CN214959493U - 一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，包括启动停止模块、运放反相偏置模块、运算放大器、保持电路和输出端；所述的启动停止模块，用于提供启动和停止的输入控制信号；所述的运放反相偏置模块、运算放大器和保持电路用于实现启动、保持和停止功能；所述的输出端用于传输、驱动或指示给下一级电路。与现有技术相比，本发明提供的一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，不但克服了现有技术中采用纯电磁继电器、PLC和MCU方式实现启动和停止功能控制的缺陷，而且还能继承安全可靠的优势，给电气控制领域增添了一个能够同时满足结构简单、成本低、体积小和功耗低的技术应用方面选择。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制领域，特别是涉及一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置。
背景技术
在电气控制领域，能够实现启动、保持（自锁）和停止功能的基本控制装置均带有明显的、利于操作的启动和停止按钮，用来接通和分断所控制的受控对象，就像应用在计算机中的ROM一样，具有“失电易失、得电不易失”的“记忆保持”功能，即当其失电后会自动断开受控对象，在复电后须重新由人工优先干预来实现操作，此时按下启动按钮后，会“记忆”保持为得电的启动工作状态；此时再按下停止按钮后，会“记忆”保持为失电的停止工作状态；正因为有了这样可靠的安全优势，从诞生之日起，一直被广大业者普遍应用。
现阶段能够实现启动、保持（自锁）和停止功能的基本控制装置主要采用纯电磁继电器、PLC和MCU方式实现控制，其中电磁继电器方式为纯硬件控制，PLC和MCU方式为软件与硬件结合控制。
发明人在实现本发明实施例过程中发现：
（1）现有技术中采用纯电磁继电器，虽然可靠，但是体积大和成本相对较高，尤其是采用纯电磁继电器控制方式功耗较大；
（2）采用PLC方式控制和MCU方式控制，虽然体积减小，器件成本相对较低，但是软硬件开发成本相对较高。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置。
本发明所采用的技术方案是：一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，包括启动停止模块和运算放大器模块；
所述启动停止模块包含启动按钮S1、缓冲电容C1、偏置电阻R1、限流电阻R2、缓冲电容C2和停止按钮S2；其中启动按钮S1是常开按钮，用于提供启动的输入控制信号，而停止按钮S2是常开按钮，用于提供停止的输入控制信号；
缓冲电容C1和启动按钮S1并联，其并联的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R1的一端和限流电阻R2的一端，偏置电阻R1的另一端接地；缓冲电容C2和停止按钮S2并联，其并联的一端连接限流电阻R2的另一端，而其并联的另一端接地；
所述运算放大器模块包含输出端OUT、运放反相偏置电路、运算放大器U1和保持电路；
所述输出端OUT与运算放大器U1输出端相连，用于传输、驱动或指示给下一级电路；
所述运放反相偏置电路包含偏置电阻R3和偏置电阻R4，偏置电阻R3的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R4的一端和运算放大器U1的反相输入端，偏置电阻R4的另一端接地；
所述保持电路包含限流电阻R5和隔离二极管D1，限流电阻R5的一端连接运算放大器U1输出端，另一端连接隔离二极管D1的阳极，隔离二极管D1的阴极连接运算放大器U1的同相输入端；
当运算放大器U1输出高电平时，提供给运算放大器U1的电源V1设置应保证输出端OUT的电压值大于隔离二极管D1的两端压降与同相输入端电压值之和。
刚上电瞬间，运放反相偏置电路中由电源VCC、偏置电阻R3和偏置电阻R4组成的基准电路，其提供的基准电压输送至运算放大器U1反相输入端是固定不变的，此时启动按钮S1和停止按钮S2均未动作，一方面，缓冲电容C1具有通交隔直特性，缓冲电容C1瞬间相当于短路，其两端电压为零，启动停止模块中电源VCC相当于直接加在偏置电阻R1之上，又由于限流电阻R2和缓冲电容C2的延时作用，导致运算放大器U1同相输入端电压上升缓慢，在此过程中运算放大器U1反相输入端电压值高于同相输入端电压值，运算放大器U1输出端为低电平，输出端OUT也为低电平；
另一方面，缓冲电容C1由电源VCC充电后，其电压值缓慢上升，其两端直至达到电源VCC的电压值，使得偏置电阻R1上电压值逐渐降低，直至接近为零，在此过程中运算放大器U1反相输入端电压值始终高于同相输入端电压值，使得运算放大器U1输出端为低电平，输出端OUT也为低电平；
当按下启动按钮S1时，缓冲电容C1被短接，电源VCC经过限流电阻R2和缓冲电容C2组成的电路后，直接输送至运算放大器U1同相输入端，直到运算放大器U1同相输入端电压值大于反相输入端电压值后，运算放大器U1输出端为高电平，输出端OUT也为高电平，此高电平再经保持回路中的限流电阻R5和隔离二极管D1输送至运算放大器U1同相输入端，再经限流电阻R2和偏置电阻R1组成了串联回路的把持，使得其同相输入端电压值持续大于其反相输入端电压值，即使启动按钮S1松开复位，也会持续抬高运算放大器U1同相输入端的电位，进而也会保持运算放大器U1输出端持续为高电平，即保证了输出端OUT也持续为高电平，实现了启动和保持功能；
当按下停止按钮S2时，缓冲电容C2被短接接地，运算放大器U1同相输入端电压值小于其反相输入端电压值，运算放大器U1输出端变为低电平，输出端OUT也变为低电平，实现了停止功能。
进一步地，所述启动按钮S1替换为机械开关S3，停止按钮S2替换为机械开关S4。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置与现有技术相比如下：
（1）对比采用纯电磁继电器，体积减小和成本降低；尤其是对比采用纯电磁继电器方式控制，功耗有较大减少；
（2）对比采用PLC方式控制和MCU方式控制，减少了软硬件开发成本；
总之，本方案提供的一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，不但克服了现有技术中采用纯电磁继电器、PLC和MCU方式实现启动和停止功能控制的缺陷，而且也同样能继承安全可靠的优势，并给电气控制领域增添了一种能够同时满足结构简单、成本低、体积小和功耗低的技术应用方面选择。
附图说明
图1为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置一个典型示意图。
图2为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置另一个典型示意图。
图3为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置一个具体实例。
图4为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置另一个具体实例。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1所示，为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置一个典型示意图，包括启动停止模块和运算放大器模块；
所述启动停止模块包含启动按钮S1、缓冲电容C1、偏置电阻R1、限流电阻R2、缓冲电容C2和停止按钮S2；其中启动按钮S1是常开按钮，用于提供启动的输入控制信号，而停止按钮S2是常开按钮，用于提供停止的输入控制信号；
缓冲电容C1和启动按钮S1并联，其并联的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R1的一端和限流电阻R2的一端，偏置电阻R1的另一端接地；缓冲电容C2和停止按钮S2并联，其并联的一端连接限流电阻R2的另一端，而其并联的另一端接地；
所述运算放大器模块包含输出端OUT、运放反相偏置电路、运算放大器U1和保持电路；
所述输出端OUT与运算放大器U1输出端相连，用于传输、驱动或指示给下一级电路；
所述运放反相偏置电路包含偏置电阻R3和偏置电阻R4，偏置电阻R3的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R4的一端和运算放大器U1的反相输入端，偏置电阻R4的另一端接地；
所述保持电路包含限流电阻R5和隔离二极管D1，限流电阻R5的一端连接运算放大器U1输出端，另一端连接隔离二极管D1的阳极，隔离二极管D1的阴极连接运算放大器U1的同相输入端；
当运算放大器U1输出高电平时，提供给运算放大器U1的电源V1设置应保证输出端OUT的电压值大于隔离二极管D1的两端压降与同相输入端电压值之和。
如图2所示，为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置另一个典型示意图，是在图1的基础上，将所述启动按钮S1替换为机械开关S3，停止按钮S2替换为机械开关S4。
如图3所示，为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置一个具体实例，其工作过程与图1的典型示意图大致相同，其中起关键作用器件是：运算放大器U1，采用型号是LM324，隔离二极管D1，采用的采用型号是1N4148；另外，输出端OUT外接了一个由限流电阻R6与发光二极管LED串联的支路到电源地，用于指示电路工作状态；进行相应动作后，即当发光二极管LED亮时，输出端OUT为高电平，作启动后的指示；当发光二极管LED灭时，输出端OUT为低电平，作停止后的指示。
如图4为本发明一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置另一个具体实例，其工作过程与图3的具体实例大致相同，不同的是，输出端OUT外接了一个三极管Q1驱动继电器J1的开关电路，其中三极管Q1型号为S8050，继电器J1型号为HF46-5-HS1，续流二极管D3为1N4148；进行相应动作后，即当输出端OUT为高电平时，继电器J1执行得电动作；当输出端OUT为低电平时，继电器J1执行失电动作。
Claims (2)
1.一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，其特征在于，包括启动停止模块和运算放大器模块；
所述启动停止模块包含启动按钮S1、缓冲电容C1、偏置电阻R1、限流电阻R2、缓冲电容C2和停止按钮S2；其中启动按钮S1是常开按钮，用于提供启动的输入控制信号，而停止按钮S2是常开按钮，用于提供停止的输入控制信号；
缓冲电容C1和启动按钮S1并联，其并联的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R1的一端和限流电阻R2的一端，偏置电阻R1的另一端接地；缓冲电容C2和停止按钮S2并联，其并联的一端连接限流电阻R2的另一端，而其并联的另一端接地；
所述运算放大器模块包含输出端OUT、运放反相偏置电路、运算放大器U1和保持电路；
所述输出端OUT与运算放大器U1输出端相连，用于传输、驱动或指示给下一级电路；
所述运放反相偏置电路包含偏置电阻R3和偏置电阻R4，偏置电阻R3的一端连接电源VCC，另一端连接偏置电阻R4的一端和运算放大器U1的反相输入端，偏置电阻R4的另一端接地；
所述保持电路包含限流电阻R5和隔离二极管D1，限流电阻R5的一端连接运算放大器U1输出端，另一端连接隔离二极管D1的阳极，隔离二极管D1的阴极连接运算放大器U1的同相输入端；
当运算放大器U1输出高电平时，提供给运算放大器U1的电源V1设置应保证输出端OUT的电压值大于隔离二极管D1的两端压降与同相输入端电压值之和。
2.根据权利要求1所述的一种由运算放大器组成且具有启动和停止功能的控制装置，其特征在于，启动按钮S1替换为机械开关S3，停止按钮S2替换为机械开关S4。
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