CN204256419U - 延时断电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种延时断电装置，包括充电电路、超级电容组、电源模块、电压比较电路和智能检测控制模块，充电电路的输入端接外部电源，充电电路的输出端连接超级电容组，超级电容组的输出端分别连接电源模块和电压比较电路，电压比较电路的输出端与智能检测控制模块中的继电器输出模块连接，智能检测控制模块与超级电容组的输出端连接，智能检测控制模块的输入端与外部电源连接。本实用新型采用简单可靠的器件，实现复杂的功能，能够检测控制器等核心的外部供电单元的供电情况，在供电电源掉电时，能迅速切入，为控制器等核心设备继续提供电源；同时发送信号给控制器等核心设备，控制器等核心设备执行保存数据和关机动作，保证关键数据的备份以及系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及延时断电技术，具体地说，涉及一种矿用延时断电装置。
背景技术
在很多电控系统操作过程当中，均存在需要延时断电的情况。尤其是煤矿设备的电控系统中，根据主控器的工作状况，需要频繁断电，而主控器记录数据时间过于短暂，使得记录的数据无法保存，导致数据丢失；或者在主控器工作时因故障导致频繁断电，同样需要主控器记录数据，但因时间短不能实现数据的记录，导致无法判断故障的原因。这样就要求煤矿设备具有延时断电功能，延长断电的时间，可以及时的保存记录的数据。现有的断电延时装置其储能单元大多采用锂电池，无法满足煤矿设备的要求，存在安全隐患。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有煤矿设备频繁断电时存在的数据无法保存、故障难于处理等上述不足，提供一种结构简单、安全性高、能够保证煤矿设备关键数据的备份及系统可靠性的延时断电装置。
本实用新型的技术方案是：一种延时断电装置，该装置包括充电电路、超级电容组、电源模块、电压比较电路和智能检测控制模块，其中，充电电路的输出端与超级电容组输入端连接，为超级电容组充电；电源模块与超级电容组的输出端连接，用于输出稳定的电压；电压比较电路的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，电压比较电路的输出端与智能检测控制模块中的继电器输出模块连接，用于控制继电器动作；智能检测控制模块与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，且智能检测控制模块的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源是否掉电。
进一步的，电压比较电路包括一个达林顿阵列和分别与该达林顿阵列输入端连接的四路电压比较器，达林顿阵列的输出端与继电器模块的输入端连接；四路电压比较器中，三路电压比较器的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，一路电压比较器的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源的电压。
进一步的，所述继电器输出模块的输出端与充电电路和电源模块的输出端连接，用于控制电源模块和充电电路的输出。
进一步的，智能检测控制模块包括STC单片机以及分别与STC单片机连接的放电电路、 继电器输出模块、断电检测电路、模拟量信号处理模块、供电模块和通讯模块，其中，供电模块为STC单片机供电；所述断电检测电路的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源是否掉电；所述模拟量信号处理模块的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压。
优选的是，通讯模块设置有与上位机连接的通讯接口。
进一步的，所述STC单片机与超级电容组之间连接有分压电阻和电容容量指示灯，用于控制放电电路放电。
优选的是，充电电路设置有三级充电电阻，三级充电电阻设置为阶梯式连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用简单可靠的器件，实现复杂的功能，能够检测控制器等核心的外部供电单元的供电情况，当检测到外部供电电源掉电时，能够迅速切入，为控制器等核心设备继续提供电源；同时本实用新型延时断电装置也会发出供电单元掉电命令信号，发送给控制器等核心设备，控制器等核心设备可以在检测到该信号后，执行保存数据和关机动作，从而保证关键数据的备份以及系统的可靠性。本实用新型充电电路中的充电电阻，采用阶梯式连接，通过三级切换，保证了超级电容组的快速充电；采用超级电容组作为储能单元，充电电流大，充放电无次数限制，且充电容量大；智能检测控制模块大部分采用分立元件，直接控制继电器模块，单片机仅作为放电控制使用，有限保证了充放电的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
一种延时断电装置，该装置包括充电电路、超级电容组、电源模块、电压比较电路和智能检测控制模块，其中，充电电路的输出端与超级电容组输入端连接，为超级电容组充电；电源模块与超级电容组的输出端连接，用于输出稳定的电压；电压比较电路的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，电压比较电路的输出端与智能检测控制模块中的继电器输出模块连接，用于控制继电器动作；所述继电器输出模块的输出端与充电电路和电源模块的输出端连接，用于控制电源模块和充电电路的输出；智能检测控制模块与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，且智能检测控制模块的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源是否掉电。
为了实现对继电器的控制和对超级电容组的电压检测，所述电压比较电路包括一个达林顿阵列和分别与该达林顿阵列输入端连接的四路电压比较器，达林顿阵列的输出端与继电器模块的输入端连接；四路电压比较器中，三路电压比较器的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压，一路电压比较器的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源的电压。
为了实现对外部电源和对超级电容组的电压检测，上述智能检测控制模块包括STC单片机以及分别与STC单片机连接的放电电路、继电器输出模块、断电检测电路、模拟量信号处理模块、供电模块和通讯模块，其中，供电模块为STC单片机供电；所述断电检测电路的输入端与外部电源连接，用于检测外部电源是否掉电；所述模拟量信号处理模块的输入端与超级电容组的输出端连接，用于检测超级电容组的电压。
上述通讯模块设置有与上位机连接的通讯接口，可以实现与上位机之间的通讯。
所述STC单片机与超级电容组之间连接有分压电阻和电容容量指示灯，用于控制放电电路放电。
充电电路设置有三级充电电阻，三级充电电阻设置为阶梯式连接。
工作原理：
图1中电压比较器LM339A中的U1B、U1C、U1D均是用来检测超级电容组上的电压值。当U1C检测到超级电容组电压值到达5V时，LM339A引脚14输出高电平；当U1B检测到超级电容组电压值到达10V时，LM339A引脚1输出高电平；当U1D检测到超级电容组电压值到达18V时，LM339A引脚13输出高电平。LM339A引脚14输出高电平时，通过通过达林顿阵列ULN2003控制继电器K16吸合，LM339A引脚1输出高电平时，通过通过达林顿阵列ULN2003控制继电器K17吸合。继电器K16、K17的吸合实现了阶跃性的降低充电电路中的充电电阻，从而保证了超级电容组的快速充电。LM339A引脚13输出高电平时，通过通过达林顿阵列ULN2003控制继电器K15吸合，这时外部电源直接向延时断电装置的输出供电。
图1中电压比较器LM339A中的U1A是用来检测外部电源的电压值，当对本实施例延时断电装置24V上电时，LM339A引脚2输出高电平，通过达林顿阵列ULN2003控制继电器K18、K19吸合，继电器K18的常闭点断开，切断电源模块输出到延时断电装置回路，继电器K19用来向外部输出开关量信号，指示延时断电装置电源状态。
图1中二极管D34、D37、D38为利用其二极管的单向导电特性用来防止电流导流。
当外部能量失电或电源波动到18V以下时，电压比较器LM339A引脚2输出由高电平变 为低电平，通过达林顿阵列ULN2003控制继电器K18释放或直接由于外部电源停电导致继电器K18失电，继电器K18直接释放，此时超级电容组通过电源模块稳定输出到本实施例延时断电装置的输出级。因为不影响到装置供电，其它继电器的状态会根据各自的情况进行动作。
图1中单片机U20是一款低功耗的单片机，带有10路AD转换功能，单片机U20通过分压电阻R123和R124分压超级电容组电压，间接检测超级电容组上的电压值，根据电压情况控制电压指示灯及超级电容组电压放电到设定的最低电压时，控制放电电路中的双向可控硅BT1导通，从而实现超级电容组残余电量的释放。
以上所举实施例仅用为方便举例说明本实用新型，在本实用新型所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。
Claims (7)
1.一种延时断电装置，其特征在于：该装置包括充电电路、超级电容组、电源模块、电压比较电路和智能检测控制模块，其中，充电电路的输入端接外部电源，充电电路的输出端连接超级电容组，超级电容组的输出端分别连接电源模块和电压比较电路，电压比较电路的输出端与智能检测控制模块中的继电器输出模块连接，智能检测控制模块与超级电容组的输出端连接，智能检测控制模块的输入端与外部电源连接。
2.按照权利要求1所述的延时断电装置，其特征在于：电压比较电路包括一个达林顿阵列和分别与该达林顿阵列输入端连接的四路电压比较器，达林顿阵列的输出端与继电器模块的输入端连接；四路电压比较器中，三路电压比较器的输入端与超级电容组的输出端连接，一路电压比较器的输入端与外部电源连接。
3.按照权利要求1所述的延时断电装置，其特征在于：所述继电器输出模块的输出端与充电电路和电源模块的输出端连接。
4.按照权利要求1所述的延时断电装置，其特征在于：智能检测控制模块包括STC单片机以及分别与STC单片机连接的放电电路、继电器输出模块、断电检测电路、模拟量信号处理模块、供电模块和通讯模块，其中，供电模块为STC单片机供电；所述断电检测电路的输入端与外部电源连接，所述模拟量信号处理模块的输入端与超级电容组的输出端连接。
5.按照权利要求4所述的延时断电装置，其特征在于：通讯模块设置有与上位机连接的通讯接口。
6.按照权利要求4所述的延时断电装置，其特征在于：所述STC单片机与超级电容组之间连接有分压电阻和电容容量指示灯。
7.按照权利要求1所述的延时断电装置，其特征在于：充电电路设置有三级充电电阻，三级充电电阻设置为阶梯式连接。
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| CN110209536A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-09-06 | 苏州博学智能科技有限公司 | 一种安卓系统断电延时防系统异常方法 |
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| CN113452131A (zh) * | 2020-03-25 | 2021-09-28 | 上海铼钠克数控科技股份有限公司 | 数控设备的电源管理装置及方法 |
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