CN209448721U - 开关电路、电源控制系统以及用于植保作业的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式提供一种开关电路、电源控制系统以及用于植保作业的设备，属于电子电路领域。所述开关电路包括：第一可控开关，用于连接电源与负载系统；第二可控开关，与所述第一可控开关的控制端连接，用于在所述第一可控开关导通的情况下导通，以维持所述第一可控开关的导通状态；主动开关，与所述第一可控开关的控制端连接，所述主动开关的开关状态变化能够致使所述第一可控开关的开关状态变化。在上述技术方案中，通过设置一个由操作人员操作的主动开关和一个用于维持第一可控开关的导通状态的第二可控开关，可以使得主动开关无需去维持可控开关的导通状态，因此可以延长主动开关的使用寿命，进而增强使用该开关电路的设备的稳定性。

Description

开关电路、电源控制系统以及用于植保作业的设备

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，具体地涉及开关电路、电源控制系统以及用于植保作业的设备。

背景技术

现有的开关电路多采用一个由操作人员操作的主动开关，该主动开关一般为机械式的按键开关，操作人员通过机械触碰方式改变电路的通断，并通过机械方式保持。然而，由于该主动开关既要起到控制通断的作用，又要保持电路的通断状态，因此长期使用会产生磨损、疲劳，进而导致开关寿命降低，影响使用该开关电路的设备的稳定性。

实用新型内容

为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型实施方式的目的是提供一种开关电路、电源控制系统以及用于植保作业的设备。

为了实现上述目的，本实用新型实施方式提供一种开关电路，包括：第一可控开关，用于连接电源与负载系统；第二可控开关，与所述第一可控开关的控制端连接，用于在所述第一可控开关导通的情况下导通，以维持所述第一可控开关的导通状态；主动开关，与所述第一可控开关的控制端连接，所述主动开关的开关状态变化能够致使所述第一可控开关的开关状态变化。

可选地，所述开关电路还包括：储能装置，连接在所述第二可控开关的控制端与输出端之间，用于接收电能并能够给所述第二可控开关的控制端提供导通电压。

可选地，所述开关电路还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接在所述第一可控开关的输入端和控制端之间，所述第二电阻的一端通过所述第一电阻与所述电源连接，另一端分别经由并联连接的所述第二可控开关和所述主动开关接地，所述第一可控开关的输入端与所述电源连接，所述第一可控开关的输出端与所述负载系统连接；其中在所述第二可控开关和所述主动开关中至少一者导通的情况下，所述电源施加在所述第一电阻两端的电压输入至所述第一可控开关的控制端，以使得所述第一可控开关导通。

可选地，所述储能装置为电容。

另一方面，本实用新型实施方式提供一种电源控制系统，包括：位于负载系统中的控制器；以及上述的开关电路；其中，所述控制器的信号输出端与所述第二可控开关的控制端连接，用于在所述控制器上电后输出使得所述第二可控开关导通的信号；所述控制器的信号输入端与所述主动开关连接，用于在所述控制器上电后检测所述主动开关的动作；所述控制器在检测到所述主动开关的所述动作之后从所述信号输出端输出使得所述第二可控开关断开的信号。

可选地，所述电源控制系统还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻连接在所述控制器的信号输出端与所述第二可控开关的控制端之间，所述第四电阻连接在所述第二可控开关的控制端和输出端之间；其中在所述控制器的信号输出端输出所述电压信号的情况下，所述电压信号施加在所述第三电阻两端的电压输入至所述第二可控开关的控制端，以使得所述第二可控开关导通。

可选地，所述电源控制系统还包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述电源或所述控制器的电源输出端连接，另一端与所述控制器的信号输入端连接，所述第六电阻一端通过所述第五电阻与所述电源或所述控制器的电源输出端连接，另一端通过所述主动开关接地。

可选地，在所述控制器的信号输入端与所述第一可控开关的控制端之间设有至少一个二极管，以阻断所述控制器的信号输入端与所述第一可控开关的控制端之间的电流。

相应地，本实用新型实施方式还提供一种用于植保作业的设备，所述设备包括上述的电源控制系统。

可选地，所述用于植保作业的设备包括植保无人机、植保无人车、灌药机、液位计以及智能药箱中的至少一者。

在上述技术方案中，通过设置一个由操作人员操作的主动开关和一个用于维持第一可控开关的导通状态的第二可控开关，可以使得主动开关无需去维持可控开关的导通状态，因此可以降低主动开关的磨损和疲劳程度，延长主动开关的使用寿命，进而增强使用该开关电路的设备的稳定性。

本实用新型实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施方式，但并不构成对本实用新型实施方式的限制。在附图中：

图1示例性示出了本实用新型实施方式提供的一种开关电路的框图；

图2示例性示出了本实用新型可选实施方式提供的一种开关电路的框图；

图3示例性示出了本实用新型可选实施方式提供的一种开关电路的电路图；以及

图4示例性示出了本实用新型可选实施方式提供的一种电源控制系统的电路图。

附图标记说明

K1 第一可控开关 K2 第二可控开关

K0 主动开关 S 电源

L 负载系统 C 储能单元

R1～R6 电阻 C1 电容

D1、D2 二极管 M 控制器

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施方式，并不用于限制本实用新型实施方式。

另外，若本实用新型实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型所述的连接可以是直接连接或者通过中间媒介间接连接，并且在本实用新型未做相反说明的情况下，本实用新型实施方式中的连接是指电性连接。

图1是本实用新型实施方式提供的一种开关电路的框图。如图1所示，本实用新型提供一种开关电路，该开关电路包括第一可控开关K1、第二可控开关K2和主动开关K0。其中，第一可控开关K1用于连接电源S与负载系统L，第二可控开关K2与第一可控开关K1的控制端连接，用于在第一可控开关K1导通的情况下导通，以维持第一可控开关K1的导通状态，主动开关K0与第一可控开关K1的控制端连接,该主动开关K0的开关状态变化能够致使第一可控开关K1的开关状态变化。

在使用时，操作人员可以通过主动开关K0来控制第一可控开关K1，由于第一可控开关K1位于电源S与负载系统L之间，因此操作人员通过主动开关K0可以控制电源S与负载系统L之间电路的通断。举例来说，当操作人员使得主动开关K0闭合时，可以向第一可控开关K1的控制端施加能够使得第一可控开关K1导通的导通电压。当第一可控开关K1导通时，控制电源S与负载系统L之间的电路导通。在负载系统L上电的情况下，可以控制第二可控开关K2导通，第二可控开关K2导通后，也可以向第一可控开关K1的控制端施加能够使得第一可控开关K1导通的导通电压，从而可以维持第一可控开关K1的导通状态。此时，主动开关K0可以恢复至断开状态，而无需维持在闭合状态。其中，该主动开关K0可以为按键式机械开关、旋钮式机械开关、微动开关或接近开关等。第一可控开关K1和/或第二可控开关K2可以是MOS(metal oxide semiconductor，金属—氧化物—半导体)管或三极管等。其中，当第一可控开关K1或第二可控开关K2为MOS管时，第一可控开关K1或第二可控开关K2的控制端可以为MOS管的栅极，第一可控开关K1或第二可控开关K2的输入端可以为MOS管的源极或漏极，第一可控开关K1或第二可控开关K2的输出端可以对应为MOS管的漏极或源极。当第一可控开关K1或第二可控开关K2为三极管时，第一可控开关K1或第二可控开关K2的控制端可以为三极管的基极，第一可控开关K1或第二可控开关K2的输入端可以为三极管的集电极或发射极，第一可控开关K1或第二可控开关K2的输出端可以对应为三极管的发射极或集电极。

如此，通过设置一个由操作人员操作的主动开关K0和一个用于维持第一可控开关K1的导通状态的第二可控开关K2，可以使得主动开关K0无需去维持可控开关K1的导通状态，因此可以降低主动开关K0的磨损和疲劳程度，延长主动开关K0的使用寿命，进而增强使用该开关电路的设备的稳定性。

如图2所示，在本实用新型可选实施方式中，开关电路还包括储能装置C，该储能装置C可以连接在第二可控开关K2的控制端与输出端之间，用于接收电能并能够给第二可控开关K2的控制端提供导通电压。

具体地，负载系统L上电后，可以通过向第二可控开关K2的控制端施加能够使得该第二控制开关K2导通的导通电压，以使得第二可控开关K2导通。在第二可控开关K2导通时，能够向第一可控开关K1的控制端施加使得该第一可控开关K1导通的导通电压，进而可以维持第一可控开关K1的导通状态。然而，当负载系统L因需要升级等原因需要重启时，至少部分元件会暂时性地断电，此时由负载系统L向第二可控开关K2的控制端施加的导通电压会消失，从而无法维持第二可控开关K2的导通状态，进而无法维持第一可控开关K1的导通状态。为解决上述问题，在本实施方式中，开关电路还包括用于接收电能并能够给第二可控开关K2的控制端提供导通电压的储能装置C，该储能装置C可以连接在第二可控开关K2的控制端与输出端之间。在负载系统L上电的情况下，在向第二可控开关K2的控制端施加导通电压的同时，还可以为储能装置C充电，从而储能装置C能够储存电能。在负载系统L由于升级等原因断电时，储能装置C可以通过释放电能来给第二可控开关K2的控制端提供导通电压，进而维持第二可控开关K2处于导通状态。如此，即便负载系统L暂时性地断电，第二可控开关K2依然能够维持导通状态，进而第一可控开关K1也能够维持导通状态，从而不会由于负载系统L暂时性地断电使得电源S与负载系统L之间的电路断开，在负载系统L重启过程中，不需断电的元件可以正常工作。

如图3所示，在本实用新型一种可选实施方式中，开关电路还包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1连接在第一可控开关K1的输入端和控制端之间，第二电阻R2的一端通过第一电阻R1与电源S连接，另一端分别经由并联连接的第二可控开关K2和主动开关K0接地。第一可控开关K1的输入端与电源S连接，第一可控开关K1的输出端与负载系统L连接。其中，在第二可控开关K2和主动开关K0中至少一者导通的情况下，电源S施加在第一电阻R1两端的电压输入至第一可控开关K1的控制端，以使得第一可控开关K1导通。

在使用时，第二可控开关K2和主动开关K0中任意一者导通时，由第一电阻R1和第二电阻R2组成的串联电路形成通路。第一电阻R1和第二电阻R2起分压作用，电源的输入电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后，能够向第一可控开关K1的控制端施加足以使该第一可控开关K1导通的导通电压。从而在主动开关K0和第二可控开关K2中任意一者导通时，能够使得第一可控开关K1导通。

继续参照图3，在本实用新型一种可选实施方式中，储能装置C可以为电容C1，该电容C1可以连接在第二可控开关K2的控制端与输出端之间。如此，通过在第二可控开关K2的控制端与输出端之间连接电容C1，可以使得负载系统L在向第二可控开关K2的控制端施加能够使得第二可控开关K2导通的导通电压V2时，电容C1能够充电，而在负载系统L暂时性断电时，电容C1能够及时向第二可控开关K2的控制端释放电能，以维持第二可控开关K2的导通状态。其中，电容C1的电容量可以根据第二可控开关K2的导通电压V2和需要维持第二可控开关K2处于导通状态的时间来确定。需要说明的是，储能装置C不限于电容，该储能装置C还可以为电感或化学储能装置等，储能装置C的连接方式也不限于本实施方式中的连接方式，该储能装置C的具体连接方式可以根据储能装置C的类型确定。

如图4所示，本实用新型实施方式还提供一种电源控制系统，该电源控制系统包括位于负载系统中的控制器M以及上述的开关电路。其中，控制器M的信号输出端与第二可控开关K2的控制端连接，用于在控制器上电后输出使得第二可控开关K2导通的信号。控制器的信号输入端与主动开关K0连接，用于在控制器M上电后检测主动开关K0的动作；控制器M在检测到主动开关K0的动作之后从该控制器M的信号输出端输出使得第二可控开关K2断开的信号。其中，该控制器M可以包括但不限于单片机、微处理器以及芯片等。

具体地，电源S通过第一可控开关K1与负载系统L连接，当第一可控开关K1导通时，电源S能够给负载系统L供电。控制器M位于负载系统L中，该控制器M可以包括电源输出接口(即电源输出端)和I/O(Input/Output，输入/输出)接口，该I/O接口具体可以包括信号输入接口(即信号输入端)和信号输出接口(即信号输出端)。在使用时，在关机状态(即负载系统L处于断电状态)下，当按下主动开关K0时，由电源S提供的输入电压经第一电阻R1和第二电阻R2分压后，向第一可控开关K1的控制端施加导通电压，使得该第一可控开关K1导通，负载系统L上电，控制器M被开启，控制器M开启之后，控制器M的信号输出端保持高电平，进而能够向与控制器M的信号输出端连接的第二可控开关K2的控制端施加导通电压，使得该第二可控开关K2导通。此时操作人员可以放开主动开关K0，主动开关K0中可以包括压缩弹簧或扭簧等复位结构，因此当操作人员放开主动开关K0时，主动开关K0可以例如在压缩弹簧的弹力或扭簧的旋转力的作用下恢复至断开状态。由于第二可控开关K2处于导通状态，因此即使主动开关K0恢复至断开状态，电源S与负载系统L之间也可以保持通路，负载系统L也可以正常运行。控制器M的信号输入端与主动开关K0连接，在控制器M上电后，当操作人员使得主动开关K0再次闭合时，控制器M的信号输入端检测到主动开关K0闭合，此时控制器M可以拉低信号输出端口的电压，使得第二可控开关K2断开。此时当操作人员再松开主动开关K0后，主动开关K0恢复至断开状态，第一可控开关K1的控制端失去导通电压，进而第一可控开关K1关断。电源S与负载系统L之间的电路断开，电源S停止向负载系统L供电，负载系统L断电关机。

可选地，当控制器M检测到负载系统L在一预设时间内不被操作人员操作时，控制器M会拉低信号输出端口的电压，进而使得第二可控开关K2断开，此时若主动开关K0也处于断开状态，则第一可控开关K1也会断开，从而电源S与负载系统L之间的电路断开，负载系统L断电关机。其中，该预设时间可以预先进行设定，从而能够实现操作人员在该预设时间内不对负载系统L进行操作时，负载系统L能够自动关机。

一般而言，在对负载系统L进行升级(例如进行软件升级)的过程中，控制器M(例如单片机)需要进行重启。在本实用新型实施方式中，由于第二可控开关K2的控制端与输出端之间连接有储能装置C，因此在控制器M重启过程中，可以由储能装置C维持第二可控开关K2导通，因此电源S与负载系统L之间的电路不会断开，负载系统L中除控制器M外的其余元件并不会断电，因此负载系统L的升级过程可以顺利完成。随后，在控制器M重启完成后，该控制器M的信号输出端向第二可控开关K2施加导通电压，第二可控开关K2维持导通状态，进而保持电源S与负载系统L之间的电路导通，负载系统L能够正常运行。

如此，操作人员可以通过主动开关K0控制负载系统L的开启和关闭，操作过程简单、方便。并且，由于主动开关K0无需去维持第一可控开关K1的导通状态，因此可以降低主动开关K0的磨损和疲劳程度，延长主动开关K0的使用寿命，进而增强使用该开关电路的设备的稳定性。

在本实用新型的可选实施方式中，电源控制系统还包括第三电阻R3和第四电阻R4。第三电阻R3连接在控制器M的信号输出端与第二可控开关K2的控制端之间，第四电阻R4连接在第二可控开关K2的控制端和输出端之间。其中，在控制器M的信号输出端输出电压信号的情况下，该电压信号施加在第三电阻R3两端的电压输入至第二可控开关K2的控制端，以使得第二可控开关K2导通。具体地，第三电阻R3和第四电阻R4起分压作用，如此控制器M的信号输出端所输出的电压经过第三电阻R3和第四电阻R4分压后，可以向第二可控开关K2的控制端施加能够使该第二可控开关K2导通的导通电压。

在本实用新型一种可选实施方式中，电源控制系统还包括第五电阻R5和第六电阻R6。第五电阻R5的一端与电源S或控制器M的电源输出端连接，另一端与控制器M的信号输入端连接，第六电阻R6一端与通过第五电阻R5与电源S或控制器M的电源输出端连接，另一端通过主动开关K0接地。具体地，第五电阻R5和第六电阻R6起分压作用，控制器M的信号输入端可以连接在第五电阻R5和第六电阻R6之间。第五电阻R5可以与电源S连接，也可以与控制器M的电源输出端连接。当操作人员使得主动开关K0导通时，电源S或控制器M的电源输出端所输出的电压经第五电阻R5和第六电阻R6的分压作用后，向控制器M的信号输入端口输入一电压信号，控制器检测到该电压信号后，可以拉低信号输出端口的输出电压，从而断开第二主动开关K2。

在本实用新型一种可选实施方式中，在控制器M的信号输入端与第一可控开关K1的控制端之间设有至少一个二极管，以阻断控制器M的信号输入端与第一可控开关K1的控制端之间的电流。具体地，可以在控制器M的信号输入端与第一可控开关K1的控制端之间设置二极管D1，该二极管D1具体可以位于电阻R2与电阻R6之间，该二极管D1用于阻止从控制器M的信号输入端至第一可控开关K1的控制端方向的电流，如此第二可控开关K2在维持第一可控开关K1导通的过程中，不会影响控制器M的信号输入端的电压信号。可选地，在控制器M的信号输入端与第一可控开关K1的控制端之间还可以设置有与二极管D1导通方向相反的二极管D2。该二极管D2具体可以设置在二极管D1与电阻R6之间，通过该二极管D2可以进一步阻止第一可控开关K1的控制端上的导通电压对控制器M的信号输入端的影响，避免控制器M出现错误判断。

相应地，本实用新型实施方式还提供一种用于植保作业的设备，该用于植保作业的设备可以包括上述的电源控制系统。具体地，该用于植保的设备可以包括植保无人机、植保无人车、灌药机、液位计(例如用于检测药箱内液体的液位的低功耗液位计)以及智能药箱中的至少一者。如此，在上述用于植保作业的设备使用该电源控制系统时，可以实现一键开关机功能和定时关机的功能，同时在对负载系统L进行升级时，负载系统L也不会断电，从而可以保证负载系统L安全稳定地升级。

以上结合附图详细描述了本实用新型的可选实施方式，但是，本实用新型实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施方式的技术构思范围内，可以对本实用新型实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得控制器、芯片或处理器(processor)执行本实用新型各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施方式的思想，其同样应当视为本实用新型实施方式所公开的内容。

Claims (10)

1.一种开关电路，其特征在于，包括：

第一可控开关，用于连接电源与负载系统；

第二可控开关，与所述第一可控开关的控制端连接，用于在所述第一可控开关导通的情况下导通，以维持所述第一可控开关的导通状态；

主动开关，与所述第一可控开关的控制端连接，所述主动开关的开关状态变化能够致使所述第一可控开关的开关状态变化。

2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，还包括：

储能装置，连接在所述第二可控开关的控制端与输出端之间，用于接收电能并能够给所述第二可控开关的控制端提供导通电压。

3.根据权利要求1或2所述的开关电路，其特征在于，还包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻连接在所述第一可控开关的输入端和控制端之间，所述第二电阻的一端通过所述第一电阻与所述电源连接，另一端分别经由并联连接的所述第二可控开关和所述主动开关接地，所述第一可控开关的输入端与所述电源连接，所述第一可控开关的输出端与所述负载系统连接；

其中在所述第二可控开关和所述主动开关中至少一者导通的情况下，所述电源施加在所述第一电阻两端的电压输入至所述第一可控开关的控制端，以使得所述第一可控开关导通。

4.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于，所述储能装置为电容。

5.一种电源控制系统，其特征在于，包括：

位于负载系统中的控制器；以及

根据权利要求1至4中任意一项所述的开关电路；

其中，所述控制器的信号输出端与所述第二可控开关的控制端连接，用于在所述控制器上电后输出使得所述第二可控开关导通的电压信号；所述控制器的信号输入端与所述主动开关连接，用于在所述控制器上电后检测所述主动开关的动作；所述控制器在检测到所述主动开关的所述动作之后从所述信号输出端输出使得所述第二可控开关断开的信号。

6.根据权利要求5所述的电源控制系统，其特征在于，还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻连接在所述控制器的信号输出端与所述第二可控开关的控制端之间，所述第四电阻连接在所述第二可控开关的控制端和输出端之间；

其中在所述控制器的信号输出端输出所述电压信号的情况下，所述电压信号施加在所述第三电阻两端的电压输入至所述第二可控开关的控制端，以使得所述第二可控开关导通。

7.根据权利要求5所述的电源控制系统，其特征在于，还包括第五电阻和第六电阻，所述第五电阻的一端与所述电源或所述控制器的电源输出端连接，另一端与所述控制器的信号输入端连接，所述第六电阻一端通过所述第五电阻与所述电源或所述控制器的电源输出端连接，另一端通过所述主动开关接地。

8.根据权利要求5所述的电源控制系统，其特征在于，在所述控制器的信号输入端与所述第一可控开关的控制端之间设有至少一个二极管，以阻断所述控制器的信号输入端与所述第一可控开关的控制端之间的电流。

9.一种用于植保作业的设备，其特征在于，所述设备包括根据权利要求5至8任意一项所述的电源控制系统。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备包括植保无人机、植保无人车、灌药机、液位计以及智能药箱中的至少一者。