CN100377470C - 一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：遥控接收电路和电磁继电器线包的导电控制端均与单片机的I/O口电连接；电磁继电器的常开触点串接于家用电器与交流市电之间；超级电容向遥控接收电路和单片机供电，超级电容经充电电路与电磁继电器常开触点连接的家用电器的一端电连接。本发明同现有技术相比待机时可使家电完全不消耗交流电，真正实现家电待机的进一步节电节能；由于该交流零功耗待机装置可实现“外置式”，所以可用此法对现有待机能耗高的家电进行外置式改造；由于超级电容比充电电池具有更长的使用寿命，它的充放电次数远大于充电电池通常的500次。

Description

一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置
[技术领域]
本发明涉及家电技术领域，具体地说是一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置。
[背景技术]
众所周知：目前，几乎所有的家用电器装置在待机时都需要消耗电能，最大的待机功耗可达30W之多，一般的也要达到近10W，这与我们社会所提倡的节电环保理念是格格不入的。
[发明内容]
为了克服家用电器在待机时的耗能，本发明向社会提供了一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置。其目的在于：在家用电器待机时，通过超级电容(C)向需要休眠唤醒的遥控接收电路和单片机供电，实现待机时交流零功耗。以此来达到真正的节电节能。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：本发明包括遥控发射电路、遥控接收电路、单片机、电磁继电器、超级电容和充电电路，其特征在于：遥控接收电路和电磁继电器线包的导电控制端均与单片机的I/O口电连接；电磁继电器的常开触点串接于家用电器与交流市电之间；向遥控接收电路和单片机供电的超级电容，经充电电路与电磁继电器常开触点连接的家用电器的一端电连接。
遥控接收电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的输出端与电磁继电器(J)的线包导电控制端相连；家用电器与交流市电输入端之间，串接有电磁继电器的常开触点(KJ)；充电电路与交流市电输入端之间，串接有电磁继电器的常开触点(KJ)；充电电路的输出端连接超级电容(C)的正极，同时，超级电容(C)的正极还依次连接遥控接收电路和单片机；遥控发射机发出开机指令时，遥控接收电路将接收到的指令信号，经单片机解码后，触发晶体Q1导通，受控电磁继电器J的线包得电开始工作，交流市电经闭合的受控电磁继电器J的常开触点KJ，一方面向交流输出端AC供电，另一方面交流电经全桥整流模块D1，向充电电路供电，经全桥整流模块D1整流后的直流电首先在电阻R1和R2上进行分压，经限流电阻R3，再经已导通的晶体管Q2的集、射极，向超级电容C充电，整个状态一直维持到遥控器发出关机指令为止；在该交流零功耗待机装置待机时，由超级电容(C)向需要休眠唤醒的遥控接收电路和单片机供电。
在这种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机装置的交流电输出端(AC)与交流市电之间，也就是连接家用电器的电源线插座与交流市电之间，串接有受控电磁继电器(J)的常开触点(KJ)；受控电磁继电器(J)的常开触点(KJ)处，并接有可实现强制启动开机的手动按键(K)；受控电磁继电器(J)的线包，经晶体管(Q1)的集、射极串联后，去分别与全桥整流模块(D2)的正、负极相连接；全桥整流模块(D2)的交流输入端直接与交流市电相连接；超级电容(C)的充电回路中，超级电容(C)的正极经晶体管(Q2)的集、射极和电阻(R3)串接后，与全桥整流模块(D1)的正极相连接，全桥整流模块(D1)的交流输入端经电磁继电器(J)的常开触点(KJ)串接，再去与交流市电相连接；超级电容(C)的放电回路中，超级电容(C)的正极直接与遥控接收和单片机的电源输入端正极相连接；所有“接地”端实现电连接；晶体管(Q2)的基极经分压电阻(R1)和(R2)，去分别与全桥整流模块(D1)的正、负极相连接；晶体管(Q2)的基极与“地”之间，接有稳压二极管(D3)；单片机的信号输入端与遥控接收电路的输出端电连接；单片机的信号输出端通过电阻(R0)与晶体管(Q1)的基极电连接。
本发明同现有技术相比有益效果是非常明显的：一、由于待机时可完全不消耗交流电，所以可使家用电器真正实现家电待机的进一步节电节能。二、由于该交流零功耗待机装置可实现“外置式”，所以可用此法对现有待机能耗高的家电进行外置式改造。三、由于超级电容比充电电池具有更长的使用寿命，它的充放电次数远大于充电电池通常的500次。所以它是更加环保的待机方案。
[附图说明]
图1是本发明实施例的结构原理框图。
图2是本发明实施例的电原理示意图。
指定图1为摘要附图。
参见附图，图1给出了本发明的方框原理图，图2给出了本发明的电原理图，图2中的1是遥控发射；2是交流零功耗待机装置。这种电路的制造技术对本专业的人来说是清楚的。
[具体实施方式]
首先依据图2，将相关的零部件依次电连接，做成由遥控发射1和零功耗待机装置2组成的完整系统。且将点划线框外的交流电源“～220”输入端与交流市电相连；将该交流零功耗待机装置的市电输出端“AC”与家用电器的交流电源线相连。并打开家用电器的电源开关。
先假设交流零功耗待机装置处在待机状态，则交流市电经受控的电磁继电器(J)的常开触点(KJ)，不能形成有效的电流回路。所以，交流零功耗待机装置的超级电容(C)得不到任何的能源补充。此时，需要休眠唤醒的遥控接收电路和单片机的供电，完全由超级电容(C)提供。其供电通路为：超级电容(C)的正极直接与遥控接收电路和单片机的电源输入端正极连接供电。由于此时整个装置处于休眠状态，遥控接收电路和单片机的耗电是微乎其微的。又由于在待机状态时，晶体管(Q1)处于截止状态，所以此时电磁继电器(J)的线包经晶体管(Q1)的集、射极阻隔无法导通。从而使电磁继电器(J)的常开触点(KJ)不能闭合，交流市电因此不能为后接的家用电器和直流低压电源供电。所以此时，整个交流零功耗待机装置的交流功耗为零。
然而在待机状态下，当遥控发射1发出开机指令时，该指令立刻会被交流零功耗待机装置2的遥控接收电路接收，并经单片机解码后，会在相关的I/O口输出控制电平，经电阻R0去触发晶体管Q1导通。由于晶体管Q1导通，电磁继电器J的线包得电吸合。其电流首先经全桥整流模块D2的正极，再经电磁继电器J的线包，最后经晶体管Q1的集、射极，回到全桥整流模块D2的接地端形成通路。从而使电磁继电器J的常开触点KJ闭合。交流市电经闭合的电磁继电器J的常开触点KJ，一方面向交流输出端AC供电，即向后接的家用电器供电；另一方面交流电经全桥整流模块D1，向充电电路供电。经全桥整流模块D1整流后的直流电首先在电阻R1和R2上进行分压，当电阻R2上的分压达到一定的阈值时，晶体管Q2导通。此时直流充电电流是由全桥整流模块D1的正极，经限流电阻R3，再经已导通的晶体管Q2的集、射极，向超级电容C充电。整个状态一直维持到遥控器发出关机指令为止。
该充电电路具有自动充电功能。即当超级电容C两端的电压被充到一定的幅值时，也就是此时晶体管Q2的基极与发射极之间的电压差小于其导通的阈值时，晶体管Q2就会自动截止。从而实现自动充电的目的。晶体管Q2的基极与“地”之间，并联有稳压管D3，是为了限制分压电阻R2的最大分压值；同时，也是为了控制超级电容C两端最大的充电电压值。
在交流零功耗待机装置待机时，由于超级电容C仅给遥控接收电路和单片机供电。所以，其耗电量是非常小的。
如果交流零功耗待机装置长期离线不用，则原先储存在超级电容C中的电能有可能会被慢慢泄漏完。此时就无法再通过遥控器实现正常启动了。必须通过与电磁继电器J的常开触点KJ并联的手动按键K进行强制启动，才能实现开机。当然，如果开机采用的是手动方式，则关机也必须采用相应的手动方式。

Claims (9)

1.一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，包括遥控发射电路、遥控接收电路、单片机、电磁继电器、超级电容和充电电路，其特征在于：遥控接收电路和电磁继电器线包的导电控制端均与单片机的I/O口电连接；电磁继电器的常开触点串接于家电与交流市电之间；超级电容向遥控接收电路和单片机供电，超级电容经充电电路与电磁继电器常开触点连接的家电的一端电连接。
2.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：
a).遥控接收电路的输出端与单片机的输入端相连；单片机的输出端与电磁继电器(J)的线包导电控制端相连；家电与交流市电输入端之间，串接有电磁继电器的常开触点(KJ)；充电电路与交流市电输入端之间，串接有电磁继电器的常开触点(KJ)；充电电路的输出端连接超级电容(C)的正极，同时，超级电容(C)的正极还依次连接遥控接收电路和单片机；
b).遥控发射电路发出开机指令时，遥控接收电路将接收到的指令信号，经单片机解码后，触发晶体管(Q1)导通，电磁继电器(J)的线包得电开始工作，交流市电经闭合的电磁继电器(J)的常开触点(KJ)，一方面向交流输出端(AC)，也就是连接家电的电源线插座供电，另一方面交流电经全桥整流模块D1，向充电电路供电，经全桥整流模块D1整流后的直流电首先在电阻R1和电阻R2上进行分压，经限流电阻R3，再经已导通的晶体管(Q2)的集、射极，向超级电容(C)充电，整个状态一直维持到遥控发射电路发出关机指令为止；
c).在该交流零功耗待机装置待机时，由超级电容(C)向需要休眠唤醒的遥控接收电路和单片机供电。
3.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：在交流零功耗待机装置的交流电输出端(AC)与交流市电之间，也就是连接家电的电源线插座与交流市电之间，串接有电磁继电器(J)的常开触点(KJ)；常开触点(KJ)控制全桥整流模块D1的输出。
4.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：电磁继电器(J)的常开触点(KJ)处，并接有可实现强制启动开机的手动按键(K)。
5.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：电磁继电器(J)的线包，经晶体管(Q1)的集、射极串联后，去分别与全桥整流模块D1的输出端正、负极串联，全桥整流模块D2输出端负极接地；全桥整流模块D2的交流输入端直接与交流市电相连接。
6.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：超级电容(C)的充电回路中，超级电容(C)的正极经晶体管(Q2)的集、射极和电阻(R3)串接后，与全桥整流模块D1的正极相连接，全桥整流模块D1的交流输入端经电磁继电器(J)的常开触点(KJ)串接，再去与交流市电相连接。
7.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：超级电容(C)的放电回路中，超级电容(C)的正极直接与遥控接收电路和单片机的电源输入端正极相连接；所有“接地”端实现电连接。
8.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：晶体管(Q2)的基极经分压电阻R1和电阻R2，去分别与全桥整流模块D1的输出端正、负极串联，全桥整流模块D2输出端负极接地；分压电阻R1、电阻R2与晶体管(Q2)的基极共点连接；晶体管(Q2)的基极与“地”之间，接有稳压二极管(D3)。
9.如权利要求1所述的一种由超级电容实现供电的家电交流零功耗待机的装置，其特征在于：单片机的信号输入端与遥控接收电路的输出端电连接；单片机的信号输出端通过电阻R0与晶体管(Q1)的基极电连接。
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