CN218158795U - 一种时间继电器控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种时间继电器控制电路，主要解决常见的数字式时间继电器断电易导致控制时序丢失的问题。该控制电路包括电池供电端；第一开关管，输入端与电池供电端的负极相连并接地；第二开关管，输入端与电池供电端的正极相连；第三开关管，输入端与第二开关管的输出端相连；主控MCU，通过输出接口与第一开关管的控制端相连；实时时钟电路，通过I2C接口与主控MCU相连；第四开关管，控制端与主控MCU的输出接口相连；光电耦合器，输入端经第四电阻与第三开关管的输出端相连，耦合端连接外部的执行机构。通过上述设计，本控制电路具有良好的抗电磁干扰性能，控制时序可稳定、重复输出，有效提高时间继电器的可靠性。因此，适宜推广应用。

Description

一种时间继电器控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种时序控制电路，具体地说，是涉及一种时间继电器控制电路。

背景技术

时间继电器是电气控制系统中一种重要的元器件，在许多控制系统中，需要使用时间继电器来实现延时控制，通常输出开关控制量。时间继电器主要包括时序控制和执行机构两部分，时序控制部分生成控制时序和输出状态，执行机构则根据对应的控制状态对被控触点吸合或断开，从而推动后续的电路工作。

在某些协同控制场合，通常采用多个时间继电器组合控制，时序复杂且不能出现控制失步和时序丢失，否则会出现严重的安全生产事故，对时间继电器的时序控制可靠性要求很高。目前常见的数字式时间继电器虽然能对控制时序编程定义，但是其时序控制和执行机构往往统一供电，一旦断电则控制时序丢失，无法满足该场景应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种时间继电器控制电路，主要解决常见的数字式时间继电器断电易导致控制时序丢失的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种时间继电器控制电路，包括

电池供电端；

第一开关管，输入端与电池供电端的负极相连并接地；

第二开关管，输入端与电池供电端的正极相连，为电路的供电开关；

第三开关管，输入端与第二开关管的输出端相连；

主控MCU，与第二开关管的输出端相连，并通过输出接口与第一开关管的控制端相连；

实时时钟电路，一端通过I2C接口与主控MCU相连，另一端经二极管与第一开关管的输出端相连；

第四开关管，控制端与主控MCU的输出接口相连，输出端与第三开关管的控制端相连，输入端接地；

光电耦合器，输入端经第四电阻与第三开关管的输出端相连，输出端接地，耦合端连接外部的执行机构；其中，第三开关管为光电耦合器的电源开关。

进一步地，在本实用新型中，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的输入端与控制端之间均连接有一个限流电阻。

进一步地，在本实用新型中，所述第一开关管、第四开关管为NMOS管，所述第二开关管、第三开关管为PMOS管。

进一步地，在本实用新型中，所述主控MCU的主控芯片为超低功耗单片机STM8L101F1。

进一步地，在本实用新型中，所述实时时钟电路采用支持闹钟定时中断输出的高精度实时时钟芯片DS3231。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型利用MCU读取片内FLASH记录的当前开关时序输出指令，若指令是开通，则通过MCU输出端口输出高电平使开关管Q4导通，开关管Q4导通后输出高电平使开关管Q3导通，MCU再通过I2C接口发送定时命令至实时时钟电路，定时时长为开通持续时间，MCU随后进入STOP停止模式以降低功耗，等待实时时钟电路中闹钟唤醒并更新当前开关时序输出指令为下一步开关时序输出指令；若当前指令是关断，则通过I2C接口发送定时命令，定时时长为关断持续时间，将当前开关时序输出指令更新为下一步开关时序输出指令，MCU随后通过另一输出接口输出低电平使开关管Q1关断，开关管Q1关断后使开关管Q2也关断，整个电路断电并等待设备上电。这样使电路可提供最小控制时隙为1秒的任意延时组合开关时序控制输出，且采用独立电池供电和低功耗设计，开通状态工作电流小于1mA，关断状态工作电流接近0，开漏输出接口方便与继电器动作执行机构连接。且电路具有良好的抗电磁干扰性能，控制时序可稳定、重复输出，有效提高时间继电器的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，本实用新型公开的一种时间继电器控制电路，包括

电池供电端BAT1，可采用两节5号电池进行供电；

第一开关管Q1，采用NMOS管，其输入端与电池供电端的负极相连并接地，第一开关管Q1的输入端(即源极)与控制端(即栅极)之间连接有限流电阻R1。

第二开关管Q2，Q2是整个电路的供电开关，采用PMOS管，其输入端与电池供电端的正极相连，其输出端连接第三开关管Q3，Q3是光电耦合器的电源开关。第二开关管Q2的输入端与控制端之间连接有限流电阻R2；第三开关管Q3的输入端与控制端之间连接有限流电阻R3。其中，第一开关管Q1导通或者实时时钟电路(RTC)发生闹钟中断输出均可将Q2导通，RTC承担定时。

主控MCU，主控芯片采用超低功耗单片机STM8L101F1，其与第二开关管Q2的输出端(即漏极)相连，并通过输出接口GPIO-1与第一开关管Q1的控制端相连。

实时时钟电路(RTC)，采用支持闹钟定时中断输出的高精度实时时钟芯片DS3231，其一端通过I2C接口与主控MCU相连，另一端经二极管与第一开关管的输出端相连。

第四开关管Q4，控制端与主控MCU的输出接口相连，输出端与第三开关管Q3的控制端相连，输入端接地；第四开关管Q4的输入端与控制端之间连接有限流电阻R5。

光电耦合器OP1，输入端经第四电阻R4与第三开关管Q3的输出端相连，输出端接地，耦合端连接外部的执行机构。

设备上电时，RTC的闹钟中断

输出低电平可触发Q2导通→MCU上电运行→MCU立即通过GPIO-1输出高电平触发Q1导通→将Q2导通状态保持，最后MCU通过I2C复位RTC中断状态。

当MCU进入STOP停止模式后，可通过RTC的闹钟中断管脚触发MCU的WakeUp进行唤醒，进入正常工作模式。

为了和后级动作机构互联，本控制电路采用光电耦合器OP1做开漏输出，当Q2和Q3同时导通时，OP1输出开通状态；当Q2或Q3关断时，OP1输出关闭状态。

在开关时序控制中，MCU读取片内FLASH记录的当前开关时序输出指令，若指令是开通，则通过GPIO-2输出高电平→Q4导通→Q3导通，MCU再通过I2C接口发送定时命令，定时时长为开通持续时间，MCU随后进入STOP停止模式以降低功耗，等待RTC闹钟唤醒并更新当前开关时序输出指令为下一步开关时序输出指令；若当前指令是关断，则通过I2C接口发送定时命令，定时时长为关断持续时间，将当前开关时序输出指令更新为下一步开关时序输出指令，MCU随后通过GPIO-1输出低电平→Q1关断→Q2关断，整个电路断电并等待设备上电。

通过上述设计，本控制电路可提供最小控制时隙为1秒的任意延时组合开关时序控制输出，且采用独立电池供电和低功耗设计，开通状态工作电流小于1mA，关断状态工作电流接近0，开漏输出接口方便与继电器动作执行机构连接。且电路具有良好的抗电磁干扰性能，控制时序可稳定、重复输出，有效提高时间继电器的可靠性。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种时间继电器控制电路，其特征在于，包括

电池供电端；

第一开关管，输入端与电池供电端的负极相连并接地；

第二开关管，输入端与电池供电端的正极相连，为电路的供电开关；

第三开关管，输入端与第二开关管的输出端相连；

主控MCU，与第二开关管的输出端相连，并通过输出接口与第一开关管的控制端相连；

实时时钟电路，一端通过I2C接口与主控MCU相连，另一端经二极管与第一开关管的输出端相连；

第四开关管，控制端与主控MCU的输出接口相连，输出端与第三开关管的控制端相连，输入端接地；

光电耦合器，输入端经第四电阻与第三开关管的输出端相连，输出端接地，耦合端连接外部的执行机构；其中，第三开关管为光电耦合器的电源开关。

2.根据权利要求1所述的一种时间继电器控制电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的输入端与控制端之间均连接有一个限流电阻。

3.根据权利要求2所述的一种时间继电器控制电路，其特征在于，所述第一开关管、第四开关管为NMOS管，所述第二开关管、第三开关管为PMOS管。

4.根据权利要求3所述的一种时间继电器控制电路，其特征在于，所述主控MCU的主控芯片为超低功耗单片机STM8L101F1。

5.根据权利要求4所述的一种时间继电器控制电路，其特征在于，所述实时时钟电路采用支持闹钟定时中断输出的高精度实时时钟芯片DS3231。

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