CN217361393U - 一种被动式感应自锁开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种被动式感应自锁开关，包括微处理器单元、电源管理单元、感应单元、H桥电路驱动单元、继电器单元；所述感应单元通过电源管理单元与微处理器单元相连，所述H桥电路驱动单元与微处理器单元相连，所述继电器单元上设有磁保持继电器，所述H桥电路上设有负载连接引脚，所述磁保持继电器的控制结构与H桥电路的负载连接引脚相连。本实用新型通过采用感应单元，配合H桥电路驱动单元、磁保持继电器实现开关的感应式控制，提高开关的使用安全，同时利用H桥电路驱动单元实现降低开关功耗的效果。

Description

一种被动式感应自锁开关

技术领域

本装置是一种微处理器控制的节能型开关，能在4微安/3伏的条件下运行，适用于交直流电通断控制，可代替传统机械开关，也可代替其它触摸式开关等。

背景技术

传统的普通开关工作过程为：按下开关，电路通电；松开开关，电路断开。而自锁开关工作过程为：按下开关，开关保持关闭，持续通电，直到再次按下，开关断开，电路断电，这样的电路，称为自锁电路。自锁电路一般通过机械开关、专用集成电路ASIC或者微控制单元(MCU)等器件来实现自锁功能特点，机械开关经长期使用容易导致动作机械与触点易磨损，工作不稳定甚至失效；而专用集成电路ASIC或者微控制单元(MCU)等可编程器件构成的自锁电路较复杂且制造成本较高,且一般只用于直流电源。因元器件较多，电路复杂，功耗也较大。

近年来，随着触摸型器件小型化取得重要进展，触摸式开关得到广泛应用。如单火线触摸开关，广泛应用于楼道公众场所需要开关的场合。这些电子开关，优点是无机械触点，相较于传统机械开关显著延长了使用寿命，缺点是存在安全隐患，并且容易受电源不稳定导致工作不稳定的情况。

实用新型内容

本实用新型提供了一种被动式感应自锁开关，以提高开关的使用安全，降低开关功耗。

本实用新型提供了一种被动式感应自锁开关，包括微处理器单元、电源管理单元、感应单元、H桥电路驱动单元、继电器单元；所述感应单元通过电源管理单元与微处理器单元相连，所述H桥电路驱动单元与微处理器单元相连，所述继电器单元上设有磁保持继电器，所述H桥电路上设有负载连接引脚，所述磁保持继电器的控制结构与H桥电路的负载连接引脚相连。

进一步地，所述微处理器单元为PIC16F676芯片。

进一步地，所述感应单元包括触摸检测IC、触摸按键，所述触摸按键通过触摸检测IC与电源管理单元相连。

进一步地，所述触摸检测IC为TP223。

进一步地，所述H桥电路驱动单元包括PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2、TVS管，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P1的漏极与NMOS管M1的漏极相连，所述PMOS管P2的漏极与NMOS管M2的漏极相连，所述PMOS管P1的源极、PMOS管P2的源极相连，并与电源管理单元相连，所述NMOS管M1的源极、NMOS管M2的源极相连，所述磁保持继电器的控制结构通过负载连接引脚分别与PMOS管P1的漏极、PMOS管P2的漏极相连，所述TVS管与磁保持继电器的控制结构并联。

更进一步地，所述PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2均为低压MOS管。

更进一步地，所述H桥电路驱动单元还包括电阻R4、电阻R5，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并通过电阻R4与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并通过电阻R5与微处理器单元相连。

进一步地，所述磁保持继电器为低压磁保持继电器。

进一步地，所述继电器单元包括磁保持继电器的触点开关K1-1、触点开关K1-2、电阻R6、电容C6、电阻R7、电容C7，所述电阻R6、电容C6相连，并与触点开关K1-1并联，所述电阻R7、电容C7相连，并与触点开关K1-2并联。

进一步地，所述电源管理单元包括电池CELL、MOS管P3，所述电池CELL正极与MOS管P3的源极相连，所述MOS管P3的漏极与微处理器单元相连。

本实用新型与现有技术相比，通过采用感应单元，配合H桥电路驱动单元、磁保持继电器实现开关的感应式控制，提高开关的使用安全，同时利用H桥电路驱动单元实现降低开关功耗的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例原理示意图；

图2为本实用新型实施例电路示意图；

图3为本实用新型实施例H桥电路驱动单元电路示意图；

图4为本实用新型实施例继电器单元电路示意图；

图5为本实用新型实施例电源管理单元电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本实用新型实施例公开了一种被动式感应自锁开关，如图1、图2所示，包括微处理器单元、电源管理单元、感应单元、H桥电路驱动单元、继电器单元；所述感应单元通过电源管理单元与微处理器单元相连，所述H桥电路驱动单元与微处理器单元相连，所述继电器单元上设有磁保持继电器，所述H桥电路上设有负载连接引脚，所述磁保持继电器的控制结构与H桥电路的负载连接引脚相连。

其中，如图1、图2所示，微处理器单元可采用采用离线式微处理器，实现对磁保持继电器的控制。

在开启开关时，使用者可通过感应单元激活微处理器单元，由微处理器单元通过H桥电路驱动单元驱动磁保持继电器的控制结构，从而使继电器单元中磁保持继电器的触点结构关闭，继电器单元触点结构所在电路导通。

本实用新型实施例继电器采用磁保持继电器，仅在切换开合状态时需驱动电流，其它时间不消耗电流，大大节省功耗。同时，本实用新型实施例通过采用感应单元，配合H桥电路驱动单元、磁保持继电器实现开关的感应式控制，提高开关的使用安全，同时利用H桥电路驱动单元实现降低开关功耗的效果。

可选的，所述微处理器单元为PIC16F676芯片。

其中，微处理器单元采用PIC16F676，所述PIC16F676内设有高精度振荡器电路、上电复位电路、看门狗电路、欠压检测电路电路结构。控制固件内嵌在PIC16F630的EPROM存储区域内。微处理器单元内部还设有AD转换器、精密基准电压。

本实用新型实施例利用微处理器单元内置的EPROM存储区域，在失电情况下也不会丢失开关状态，因而，微处理器单元只在按键按下转换状态时得电运行，控制磁保持继电器的开合，其它时间都处于失电状态，相比传统的休眠状态，可以达到更低的功耗。

可选的，如图2所示，所述感应单元包括触摸检测IC、触摸按键，所述触摸按键通过触摸检测IC与电源管理单元相连。

可选的，所述触摸检测IC为TP223。

本实用新型实施例采用TTP223B电容微功耗触摸型IC，具有较高的灵敏度，人体无需与触摸板直接接触，相距2-3CM，仍具有感知能力，在实际使用时，可在触摸按键表面设置一层玻璃或塑料，保护触摸片不受沾污的同时，仍能保持良好的触控效果。TTP233B具有直通及触发两种工作模式，本实用新型实施例中采用触发工作模式，简化了单片机的控制。

可选的，如图3所示，所述H桥电路驱动单元包括PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2、TVS管，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P1的漏极与NMOS管M1的漏极相连，所述PMOS管P2的漏极与NMOS管M2的漏极相连，所述PMOS管P1的源极、PMOS管P2的源极相连，并与电源管理单元相连，所述NMOS管M1的源极、NMOS管M2的源极相连，所述磁保持继电器的控制结构通过负载连接引脚分别与PMOS管P1的漏极、PMOS管P2的漏极相连，所述TVS管与磁保持继电器的控制结构并联。

特别的，所述PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2均为低压MOS管。

本实用新型实施例采用传统的H桥结构，相较于常规H桥电路，用P/NMOS代替PNP，NPN管，一方面节省了晶体管所需的偏置电阻，简化电路，另一方面P/N MOS管都是电压控制器件，消耗控制功率很小，可降低控制电路消耗功耗。图2中JK1为磁保持继电器的控制结构，其线圈两端加TVS双向钳位二极管，抑制JK1产生的浪涌电压，保护P/NMOS管为受反向电压冲击。

特别的，如图3所示，所述H桥电路驱动单元还包括电阻R4、电阻R5，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并通过电阻R4与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并通过电阻R5与微处理器单元相连。

其中，在控制电阻R4、电阻R5时，可采用汇编语言直接对电阻R4\电阻R5赋值01B或10B，从而严格避免同侧P/MMOS同时导通的现象。

可选的，所述磁保持继电器为低压磁保持继电器。

可选的，如图4所示，所述继电器单元包括磁保持继电器的触点开关K1-1、触点开关K1-2、电阻R6、电容C6、电阻R7、电容C7，所述电阻R6、电容C6相连，并与触点开关K1-1并联，所述电阻R7、电容C7相连，并与触点开关K1-2并联。

其中，继电器单元所在电路上还设有电源V1，电源V1的正极、负极分别通过触点开关K1-1、触点开关K1-2与电路上的负载R10相连。

本实用新型实施例采用电阻R6、电容C6、电阻R7、电容C7，可对电路电流实现调控，达到消火花的效果。

可选的，如图5所示，所述电源管理单元包括电池CELL、MOS管P3，所述电池CELL正极与MOS管P3的源极相连，所述MOS管P3的漏极与微处理器单元相连。

其中，电池CELL为锂离子电池作为供电电池直接给TTP223供电，电池可采用CR2032(3伏60MAh)。TTP223输出端控制PMOS管P3的栅极，从而给CPU供电。电源管理单元还包括电阻R2、电阻R1，电阻R2、电阻R1均为PMOS偏置电阻。

本实用新型实施例典型运行时功耗仅为4微安/3伏，也可以根据需要采用5伏作为工作电压。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述被动式感应自锁开关包括微处理器单元、电源管理单元、感应单元、H桥电路驱动单元、继电器单元；所述感应单元通过电源管理单元与微处理器单元相连，所述H桥电路驱动单元与微处理器单元相连，所述继电器单元上设有磁保持继电器，所述H桥电路上设有负载连接引脚，所述磁保持继电器的控制结构与H桥电路的负载连接引脚相连。

2.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述微处理器单元为PIC16F676芯片。

3.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述感应单元包括触摸检测IC、触摸按键，所述触摸按键通过触摸检测IC与电源管理单元相连。

4.根据权利要求3所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述触摸检测IC为TP223。

5.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述H桥电路驱动单元包括PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2、TVS管，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并与微处理器单元相连；所述PMOS管P1的漏极与NMOS管M1的漏极相连，所述PMOS管P2的漏极与NMOS管M2的漏极相连，所述PMOS管P1的源极、PMOS管P2的源极相连，并与电源管理单元相连，所述NMOS管M1的源极、NMOS管M2的源极相连，所述磁保持继电器的控制结构通过负载连接引脚分别与PMOS管P1的漏极、PMOS管P2的漏极相连，所述TVS管与磁保持继电器的控制结构并联。

6.根据权利要求5所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述PMOS管P1、PMOS管P2、NMOS管M1、NMOS管M2均为低压MOS管。

7.根据权利要求5所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述H桥电路驱动单元还包括电阻R4、电阻R5，所述PMOS管P1的栅极与NMOS管M1的栅极相连，并通过电阻R4与微处理器单元相连；所述PMOS管P2的栅极与NMOS管M2的栅极相连，并通过电阻R5与微处理器单元相连。

8.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述磁保持继电器为低压磁保持继电器。

9.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述继电器单元包括磁保持继电器的触点开关K1-1、触点开关K1-2、电阻R6、电容C6、电阻R7、电容C7，所述电阻R6、电容C6相连，并与触点开关K1-1并联，所述电阻R7、电容C7相连，并与触点开关K1-2并联。

10.根据权利要求1所述一种被动式感应自锁开关，其特征在于，所述电源管理单元包括电池CELL、MOS管P3，所述电池CELL正极与MOS管P3的源极相连，所述MOS管P3的漏极与微处理器单元相连。

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