CN104503263B - 一种基于低功耗电源供电的切换响应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于低功耗电源供电的切换响应系统。解决现有技术中调整设备一般只采用单一大功率电源供电，待机状态下功耗大的问题。系统包括有小功率变压器单元、大功率变压器单元、开关控制单元、按键单元、按键信号采集单元、控制单元，小功率变压器单元和大功率变压器单元分别连接到执行单元，开关控制单元连接在大功率变压器单元输出端上，控制单元输出端分别连接到开关控制单元和执行单元控制端上，按键单元输出端连接到开关控制单元上，按键信号采集单元连接在按键单元上，按键信号采集单元输出端连接至控制单元输入端。本发明的优点是支持两种电源对一个设备供电，通过供电切换，大大减低了待机功耗，节省了能源。

Description

一种基于低功耗电源供电的切换响应系统

技术领域

本发明涉及一种电源切换设备，尤其是涉及一种基于低功耗电源供电的切换响应系统。

背景技术

目前许多位置调整设备都是由单一的大功率电源，在设备工作状态和待机状态下都是大功率电源供电，这样设备的功耗较大。如申请号为201220364165.3，名称为数控穿壁设备的焊头高低调节机构的中国实用新型专利，其包括工作台、设置在工作台上的电源柜、设置有焊头加工机构的焊头控制柜，电源柜与焊头控制柜之间通过滑动副结构连接，焊头控制柜控制滑动副移动。该机构由电源柜供电，该电源柜采用单一的电源，在调节机构工作或是待机状态都是单一供电，这样使得待机状态下功耗较大。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中调整设备一般只采用单一大功率电源供电，待机状态下功耗大的问题，提供了一种支持两种电源切换供电的基于低功耗电源供电的切换响应系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，连接在执行操作的执行单元上，系统包括有小功率变压器单元、大功率变压器单元、开关控制单元、按键单元、按键信号采集单元、控制单元，所述小功率变压器单元电源输入端连接小功率电源，小功率变压器单元输出端连接执行单元电源输入端，大功率变压器单元电源输入端连接大功率电源，大功率变压器单元电源输出端通过连接开关控制单元后连接到执行单元电源输入端，所述控制单元输出端分别连接到开关控制单元和执行单元控制端上，按键单元输出端连接到开关控制单元上，按键信号采集单元连接在按键单元上，按键信号采集单元输出端连接至控制单元输入端。本发明应用在进行位置升降调节的工作台上，为工作台进行供电，本系统实现了两种电源对一个工作台供电，一种是大功率电源，输出比较大的功率，静态功耗也较大，在工作台进行位置调节时进行供电；另一种是小功率电源，功率小，静态功耗也较小，在工作台调整到位后，断开大功率电源，待机状态只由小功率电源进行供电。减小了工作台待机状态的能耗。开关控制单元连接在大功率变压器单元线路上，开关控制单元的开闭控制大功率电源的导通，按键单元用于对工作台距离调整进行操作，按键信号采集单元用于采集按键单元的按键状态，并将采集到的信息发送给控制单元，控制单元根据按键状态信息控制开关控制单元开闭。

作为一种优选方案，所述小功率变压器单元包括连接端子CN1、线圈L1和线圈L2，大功率变压器单元包括连接端子CN2、连接端子CN3、线圈L3、线圈L4，连接端子CN1、CN2、CN3采用连接端子VH-3，线圈L1的两端分别连接在连接端子CN1的1脚和3脚上，线圈L2两端通过连接AC/DC转换器后与小功率电源相连接，线圈L3两端分别连接到连接端子CN3的1脚和3脚接口上，连接端子CN3的3脚连接至连接端子CN1的1脚上，连接端子CN3的1脚通过连接开关控制单元后连接至连接端子CN1的3脚上，连接端子CN1与执行单元相连接，线圈L4的两端分别连接到连接端子CN2的1脚和3脚上，连接端子CN2连接大功率电源。线圈L1、L2构成小功率变压器，线圈L3、L4构成大功率变压器，大功率变压器的导通受开关控制单元控制。在待机状态时开关控制单元断开，只有小功率变压器处于通电状态，当按下按键单元对工作台进行距离调整时，开关控制单元闭合，大功率变压器也通电，恢复供电。

作为一种优选方案，所述开关控制单元包括继电器J2、二极管D12、三极管Q4、三极管Q6，继电器J2又包括有线圈H2和触点开关K2，触点开关连接在连接端子CN3的1脚与连接端子CN1的3脚之间，线圈H2两端并联在二极管D12上，二极管D12正极接地，二极管D12负极分别连接至三极管Q4的集电极和按键单元输出端，三极管Q4的发射极连接电源，三极管Q4的基极连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极连接控制单元输出端。继电器线圈H2与按键单元输出端连接，且通过三极管Q4、Q6与控制单元输出端连接，这样在按键单元有按键按下时，H2导通，继电器J2工作使得触点开关K2闭合，大功率变压器通电，同时在按键单元有按键按下时，控制单元检测到该信息并发出工作指令，使得线圈H2与电源导通，保持了继电器J2的工作状态。三极管Q4的发射极连接电源为15V直流电源。

作为一种优选方案，所述按键单元包括若干按键，各按键相并联，形成的并联电路输入端连接电源，输出端连接到开关控制单元上，在每个按键与输出端连接的一端上分别连接至按键信号采集单元上。每个按键还通过正向连接一个二极管后连接至开关控制单元。每个按键在按下后都使得与开关控制单元连接的电路导通，按键信号采集单元分别采集每个按键的信号。

作为一种优选方案，所述按键信号采集单元包括采集电路和采集芯片，每个按键与输出端连接的一端上分别连接采集电路后连接到采集芯片上，采集电路包括三极管Q1、三极管Q3、电阻R1、电阻R4、电容C1，三极管Q1的基极连接至对应按键的一端上，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接地，三极管Q3的发射极通过连接电阻R1后连接电源，电阻R4一端连接三极管Q3发射极，电阻R4另一端连接到采集芯片上，采集芯片连接至控制单元。每个按键通过连接一个采集电路后连接至采集芯片，采集电路进行信号采集并传送给采集芯片，采集芯片收到数据后发送给控制单元。采集芯片采用STM8S105芯片。

作为一种优选方案，系统还包括通讯传输单元，所述按键信号采集单元通过连接通讯传输单元后与控制单元相连接。通讯传输单元在逻辑上作为信号驱动，增加了对回路的保护作用。

因此，本发明的优点是：支持两种电源对一个设备供电，且支持两种电源平稳切换，设备工作时采用大功率电源供电，待机时采用小功率电源供电，通过供电切换，大大减低了待机功耗，节省了能源。

附图说明

图1是本发明电路的一种框示图；

图2是本发明中大功率变压器单元、小功率变压器单元、开关控制单元相连接的一种电路结构示意图；

图3是本发明中按键单元的一种电路结构示意图；

图4是本发明中按键信号采集单元的一种电路结构示意图；

图5是本发明中控制单元的一种电路结构示意图；

图6是本发明中通讯传输单元的一种电路结构示意图。

1-小功率变压器单元 2-大功率变压器单元 3-开关控制单元 4-按键单元5-按键信号采集单元 6-控制单元 7-通讯传输单元 8-执行单元 9-采集电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，应用在调整设备的执行单元上8，执行单元对调整设备位置进行调节，系统对执行单元进行供电控制。如图1所示，系统包括有小功率变压器单元1、大功率变压器单元2、开关控制单元3、按键单元4、按键信号采集单元5、控制单元6、通讯传输单元7，小功率变压器单元电源输入端连接小功率电源，小功率变压器单元输出端连接执行单元电源输入端，大功率变压器单元电源输入端连接大功率电源，大功率变压器单元电源输出端通过连接开关控制单元后连接到执行单元电源输入端。控制单元具有两输出端分别连接到开关控制单元和执行单元控制端上，控制单元对开关控制单元工作进行控制以及对执行单元工作进行控制。按键单元输出端连接到开关控制单元上，按键信号采集单元连接在按键单元上，按键信号采集单元输出端连接至控制单元输入端，为了加强对回路的保护，将通讯传输单元连接在按键信号采集单元与控制单元连接之间线路上。

如图2所示，小功率变压器单元1包括连接端子CN1、线圈L1和线圈L2，大功率变压器单元2包括连接端子CN2、连接端子CN3、线圈L3、线圈L4，连接端子CN1、CN2、CN3采用连接端子VH-3，线圈L1的两端分别连接在连接端子CN1的1脚和3脚上，线圈L2两端通过连接AC/DC转换器后与小功率电源相连接，AC/DC转换器具有AC输入端、AC输出端、电源输入端和电源输出端，线圈L2两端连接在AC输入端和AC输出端上，电源输入端和电源输出端连接+14V电源。线圈L3两端分别连接到连接端子CN3的1脚和3脚接口上，连接端子CN3的3脚连接至连接端子CN1的1脚上，连接端子CN3的1脚通过连接开关控制单元后连接至连接端子CN1的3脚上，连接端子CN1与执行单元相连接，线圈L4的两端分别连接到连接端子CN2的1脚和3脚上，连接端子CN2连接大功率电源，大功率电源可以为市电。开关控制单元3包括继电器J2、二极管D12、三极管Q4、三极管Q6，继电器J2又包括有线圈H2和触点开关K2，触点开关连接在连接端子CN3的1脚与连接端子CN1的3脚之间，线圈H2两端并联在二极管D12上，二极管D12正极接地，二极管D12负极分别连接至三极管Q4的集电极和按键单元4输出端，三极管Q4的发射极连接电源，三极管Q4的基极连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极连接控制单元6输出端。

如图3所示，按键单元4包括若干按键，各按键相并联，形成的并联电路输入端连接电源+14V，输出端连接到开关控制单元上，具体为连接到线圈H2正极端上。本实施例以设置7个按键为例，7按键分别为控制移动距离的1按键S1、2按键S2、3按键S3、4按键S4，以及up按键S5、down按键S6和set按键S7，每个按键一端连接到并联电路输入端位置，另一端分别正向连接一个二极管后连接到并联电路输出端位置，另外在每个按键与并联电路输出端连接的一端分别设有线路连接至按键信号采集单元5上。

如图4所示，按键信号采集单元5包括采集电路9和采集芯片，采集芯片采用STM8S105芯片，每个按键与并联电路输出端连接的一端分别连接采集电路后连接到采集芯片的2、19、20、25、26、27、28脚上，各采集电路结构相同，以图中该电路图为例，采集电路包括三极管Q1、三极管Q3、电阻R1、电阻R4、电容C1，三极管Q1的基极连接至对应按键的一端上，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接地，三极管Q3的发射极通过连接电阻R1后连接电源，电阻R4一端连接三极管Q3发射极，电阻R4另一端连接到采集芯片上，采集芯片的16脚和17脚分别连接通讯传输单元7，通讯传输单元连接控制单元6。

如图5所示，控制单元包括控制芯片，该控制芯片采用STM8S105S6T6芯片，控制芯片11脚连接至开关控制单元，具体为连接到三极管Q6的基极上。控制芯片的42、43脚分别连接通讯传输单元上。

如图6所示，通讯传输单元由两个结构相似的第一通讯传输电路和第二通讯传输电路构成。第一通讯传输电路包括电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电阻R29、电阻R31、电容C9、电容C13、电容C15、电容C16、三极管Q17、三极管Q20，三极管Q17集电极分别连接电阻R18、电阻R16一端，电阻R18另一端连接+5V电源，电阻R16另一端分别连接至电容C9一端和采集芯片的17脚，电容C9另一端接地，三极管Q17发射极地接，三极管Q17基极分别连接电阻R19、电阻R20一端，电阻R20另一端接地，在电阻R19另一端形成COM1端点，第一通讯传输电路的COM1端点与第二通讯传输电路的COM端点相连接。电容C13一端连接COM1端点，电容C13另一端接地。三极管Q20发射极分别连接电源+5V和电阻R29一端，电阻R29另一端连接三极管Q20基极，电阻R31一端连接三极管Q20基极，电阻R31另一端分别连接电容C16一端和采集芯片的16脚，电容C16另一端接地，三极管Q20集电极分别连接电阻R27、电阻R28、电容C15一端，电阻R28和电容C15的另一端分别接地，电阻27另一端连接电阻R26一端，电阻R26另一端形成COM端点，第一通讯传输电路的COM端点与第二通讯传输电路的COM端点相连接。第二通讯传输电路包括电阻R58、电阻R59、电阻R62、电阻R65、电阻R63、电阻R66、电阻R56、电阻R57、电容C31、电容C32、电容C33、电容C29、三极管Q31、三极管Q29，三极管Q31集电极分别连接电阻R58、电阻R59一端，电阻R58另一端连接+5V电源，电阻R59另一端分别连接至电容C31一端和控制芯片的43脚，电容C31另一端接地，三极管Q31发射极地接，三极管Q31基极分别连接电阻R62、电阻R65一端，电阻R65另一端接地，在电阻R62另一端形成COM1端点，与第一通讯传输电路COM端点连接。电容C32一端连接COM1端点，电容C32另一端接地。三极管Q29发射极分别连接电源+5V和电阻R56一端，电阻R56另一端连接三极管Q29基极，电阻R57一端连接三极管Q29基极，电阻R57另一端分别连接电容C29一端和控制芯片的42脚，电容C29另一端接地，三极管Q29集电极分别连接电阻R63、电阻R66、电容C33一端，电阻R66和电容C33的另一端分别接地，电阻63另一端形成COM端点，与第一通讯传输电路的COM1端点连接。

在执行单元待机状态时，本系统只有小功率变压器单元处于通电状态，大功率变压器单元通过开关控制单元处于截止工作状态，执行单元处于低功耗状态。

在按下按键单元的按键时，使得继电器线圈H2导通，触发继电器J2，触点开关K2闭合，使得大功率变压器单元导通，此时恢复整个系统供电。另外，按键信号采集单元对按键信号进行采集，并识别按键内容，经过通讯传输单元后通报给控制单元的控制芯片，控制芯片发送信号给开关控制单元，三极管Q6、Q4依次导通，电源+15V与线圈H2导通，使得继电器J2保持工作状态，大功率变压器单元保持通电，系统处于大功率输出状态。同时控制芯片根据按键内容发送信号给执行单元，控制执行单元进行动作。

在执行单元执行到位以后，控制芯片接收到执行到位信号，控制芯片发送停止信号到开关控制单元，即线圈H2与电源断开，继电器J2不工作，大功率变压器单元截止，系统恢复到低功耗状态。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了低功率变压器单元、大功率变压器单元、开关控制单元、按键单元等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (5)

1.一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，连接在执行操作的执行单元上，其特征在于：包括有小功率变压器单元（1）、大功率变压器单元（2）、开关控制单元（3）、按键单元（4）、按键信号采集单元（5）、控制单元（6），所述小功率变压器单元电源输入端连接小功率电源，小功率变压器单元输出端连接执行单元电源输入端，大功率变压器单元电源输入端连接大功率电源，大功率变压器单元电源输出端通过连接开关控制单元后连接到执行单元电源输入端，所述控制单元输出端分别连接到开关控制单元和执行单元控制端上，按键单元输出端连接到开关控制单元上，按键信号采集单元连接在按键单元上，按键信号采集单元输出端连接至控制单元输入端，所述小功率变压器单元（1）包括连接端子CN1、线圈L1和线圈L2，大功率变压器单元（2）包括连接端子CN2、连接端子CN3、线圈L3、线圈L4，连接端子CN1、CN2、CN3采用连接端子VH-3，线圈L1的两端分别连接在连接端子CN1的1脚和3脚上，线圈L2两端通过连接AC/DC转换器后与小功率电源相连接，线圈L3两端分别连接到连接端子CN3的1脚和3脚接口上，连接端子CN3的3脚连接至连接端子CN1的1脚上，连接端子CN3的1脚通过连接开关控制单元后连接至连接端子CN1的3脚上，连接端子CN1与执行单元相连接，线圈L4的两端分别连接到连接端子CN2的1脚和3脚上，连接端子CN2连接大功率电源。

2.根据权利要求1所述的一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，其特征是所述开关控制单元（3）包括继电器J2、二极管D12、三极管Q4、三极管Q6，继电器J2又包括有线圈H2和触点开关K2，触点开关连接在连接端子CN3的1脚与连接端子CN1的3脚之间，线圈H2两端并联在二极管D12上，二极管D12正极接地，二极管D12负极分别连接至三极管Q4的集电极和按键单元（4）输出端，三极管Q4的发射极连接电源，三极管Q4的基极连接三极管Q6的集电极，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的基极连接控制单元（6）输出端。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，其特征是所述按键单元（4）包括若干按键，各按键相并联，形成的并联电路输入端连接电源，输出端连接到开关控制单元上，在每个按键与输出端连接的一端分别连接至按键信号采集单元（5）上。

4.根据权利要求3所述的一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，其特征是所述按键信号采集单元（5）包括采集电路（9）和采集芯片，每个按键与输出端连接的一端上分别连接采集电路后连接到采集芯片上，采集电路包括三极管Q1、三极管Q3、电阻R1、电阻R4、电容C1，三极管Q1的基极连接至对应按键的一端上，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接到三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接地，三极管Q3的发射极通过连接电阻R1后连接电源，电阻R4一端连接三极管Q3发射极，电阻R4另一端连接到采集芯片上，采集芯片连接至控制单元（6）。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于低功耗电源供电的切换响应系统，其特征是系统还包括通讯传输单元（7），所述按键信号采集单元（5）通过连接通讯传输单元后与控制单元（6）相连接。