CN218678540U - 一种中继控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种中继控制系统，包括微处理器、市电监测模块、市电供电模块、电池供电模块、第一隔离模块、触发模块、第二隔离模块、第三隔离模块、电池供电使能模块以及中继控制负载；微处理器分别与市电监测模块、市电供电模块、触发模块、第一隔离模块以及电池供电使能模块连接；所述市电监测模块与所述市电供电模块连接；所述第一隔离模块与所述电池供电模块连接；所述电池供电模块与所述电池供电使能模块连接；所述电池供电使能模块经由所述第三隔离模块与所述中继控制负载连接；所述市电供电模块经由所述第二隔离模块与所述中继控制负载连接。能在满足停电时中继控制功能正常使用的情况下，又兼具低成本、高可靠性等优点。

Description

一种中继控制系统

技术领域

本实用新型涉及控制领域，具体涉及一种中继控制系统。

背景技术

目前市场上智能座便器、智能小便斗等智能卫浴产品通常使用电磁阀来进行冲刷、排污控制操作，以实现自动冲刷、定制化冲刷等效果。其整体冲刷效果好，节水节能，使用方便。此类智能卫浴产品通常使用市电接入，转化为直流电作为能量动力来源。当市电出现停电异常的时候，电磁阀系统无能量来源，将导致无法工作，即无法实现冲刷、排污功能；而无法使用冲刷、排污功能会极大影响用户的使用体验。

现有的产品分三类：一种为只有市电作为单一能量来源，在断电情况下无法使用冲刷、排污功能，完全忽略停电问题，此类产品在停电时会严重影响用户体验；另一种为增加一套手动冲刷阀门系统作为备份，此类产品使产品结构外形设计更为复杂，无法将产品结构设计的更加紧凑和美观，且成本会大幅增加，同时也影响美观；还有一种为使用附加电池作为辅助能源，在市电断电时直接采用电池进行供电，此类产品由于电池需要对整个智能卫浴产品系统供电，不仅由于功耗大而导致断电续航时间较短，而且需要配置较大容量电池，增加了成本，再有就是在日常使用中电池会出现耗电，影响电池使用寿命。

因此，亟待出现一种中继控制系统，既能适用于上述卫浴系统，又能同时解决上述存在的各种问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种中继控制系统，既能视不同情境自动切换不同供电电源，又具有高可靠性和低成本的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种中继控制系统，包括微处理器、市电监测模块、市电供电模块、电池供电模块、第一隔离模块、触发模块、第二隔离模块、第三隔离模块、电池供电使能模块以及中继控制负载；

所述微处理器分别与所述市电监测模块、所述市电供电模块、所述触发模块、所述第一隔离模块以及所述电池供电使能模块连接；

所述市电监测模块与所述市电供电模块连接；所述第一隔离模块与所述电池供电模块连接；所述电池供电模块与所述电池供电使能模块连接；所述电池供电使能模块经由所述第三隔离模块与所述中继控制负载连接；所述市电供电模块经由所述第二隔离模块与所述中继控制负载连接。

在一些实施例中，所述电池供电使能模块包括三极管Q1、电阻R4、电阻R3和MOS管；

所述微处理器的OUT端口与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的发射极接地，集电极经由所述电阻R4与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极与所述第三隔离模块连接；

所述电池供电模块与所述MOS管的漏极连接；所述电池供电模块还经由所述电阻R3与所述电阻R4连接。

在一些实施例中，还包括线性稳压器IC1和线性稳压器IC2；

所述电池供电模块经由所述线性稳压器IC1与所述微处理器的Vcc端口连接；所述市电供电模块经由所述线性稳压器IC2与所述第一隔离模块连接。

在一些实施例中，所述市电监测模块包括电阻R1和电阻R2；

所述市电供电模块、所述电阻R1和所述电阻R2依序串联连接；所述电阻R2还与接地点连接；所述微处理器的AD接口连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间。

在一些实施例中，所述第一隔离模块、第二隔离模块和第三隔离模块均为二极管。

在一些实施例中，所述第一隔离模块的阳极与所述电池供电模块连接，阴极与所述微处理器的Vcc接口连接；所述第二隔离模块的阳极与所述市电供电模块连接，阴极与所述负载连接；所述第三隔离模块的阳极分别与所述电池供电模块和所述微处理器的OUT接口连接，阴极与所述中继控制负载连接。

在一些实施例中，还包括其他负载；所述市电供电模块与所述其他负载连接。

在一些实施例中，所述触发模块为按键开关。

在一些实施例中，所述中继控制负载为电磁阀负载。

本实用新型的有益效果在于：电池供电模块与市电供电模块分别连接第三隔离模块和第二隔离模块实现彼此隔离；市电供电模块分两路，分别为微处理器和所有负载供电；电池供电模块也分两路，分别为微处理器和中继控制负载供电；当微处理器通过市电监测模块模块监测到市电断电时，则进入低功耗睡眠状态，若接收到触发模块的触发信号，则唤醒，通过控制所述电池供电使能模块以使电池供电模块与中继控制负载的供电通路导通，而后切断该供电通路，再次进入睡眠状态；当监测到市电恢复，则切断电池供电模块与中继控制负载的供电通路。由此，本实用新型的中继控制系统实现了日常市电供电与电池供电的相互隔离，只有在市电断电的情况下，才动用电池供电模块使用最小功耗实现中继控制功能。因此，本实用新型的中继控制系统能在满足停电时中继控制功能正常使用的情况下，又兼具低成本、高可靠性等优点。

附图说明

图1是示出实施例一种中继控制系统的组成连接示意图

图2示出了具体实施例一种中继控制系统的电路连接示意图。

标号说明：

1、微处理器；2、市电监测模块；3、市电供电模块；4、电池供电模块；

5、第一隔离模块；6、触发模块；7、第二隔离模块；8、第三隔离模块；

9、电池供电使能模块；10、中继控制负载。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：日常市电供电与电池供电相互隔离，只有在市电断电的情况下，才动用电池供电模块使用最小功耗实现中继控制功能。

请参照图1，图1是示出实施例一种中继控制系统的组成连接示意图。如图1所示，本实用新型提供一种中继控制系统，包括微处理器1、市电监测模块2、市电供电模块3、电池供电模块4、第一隔离模块5、触发模块6、第二隔离模块7、第三隔离模块8、电池供电使能模块9以及中继控制负载10；

所述微处理器1分别与所述市电监测模块2、所述市电供电模块3、所述触发模块6、所述第一隔离模块5以及所述电池供电使能模块9连接；

所述市电监测模块2与所述市电供电模块3连接；所述第一隔离模块5与所述电池供电模块4连接；所述电池供电模块4与所述电池供电使能模块9连接；所述电池供电使能模块9经由所述第三隔离模块8与所述中继控制负载10连接；所述市电供电模块3经由所述第二隔离模块7与所述中继控制负载10连接；所述市电供电模块3还与除中继控制负载10以外的其他负载连接。

上述中继控制系统的工作原理为：

当市电供电正常时，电池供电模块与市电供电模块输出的电压一致，则与电池供电模块的输出相连接的第一隔离模块处于关断状态，微处理器由市电供电模块供电；与此同时，微处理器通过市电监测模块检测市电供电正常，则控制电池供电使能模块处于关断状态，以此切断电池供电模块与中继控制负载的供电通道。如此，在市电供电正常时，微处理器和中继控制负载均由市电供电模块供电。

当市电供电异常时，即市电断电时，微处理器通过市电监测模块检测到市电供电异常，电池供电模块与市电供电模块输出的电压不一致，则第一隔离模块处于导通状态，由电池供电模块为微处理器供电，微处理器进入低功耗睡眠模式；与此同时，由于电池供电模块经由第三隔离模块与中继控制负载连接，市电供电模块经由第二隔离模块与中继控制负载连接，因此保证了电池供电模块与市电供电模块彼此的隔离，能避免电流回流；当微处理器接收到触发模块发出的触发信号时，将通过控制所述电池供电使能模块处于导通状态，以使得电池供电模块与中继控制负载的供电通路短时间导通，由电池供电模块为中继控制负载供电，而后再切断通路。可见，在外部供电状态下，电池供电模块并不对外输出能量，处于极低功耗状态；在有需求时也只以最小功耗实现中继控制功能，而不需要给其他负载供电，因此能大大节省能量损耗，有效保证电池寿命。

在一些实施例中，所述微处理器可以是中央处理器、单片机、DSP、信号处理器等数字控制集成电路。

在一些实施例中，所述触发模块可以是按键开关或者其他可以唤醒微处理器或使能某项功能的信号提供器件。

在一些实施例中，所述中继控制负载可以是电池阀或任何关键的有需求在停电状态下使用的负载。

在一些实施例中，所述系统，还包括线性稳压器IC1和线性稳压器IC2；所述电池供电模块经由所述线性稳压器IC1与所述微处理器的Vcc端口连接；所述市电供电模块经由所述线性稳压器IC2与所述第一隔离模块连接。

市电供电模块通过线性稳压器IC2连接至微处理器；电池供电模块通过线性稳压器IC1，再通过二极管D1连接至微处理器。当市电供电的时候，二极管D1的阳极为线性稳压器IC1输出电压，阴极为线性稳压器IC2输出电压，二者一致，所以二极管D1截止，线性稳压器IC1处于空载低功耗状态，微处理器实际由市电供电模块通过线性稳压器IC2供电；当市电停电时，线性稳压器IC2不工作，微处理器实际由电池供电模块通过线性稳压器IC1和二极管D1供电；由此保证微处理始终处于供电状态。

在一些实施例中，所述电池供电使能模块具体包括三极管Q1、电阻R4、电阻R3和MOS管；所述微处理器的OUT端口与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的发射极接地，集电极经由所述电阻R4与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极与所述第三隔离模块连接；所述电池供电模块与所述MOS管的漏极连接；所述电池供电模块还经由所述电阻R3与所述电阻R4连接。其中，所述三极管Q1为NPN三极管；所述MOS管为P沟道场效应管。

在一些实施例中，所述市电检测模块具体包括电阻R1和电阻R2；所述市电供电模块、所述电阻R1和所述电阻R2依序串联连接；所述电阻R2还与接地点连接；所述微处理器的AD接口连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间。

在一些实施例中，所述第一隔离模块、第二隔离模块和第三隔离模块可以是具备正向导通，反向截止的隔离功能的任意半导体器件，如二极管；则所述第一隔离模块、第二隔离模块和第三隔离模块分别对应二极管D1、二极管D2和二极管D3。

具体而言，所述第一隔离模块，即二极管D1的阳极与所述电池供电模块连接，阴极与所述微处理器的Vcc接口连接；所述第二隔离模块，即二极管D2的阳极与所述市电供电模块连接，阴极与所述中继控制负载连接；所述第三隔离模块，即二极管D3的阳极分别与所述电池供电模块和所述微处理器的OUT接口连接，阴极与所述中继控制负载连接。

请参阅图2，图2示出了具体实施例一种中继控制系统的电路连接示意图。DC表示市电经整流降压后输出的直流电源；VBAT表示电池电源。如图2所示，市电供电DC连接线性稳压器IC2的Vin端，Vout端连接微处理器的MCU-Vcc端；电池供电VBAT连接线性稳压器IC1的Vin端，Vout端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接微处理器的MCU-Vcc端；

微处理器的MCU-IN端连接KEY1的一端，KEY1的另一端接地。由此实现按键触发功能。

微处理器的MCU-AD端分别连接电阻R1的一端和电阻R2的一端；电阻R1的另一端连接市电供电DC；电阻R2的另一端接地。由此实现电压检测功能、

微处理器的MCU-OUT端连接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接地，集电极连接电阻R4的一端；电阻R4的另一端分两路，一路经由电阻R3与电池供电VBAT连接，另一路连接MOS管PMOS1的栅极；MOS管PMOS1的漏极连接电池供电VBAT，源极连接二极管D3的阳极；二极管D3的阴极与电磁阀负载连接；

市电供电DC还经由二极管D2与电磁阀负载连接。具体地，市电供电DC连接至二极管D2的阳极，二极管的阴极连接至电磁阀负载。

市电供电DC还与系统除电磁阀负载以外的其他负载连接。

请同时参照图2，上述具体实施例的工作原理为：

电阻R1和电阻R2对DC进行分压，MCU-AD端口采集分压，以实现市电电压监测用。当MCU-AD端口采集到的电压大于阈值时，表示市电供电正常，当采集到电压低于阈值时，表示出现停电状态。

当市电供电正常时，二极管D1的阳极为线性稳压器IC1输出电压，阴极为线性稳压器IC2输出电压，二者一致，所以二极管D1截止，线性稳压器IC1处于空载低功耗状态，微处理器实际由DC通过线性稳压器IC2供电。当市电停电时，微处理器监测到停电状态，将切换至低功耗的睡眠工作状态；与此同时，线性稳压器IC2不工作，VBAT通过线性稳压器IC1，再通过二极管D1给微处理器供电，微处理器实际由VBAT通过线性稳压器IC1和二极管D1供电。由此保证微处理始终处于供电状态。

DC通过二极管D2进行隔离，VBAT通过二极管D3进行隔离，由此隔离开电磁阀负载和其余负载，同时也保证VBAT和DC彼此的隔离，避免电流回流。当市电停电时，VBAT只给电磁阀负载供电，不需要给其余负载供电，由此节约能量消耗。

微处理器通过MCU-IN端口以及按键KEY1作为按键监测部分；微处理器通过MCU-OUT端口以及电阻R3、电阻R4、场效应管PMOS1以及三极管Q1构成VBAT供电使能模块。在市电正常情况下，微处理器将通过MCU-OUT端口发出CONTROL截止信号；CONTROL截止信号将使三极管Q1截止，而三极管Q1通过电阻R3和电阻R4将使场效应管PMOS1截止，此时VBAT不向电磁阀负载供电。当市电停电时，若按下KEY1，则在睡眠状态中的微处理器将接收到相应信号，判定为需要执行对应相应动作，因此唤醒并输出CONTROL使能信号；CONTROL使能信号将使三极管Q1导通，进而将场效应管PMOS1导通，从而实现VBAT向电磁阀负载供电。当电磁阀工作完毕之后，微处理器再恢复输出CONTROL截止信号，停止VBAT向电磁阀负载供电，同时再次进入睡眠。当市电恢复供电时，微处理器恢复至正常工作状态，二极管D1和场效应管PMO1均截止，VBAT不处于工作状态。

上述具体实施例至少具有以下优点：

1、电池和外部供电通过二极管分通路隔离，能够有效避免电流回流；

2、在外部供电正常状态下，电池不对外输出能量，处于极低功耗状态，能有效保证电池寿命；

3、在外部供电异常状态下，电池只在有需求时对电磁阀进行供电，而后便切断通路，再次进入休眠状态，能够实现以最小功耗实现中继控制的核心功能；

4、满足停电用户需求，且可靠性高、结构简单、易于实现、成本低。

需要说明的是，本实用新型上述的各个实施例均可以很好地运用在停电时有具有中继控制需求的场景中。例如智能卫浴产品，其中用于控制冲刷和排污的电磁阀即中继控制负载，以此实现在停电状态下，依然能够正常实现冲刷和排污功能，并且只需耗费电池最小的能耗；同时，由于电池无需给整个智能卫浴系统供电，而只在有需求时才短时供电，因此能有效保证电池寿命，大大延长电池续航能力；相应的，其配备的电池也就没有大容量需求，因此相较于现有系统能降低成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种中继控制系统，其特征在于，包括微处理器、市电监测模块、市电供电模块、电池供电模块、第一隔离模块、触发模块、第二隔离模块、第三隔离模块、电池供电使能模块以及中继控制负载；

所述微处理器分别与所述市电监测模块、所述市电供电模块、所述触发模块、所述第一隔离模块以及所述电池供电使能模块连接；

所述市电监测模块与所述市电供电模块连接；所述第一隔离模块与所述电池供电模块连接；所述电池供电模块与所述电池供电使能模块连接；所述电池供电使能模块经由所述第三隔离模块与所述中继控制负载连接；所述市电供电模块经由所述第二隔离模块与所述中继控制负载连接。

2.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述电池供电使能模块包括三极管Q1、电阻R4、电阻R3和MOS管；

所述微处理器的OUT端口与所述三极管Q1的基极连接；所述三极管Q1的发射极接地，集电极经由所述电阻R4与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极与所述第三隔离模块连接；

所述电池供电模块与所述MOS管的漏极连接；所述电池供电模块还经由所述电阻R3与所述电阻R4连接。

3.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，还包括线性稳压器IC1和线性稳压器IC2；

所述电池供电模块经由所述线性稳压器IC1与所述微处理器的Vcc端口连接；所述市电供电模块经由所述线性稳压器IC2与所述第一隔离模块连接。

4.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述市电监测模块包括电阻R1和电阻R2；

所述市电供电模块、所述电阻R1和所述电阻R2依序串联连接；所述电阻R2还与接地点连接；所述微处理器的AD接口连接至所述电阻R1和所述电阻R2之间。

5.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述第一隔离模块、第二隔离模块和第三隔离模块均为二极管。

6.如权利要求5所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述第一隔离模块的阳极与所述电池供电模块连接，阴极与所述微处理器的Vcc接口连接；所述第二隔离模块的阳极与所述市电供电模块连接，阴极与所述中继控制负载连接；所述第三隔离模块的阳极分别与所述电池供电模块和所述微处理器的OUT接口连接，阴极与所述中继控制负载连接。

7.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，还包括其他负载；所述市电供电模块与所述其他负载连接。

8.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述触发模块为按键开关。

9.如权利要求1所述的一种中继控制系统，其特征在于，所述中继控制负载为电磁阀负载。

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