CN103324108B - 一种用于实现单片机间歇工作的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，包括用来产生触发信号并具有第一延迟级以延迟触发信号的触发信号产生装置，与触发信号产生装置电连接并具有第二延迟级的晶体管延时继电器，晶体管延时继电器用于接收触发信号将单片机的工作电源导通并延迟后关闭，所述第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大。所述晶体管延时继电器包括触发电路和快速放电回复电路，触发电路由场效应管、电阻和电容组成，快速放电回复电路由场效应管和电阻组成，所述晶体管延时继电器无触点、体积小、耗电少、成本低、抗干扰且性能稳定，便于集成封装，在水、电、气等智能化表的应用中，计量准确无误。

Description

一种用于实现单片机间歇工作的控制装置

技术领域

本发明涉及一种延时继电器，适用于水、电、气表等计量仪表的计数装置或类似控制装置，具体的说，涉及一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，属于电子技术领域。

背景技术

现有各种计量仪表的传感计数装置，一般是采用单片机采集计量传感信号的方式，如：中国专利20220531067.4、201110267269.2、201020544489.6中的所述。这些方式都是让单片机长期处于通电工作的状态，然后采集来自于传感器的脉冲或开关信号。无论信号来不来、什么时候来，单片机都要保持通电开机状态。由此带来了很多问题。首先就是外来干扰的问题，在单片机开机等待的时间里，若遇有较强干扰信号，计数就会产生误差，甚至直接导致单片机死机；其次是耗电的问题，尽管单片机耗电不多，但对于仅靠微小（甚至纽扣）电池供电的电路来说，进一步省电也是很有必要的；另外，由于外来信号的不规则变化与单片机难以识别等原因，造成计数误差的情况也很多；还有由于长期通电开机带来的整机故障率问题等。鉴于以上状况，也有一些同类装置采用了单片机待机休眠的工作方式，但这种方式毕竟是通电状态，单片机仍然难以抗击外来的各种干扰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，克服了现有技术中单片机不计数时通电待机所带来的耗电多、计数不准和运行故障的缺陷。采用本发明的控制装置后，实现了单片机在计数时通电工作，计数后断电停机，让单片机开停的次数作为计数次数的新的工作方式和装置，避免了磁电、静电、雷击的干扰，解决了计量表具远传计量不准确的根本问题，且控制装置采用晶体管延时继电器控制单片机的通断，具有体积小、耗电少、成本低、便于封装且性能稳定的优点。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括：

触发信号产生装置，用来产生触发信号并具有第一延迟级，以延迟触发信号；

晶体管延时继电器，与触发信号产生装置电连接并具有第二延迟级，接收触发信号将单片机的工作电源导通并延迟后关闭；

所述第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大。

一种优化方案，所述触发信号产生装置包括：

感应开关，一端与电源连接，另一端与晶体管延时继电器连接；

感应元件，设置在字轮上，字轮转动时感应元件可与感应开关配合。

另一种优化方案，所述感应元件为永磁体。

再一种优化方案，所述感应元件的数量为一个；

所述感应开关为干簧开关或霍尔开关。

进一步的优化方案，所述感应元件的数量为两个，两个感应元件的极性相反并对称设置在字轮上；

所述触发信号产生装置还包括一个用来与感应元件配合的辅助感应元件。再进一步的优化方案，所述感应开关为干簧开关。

更进一步的优化方案，所述晶体管延时继电器包括：

触发电路，由场效应管Q1、电阻R1和电容C1组成；

所述场效应管Q1的源极连接感应开关的输出端；

所述场效应管Q1的漏极连接单片机；

所述场效应管Q1的栅极经电容C1接地；

所述电阻R1连接在场效应管Q1的源极与场效应管Q1的栅极之间。

一种优化方案，所述晶体管延时继电器还包括：

快速放电回复电路，由场效应管Q2、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成；

所述场效应管Q2的栅极接电阻R2的一端、电阻R3的一端；

所述电阻R2的另一端接场效应管Q1的源极；

所述电阻R3的另一端接地；

所述场效应管Q2的源极接场效应管Q1的栅极；

所述场效应管Q2的漏极经电阻R4接地。

另一种优化方案，所述晶体管延时继电器还包括快速放电回复电路，所述快速放电回复电路为电阻R，电阻R的一端接触发信号产生装置的输出端，电阻R的另一端接地。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：触发信号产生装置发出信号时晶体管延时继电器控制单片机导通，完成计数任务、延时结束后由晶体管延时继电器控制单片机自动关机，实现了单片机在计数时通电工作，计数后断电停机，让单片机开停的次数作为计数次数的新的工作方式和装置，避免了磁电、静电、雷击的干扰，计量准确。

所述控制装置采用晶体管延时继电器控制单片机的通断，晶体管延时继电器由场效应管、电容和电阻组成，无触点、体积小、耗电少、成本低、抗干扰且性能稳定，便于集成封装。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例中控制装置的结构示意图；

附图2是本发明实施例1中控制装置的电气原理图；

附图3是本发明实施例2中控制装置的电气原理图；

附图4是本发明实施例中控制装置的另一种电气原理图；

图中，

1-晶体管延时继电器，2-单片机，3-字轮，4-感应开关，5-感应元件，6-辅助感应元件，7-触发信号产生装置，8-触发电路，9-快速放电回复电路。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，包括电连接的触发信号产生装置7和晶体管延时继电器1，晶体管延时继电器1电连接有输出端负载，本实施例中输出端负载为单片机2，单片机2的输入端与晶体管延时继电器1连接。触发信号产生装置7用于产生触发信号并具有第一延迟级，以延迟触发信号，晶体管延时继电器1具有第二延迟级，接收触发信号将单片机2的工作电源导通并延迟后关闭，所述第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大。

如图2所示，所述触发信号产生装置7包括感应开关4，感应开关4的一端与电源连接，感应开关4的另一端与晶体管延时继电器1连接，感应开关4的一侧设有字轮3，字轮3上设有一块感应元件5，感应元件5随字轮3的转动而转动，字轮3转动时感应元件5与感应开关4配合。

所述晶体管延时继电器1包括电连接的触发电路8和快速放电回复电路9，所述触发电路8包括场效应管Q1、电阻R1和电容C1，场效应管Q1的源极连接感应开关4的输出端，场效应管Q1的漏极连接单片机2，场效应管Q1的栅极经电容C1接地，电阻R1连接在场效应管Q1的源极与场效应管Q1的栅极之间。

所述快速放电回复电路9包括场效应管Q2、电阻R2、电阻R3和电阻R4，场效应管Q2的栅极接电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R2的另一端接场效应管Q1的源极，电阻R3的另一端接地，场效应管Q2的源极接场效应管Q1的栅极，场效应管Q2的漏极经电阻R4接地。

本实施例中感应开关4选用干簧开关，感应元件5选用永磁体，应用时，字轮3转动，永磁体随字轮3转动至干簧开关的感应范围内时，干簧开关导通后字轮3继续转动，电流经电阻R1到达场效应管Q1的栅极与电容C1的连接点，此时该点电位为低，场效应管Q1处于导通状态，电流经过场效应管Q1为单片机2提供了工作电源，单片机2上电工作。同时，电流经过电阻R2对电容C1充电，电容C1充满电的时间等于第二延迟级的延迟量，当电容C1的电压升高到场效应管Q1的栅极门限电压以上时，场效应管Q1截止，切断了单片机2的电源，此时单片机2也已完成预定任务，断电关机，由此达到了延时关机的目的。永磁体随字轮3转动至离开干簧开关的感应范围时，干簧开关断开，电源关断。永磁体与干簧开关从开始配合至结束配合的时间等于第一延迟级的延迟量。此时，场效应管Q2的栅极经电阻R3接地，电位变低，场效应管Q2导通，电容C1储存的电流经场效应管Q2和电阻R4快速释放，使场效应管Q1的栅极电压又变低，恢复到初始状态，等待下一次干簧开关接通。由于第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大，所以，晶体管延时继电器1先延时启动了单片机2，完成了开机计数的任务后再将单片机2关机，然后干簧开关再断开，恢复到初始状态，以此周而复始。

通过改变电阻R1和电容C1的取值可以调整延时关机的时间。

本实施例中所述的感应元件5为永磁体时，感应开关4也可以选用霍尔开关。

实施例2，如图1所示，一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，包括电连接的触发信号产生装置7和晶体管延时继电器1，晶体管延时继电器1电连接有输出端负载，本实施例中输出端负载为单片机2，单片机2的输入端与晶体管延时继电器1连接，单片机2的输出端接地，触发信号产生装置7用于产生触发信号并具有第一延迟级，以延迟触发信号，晶体管延时继电器1具有第二延迟级，接收触发信号将单片机2的工作电源导通并延迟后关闭，所述第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大。

如图3所示，所述触发信号产生装置7包括感应开关4，所述感应开关4为干簧开关，感应开关4的一端与电源连接，感应开关4的另一端与晶体管延时继电器1连接，感应开关4的一侧设有辅助感应元件6，所述辅助感应元件6为永磁体，在与感应开关4相对应的位置设有字轮3，字轮3上设有一组极性相反的感应元件5，所述感应元件5为永磁体，感应元件5随字轮3的转动而转动，感应开关4随感应元件5的不同极性而闭合或断开，且保持闭合或断开状态，直到另一极性的感应元件5靠近感应开关4时才能转换状态，辅助感应元件6用于使感应开关4保持闭合或断开状态、增加感应距离、提高触点的可靠性。采用这种辅助感应元件6和设有一组磁性相反的感应元件5的控制方式，使得感应开关4具有了通和断两个状态的自保持功能，使电源输入的状态具有了相当的稳定性和均等性，开和关的行程各占50%，更好地配合了晶体管延时继电器1的工作。

所述晶体管延时继电器1包括电连接的触发电路8和快速放电回复电路9，所述触发电路8包括场效应管Q1、电阻R1和电容C1，场效应管Q1的源极连接触发信号产生装置7的输出端，即感应开关4，场效应管Q1的漏极连接单片机2，场效应管Q1的栅极经电容C1接地，电阻R1连接在场效应管Q1的源极与场效应管Q1的栅极之间。

所述快速放电回复电路9包括场效应管Q2、电阻R2、电阻R3和电阻R4，场效应管Q2的栅极接电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R2的另一端接场效应管Q1的源极，电阻R3的另一端接地，场效应管Q2的源极接场效应管Q1的栅极，场效应管Q2的漏极经电阻R4接地。

本实施例中控制装置的工作原理同实施例1，故不再赘述。

上述实施例中所述的场效应管也可以选用开关管、晶闸管、隧道管或门电路等作为开关电路的控制电路来替代，其工作过程与场效应管的开关控制作用原理相同。

上述实施例中所述的输出端负载也可以为单片机以外的其他控制元件。

对于感应开关4开启不频繁的场合，以上实施例中的快速放电回复电路9也可以用一个电阻R来实现，如图4所示，电容C1的充电通过电阻R1和电阻R释放。甚至不需要设置快速放电回复电路9，凭电源关断后电容C1自身的漏电即可恢复初始状态，根据表述，本领域技术人员可以清晰地明确该技术方案，故不再附图表示。

上述实施例中的感应开关4也可以选用光电开关，当感应开关4为光电开关时，字轮3上的感应元件5为反光膜，反光膜覆盖字轮的一部分，反光膜随字轮3的转动而转动，光电开关的发射部分发射出光束，当反光膜随字轮转动至光束的反射范围时，光束经反光膜反射后进入光电开关的接收部分，光电开关导通，字轮3继续转动，直至反光膜离开光束的反射范围，光电开关断开，反光膜与光电开关从开始配合至结束配合的时间等于第一延迟级的延迟量，第一延迟级的延迟量大于第二延迟级的延迟量。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于实现单片机间歇工作的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括电连接的触发信号产生装置（7）和晶体管延时继电器（1），晶体管延时继电器（1）电连接有输出端负载，输出端负载的输入端与晶体管延时继电器（1）连接，输出端负载的输出端接地，触发信号产生装置（7）用于产生触发信号并具有第一延迟级，以延迟触发信号，晶体管延时继电器（1）具有第二延迟级，接收触发信号将输出端负载的工作电源导通并延迟后关闭，所述第一延迟级的延迟量比第二延迟级的延迟量大；

所述输出端负载为单片机（2）；

所述触发信号产生装置（7）包括感应开关（4），感应开关（4）的一端与电源连接，感应开关（4）的另一端与晶体管延时继电器（1）连接，感应开关（4）的一侧设有辅助感应元件（6），所述辅助感应元件（6）在与感应开关（4）相对应的位置设有字轮（3），字轮（3）上设有一组极性相反的感应元件（5），感应元件（5）随字轮（3）的转动而转动，感应开关（4）随感应元件（5）的不同极性而闭合或断开，且保持闭合或断开状态，直到另一极性的感应元件（5）靠近感应开关（4）时才能转换状态，辅助感应元件（6）用于使感应开关（4）保持闭合或断开状态；

所述晶体管延时继电器（1）包括电连接的触发电路（8）和快速放电回复电路（9），所述触发电路（8）包括场效应管Q1、电阻R1和电容C1，场效应管Q1的源极连接触发信号产生装置（7）的输出端，即感应开关（4），场效应管Q1的漏极连接输出端负载，场效应管Q1的栅极经电容C1接地，电阻R1连接在场效应管Q1的源极与场效应管Q1的栅极之间；

所述快速放电回复电路（9）包括场效应管Q2、电阻R2、电阻R3和电阻R4，场效应管Q2的栅极接电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R2的另一端接场效应管Q1的源极，电阻R3的另一端接地，场效应管Q2的源极接场效应管Q1的栅极，场效应管Q2的漏极经电阻R4接地。