CN104104141A - 仿真火车模型的双电源供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过铁轨供电的仿真火车模型，提供了一种仿真火车模型的双电源供电电路。仿真火车模型的电器部分在铁轨供电的前提下，增加了第二套充电电池电源供电，解决了仿真火车模型在行驶时出现短暂断电现象所引起的问题。当铁轨供电正常工作时，充电电池供电被截止，充电电池不输出电流，如果充电电池的电压低于额定的电压，充电电池将被充电，充到额定的电压时，充电停止。当铁轨供电发生短暂的断电现象时，仿真火车模型电器部分由充电电池供电。当铁轨供电中断超过一定时间后，被认为是全部系统的供电被切断，系统已经停止工作，电池开关控制电路将切断电池开关，电池开关处于非导通状态，充电电池停止输出电流。

Description

仿真火车模型的双电源供电系统

技术领域

本发明的应用领域为通过铁轨供电的仿真火车模型。 

背景技术

通常，仿真火车模型的电器部分，如电动机、各种灯光及解码器，是以铁轨为导体，依靠车轮与铁轨之间的良好接触，通过铁轨供电加以驱动的。常见的有双轨系统和三轨系统。当仿真火车模型行驶通过铁轨的接口处、岔道口的转接处，或者车轮与铁轨之间接触不良时，会产生短暂的断电现象。由此产生灯光闪烁、电动机运转不匀速、或扬声器声音变化等问题。目前常用方法为在火车模型电器部分的电源输入端并联一个电容。当发生断电现象时，火车模型的电器部分依靠电容中储存的能量继续工作。电容的体积随着容量的增加而增大。由于火车模型内的电器安装空间有限，并联电容的体积受到限制。也就是说，电容的容量受到相应的限制，电容所储存的能量有限。而且，电容的供电时间与负载有关，电容的电压随时间而下降。这样就不能保证断电期间电器部分在一定时间内稳定工作。另外，在系统启动时，大量的并联电容会造成短时间的大电流现象。进一步的方法为使用超级电容。同体积超级电容的容量大于普通电容。同样由于体积的限制，容量受到限制。超级电容的供电时间也与负载有关，电容的电压随时间而下降。这同样不能保证断电期间电器部分在一定时间内稳定工作。 

发明内容

本发明以解决仿真火车模型在行驶时会发生短暂断电现象为目的，在铁轨供电的前提下，提供了第二套充电电池电源供电。当铁轨供电出现短暂断电，或电压过低时，仿真火车模型的电器部分将由电池自动供电。当全部系统断电 并停止工作后，电池供电将在一定时间内自动中断。 

为解决这一技术问题，本发明所采用的技术方案是：该发明由电池充电电路、电池开关、电池、电池供电电路及电池开关控制电路共同组成。当铁轨供电正常工作时，电池开关处于导通状态，电池供电电路被截止，充电电池不输出电流。当充电电池电压低于额定电压时，充电电池将以线性动态电流被充电，充电充到额定的电压时，充电停止。当铁轨供电发生短暂断电时，仿真火车模型电器部分由充电电池供电。如果铁轨供电中断超过一定时间，被认为是全部系统供电被切断，系统已经停止工作，电池开关控制电路将切断电池开关，电池开关处于非导通状态，电池供电被自动切断. 

本发明的有益效果是，当正常的铁轨供电发生短暂断电现象时，仿真火车模型的电器部分将由充电电池继续供电，避免由于短暂断电产生的各种问题。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1.仿真火车模型的双电源供电电路； 

图2.微处理器控制的仿真火车模型的双电源供电电路。 

具体实施方式

图中1.铁轨左轨道，2.铁轨右轨道，3.整流器，4.稳压器，5.电流控制器，6.微处理器，R1，R2，R3，R4，R5，R6为电阻，BAT1为充电电池，D1，D2，D3，D4为二极管，T1为NPN三极管，T2为PMOS三极管，LED1为发光二极管，GND为电路地。在图1和图2所示的具体实例中，电池充电电路由电阻R1、二极管D1和稳压器4组成；PMOS三极管T2为电池开关，电池开关由电池开关控制电路控制；电池将通过二极管D3供电；发光二极管LED1为仿真火车模型的照明器件，发光二极管的电流由电流控制器5确定。正常情况下，铁轨左轨道1、铁 轨右轨道2和仿真火车模型之间有良好的接触。工作电路由铁轨供电，电路通过整流器3和稳压器4产生一个恒定电压。二极管D3的阴极电压高于阳极电压，充电电池BAT1不输出电流。当充电电池BAT1电压小于额定电压时，充电电池BAT1通过电阻R1、二极管D1被充电，电阻R1用于限制充电电流，二极管D1用于阻止充电电池BAT1电流回流。发光二极管LED1通过二极管D4供电发光，电池开关T2处于导通状态。当铁轨和火车模型之间发生断路时，由于电池开关T2处于导通状态，发光二极管LED1通过充电电池BAT1供电发光。当铁轨断电时间大于特定的时间，电池开关T2通过开关控制电路被切断，充电电池BAT1停止供电。 

电池开关控制电路实施例1 

图1所示的电池开关控制电路由二极管D2、电容C1、电阻R2、电阻R3、三极管T1组成。当铁轨供电正常时，电容C1通过二极管D2被迅速充电，电容C1的电压大于三极管T1的导通电压，电池开关PMOS三极管T2处于导通状态。当铁轨供电中断时，电容C1通过电阻R2和三极管T1放电。如果铁轨断电的时间大于特定的时间，电容C1的电压小于三极管T1的导通电压，电池开关PMOS三极管T2被断开，处于非导通状态，充电电池BAT1停止对发光二极管LED1的供电。充电电池BAT1的最长供电时间可以通过改变电容C1和电阻R2的大小确定。如果铁轨供电中断的时间小于一定的时间，电容C1的电压始终大于三极管T1的导通电压，当铁轨供电恢复后，电容C1通过二极管D2被迅速再次充电，电池开关PMOS三极管T2一直处于导通状态。 

电池开关控制电路实施例2 

图2所示的电池开关控制电路由微处理器6，电压测量电路电阻R4、电阻R5、电容C2，及开关控制电路电阻R3、电阻R6、三极管T1组成。电路的输入 电压由微处理器6通过数模转换引脚ADC和测量电路进行测量。当铁轨供电正常时，测量电压大于一个特定值，微处理器6的控制引脚Switch为高电平，电池开关PMOS三极管T2处于导通状态。当发生铁轨供电中断时，测量电压小于一个特定值，微处理器6开始计时。如果断电时间超过一特定时间，被认为系统已经断电停止运行，微处理器6的控制引脚Switch转换为低电平，电池开关PMOS三极管被断开，处于非导通状态，充电电池BAT1停止对发光二极管LED1的供电。 

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。 

Claims (7)

1.仿真火车模型的双电源供电系统的特征是：当铁轨供电正常时，仿真火车模型的电器部分由铁轨供电，如果充电电池电压低于额定电压，充电电池被充电。当铁轨供电中断时，仿真火车模型的电器部分自动由充电电池供电，充电电池的最长供电时间由开关控制电路控制。

2.根据权利要求1所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：充电电池的充电电路由恒压源、限流电阻及二极管组成；限流电阻用于限制充电电流，二极管用于阻止电池电流回流。

3.根据权利要求1所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：电池开关的控制电路由电流方向控制器件、电容、电阻及开关器件组成；铁轨供电中断时，充电电池的供电时间由电容、电阻和开关器件确定。

4.根据权利要求1所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：电池开关的控制电路由电流方向控制器件、可调电容、可调电阻及开关器件组成；充电电池的供电时间可以通过调整可调电容的容量及可调电阻的阻值调节。

5.根据权利要求1、3、4所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：当铁轨供电正常时，电池开关控制电路的电容通过电流方向控制器件被快速充电，电池开关保持导通状态；发生断路时，电容通过电阻及开关器件放电；当电容的电压小于开关器件导通电压时，电池开关被断开，充电电池停止电流输出，电容的充电时间远远短于放电时间。

6.根据权利要求1所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：铁轨的电压将被测量。当铁轨供电正常时，电池开关保持导通状态；当铁轨供电发生中断并超过一定时间，电池开关将被断开，充电电池停止电流输出。

7.根据权利要求1所述的仿真火车模型的双电源供电系统，其特征是：只允许通过充电电流方向控制器件，按确定的电流方向给充电电池充电；只允许充电电池通过供电电流方向控制器件，按确定的电流方向供电；当铁轨供电正常时，供电电流方向控制器件被截止，充电电池不输出电流。