一款双功能定时电源控制电路制造技术

本实用新型专利技术提供了一款双功能定时电源控制电路，包含数字定时电路、RC积分定时电路和执行电路三部分：数字定时电路采用两块二进制计数芯片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构；积分定时电路主要由R9、R10、C4和电压比较器构成；执行电路主要由三极管、继电器、单掷双联开关组成。本实用新型专利技术要解决的是只需操作一个单掷双联开关就可实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及为电子设备的供电电源提供定时自动断电和手动即时断电两种功能，属于电子技术应用领域。
技术介绍
电源是是所有电器设备必须使用的电子模块，关闭电源就是彻底关闭电器设备。通常从安全方面的要求出发，或者从节约电能的要求出发，或者从延长电器使用寿命方面考虑，电器在使用后需要及时关闭电源。普通的电源开关由人工操作，有时因工作繁忙而忘记关闭一些设备的电源，不在使用中也长时间地通电，不仅影响设备工作寿命，更糟糕的是由此带来安全隐患。与之形成明显对比的是现在许多电子设备都启用了自动断电功能，如计算机终端、家用热水器、定时电饭煲等，给使用者带来了极大方便。尤其是在办公室、电子实验室等电器设备繁多的场所，自动断电功能更加具有实用性。除某些专用的控制系统外，都是通过定时器实现自动断电功能。早期一般采用机械式定时器，操作简单但定时精度比较低；目前大多数是采用基于单片机的电子定时器为主，定时精度高，有比较多的设置功能。这些复杂的设置功能既是其优点，同时也是其使用缺陷，至少在操作上显得烦琐。有一些只需要简单的固定定时时间，如办公室的照明器具、电烙铁等电热器具、路由器、电子测量仪器等，其连续使用时间最多不超过四小时，可以采用固定时间定时器，免除设置要求，更加方便使用。在实际使用中，基于单片机的电子定时器容易受到多种因素影响而损坏，包括硬件电路的问题和程序运行的问题等，特别是单片机的程序往往因受到干扰而出现错误，由此降低了定时器的使用寿命。如果采用纯硬件电路构成的定时器，其工作可靠性会更加高一些。当然，也有一些电器设备需要长时间连续使用，可能不是定时器所能解决的，还是需要人工操作比较合适，更加符合人的随意性要求。如网络路由器一般情况下连续使用时间不超过四小时，但是遇到下载大型程序时，使用时间就不可能固定了，此时还是以人工操作为妥。人工操作的电源开关也有其存在的必要性。电子定时器需要通过一个执行部件控制电源通与断。多数的执行部件是继电器，也有一些是大功率的电子开关，又称固态继电器，他们都需要满足被控制电源的工作电压和工作电流的要求。因此，以方便使用为目标，设计一个既可实现固定时间定时需要又可以满足手动操作要求的电源开关控制电路，肯定具有实用价值。本技术只需要操作一个手动开关，以最简单的操作方法实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。
技术实现思路
本技术要解决的是实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电两个功能。从技术层面上看，具有以下特征：一款双功能定时电源控制电路包含数字定时电路、RC积分定时电路和执行电路三部分，如附图1所示；数字定时电路采用CD4060和CD4040两块二进制计数芯片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构，计数脉冲由CD4060芯片自身产生，CD4040的第12至第14输出端中的一个端连接至三极管Q1的基极，如附图2所示；R9、R10、C4构成积分电路，其中R10通过一个开关连接至+12V电源线，RC积分电路的输出电位由电压比较器IC3A转换成高、低电平二值输出，串联发光二极管D2后连接至Q2管基极，Q2管的集电极连接至三极管Q1的基极，与数字定时电路控制信号汇合，Q1和Q2管的两个发射极连接在一起；执行电路由三极管Q1、继电器JK1、双联开关S1组成，继电器JK1的两个驱动端连接至三极管Q1的集电极和地线之间，继电器JK1的常开触点和双联开关S1中的一个开关相互并联后，再与AC-DC降压电源输入口、保险丝F1串联于220V交流电网中；只需操作一个单掷双联开关就可以实现电子设备供电电源的定时自动断电和手动即时断电双功能。本技术是根据双联开关S1从闭合到断开之间的间隔时间长短选择该两种功能之一：当开关S1闭合后立即断开就是电源的定时断电功能；当开关S1持续闭合1秒钟以上暂不断开就是手动即时断电功能。定时自动断电功能模式下，RC积分定时电路不起作用，而以CD4060和CD4040计数芯片为核心的数字定时电路持续工作。在完成计时前CD4040有效输出端为低电平，三极管Q1导通，继电器吸合使执行电路持续接通。完成计时后CD4040有效输出端变为高电平，三极管Q1断开，继电器开关释放使执行电路断开，整个电源失电实现了定时功能。手动即时断电功能模式下，开关S1闭合后暂不断开，RC积分定时电路发挥作用。对照附图2分析，电压比较器IC3A的同相端电压为4.0V；反相端电压随着电容C4的充电而升高，从0V升至4.0V大约需要1秒钟。经过约1秒，当电压比较器的反相端电压高于同相端电压时，比较器输出低电平，三极管Q2导通，使得三极管Q1开路，继电器开关一直处于断开状态，从而执行电路完全依赖于手动开关S1，若此时断开开关S1可立即切断电源电路。CD4060的自带振荡电路影响定时时间，计算公式如下式所示。t1≈R2C12.2×2QA×2QB]]>其中QA是指CD4060的输出端分频数，如取Q14端输出，则QA＝14，取Q13端输出，则QA＝13；同样，QB是指CD4040的输出端分频数，如取Q9端输出，则QB＝9，取Q8端输出，则QB＝8。按图2电路连接时的定时时间大约为394分钟：t1≈620×103×0.01×10-62.2×214×29=23640s]]>即定时6小时34分钟后关闭电源。改变计数芯片的分频端口实现数字定时时间成倍调整，改变振荡频率实现数字定时时间的连续调整。一旦端口和元件参数固定，定时时间也就固定不变。双联开关S1闭合时间决定了定时自动断电和手动即时断电两种功能的选择，这一区分时间就是电容C4由0V充电至4.0V所用的时间。已知充电电容两端电压与充电时间的关系为：Ut=U×(1-e-tRC4)]]>其中Ut是指t时刻电容上的电压值，U是指电容最终可充到的电压值，即6V，R是R9和R10并联值。所以电容充电至4.0V时间大约为：t=-R9R10R9+R10C4*Ln(1-UtU)=-0.5×106×2×10-6Ln(1-4.06)≈1.1s]]>即开关S1从闭合到断开的时间间隔小于1.1秒时是定时自动断电功能，开关S1持续开通时间大于1.1秒就是手动即时断电功能。以1.1秒作为区分时间是考虑了一般人的操作习惯，也可以设计成其它时间，若要缩短这一区分时间，可以减小R7和与R8的电阻比；若要增加这一区分时间，可以增大R7和与R8的电阻比。发光二极管D2可以作为电路处于非定时功能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一款双功能定时电源控制电路结构，其结构特征在于：控制电路包含数字定时电路、RC积分定时电路和执行电路三部分；数字定时电路采用CD4060和CD4040两块二进制计数芯片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构，CD4040的第12至第14输出端中的一个端连接至三极管Q1的基极；R9、R10、C4构成积分电路，其中R10通过一个开关连接至+12V电源线，RC积分电路的输出电位由电压比较器IC3A转换成高、低电平二值输出，串联发光二极管D2后连接至Q2管基极，Q2管的集电极连接至三极管Q1的基极，与数字定时电路控制信号汇合，Q1和Q2管的两个发射极连接在一起；执行电路由三极管Q1、继电器JK1、双联开关S1组成，继电器JK1的两个驱动端连接至三极管Q1的集电极和地线之间，继电器JK1的常开触点和双联开关S1中的一个开关相互并联后，再与AC‑DC降压电源输入口、保险丝F1串联于220V交流电网中。

【技术特征摘要】
1.一款双功能定时电源控制电路结构，其结构特征在于：控制电路包含数字定时电路、
RC积分定时电路和执行电路三部分；数字定时电路采用CD4060和CD4040两块二进制计数
芯片级联而成，两个计数芯片都连接成上电复位结构，CD4040的第12至第14输出端中的一
个端连接至三极管Q1的基极；R9、R10、C4构成积分电路，其中R10通过一个开关连接至+12V
电源线，RC积分电路的输出电位由电压比较器IC3A转换成高、低电平二值输出，串联发光
二极管D2后连接至Q2管基极，Q2管的集电...

【专利技术属性】
技术研发人员：童佳俊，陈庭勋，季小刚，
申请(专利权)人：浙江海洋学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33