CN103281821A

CN103281821A - 电网停电或人为开关断电智能识别电源

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Publication number: CN103281821A
Application number: CN2013101318248A
Authority: CN
Inventors: 江杨金; 邱勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: CN103281821B

Abstract

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种电网停电/人为开关断电智能识别电源，包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路。所述的单片机通过检测单相整流模块的输出电压，确定电路是否掉电；所述的正电压基准电压源芯片为单片机提供稳定的供电电压；所述的外围辅助电路为单片机提供信号放大与传输功能。本发明可应用于普通发光二极管灯升级为带应急照明功能的智能灯具、不间断电源的智能控制、停电报警等工程技术领域。

Description

电网停电或人为开关断电智能识别电源

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种新型的电网停电或人为开关断电智能识别电源，本发明可应用于普通发光二极管灯升级为带应急照明功能的智能灯具、不间断电源的智能控制、停电报警等工程技术领域。

背景技术

目前已有的停电应急产品只能工作于关电动作和关电延时动作两种方式，而且电气回路中需要另外布置线路给其供电。若将现有停电应急产品直接安装在现有的普通照明线路上，则无法通过现有线路上串联的开关对停电应急产品进行供电控制。因此本发明提出一种新型的电网停电或人为开关断电智能识别电源，该设备可通过检测灯具内微弱电压信号或者附加回路中电流信号，判断照明设备关闭是由电网停电引起，还是属于人为断电现象。该判断信号可作为不间断电源模块动作指令，控制是否需要电源模块继续为照明设备供电。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，本发明要解决现有停电应急产品不能通过墙壁开关控制，而需要另外从产品上接出一组开关来控制，或通过遥控器来控制的问题，以及普通照明产品不能区别停电或人为断电的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种成本低廉、结构简单、实用性强、可应用领域广泛的电网停电或人为开关断电智能识别电源。该设备包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路。

本发明的其中一种方案是，当单片机检测到电路掉电后，其检测信号输出管脚会转换为低电平。该设备将按照以下步骤进行动作：

第一步：单片机根据其检测信号输出管脚检测到的微弱电压信号，控制设备中感应电压信号放大用场效应管和电流放大用三极管的通断状态。

第二步：单片机根据其返回信号输入管脚的输入电平情况，判断具体供电情况，并控制单片机的电平输出情况。

第三步：根据单片机控制信号输出管脚的电平输出情况，控制串联在发光二极管通电回路中场效应管的通断状态，从而使发光二极管灯具点亮(发光)或熄灭(不发光)。

所述的单片机包括8个管脚，分别是电源输入管脚、电源电压检测管脚、控制信号输出管脚、空脚、通断信号输出管脚、检测信号输出管脚、返回信号输入管脚以及接地管脚；该单片机通过检测单相整流模块的输出电压，确定电路是否掉电。

所述的正电压基准电压源芯片包括3个管脚，分别是电源输入管脚、电压输出管脚和接地管脚。

第一步中若所述外围电路中感应电压信号放大用场效应管导通，则电流放大用三极管也导通，同时单片机返回信号输入管脚的输入将调整为高电平；若设备中感应电压信号放大用场效应管关断，则电流放大用三极管关断，同时单片机返回信号输入管脚的输入将调整为低电平。

第二步中若单片机返回信号输入管脚的输入为高电平，则单片机判断此时为人为断电情况，并使其控制信号输出管脚的输出为低电平；若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，则单片机判断此时为市电停电情况，并使其控制信号输出管脚的输出为高电平。

在本技术方案的第二步中，若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，且同时无需对发光二极管灯具持续供电时，则可通过按住连接在单片机通断信号输出管脚的点触开关，时长不超过3秒钟，从而实现单片机电源电压检测管脚与控制信号输出管脚的输出为低电平，切断内置锂电池供电模块，待市电恢复后，单片机才能重新被激活运行。

第三步中若单片机控制信号输出管脚的输出为低电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于关断状态，发光二极管灯具不发光；若单片机控制信号输出管脚的输出为高电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于导通状态，发光二极管灯具发光。

本发明的另一种方案中，当单片机检测到电路掉电后，其检测信号输出管脚将输出周期为3秒的高电平。该设备将按照以下步骤进行动作：

第一步：根据设备中检测信号输入放大用三极管的通断状态，调整单片机返回信号输入管脚的电平输入情况。

第二步：根据单片机返回信号输入管脚的电平输入情况，单片机控制其控制信号输出管脚的电平输出情况。

第一步中单片机的检测信号输出管脚通过电度表电压线圈控制设备中检测信号输入放大管的通断状态；若检测信号输入放大管导通，则单片机的返回信号输入管脚将被调整至高电平，单片机判断此时为人为断电情况；若检测信号输入放大管关断，则单片机的返回信号输入管脚将被调整至低电平，单片机判断此时为市电停电情况。

第二步中若单片机返回信号输入管脚的输入为高电平，则单片机判断此时为人为断电情况，并使单片机控制信号输出管脚的输出为低电平；若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，则单片机判断此时为市电停电情况，并单片机控制信号输出管脚的输出为高电平。

在技术方案第二步中，当市电停电且单片机返回信号输入管脚的输入为低电平时，若切断发光二极管灯具供电回路中的开关，则单片机的返回信号输入管脚将被保持为高电平，单片机将判断此时为人为断电情况。

在技术方案第二步中，若单片机的返回信号输入管脚未检测到任何信号，则可通过按住连接在单片机通断信号输出管脚的点触开关，时长不超过3秒钟，从而使单片机进入睡眠模式，检测信号输出管脚停止工作，待市电恢复后，才能使单片机正常工作。

本发明具有如下的有益效果：

在照明及应急产品中，加上该设备后，可以使照明及应急产品智能识别人为关电或电网停电；在不改现有供电线路的情况下，可以使家居的一般照明产品具有应急功能，电网停电后仍能提供长时间的照明。

该设备可用于普通发光二极管灯具升级为带应急照明功能的智能灯具、不间断电源的智能控制、停电报警以及其它需要区分电网停电与人为断电等工程技术领域。

附图说明

图1：为电网停电或人为开关断电智能识别电源中单片机的管脚图；其中，1电源输入管脚，2电源电压检测管脚，3控制信号输出管脚，4空脚，5通断信号输出管脚，6检测信号输出管脚，7返回信号输入管脚，8接地管脚；

图2：为电网停电或人为开关断电智能识别电源中正电压基准电压源芯片的管脚图；其中，1电源输入管脚，2电压输出管脚，3接地管脚；

图3：为电网停电或人为开关断电智能识别电源用于实施例一的电路原理图；

图4：为电网停电或人为开关断电智能识别电源用于实施例一的执行流程图；

图5：为电网停电或人为开关断电智能识别电源用于实施例二的电路原理图；

图6：为电网停电或人为开关断电智能识别电源用于实施例二的执行流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：电网停电或人为开关断电智能识别电源用于带备用电源的民用发光二极管照明灯具停电后的控制。

本发明是一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路；如图1所示为低功耗型单片机的管脚图，图2为正电压基准电压源芯片的管脚图，其用于实施例1时的电路原理图如图3所示。图3中AC-DC端表示所接灯具正常工作时的供电端；L_LINE端为设备与火线连接端；BATTERY端为设备与内置锂电池连接端；LIGHT-端为发光二极管阴极端；U5为内置锂电池；R、R1、R2、R3、R4、R7、R8、R10、R11和R12为电阻；Q1为控制信号输出放大用三极管，Q4为电流放大用三极管；Q2、Q5和Q3均为场效应管，其中Q2用于控制电路通断，Q5用于感应电压信号放大，Q3用于控制电路通断；C1和C3为电解电容；C2和C20为普通电容；D1、D2和D4为普通二极管；D3、D5、D6和D7为稳压二极管；D14为发光二极管；U1为单片机，该芯片包括8个管脚，分别是电源输入管脚(VDD)、电源电压检测管脚(PD)、控制信号输出管脚(OUT)、空脚(NC)、通断信号输出管脚(ON/OFF)、检测信号输出管脚(DO)、返回信号输入管脚(DI)以及接地管脚(GND)；U2为单片机U1供电芯片；SW1为点触开关。

该设备具体运行过程中包括以下步骤：

(1)当电器掉电时，AC-DC端无电压输入给智能识别电源模块，此时由内置锂电池为模块供电；单片机U1第2管脚检测到AC-DC端电压为零，第6管脚的输出为低电平，设备进入掉电模式运行；

(2)在掉电模式下，如果是人为关断灯具开关，则L_LINE端会感应到正电荷，感应电压信号放大用场效应管Q5导通，从而导致三极管Q4输出电流放大，单片机U1第7管脚的输入为高电平，单片机U1据此判定为人为断电；同时单片机U1第3管脚的输出为低电平，使得场效应管Q8不导通，发光二极管灯具不发光；如果市电停电，场效应管Q5因没有感应到电荷，从而保持截止，同时Q4不导通，则单片机U1的第7管脚保持低电平，单片机U1据此判定为停电，U1第3管脚输出高电平，使得场效应管Q8导通，发光二极管灯具发光；

(3)当在掉电模式下且U1第7管脚无高电平时，按住点触开关SW不超过3秒，U1第5脚便可对U1第三脚做通/断控制；若按点触开关超过3秒，U1第3管脚与第2管脚均输出低电平，从而切断了内置锂电池供电模块，U1停止工作；待市电恢复后，U1才能再次激活运行。

依据上述运行过程，具体实施例1的运行流程如图4所示。

实施例2：电网停电或人为开关断电智能识别电源用于普通发光二极管灯具升级为带应急照明功能智能灯具的线路改造。

本发明是一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路；如图1所示为低功耗型单片机的管脚图，图2为正电压基准电压源芯片的管脚图，其用于实施例2时的电路原理图如图5所示。图5中AC-DC端表示所接电器正常工作时给模块的供电端；L_LINE端为设备与火线连接端；N_LINE端为设备与零线连接端；BATTERY端为设备与内置锂电池连接端；LIGHT-端为发光二极管阴极端；R、R2、R10和R12为电阻；Q6为电流放大用三极管；Q3为用于控制电路通断的场效应管；C2、C3和C5为普通电容；C4为电解电容；D1和D2为普通二极管；D3和D7为稳压二极管；D14为发光二极管；U1为单片机，该芯片包括8个管脚，分别是电源输入管脚(VDD)、电源电压检测管脚(PD)、控制信号输出管脚(OUT)、空脚(NC)、通断信号输出管脚(ON/OFF)、检测信号输出管脚(DO)、返回信号输入管脚(DI)以及接地管脚(GND)；U2为单片机U1供电芯片；SW1为点触开关。

该设备具体运行过程中包括以下步骤：

(1)当电器掉电时，AC-DC端无电压输入给智能识别电源模块，此时由内置锂电池为模块供电；单片机U1第2管脚检测到AC-DC端电压为零，第6 管脚的输出为低电平，设备进入掉电模式运行；

(2)在掉电模式下，如果是人为关断灯具开关，因为火线上开关断开，Q6将处于截止状态，U1第7管脚此时输入为高电平，U1判定为人为关电，U1第3管脚输出为低电平。如果市电停电，因为火线上的开关处于闭合，U1第6管脚输出的检测信号将通过其它电器(如电度表的电压线圈)返回Q6，使Q6导通，U1第7管脚的输入为低电平，U1判定为市电停电，U1第3脚输出高电平；若此时再次关断灯具开关，检测信号的回路将被切断，即不会有检测信号返回，则U1第7管脚保持高电平，U1可以判定出此时是人为关断了灯具开关。因此，该设备可以保证无论是否有市电，都能通过开关控制电器。

(4)当在掉电模式下且U1第7脚无高电平时，按住点触开关SW不超过3秒，U1第5脚便可对U1第三脚做通/断控制；若按点触开关时间超过3秒，U1将进入睡眠模式，U1第6管脚停止输出检测信号；待市电恢复后，需AC-DC再次上电时，才能U1才能被再次激活进入正常工作模式。

依据上述运行过程，具体实施例1的运行流程如图6所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路；当单片机检测到电路掉电后，其检测信号输出管脚会转换为低电平，所述智能识别电源将按照以下步骤进行动作：

(1)单片机根据其检测信号输出管脚检测到的微弱电压信号，控制设备中感应电压信号放大用场效应管和电流放大用三极管的通断状态；

(2)单片机根据其返回信号输入管脚的输入电平情况，判断具体供电情况，并控制单片机的电平输出情况；

(3)根据单片机控制信号输出管脚的电平输出情况，控制串联在发光二极管通电回路中场效应管的通断状态，从而使发光二极管灯具点亮(发光)或熄灭(不发光)。

2.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，所述的单片机通过检测单相整流模块的输出电压，确定电路是否掉电；它包括8个管脚，分别是电源输入管脚、电源电压检测管脚、控制信号输出管脚、空脚、通断信号输出管脚、检测信号输出管脚、返回信号输入管脚以及接地管脚。

3.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，所述的正电压基准电压源芯片为该智能识别电源所用单片机供电；它包括3个管脚，分别是电源输入管脚、电压输出管脚和接地管脚。

4.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，所述的外围辅助电路中感应电压信号放大用场效应管若导通，则电流放大用三极管也导通，同时单片机返回信号输入管脚的输入将调整为高电平；若感应电压信号放大用场效应管关断，则电流放大用三极管关断，同时单片机返回信号输入管脚的输入将调整为低电平。

5.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机返回信号输入管脚的输入为高电平，则单片机判断此时为人为断电情况，并使其控制信号输出管脚的输出为低电平；若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，则单片机判断此时为市电停电情况，并使其控制信号输出管脚的输出为高电平。

6.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，且同时无需对发光二极管灯具持续供电时，则可通过按住连接在单片机通断信号输出管脚的点触开关，时长不超过3秒钟，从而实现单片机电源电压检测管脚与控制信号输出管脚的输出为低电平，切断内置锂电池供电模块，待市电恢复后，单片机才能重新被激活运行。

7.根据权利要求1所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机控制信号输出管脚的输出为低电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于关断状态，发光二极管灯具不发光；若单片机控制信号输出管脚的输出为高电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于导通状态，发光二极管灯具发光。

8.一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，包括一块低功耗型单片机，一块正电压基准电压源芯片，以及外围辅助电路；当单片机检测到电路掉电后，其检测信号输出管脚将输出周期为3秒的高电平，所述智能识别电源将按照以下步骤进行动作：

(1)根据设备中检测信号输入放大管的通断状态，调整单片机返回信号输入管脚的电平输入情况；

(2)根据单片机返回信号输入管脚的电平输入情况，单片机控制其控制信号输出管脚的电平输出情况；

(3)根据单片机控制信号输出管脚的电平输出情况，控制串联在发光二极管通电回路中场效应管的通断状态，从而使发光二极管灯具点亮或熄灭。

9.根据权利要求8所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，单片机的检测信号输出管脚通过电度表电压线圈控制设备中检测信号输入放大管的通断状态；如果检测信号输入放大管导通，则单片机的返回信号输入管脚将被调整至高电平，单片机判断此时为人为断电情况；如果检测信号输入放大管关断，则单片机的返回信号输入管脚将被调整至低电平，单片机判断此时为市电停电情况。

10.根据权利要求8所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机返回信号输入管脚的输入为高电平，则单片机判断此时为人为断电情况，并使单片机控制信号输出管脚的输出为低电平；若单片机返回信号输入管脚的输入为低电平，则单片机判断此时为市电停电情况，并单片机控制信号输出管脚的输出为高电平。

11.根据权利要求8所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，当市电停电且单片机返回信号输入管脚的输入为低电平时，若切断发光二极管灯具供电回路中的开关，则单片机的返回信号输入管脚将被保持为高电平，单片机将判断此时为人为断电情况。

12.根据权利要求8所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机的返回信号输入管脚未检测到任何信号，则可通过按住连接在单片机通断信号输出管脚的点触开关，时长不超过3秒钟，从而使单片机进入睡眠模式，检测信号输出管脚停止工作，待市电恢复后，才能使单片机正常工作。

13.根据权利要求8所述的一种电网停电或人为开关断电智能识别电源，其特征在于，若单片机控制信号输出管脚的输出为低电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于关断状态，发光二极管灯具不发光；若单片机控制信号输出管脚的输出为高电平，则串联在发光二极管通电回路中的场效应管处于导通状态，发光二极管灯具发光。