一种电子限位开关用掉电延时电源的制作方法

1.本实用新型涉及电源切换技术领域，尤其涉及一种电子限位开关用掉电延时电源。


背景技术：

2.目前，大多数的塔机变频器应用中，需要对每个楼层及楼顶设置限位指示，而电子限位控制器会将所有限位点的信息及目前电梯所在的位置，所发生的故障等信息进行保存，以确认后续电梯运行的状态。但因施工现场经常会发生跳闸或者跳漏保的情况，在这种情况下，因为用电设备突然的掉电，会使电子限位控制器迅速失电，导致信息没有保存在电子限位控制器中。
3.针对上述问题，现有通常采用电池作为电子限位控制器的备用电源，当用电设备突然掉电时，通过电池给电子限位控制器供电，以解决电子限位控制器失电，导致信息没有存储的问题。但是现有采用电池作为备用电源解决电子限位控制器失电的问题，当两种电源系统之间电源水平相差较大的情况时，存在电压突变的问题，电压突变轻则会导致输入到电子限位控制器的电压不稳定，重则导致电子限位控制器损坏。
4.因此，为了解决上述问题，本实用新型提出了一种电子限位开关用掉电延时电源，当电子限位控制器失电时，输入到电子限位控制器的电压稳定，解决现有采用电池作为备用电源供电存在电压突变的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种电子限位开关用掉电延时电源，当电子限位控制器失电时，输入到电子限位控制器的电压稳定，解决现有采用电池作为备用电源供电存在电压突变的问题。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种电子限位开关用掉电延时电源，其包括cpu芯片和供电电路，还包括ac/dc变换器、升压模块、超级电容c3、继电器、第一场效应管和电压检测电路；
7.ac/dc变换器的输入端与供电线电性连接，ac/dc变换器的正极输出端分别与电压检测电路的输入端、继电器线圈的一端和继电器的常开触点电性连接，电压检测电路的输出端与第一场效应管的栅极电性连接，第一场效应管的漏极与继电器线圈的另一端电性连接，第一场效应管的源极与ac/dc变换器的负极输出端电性连接，ac/dc变换器的负极输出端接地，继电器的公共端通过供电电路与cpu芯片的电源端电性连接；
8.ac/dc变换器的正极输出端与升压模块的输入端电性连接，升压模块的输出端分别与继电器的常闭触点和超级电容c3的正极电性连接，超级电容c3的负极接地。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，电压检测电路包括电压检测芯片bl8506；
10.ac/dc变换器的正极输出端与电压检测芯片bl8506的vdd引脚电性连接，电压检测芯片bl8506的vout引脚与第一场效应管的栅极电性连接，电压检测芯片bl8506的vss引脚
接地。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，升压模块包括极性电容c4、极性电容c6、电容c5、电容c7、电荷泵升压电源芯片mcp1252、电阻r3和电阻r4；
12.ac/dc变换器的正极输出端分别与极性电容c4的正极、电容c5的一端、电阻r4的一端和电荷泵升压电源芯片mcp1252的第三引脚电性连接，电荷泵升压电源芯片mcp1252的第七引脚与电阻r4的一端电性连接，电阻r4的另一端与电荷泵升压电源芯片mcp1252的第一引脚电性连接，极性电容c4的负极、电容c5的一端和电荷泵升压电源芯片mcp1252的第四引脚及其第八引脚均接地，电容c7并联在电荷泵升压电源芯片mcp1252的第六引脚及其第七引脚之间，电荷泵升压电源芯片mcp1252的第二引脚分别与极性电容c6的正极和电阻r3的一端电性连接，极性电容c6的负极接地，电阻r3的另一端分别与继电器的常闭触点、超级电容c3的正极电性连接，超级电容c3的负极接地。
13.更进一步优选的，还包括电源和第二场效应管；
14.电压检测芯片bl8506的vout引脚与第二场效应管的栅极电性连接，第二场效应管的源极接地，第二场效应管的漏极分别与cpu芯片的模拟输入端和电源电性连接。
15.在以上技术方案的基础上，优选的，供电电路包括lc滤波器和稳压电路；
16.继电器的公共端通过顺次连接的lc滤波器和稳压电路与cpu芯片的电源端电性连接。
17.更进一步优选的，lc滤波器包括电感l1、电感l2、电容c20和电容c8；
18.所述继电器的公共端与电感l1的一端电性连接，电感l1的另一端分别与电容c20的一端和电感l2的一端电性连接，电容c20的另一端接地，电感l2的另一端分别与稳压电路的输入端和电容c8的一端电性连接，电容c8的另一端接地。
19.更进一步优选的，稳压电路包括降压芯片ldo、电容c9和极性电容c10；
20.电感l2的另一端与降压芯片u3的第三引脚电性连接，降压芯片u3的第一引脚接地，降压芯片ldo的输出端分别与电容c9的一端、极性电容c10的正极、cpu芯片的电源端电性连接，电容c9的另一端和极性电容c10的负极均接地。
21.本实用新型的一种电子限位开关用掉电延时电源相对于现有技术具有以下有益效果：
22.(1)通过设置超级电容c3，具有两个方面的作用，第一，利用电容两端电压不会突变的原理来保证输入到cpu芯片的电压稳定性，当ac/dc变换器掉电时，超级电容c3经供电电路输入到cpu芯片的电压稳定，解决现有采用电池作为备用电源供电存在电压突变的问题；第二，超级电容c3的充电容量为5.5v，在解决电压突变的情况下，可保证在ac/dc变换器掉电时，超级电容能持续较长一段时间给cpu芯片供电；
23.(2)通过设置电压检测电路、第一场效应管和第二场效应管，电压检测电路实时检测ac/dc变换器输出的电压判断ac/dc变换器是否掉电，并根据ac/dc变换器的电压状态输出高低电平控制第一场效应管和第二场效应管的导通与截止，从而控制ac/dc变换器和继电器线圈之间的回路是否导通，继电器的通电和断电状态的切换使得继电器的开关状态发生跳变，实现ac/dc变换器和超级电容c3两种电源的切换的连续性，保证cpu芯片储存数据的及时性，以及cpu芯片供电的及时性；
24.(3)通过设置升压模块，具有三方面的作用，第一，利用电荷泵升压电源芯片
mcp1252可实现对超级电容的快速充电；第二，电荷泵升压电源芯片mcp1252通过对泵升时间的调整及输出电压的反馈提高升压模块输出电压的稳定性；第三，在电荷泵升压电源芯片mcp1252保证输出的电压足够的情况下，通过调节限流电阻r3的阻值即可对超级电容c3的充电时间进行控制，防止当超级电容c3已经充满而ac/dc变换器还未掉电时，超级电容c3放电造成能量损耗；
25.(4)通过设置lc滤波器，滤除因电压抖动造成的尖峰噪声干扰，进一步使输入到cpu芯片的电压更加稳定。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本实用新型的一种电子限位开关用掉电延时电源的系统结构图；
28.图2为本实用新型的一种电子限位开关用掉电延时电源中ac/dc变换器、升压模块、超级电容c3、继电器、开关q1和电压检测电路的电路图；
29.图3为本实用新型的一种电子限位开关用掉电延时电源中供电电路的电路图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
31.实施例1
32.如图1所示，本实用新型的一种电子限位开关用掉电延时电源，重点介绍ac/dc变换器正常状态下本实施的结构和工作原理。具体的，其包括cpu芯片、ac/dc变换器、升压模块、超级电容c3、继电器、第一场效应管、电源、第二场效应管、电压检测电路和供电电路。
33.ac/dc变换器，作为主电源给供电电路提供输入电压，供电电路输出电压给cpu芯片供电；同时，ac/dc变换器给升压模块和继电器供电。本实施例中，ac/dc变换器的输入端与供电线电性连接，ac/dc变换器的正极输出端分别与电压检测电路的输入端、继电器线圈的一端和继电器的常开触点电性连接，ac/dc变换器的负极输出端接地。ac/dc变换器输出的电压为5v。优选的，本实施例中，不涉及对ac/dc变换器结构的改进，因此在此不再累述ac/dc变换器的结构。如图2所示，l表示火线；n表示零线；vo5v表示ac/dc变换器输出的电压。
34.电压检测电路，通过检测ac/dc变换器输出的电压判断ac/dc变换器是否掉电。本实施例中，电压检测电路的输入端与ac/dc变换器的正极输出端电性连接，电压检测电路的输出端分别与第一场效应管的栅极、第二场效应管的栅极电性连接。优选的，如图2所示，电压检测电路包括电压检测芯片bl8506；具体的，电压检测芯片bl8506的vdd引脚与ac/dc变换器的正极输出端电性连接，电压检测芯片bl8506的vout引脚分别与第一场效应管的栅
极、第二场效应管的栅极电性连接，电压检测芯片bl8506的vss引脚接地。当ac/dc变换器是正常状态时，电压检测芯片bl8506检测到ac/dc变换器的输出电压超过设定的4v电压，输出一个高电平到第一场效应管和第二场效应管的栅极，第一场效应管和第二场效应管均导通。如图2所示，u1表示电压检测芯片bl8506；电压检测芯片bl8506的vdd引脚对应表示电压检测电路的输入端；电压检测芯片bl8506的vout引脚对应表示电压检测电路的输出端。
35.继电器、第一场效应管、第二场效应管和电源，本实施例中，继电器线圈的一端和继电器的常开触点均与ac/dc变换器的正极输出端电性连接，继电器线圈的另一端与第一场效应管的漏极电性连接，继电器的常闭触点与升压模块的输出端电性连接，继电器的公共端通过供电电路与cpu芯片的电源端电性连接，第一场效应管的栅极和第二场效应管的栅极均与电压检测电路的输出端电性连接，第一场效应管的源极与ac/dc变换器的负极输出端电性连接，第二场效应管的源极接地，第一场效应管的漏极与继电器线圈的另一端电性连接，第二场效应管的漏极分别与cpu芯片的模拟输入端和电源电性连接。当第一场效应管和第二场效应管的栅极接收到电压检测芯片bl8506输出的高电平后，第二场效应管导通，第二场效应管漏极输出一个低电平到cpu芯片的模拟输入端，指示有电状态；第一场效应管也导通，此时ac/dc变换器与继电器的线圈构成一个回路，继电器的线圈中通电，继电器的开关状态发生跳变，继电器的公共端与其常开触点闭合，此时，由ac/dc变换器给供电电路提供输入电压，供电电路输出电压给cpu芯片供电。如图2所示，ls1表示继电器；q1表示第一场效应管；q2表示第二场效应管；p_off表示第二场效应管输出的电平信号；电源为3.3v。本实施例中，不涉及对继电器的改进，因此，在此不再累述继电器的电路结构。
36.升压模块和超级电容c3，构成cpu芯片的备用电源；当继电器的线圈中通电，继电器的公共端与其常开触点闭合时，ac/dc变换器给升压模块提供输入电压，升压模块对输入的电压进行快速升压处理后，输出电压给超级电容c3快速充电。升压模块的输入端与ac/dc变换器的正极输出端电性连接，升压模块的输出端分别与继电器的常闭触点和超级电容c3的正极电性连接，超级电容c3的负极接地。
37.优选的，如图2所示，升压模块包括极性电容c4、极性电容c6、电容c5、电容c7、电荷泵升压电源芯片mcp1252、电阻r3和电阻r4；ac/dc变换器的正极输出端分别与极性电容c4的正极、电容c5的一端、电阻r4的一端和电荷泵升压电源芯片mcp1252的第三引脚电性连接，电荷泵升压电源芯片mcp1252的第七引脚与电阻r4的一端电性连接，电阻r4的另一端与电荷泵升压电源芯片mcp1252的第一引脚电性连接，极性电容c4的负极、电容c5的一端和电荷泵升压电源芯片mcp1252的第四引脚及其第八引脚均接地，电容c7并联在电荷泵升压电源芯片mcp1252的第六引脚及其第七引脚之间，电荷泵升压电源芯片mcp1252的第二引脚分别与极性电容c6的正极和电阻r3的一端电性连接，极性电容c6的负极接地，电阻r3的另一端分别与继电器的常闭触点、超级电容c3的正极电性连接，超级电容c3的负极接地。如图2所示，u2表示电荷泵升压电源芯片mcp1252。
38.其中，电容c7为泵升电容；当继电器的线圈中通电，继电器的公共端与其常开触点闭合时，电容c5与电容c7串联给电容c6充电，再通过电容c6给超级电容c3充电；电荷泵升压电源芯片mcp1252具有两方面的作用，第一，利用电荷泵升压电源芯片mcp1252及泵升电容c7快速储能，从而实现升压模块输出电压的2倍增压；第二，通过泵升时间的调整及输出电压的反馈提高升压模块输出电压的稳定性；电阻r3为限流电阻，因为现有的电子限位控制
器的掉电时间通常为30分钟，在电荷泵升压电源芯片mcp1252保证输出的电压足够的情况下，通过设置电阻r3的阻值，即可对超级电容c3的充电时间进行控制，防止当超级电容c3已经充满而ac/dc变换器还未掉电时，超级电容c3放电造成能量损耗；优选的，本实施例中，设置电阻r3的阻值为100k，充电时间控制为30分钟，防止当超级电容c3充满而电子限位控制器还未掉电时，超级电容c3放电造成能量损耗；电容c4、电容c5和电容c6为滤波电容，滤除ac/dc变换器提供的电压中的谐波干扰，使升压模块输出到超级电容c3的电压更稳定，最终使输入到cpu的电压稳定。如图2所示，电荷泵升压电源芯片mcp1252用u2表示。
39.供电电路，当继电器的公共端与其常开触点闭合时，由ac/dc变换器给供电电路提供输入电压，供电电路对输入电压进行滤波和稳压处理后输出电压给cpu芯片供电。本实施例中，继电器的公共端通过供电电路与cpu芯片的电源端电性连接。优选的，如图3所示，供电电路包括lc滤波器和稳压电路；继电器的公共端通过顺次连接的lc滤波器和稳压电路与cpu芯片的电源端电性连接。
40.lc滤波器，当继电器的公共端与其常开触点闭合时，由ac/dc变换器给稳压电路提供输入电压，当ac/dc变换器构成的主电源与升压模块、超级电容c3构成的备用电源进行切换时，导致输入电压存在抖动，使电压不稳定，因此设置lc滤波器滤除电压抖动造成的尖峰噪声干扰，使输入到cpu芯片的电压更加稳定。优选的，如图3所示，lc滤波器包括电感l1、电感l2、电容c20和电容c8；具体的，继电器的公共端与电感l1的一端电性连接，电感l1的另一端分别与电容c20的一端和电感l2的一端电性连接，电容c20的另一端接地，电感l2的另一端分别与稳压电路的输入端和电容c8的一端电性连接，电容c8的另一端接地。
41.其中，电感l1、电容c20、电感l2和电容c8构成二阶lc滤波电路，滤除当供电电路的供电电源切换时存在电压抖动造成的尖峰噪声干扰，进一步使输入到cpu芯片的电压更加稳定。
42.稳压电路，由于cpu芯片需要的是一个3.3v稳定的电压，因此设置稳压电压对ac/dc变换器输出的电压进行降压，满足cpu芯片的供电需求。优选的，如图3所示，稳压电路包括降压芯片ldo、电容c9和极性电容c10；具体的，电感l2的另一端与降压芯片u3的第三引脚电性连接，降压芯片u3的第一引脚接地，降压芯片ldo的输出端分别与电容c9的一端、极性电容c10的正极、cpu芯片的电源端电性连接，电容c9的另一端和极性电容c10的负极均接地。如图3所示，降压芯片ldo用u3表示；3.3v是给cpu芯片提供的供电电压。
43.cpu芯片，将所有限位点的信息及目前电梯所在的位置，所发生的故障等信息进行保存，以确认后续电梯运行的状态；第二场效应管导通，cpu芯片接收第二场效应管漏极输出的低电平，指示有电状态。本实施例中，不涉及对cpu芯片内部算法的改进。优选的，本实施例中，cpu芯片可以选用fjk
‑
sf
‑
ql04。
44.本实用新型的工作原理是：当ac/dc变换器是正常状态时，电压检测芯片bl8506检测到ac/dc变换器的输出电压超过设定的4v电压，输出一个高电平到第一场效应管和第二场效应管的栅极，第二场效应管导通，第二场效应管漏极输出一个低电平到cpu芯片的模拟输入端，指示有电状态；第一场效应管也导通，此时ac/dc变换器与继电器的线圈构成一个回路，ac/dc变换器给继电器的线圈充电，继电器的开关状态发生跳变，继电器的公共端与其常开触点闭合，此时，由ac/dc变换器输出电压至lc滤波器，lc滤波器滤除电压中的尖峰噪声干扰后将电压输入至稳压电路，稳压电路对输入的电压进行稳压处理后，输出3.3v的
电压给cpu芯片供电；
45.同时，ac/dc变换器输出电压至升压模块，升压模块对输入的电压进行快速升压处理后，输出电压给超级电容c3快速充电。
46.本实施例的有益效果为：通过设置升压模块，具有三方面的作用，第一，利用电荷泵升压电源芯片mcp1252可实现对超级电容的快速充电；第二，电荷泵升压电源芯片mcp1252通过对泵升时间的调整及输出电压的反馈提高升压模块输出电压的稳定性；第三，在电荷泵升压电源芯片mcp1252保证输出的电压足够的情况下，通过调节限流电阻r3的阻值即可对超级电容c3的充电时间进行控制，防止当超级电容c3已经充满而ac/dc变换器还未掉电时，超级电容c3放电造成能量损耗；
47.通过设置lc滤波器，滤除因电压抖动造成的尖峰噪声干扰，进一步使输入到cpu芯片的电压更加稳定。
48.实施例2
49.在实施例1的基础上，本实施提供了一种ac/dc变换器掉电时，电子限位开关用掉电延时电源的工作原理，具体如下：
50.ac/dc变换器与实施例1相同，在此不再累述。
51.电压检测电路，其结构与连接关系与实施例1相同，因此在此不再累述。当ac/dc变换器掉电时，电压检测芯片bl8506检测到ac/dc变换器的输出电压低于设定的4v电压，输出一个低电平到第一场效应管和第二场效应管的栅极，第一场效应管和第二场效应管均截止。
52.继电器、第一场效应管、第二场效应管和电源，其结构与连接关系与实施例1相同，因此在此不再累述。当ac/dc变换器掉电时，第一场效应管和第二场效应管的栅极接收到电压检测芯片bl8506输出的低电平后，第二场效应管截止，电源输出高电平，通知cpu芯片立即进行数据保存，保证ac/dc变换器意外断电情况下的数据安全；第一场效应管也截止，此时ac/dc变换器与继电器的线圈之间的线路断开，继电器的线圈断电，继电器的开关状态发生跳变，继电器的公共端与其常闭触点闭合，此时，由超级电容c3给供电电路提供输入电压，供电电路输出电压给cpu芯片供电。
53.升压模块和超级电容c3，其结构与连接关系与实施例1相同，因此在此不再累述。当ac/dc变换器掉电时，继电器的线圈断电，继电器的公共端与其常闭触点闭合时，ac/dc变换器不再给升压模块提供输入电压，由超级电容c3给供电电路提供输入电压，供电电路输出电压给cpu芯片供电。因为现有采用电池作为备用电源解决电子限位控制器失电的问题，当两种电源系统之间电源水平相差较大的情况时，存在电压突变的问题，电压突变轻则会导致输入到电子限位控制器的电压不稳定，重则导致电子限位控制器损坏；因此，为了解决上述问题，本实施例中设置超级电容c3作为cpu芯片的备用电源，利用电容两端电压不会突变的原理来保证输入到cpu芯片的电压稳定性，当ac/dc变换器掉电时，超级电容c3经供电电路输入到cpu芯片的电压稳定，解决现有采用电池作为备用电源供电存在电压突变的问题。优选的，本实施例中，超级电容c3的充电容量为5.5v，在解决电压突变的情况下，可保证在ac/dc变换器掉电时，超级电容能持续较长一段时间给cpu芯片供电。
54.供电电路，其结构与连接关系与实施例1相同，因此在此不再累述。当ac/dc变换器掉电时，继电器的公共端与其常闭触点闭合，由超级电容c3给供电电路提供输入电压，供电
电路对输入电压进行滤波和稳压处理后输出电压给cpu芯片供电。
55.cpu芯片，其结构与连接关系与实施例1相同，因此在此不再累述。当ac/dc变换器掉电时，第二场效应管截止，cpu芯片接收第二场效应管漏极输出的高电平，指示掉电状态，cpu芯片立即存储数据。
56.本实用新型的工作原理是：当ac/dc变换器掉电时，电压检测芯片bl8506检测到ac/dc变换器的输出电压低于设定的4v电压，输出一个低电平到第一场效应管和第二场效应管的栅极，第二场效应管截止，电阻r2为故障外报上拉电阻，电源输出由电阻r2上拉为高电平，通知cpu芯片立即进行数据保存，保证ac/dc变换器意外断电情况下的数据安全；第一场效应管也截止，此时ac/dc变换器与继电器的线圈之间的线路断开，继电器的线圈断电，继电器的开关状态发生跳变，继电器的公共端与其常闭触点闭合，ac/dc变换器不再给升压模块提供输入电压，此时，由超级电容c3输出电压至lc滤波器，lc滤波器滤除电压中的尖峰噪声干扰后将电压输入至稳压电路，稳压电路对输入的电压进行稳压处理后，输出3.3v的电压给cpu芯片供电。
57.本实施例的有益效果为：通过设置超级电容c3，具有两个方面的作用，第一，利用电容两端电压不会突变的原理来保证输入到cpu芯片的电压稳定性，当ac/dc变换器掉电时，超级电容c3经供电电路输入到cpu芯片的电压稳定，解决现有采用电池作为备用电源供电存在电压突变的问题；第二，超级电容c3的充电容量为5.5v，在解决电压突变的情况下，可保证在ac/dc变换器掉电时，超级电容能持续较长一段时间给cpu芯片供电；
58.通过设置电压检测电路、第一场效应管和第二场效应管，电压检测电路实时检测ac/dc变换器输出的电压判断ac/dc变换器是否掉电，并根据ac/dc变换器的电压状态输出高低电平控制第一场效应管和第二场效应管的导通与截止，从而控制ac/dc变换器和继电器线圈之间的回路是否导通，继电器的通电和断电状态的切换使得继电器的开关状态发生跳变，实现ac/dc变换器和超级电容c3两种电源的切换的连续性，保证cpu芯片储存数据的及时性，以及cpu芯片供电的及时性。
59.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。