两个发射极连接在一起;执行电路由三极管&、继电器Jh、双联开关Si组成， 继电器Jh的两个驱动端连接至三极管&的集电极和地线之间，继电器邗:的常开触点和双 联开关Si中的一个开关相互并联后，再与AC-DC降压电源输入口、保险丝^串联于220V交流 电网中。2. 根据权利要求1所述的一款双功能定时电源控制电路结构，只需操作一个单掷双联 开关就可以实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。
【专利摘要】本实用新型提供了一款双功能定时电源控制电路，包含数字定时电路、RC积分定时电路和执行电路三部分：数字定时电路采用两块二进制计数芯片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构；积分定时电路主要由R9、R10、C4和电压比较器构成；执行电路主要由三极管、继电器、单掷双联开关组成。本实用新型要解决的是只需操作一个单掷双联开关就可实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。
【IPC分类】H03K17/28
【公开号】CN205377820
【申请号】CN201620169625
【发明人】童佳俊, 陈庭勋, 季小刚
【申请人】浙江海洋学院
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2016年2月26日