双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路转让专利
申请号 : CN200410035636.6
文献号 : CN1744250B
文献日 : 2010-10-06
发明人 : 朱振连
申请人 : 朱振连
摘要 :
双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路，包括极性变换控制电路、双稳态电磁阀、储能电容、有源开关电路及工作电源，其中，极性变换控制电路输入端接工作电源，其两个输出端与双稳态电磁阀的两输入端连接，极性变换控制电路可产生正、反向脉冲以控制双稳态电磁阀开启和关闭；储能电容正极接双稳态电磁阀的关闭脉冲输入端，负极接地，工作电源正常时储存一定电能；有源开关电路接于双稳态电磁阀的开启脉冲输入端和地之间，其电源输入端与工作电源连接，工作电源正常时有源开关电路断开，工作电源断电时有源开关电路接通。本发明不需采用备用电源，真正实现停电时双稳态电磁阀的停电自关闭，且其电路结构简单，容易实现。
权利要求 :
1.双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路，包括极性变换控制电路、双稳态电磁阀、储能电容、有源开关电路及工作电源，其中：极性变换控制电路的电压输入端接工作电源，其两个输出端与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端、关闭脉冲输入端分别连接，极性变换控制电路可产生正向或反向脉冲以控制双稳态电磁阀开启或关闭；
储能电容正极接双稳态电磁阀的关闭脉冲输入端，负极接地，工作电源正常时储存一定电能；
有源开关电路接于双稳态电磁阀的开启脉冲输入端和地之间，其电源输入端与工作电源连接，工作电源正常时有源开关电路断开，工作电源断电时有源开关电路接通。
2.如权利要求1所述的双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路，其特征在于：有源开关电路包括一PNP型三极管，该三极管发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接工作电源。
3.如权利要求1所述的双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路，其特征在于：有源开关电路包括一PNP型三极管和一NPN型三极管，PNP型三极管的发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接NPN型三极管的发射极，NPN型三极管的集电极和基极接工作电源。
说明书 :
技术领域
本发明涉及双稳态电磁阀的控制电路，具体地说是指双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路。
背景技术
双稳态电磁阀通常采用双脉冲信号操作，正脉冲开阀、反脉冲关阀，开、关阀后断电并记忆，具有常开常闭两种状态功能。通常，其控制电路基本结构及工作原理为：包括红外线发射、接收电路、主控制芯片、极性变换控制电路，其中红外线发射、接收电路的信号输出端连接到主控制芯片，主控制芯片的两个信号输出端连接到极性变换控制电路，极性变换控制电路的两个输出端接到双稳态电磁阀的两个输入端。当红外线从接通状态变为阻隔状态时，主控制芯片根据红外线发射、接收电路发送的信号控制极性变换控制电路产生一正脉冲，使双稳态电磁阀开启，当红外线由阻隔状态变为接通状态时，主控制芯片根据红外线发射、接收电路发送的信号控制极性变换控制电路产生一反脉冲，使双稳态电磁阀关闭。当然，更复杂的控制电路还可设定延时开启或延时关闭等功能。
可见，双稳态电磁阀的开启和关闭只需瞬间通电极可，而其余大部分时间双稳态电磁阀在无电状态下处于常开和常闭两种稳定的工作状态，因此耗电比单稳态电磁阀小得多。但是，双稳态电磁阀正常工作的前提是其控制电路不能断电，如果在开启的情况下其控制电路断电了，则双稳态电磁无法自动关闭，如果该稳态电磁阀用于洗手间的自动冲水装置，将造成极大的水资源的浪费。
目前，已经出现采用备用电源实现停电后仍能正常工作的双稳态电磁阀控制电路，但是该方案的原理是在停电时用备用电源代替原电源工作，并非真正实现停电自关闭。
可见，双稳态电磁阀的开启和关闭只需瞬间通电极可，而其余大部分时间双稳态电磁阀在无电状态下处于常开和常闭两种稳定的工作状态，因此耗电比单稳态电磁阀小得多。但是，双稳态电磁阀正常工作的前提是其控制电路不能断电，如果在开启的情况下其控制电路断电了，则双稳态电磁无法自动关闭，如果该稳态电磁阀用于洗手间的自动冲水装置，将造成极大的水资源的浪费。
目前，已经出现采用备用电源实现停电后仍能正常工作的双稳态电磁阀控制电路，但是该方案的原理是在停电时用备用电源代替原电源工作，并非真正实现停电自关闭。
发明内容
本发明提供一种双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路，其主要目的在于克服现有技术中的双稳态电磁阀的控制电路无法真正实现在停电时自动关闭电磁阀，因而可能造成极大浪费或造成事故发生的缺点。
本发明采用如下技术方案：
包括极性变换控制电路、双稳态电磁阀、储能电容、有源开关电路及工作电源，其中：
极性变换控制电路的电压输入端接工作电源，其两个输出端与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端、关闭脉冲输入端分别连接，极性变换控制电路可产生正向或反向脉冲以控制双稳态电磁阀开启或关闭；
储能电容正极接双稳态电磁阀的关闭脉冲输入端，负极接地，工作电源正常时储存一定电能；
有源开关电路接于双稳态电磁阀的开启脉冲输入端和地之间，其电源输入端与工作电源连接，工作电源正常时有源开关电路断开，工作电源断电时有源开关电路接通。
前述有源开关电路包括一PNP型三极管，其发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接工作电源。
前述有源开关电路也可同时包括一PNP型三极管和一NPN型三极管，PNP型三极管的发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接NPN型三极管的发射极，NPN型三极管的集电极和基极接工作电源。
本方案采用纯硬件电路实现本发明停电自关闭的功能，无需考虑极性变换控制电路的具体结构，只需在原有双稳态电磁阀控制电路的基础上增加一个电容和两个三极管即可，结构简单，容易实现。
综上所述，和现有技术相比，本发明具有以下显著优点：一，不需采用备用电源，真正实现停电时双稳态电磁阀的停电自关闭；二，电路结构简单，容易实现。本发明还克服了人们的以下偏见：一，人们认为电容的充电放电达不到为电磁阀供电的需求，因而，人们并未考虑采用电容的充电放电来为双稳态电磁阀的自关闭进行供电；二，人们以往的设计思路陷入了储备电源的目的仅是用于代替原电源进行工作的误区，因而认为采用电容的充电放电仅能使系统在断电后一段短时间内工作，断电后，如果系统关闭电磁阀的指令需要在该段时间后才发出，则仍无法实现断电自关闭。可见，本发明储能电容的接入点极具创造性。
本发明采用如下技术方案：
包括极性变换控制电路、双稳态电磁阀、储能电容、有源开关电路及工作电源，其中：
极性变换控制电路的电压输入端接工作电源，其两个输出端与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端、关闭脉冲输入端分别连接，极性变换控制电路可产生正向或反向脉冲以控制双稳态电磁阀开启或关闭；
储能电容正极接双稳态电磁阀的关闭脉冲输入端，负极接地，工作电源正常时储存一定电能；
有源开关电路接于双稳态电磁阀的开启脉冲输入端和地之间，其电源输入端与工作电源连接，工作电源正常时有源开关电路断开，工作电源断电时有源开关电路接通。
前述有源开关电路包括一PNP型三极管，其发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接工作电源。
前述有源开关电路也可同时包括一PNP型三极管和一NPN型三极管，PNP型三极管的发射极与双稳态电磁阀的开启脉冲输入端连接，集电极接地，基极接NPN型三极管的发射极，NPN型三极管的集电极和基极接工作电源。
本方案采用纯硬件电路实现本发明停电自关闭的功能，无需考虑极性变换控制电路的具体结构，只需在原有双稳态电磁阀控制电路的基础上增加一个电容和两个三极管即可，结构简单，容易实现。
综上所述，和现有技术相比，本发明具有以下显著优点：一，不需采用备用电源，真正实现停电时双稳态电磁阀的停电自关闭；二，电路结构简单，容易实现。本发明还克服了人们的以下偏见：一，人们认为电容的充电放电达不到为电磁阀供电的需求，因而，人们并未考虑采用电容的充电放电来为双稳态电磁阀的自关闭进行供电；二，人们以往的设计思路陷入了储备电源的目的仅是用于代替原电源进行工作的误区，因而认为采用电容的充电放电仅能使系统在断电后一段短时间内工作，断电后，如果系统关闭电磁阀的指令需要在该段时间后才发出，则仍无法实现断电自关闭。可见，本发明储能电容的接入点极具创造性。
附图说明
图1为本发明电路结构框图；
图2为本发明具体实施方式一电路原理图；
图3为本发明具体实施方式二电路原理图；
图4为本发明具体实施方式三电路原理图。
图2为本发明具体实施方式一电路原理图；
图3为本发明具体实施方式二电路原理图；
图4为本发明具体实施方式三电路原理图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式一，将本发明双稳态电磁阀的停电自关闭控制电路应用于卫生间的自动冲水机构，参照图1和图2，该电路包括主控制芯片1、极性变换控制电路2、双稳态电磁阀3、储能电容4、有源开关电路40、红外线发射模块6、红外线接收模块7及工作电源8。
参照图3，极性变换控制电路2包括两个PNP型三极管21、22和两个NPN型三极管23、24，PNP型三极管21、22的发射极构成极性变换控制电路2的电压输入端20接到工作电源8，其集电极分别与两个NPN型三极管23、24的集电极连接，PNP型三极管21的基极通过一电阻与PNP型三极管22的集电极连接，PNP型三极管22的基极也通过一电阻与PNP型三极管21的集电极连接，两个NPN型三极管23、24的发射极接地，基极构成两个控制信号输入端201、202接到主控制芯片1的控制信号输出端，集电极构成两个脉冲输出端，分别接双稳态电磁阀3的两脉冲输入端31、32。
红外线发射模块6和红外线接收模块7分别通过一放大电路70与主控制芯片连接。工作电源8正常时，主控制芯片1根据红外线发射模块6和红外线接收模块7传送的信号，向极性变换控制电路2的控制信号输入端201或202发送控制信号，极性变换控制电路2据此在其脉冲输出端产生反向或正向脉冲，从而达到控制双稳态电磁阀3关闭或开启。
储能电容4正极接双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31，负极接地，其作用在于当工作电源8正常时储存一定的电能。
有源开关电路40包括一PNP型三极管41和一NPN型三极管42，PNP型三极管41的发射极与双稳态电磁阀3的开启脉冲输入端32连接，集电极接地，基极接NPN型三极管42的发射极，NPN型三极管42的集电极和基极接工作电源8。有源开关电路40的作用在于当工作电源8断电时使双稳态电磁阀3的开启脉冲输入端32接地，从而使储能电容4与双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4释放其储存的电能，在双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。
本实施方式采用纯硬件电路实现本发明停电自关闭的功能，无须考虑极性变换控制电路2的具体结构，因此，极性变换控制电路2并不局限于本实施方式中所述的具体结构，只要能够实现变换极性的功能即可。
本发明的具体实施方式二，参照图1和图3，该电路包括主控制芯片1、极性变换控制电路2、双稳态电磁阀3、储能电容4、红外线发射模块6、红外线接收模块7、低压检测模块5以及工作电源8。
极性变换控制电路2包括两个PNP型三极管21、22和两个NPN型三极管23、24，PNP型三极管21、22的发射极构成极性变换控制电路2的电压输入端20接到工作电源8，其集电极分别与两个NPN型三极管23、24的集电极连接，PNP型三极管21的基极通过一电阻与PNP型三极管22的集电极连接，PNP型三极管22的基极也通过一电阻与PNP型三极管21的集电极连接，两个NPN型三极管23、24的发射极接地，基极构成两个控制信号输入端201、202接到主控制芯片1的控制信号输出端，集电极构成两个脉冲输出端，分别接双稳态电磁阀3的两脉冲输入端31、32。
红外线发射模块6和红外线接收模块7分别通过一放大电路70与主控制芯片连接。工作电源8正常时，主控制芯片1根据红外线发射模块6和红外线接收模块7传送的信号，向极性变换控制电路2的控制信号输入端201或202发送控制信号，极性变换控制电路2据此在其脉冲输出端产生反向或正向脉冲，从而达到控制双稳态电磁阀3关闭或开启。
储能电容4正极接双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31，负极通过一PNP型三极管43接地，该PNP型三极管43的发射极接储能电容4的负极，集电极接地，基极接主控制芯片1的一个控制信号转出端。
低压检测模块5连接到工作电源8，并与主控制芯片1连接，当工作电源8断电时，产生一信号发送到主控制芯片1。
工作电源8正常时，主控制芯片1间歇性地、定时地发送控制信号至PNP型三极管43，使其导通，对储能电容43进行充电，工作电源8断电时，主控制芯片仍可在短时间内进行工作，主控制芯片1根据低压检测模块5发送的信号，先发送一控制信号至PNP型三极管43，使其导通，然后发送一控制信号至NPN型三极管24，使其导通，则储能电容4、双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4放电，在双稳态电磁阀3的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。PNP型三极管43的作用在于使储能电容4在大部分时间内处于断开状态，从而减小其漏电的机会，其作用对于采用干电池为主电源的系统有较大的间谍，而对于采用市电的系统作用则不明显。
本实施方式采用硬件电路和主控制芯片软件控制相结合来实现本发明的目的，需要对主控制芯片进行编程。
本发明的具体实施方式三，与实施方式二基本相同，其区别在于储能电容4的负极直接接地，因而储能电容4始终处于充电状态，造成储能电容4有可能少量漏电，对于采用干电池为主电源的系统，其漏电具有一定的影响。工作电源8断电时，主控制芯片1根据低压检测模块5发送的信号，发送一控制信号至NPN型三极管24，使其导通，则储能电容4、双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4放电，在双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
参照图3，极性变换控制电路2包括两个PNP型三极管21、22和两个NPN型三极管23、24，PNP型三极管21、22的发射极构成极性变换控制电路2的电压输入端20接到工作电源8，其集电极分别与两个NPN型三极管23、24的集电极连接，PNP型三极管21的基极通过一电阻与PNP型三极管22的集电极连接，PNP型三极管22的基极也通过一电阻与PNP型三极管21的集电极连接，两个NPN型三极管23、24的发射极接地，基极构成两个控制信号输入端201、202接到主控制芯片1的控制信号输出端，集电极构成两个脉冲输出端，分别接双稳态电磁阀3的两脉冲输入端31、32。
红外线发射模块6和红外线接收模块7分别通过一放大电路70与主控制芯片连接。工作电源8正常时，主控制芯片1根据红外线发射模块6和红外线接收模块7传送的信号，向极性变换控制电路2的控制信号输入端201或202发送控制信号，极性变换控制电路2据此在其脉冲输出端产生反向或正向脉冲，从而达到控制双稳态电磁阀3关闭或开启。
储能电容4正极接双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31，负极接地，其作用在于当工作电源8正常时储存一定的电能。
有源开关电路40包括一PNP型三极管41和一NPN型三极管42，PNP型三极管41的发射极与双稳态电磁阀3的开启脉冲输入端32连接，集电极接地，基极接NPN型三极管42的发射极，NPN型三极管42的集电极和基极接工作电源8。有源开关电路40的作用在于当工作电源8断电时使双稳态电磁阀3的开启脉冲输入端32接地，从而使储能电容4与双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4释放其储存的电能，在双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。
本实施方式采用纯硬件电路实现本发明停电自关闭的功能，无须考虑极性变换控制电路2的具体结构，因此，极性变换控制电路2并不局限于本实施方式中所述的具体结构，只要能够实现变换极性的功能即可。
本发明的具体实施方式二，参照图1和图3，该电路包括主控制芯片1、极性变换控制电路2、双稳态电磁阀3、储能电容4、红外线发射模块6、红外线接收模块7、低压检测模块5以及工作电源8。
极性变换控制电路2包括两个PNP型三极管21、22和两个NPN型三极管23、24，PNP型三极管21、22的发射极构成极性变换控制电路2的电压输入端20接到工作电源8，其集电极分别与两个NPN型三极管23、24的集电极连接，PNP型三极管21的基极通过一电阻与PNP型三极管22的集电极连接，PNP型三极管22的基极也通过一电阻与PNP型三极管21的集电极连接，两个NPN型三极管23、24的发射极接地，基极构成两个控制信号输入端201、202接到主控制芯片1的控制信号输出端，集电极构成两个脉冲输出端，分别接双稳态电磁阀3的两脉冲输入端31、32。
红外线发射模块6和红外线接收模块7分别通过一放大电路70与主控制芯片连接。工作电源8正常时，主控制芯片1根据红外线发射模块6和红外线接收模块7传送的信号，向极性变换控制电路2的控制信号输入端201或202发送控制信号，极性变换控制电路2据此在其脉冲输出端产生反向或正向脉冲，从而达到控制双稳态电磁阀3关闭或开启。
储能电容4正极接双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31，负极通过一PNP型三极管43接地，该PNP型三极管43的发射极接储能电容4的负极，集电极接地，基极接主控制芯片1的一个控制信号转出端。
低压检测模块5连接到工作电源8，并与主控制芯片1连接，当工作电源8断电时，产生一信号发送到主控制芯片1。
工作电源8正常时，主控制芯片1间歇性地、定时地发送控制信号至PNP型三极管43，使其导通，对储能电容43进行充电，工作电源8断电时，主控制芯片仍可在短时间内进行工作，主控制芯片1根据低压检测模块5发送的信号，先发送一控制信号至PNP型三极管43，使其导通，然后发送一控制信号至NPN型三极管24，使其导通，则储能电容4、双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4放电，在双稳态电磁阀3的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。PNP型三极管43的作用在于使储能电容4在大部分时间内处于断开状态，从而减小其漏电的机会，其作用对于采用干电池为主电源的系统有较大的间谍，而对于采用市电的系统作用则不明显。
本实施方式采用硬件电路和主控制芯片软件控制相结合来实现本发明的目的，需要对主控制芯片进行编程。
本发明的具体实施方式三，与实施方式二基本相同，其区别在于储能电容4的负极直接接地，因而储能电容4始终处于充电状态，造成储能电容4有可能少量漏电，对于采用干电池为主电源的系统，其漏电具有一定的影响。工作电源8断电时，主控制芯片1根据低压检测模块5发送的信号，发送一控制信号至NPN型三极管24，使其导通，则储能电容4、双稳态电磁阀3形成一回路，储能电容4放电，在双稳态电磁阀2的关闭脉冲输入端31产生一瞬间的脉冲，驱动双稳态电磁阀3执行关闭的动作。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。