一种应用于水面漂浮设备的电源通断电路及方法与流程

本发明属于海洋探测设备领域，特别涉及该领域中的一种应用于水面漂浮设备的电源通断电路及方法。

背景技术：

随着经济和社会的发展，海洋变得越来越重要，要开发利用海洋，首先要了解海洋，需要对海洋进行各种探测。一部分探测设备本身就需要漂浮在海面上工作，例如各种小型监测浮标、指示浮标；另外，布放在海底或海水不同深度的探测设备，也往往需要在其漂浮到海面上时再利用与之连接的信标等装置辅助回收。无论是浮标还是信标，其内部能源多为蓄电池。

由于海面波浪起伏不定，上述的海面漂浮设备在工作过程中不可避免的存在晃动；而在运输和存储的过程中，并不需要海面漂浮设备工作，最好能断掉设备的电源，以节省电能。但海面漂浮设备为满足防水要求均为密封结构，无法像陆上设备一样通过直接插拔电缆或拨动开关等方式实现设备的上下电。

中国发明专利cn103777536b公开了一种用于海面漂浮设备中的电源稳定通断控制电路，该电路包括开关单元，所述开关单元的输入端与电源相连接，输出端与稳压变换电路的输入端相连接，稳压变换电路的输出端与微控制器及设备其它用电单元相连接；该开关单元由相互并联的重力开关和电子开关组成，微控制器通过检测电路检测重力开关的通断、通过驱动电路控制电子开关的通断。该电路虽然可以既保证海面漂浮设备不受波浪晃动的影响稳定上电，又可以实现在需要的时候方便断电，但是需要微控制器（mcu）的控制，容易因程序出错导致开关通断失误，可靠性差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是提供一种在无软件程序控制的情况下采用纯硬件通断方式的电源通断电路及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种应用于水面漂浮设备的电源通断电路，其改进之处在于：所述的电路包括重力开关，该重力开关的一端与输入电源电连接，另一端与二极管d1和d2的阳极电连接，二极管d1的阴极为输出电源端，二极管d2的阴极则通过偏置电阻r3和r4接地，旁路电容c4和场效应管q2的栅极-源极与偏置电阻r4并联连接；输入电源还通过偏置电阻r1和r2与场效应管q2的漏极电连接，旁路电容c1和场效应管q1的栅极-源极与偏置电阻r1并联连接，场效应管q1的漏极则与二极管d1的阴极电连接，相互并联的去耦电容c2和c3一端接地，一端与二极管d1的阴极电连接。

进一步的，所述的重力开关数量为两个，该两个重力开关之间相互并联。

进一步的，所述的重力开关为水银开关，所述的水银开关在上下正置时导通，上下倒置时断开。

进一步的，所述的场效应管q1为p-mos管。

进一步的，所述的场效应管q2为n-mos管。

一种应用于水面漂浮设备的电源通断方法，使用上述的电路，其改进之处在于：场效应管q1构成延时开关；场效应管q2，偏置电阻r1、r2、r3、r4，旁路电容c1、c4，去耦电容c2、c3和二极管d2构成驱动电路；重力开关和延时开关并联后一端与输入电源电连接、另一端为输出电源端，驱动电路一端接至输出电源端、另一端与延时开关电连接；

当重力开关导通时，驱动电路得电后开始充电并使延时开关导通；当重力开关断开时，驱动电路断电后开始放电使延时开关延时断开，延时时间由驱动电路旁路电容c4的容量和偏置电阻r4的阻值决定，在延时期间若重力开关再次导通，驱动电路在得电后恢复充电并继续使延时开关导通。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的电源通断电路，结构简单，成本低，体积小，易操作，可用于各种海洋探测设备，采用纯硬件通断方式，比程序控制更可靠，通断电操作简单，且通电过程不受波浪晃动影响，非常实用。上下倒置一段时间后自动断电，不会破坏设备原有的密封性，非常便于设备的运输和存储，在海洋设备上有很好的实用意义。

本发明所公开的电源通断电路，使用两个并联的水银开关作为重力开关，避免采用单个水银开关时，因单个水银开关的故障导致设备无法上电，采用两个水银开关，故障率低，可靠性提高。

本发明所公开的电源通断电路及方法，在重力开关上下正置导通时，驱动电路得电后开始充电并使延时开关导通，在重力开关上下倒置断开时驱动电路断电并开始放电使延时开关延时断开，在延时期间若重力开关再次上下正置导通，驱动电路在得电瞬间恢复充电并继续使延时开关导通，从而保证在重力开关短时间上下倒置断开的情况下电源不断，这对于在海浪颠簸环境下工作的水面漂浮设备非常重要，它避免了因频繁摇晃导致电源通断无常而频繁启停设备，减少了设备故障。若重力开关保持上下倒置断开，则延时开关在预定的延时时间（即驱动电路的电量耗尽时间）后断开，设备断电。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开电源通断电路的电路连接示意图；

图2是本发明实施例1所公开电源通断方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种应用于水面漂浮设备的电源通断电路，所述的电路包括重力开关s，该重力开关的一端与输入电源电连接，另一端与二极管d1和d2的阳极电连接，二极管d1的阴极为输出电源端，二极管d2的阴极则通过偏置电阻r3和r4接地，旁路电容c4和场效应管q2的栅极-源极与偏置电阻r4并联连接；输入电源还通过偏置电阻r1和r2与场效应管q2的漏极电连接，旁路电容c1和场效应管q1的栅极-源极与偏置电阻r1并联连接，场效应管q1的漏极则与二极管d1的阴极电连接，相互并联的去耦电容c2和c3一端接地，一端与二极管d1的阴极电连接。

作为一种可供选择的方式，在本实施例中，所述的重力开关数量为两个，该两个重力开关之间相互并联。所述的重力开关为水银开关，所述的水银开关在上下正置时导通，上下倒置时断开。所述的场效应管q1为p-mos管。所述的场效应管q2为n-mos管。

具体的说，重力开关s与二极管d1串联于输入电源和输出电源端之间，当重力开关s上下正置导通时电源接通，二极管d1的作用是防止接入输出电源端的负载电流回流。场效应管q1的源极和漏极并联于重力开关s的两端，导通后亦能使电源接通，使电源的通断不受重力开关s的影响。偏置电阻r1、r2为场效应管q1正常工作提供偏置，去耦电容c2、c3为接入输出电源端的负载提供去耦，使电源输出稳定。场效应管q2的栅极经过偏置电阻r3和二极管d2与二极管d1的阳极相连接，偏置电阻r4和旁路电容c4并联后一端接入场效应管q2的栅极，另一端接地。重力开关s导通时旁路电容c4开始充电，偏置电阻r3、r4为场效应管q2的正常工作提供偏置；重力开关s断开时旁路电容c4开始放电，与偏置电阻r4形成rc回路，使场效应管q2的栅极可在一段时间内接收到高电平信号，从而使场效应管q2维持一段时间的导通状态，二极管d2是为了防止旁路电容c4向接入输出电源端的负载放电。

本实施例所公开的应用于水面漂浮设备的电源通断电路的工作过程为：在需要电源接通时，把重力开关s上下正置导通，在本实施例中使用水银开关s作为重力开关，水银开关s内的水银球由于重力落下导通水银开关底部的两个金属片使水银开关s导通，电源接通。同时输入电源经二极管d2、偏置电阻r3、r4和地形成回路，偏置电阻r4两端的电压即场效应管q2栅极-源极间电压，因场效应管q2为n-mos管，在偏置电阻r4两端的电压大于开启电压时，场效应管q2的源极-漏极导通，输入电源经偏置电阻r1、r2、场效应管q2和地形成回路，偏置电阻r1两端的电压即场效应管q1栅极-源极间电压，因场效应管q1为p-mos管，在偏置电阻r1两端的电压大于开启电压时，场效应管q1的源极-漏极导通。重力开关s及二极管d1与场效应管q1并联，由于二极管存在导通压降而场效应管q1的导通电阻很小，所以场效应管q1的源极-漏极导通后电流几乎全部通过场效应管q1流入输出电源端。

若重力开关s上下倒置断开，旁路电容c4开始放电与偏置电阻r4形成rc回路，在偏置电阻r4两端的电压大于开启电压时，场效应管q2的源极-漏极依然导通，从而使场效应管q1的源极-漏极保持导通，在此过程中电源不断，实现电源的通断不受重力开关s的影响，二极管d2是为了防止旁路电容c4向接入输出电源端的负载放电。一段时间（即预定的延时时间）内，若重力开关s再次上下正置导通，旁路电容c4开始充电并使场效应管q1的源极-漏极保持导通，若重力开关s没有再次导通，旁路电容c4放电至偏置电阻r4两端的电压小于开启电压时，场效应管q2的源极-漏极断开，偏置电阻r1两端的电压降为0，场效应管q1的源极-漏极断开，电源断开。

如图2所示，本实施例还公开了一种应用于水面漂浮设备的电源通断方法，使用上述的电路，场效应管q1构成延时开关；场效应管q2，偏置电阻r1、r2、r3、r4，旁路电容c1、c4，去耦电容c2、c3和二极管d2构成驱动电路；重力开关和延时开关并联后一端与输入电源电连接、另一端为输出电源端，驱动电路一端接至输出电源端、另一端与延时开关电连接；

当重力开关导通时，驱动电路得电后开始充电并使延时开关导通；当重力开关断开时，驱动电路断电后开始放电使延时开关延时断开，延时时间由驱动电路旁路电容c4的容量和偏置电阻r4的阻值决定，在延时期间若重力开关再次导通，驱动电路在得电后恢复充电并继续使延时开关导通。