微功耗插卡取电开关制造技术

本实用新型专利技术涉及一种在待机状态下仅消耗微弱电流的微功耗插卡取电开关。所述开关包括RC降压整流电路、主电源电路、电源检测电路、辅助电源电路、卡检测电路、CPU控制电路、继电器J1和J2及其驱动电路、读卡电路。市电通过RC降压整流电路为整个开关提供电源，并通过微功耗电阻提供给主电源电路，仅为单片机提供极微弱的待机电流，工作时通过继电器J2的触点K2将微功耗电阻短路，使电源的输出直接接到主电源电路，即可提供大电流为包括单片机在内的整个开关供电。所述开关使用磁保持继电器，仅在卡插入或取出时进行操作，其余时间除单片机工作在停机模式下之外，其他部分电路全部断电，实现微功耗的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及智能家居的开关领域，具体涉及到一种适合宾馆、酒店使用的待机微功耗插卡取电开关。
技术介绍
宾馆、酒店等均采用插卡取电开关为客房供电，当客人入住并进入房间后，需要将开门的门锁卡插入插卡取电开关，方可接通整个房间的电源；当客人外出离开房间时，需要将卡取出以备再次开门使用，此时开关延时一段时间后断电，达到节约用电的目的。但传统的插卡取电开关由于需要保证在86型或120型标准底盒上安装，受体积限制，均使用电阻电容降压整流电源电路为开关提供电源，本说明书后面所述的阻、 容电路或阻、容降压电路或RC降压电路等均指电阻电容降压整流电源电路。如专利号 201020673509. X、专利号20052007M45. 7以及专利号200920271093. 6等专利插卡取电开关，均使用类似电阻电容降压电源电路，其中200920271093. 6号专利说明书附图中所使用的降压电容高达2 μ F。而RC降压电路相当于恒流源电路，即220V交流市电稳定的情况下， 整个电源电路和串联负载的电流基本恒定，而开关使用的继电器通常为12V电压操作，需要电流比较大，整个开关在不停电的情况下是永远通电工作的，因此整个开关的电源效率很低，造成大量的浪费。目前常见的插卡取电开关，其电源部分使用的降压电容从0. 56 μ F到2 μ F不等， 平均按1 μ F计算，在AC220V供电的情况下，整个开关消耗的电流约为69mA，即消耗的视在功率约为15. 2W，每年每个开关需要消耗约15. 2WX M小时/天X 365天+1000 = 133. 15 度电；全国使用插卡取电开关的宾馆、酒店等的客房总数估算不少于100万间，则每年总共需要消耗不少于1. 3亿度电，造成电能的极大浪费。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种在待机状态时消耗电流极微弱的插卡取电开关。为解决上述问题，本技术所采用的技术方案是采用磁保持继电器为开关执行元件，从而为实现待机微功耗打下基础；在IC卡插入口内安装1个微动开关以检测卡片的插入和取出，微动开关控制单片机外部中断端口，当卡片插入或取出时微动开关通过外部中断将单片机从停机模式唤醒开始工作；另外将RC降压电路的输出分为2路，一路通过可关断开关控制后连接到主电源电路，另外一路为一个电阻，并联连接在前述可关断开关的两端，在主电源关闭后自动接入，为开关的控制核心电路，即单片机提供待机等待电源， 在待机时单片机处于停机模式，除单片机和为单片机供电的电路外，其余电路均关闭不耗电，单片机在插卡或取卡时通过外部中断唤醒工作，从而实现待机微功耗。本技术的有益效果是由于采用磁保持继电器作为开关执行元件，其动作过程仅100毫秒，在动作完成后不需要消耗电力，在开关工作过程当中，采用0. 47 μ F以内的降压电容配合大容量电解电容储能即可驱动60A的磁保持继电器可靠动作，而不会引起单片机部分的电源波动。当开关开启或者关闭过程完成后，主电源关闭，单片机处于停机等待模式，这时整个开关仅需要50 μ A以内的电源电流即可正常工作。当采用0. 47 μ F的降压电容时，整个开关的电源消耗电流大约是32mA，即大约消耗7. 14W的电力，而在待机状态时消耗电流彡501^，以501^计算，即相当于0.0111以每天开启、关闭50个循环，每个循环工作20秒计算，每个开关每年仅消耗电力为工作部分7. IWX 50次/天X 20秒/次X 365天+3600秒/小时+1000 0. 72度电，待机部分0. OllWXM小时/天X365天+1000 0. 1度电，即整个开关每年仅消耗 0. 72+0. 1 = 0. 82度电，其耗电量不到目前常见插卡取电开关的1%，因此具有显著的节能降耗效果，具有可观的经济推广价值和良好的节能降耗效果。附图说明图1为本技术的原理框图；图2为本技术的局部结构原理图；图3为本技术典型实施例的电原理图。以下结合附图和实施例对本技术进行进一步的说明。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术做进一步说明，但不作为对本技术的限定。首先给出一个典型实施例如图1所示，一种插卡取电开关包括一个典型的RC降压电路，待机微功耗电阻R2， 与待机微功耗电阻R2并联连接的可关断开关K2，待机微功耗电阻R2和可关断开关K2连接到主电源电路，主电源电路输出分为4路，一路到主继电器驱动电路，控制主继电器J1，通过Jl触点Kl开启或关断取电输出；一路到辅助继电器驱动电路，控制辅助继电器J2，通过 J2的触点K2开启或关闭RC降压电路到主电源电路的主电流回路；第三路连接到辅助电源电路，为CPU控制电路等提供工作电源；最后一路用于电源检测电路。图2为本技术的局部结构原理图，为本技术实施例的机械结构剖视图， 仅用于说明单片机外部中断产生原理。在图2中，包括取电开关外壳面板和用于插入IC卡的插卡口，在IC卡插卡口内部适当位置装有一微动轻触开关，在外壳内部装有线路板和焊接在线路板上的元件。从图中可以看出，当IC卡插入时，会将微动轻触开关的动作臂压下， 使微动轻触开关的常开触点NO和常闭触点NC触点产生变化，NO与公共端COM连接，NC与 COM的连接断开；当取出工C卡时，则产生相反的动作，即NO与COM的连接断开，NC与COM 连接。如果将COM接地，将NO和NC通过电阻连接到单片机电源，那么，当IC卡插入后，NO 端将产生一个下降沿然后保持低电平，NC将产生一个上升沿然后保持高电平；当IC卡取出时则相反，为NC端将产生一个下降沿然后保持低电平，NO将产生一个上升沿然后保持高电平，将支持外部中断唤醒的单片机相应外部中断连接到NO和NC端，在卡插入或取出时，即可产生外部中断将单片机唤醒。对于本领域内的技术人员，如果采用仅支持下降沿和低电平唤醒的传统51单片机，则需要将NO和NC分别连接到INTO和INTl，如果采用支持下降沿和上升沿的单片机，如STM8系列、ATMEGA48、88、168系列等，则仅连接NO或NC即可。下面根据图3对本技术及其工作原理和工作过程进行详细的说明。图3为本技术的一个典型实施例，采用12 兼容卡为取电卡，但不限定本技术仅能使用12 感应卡。如图3所示，由电阻Rl和电容Cl，二极管Dl、D2、D3、D4组成RC降压全桥整流电源电路，为本开关提供工作电源；电阻R2为微功耗电阻，在K2断开后为单片机提供待机电流；继电器K2的触点和R2并联连接，当K2闭合时，相当于将R2短路，则RC降压电路直接连接到主电源。电容C3、稳压二极管D6组成主电源电路，电容C3 用于滤波和储能，稳压二极管D6用于稳定C3两端电压在设计的允许值内，本实施例中采用 IN4744，稳压在15V左右。电阻R3、R4、电容C2、三极管Ql和二极管D5组成辅助继电器驱动电路，用于控制继电器K2。当K2开启时，K2线圈电流主要由C2和Ql提供，当C2充满电后，由R4提供一个维持电流以减小K2线圈消耗的电流，但仍使K2保持吸合状态，K2在本实施例中采用JZC-49F型低功耗继电器，额定电压为直流12V，这里超额使用到15V，当C2 充满电后K2线圈两端电压下降到约9V，足够维持K2的闭合状态，而维持电流仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微功耗插卡取电开关，包括ＲＣ降压整流电源电路、主电源电路、主继电器驱动电路、辅助继电器驱动电路、主继电器Ｋ１和辅助继电器Ｋ２、电源检测电路、ＣＰＵ控制电路、辅助电源电路和读卡电路组成，其中ＲＣ降压电源电路的输出通过微功耗电阻Ｒ２和并联在Ｒ２两端的辅助继电器Ｋ２的触点，向主电源电路供电，其特征是：Ｋ２可通过ＣＰＵ控制电路开启或关闭，在Ｋ２关闭时Ｒ２自动接入电路工作，为单片机提供待机电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭文辉，
申请(专利权)人：郭文辉，
类型：实用新型
国别省市：90