定時(shí)開關(guān)電源插座的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種定時(shí)開關(guān)電源插座，包括：時(shí)鐘電路；單片機(jī)，連接到時(shí)鐘電路；光電耦合器，具有輸入端和輸出端，其輸入端連接到單片機(jī)；雙向可控硅，具有第一主端子、第二主端子和控制端，第一主端子被設(shè)置為用于連接到電源的第一極，控制端連接到光電耦合器的輸出端；插座，具有第一端子和第二端子，其中第一端子連接到雙向可控硅的第二主端子，第二端子被設(shè)置為用于連接到電源的第二極。使用根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座，可以方便地對(duì)沒有定時(shí)開關(guān)功能的電器設(shè)備進(jìn)行定時(shí)開關(guān)操作。
【專利說明】定時(shí)開關(guān)電源插座

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及定時(shí)電路，特別涉及一種定時(shí)開關(guān)電源插座。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)如今，許多電器設(shè)備還不具備定時(shí)開啟和關(guān)閉功能。很多需要在固定時(shí)間段開、 關(guān)的裝置，還需人工值守和操作，造成電能及人力資源浪費(fèi)，而且容易出現(xiàn)人為失誤。
[0003] 為了解決這一問題，可使用定時(shí)開關(guān)來控制電器設(shè)備的電源在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)自 動(dòng)通、斷電。
[0004] 目前已有機(jī)械式定時(shí)開關(guān)，用于對(duì)電器設(shè)備實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)功能。
[0005] 然而，機(jī)械式定時(shí)開關(guān)一般采用鐘表原理進(jìn)行定時(shí)通斷，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)時(shí)精度 不高、定時(shí)控制范圍較短，每次使用之前都須重新設(shè)定定時(shí)時(shí)間，即一次設(shè)定短期有效，且 定時(shí)時(shí)間一般無法一天內(nèi)多段設(shè)置。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種定時(shí)開關(guān)電源插座，其使用電子 式定時(shí)開關(guān)方式，使得用戶可以方便地對(duì)沒有定時(shí)開關(guān)功能的電器設(shè)備進(jìn)行定時(shí)開關(guān)操 作。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種定時(shí)開關(guān)電源插座，包括：時(shí)鐘電路；單 片機(jī)，連接到時(shí)鐘電路；光電耦合器，具有輸入端和輸出端，其輸入端連接到單片機(jī)；雙向 可控硅，具有第一主端子、第二主端子和控制端，第一主端子被設(shè)置為用于連接到電源的第 一極，控制端連接到光電耦合器的輸出端；插座，具有第一端子和第二端子，其中第一端子 連接到雙向可控硅的第二主端子，第二端子被設(shè)置為用于連接到電源的第二極。
[0008] 優(yōu)選地，該定時(shí)開關(guān)電源插座還可以包括緩沖保護(hù)電路，并聯(lián)連接在雙向可控硅 的第一主端子和第二主端子之間。
[0009] 優(yōu)選地，緩沖保護(hù)電路可以包括串聯(lián)連接的電阻和電容。
[0010] 優(yōu)選地，該定時(shí)開關(guān)電源插座還可以包括一個(gè)或多個(gè)按鈕，連接到單片機(jī)。
[0011] 優(yōu)選地，按鈕可以采用獨(dú)立式按鈕。
[0012] 優(yōu)選地，該定時(shí)開關(guān)電源插座還可以包括復(fù)位電路，連接到單片機(jī)的復(fù)位引腳。
[0013] 優(yōu)選地，該定時(shí)開關(guān)電源插座還可以包括顯示器，連接到單片機(jī)。
[0014] 優(yōu)選地，顯示器可以采用YM1602C型工業(yè)字符型液晶顯示器。
[0015] 優(yōu)選地，時(shí)鐘電路可以采用DS1307型時(shí)鐘芯片，單片機(jī)可以采用AVR單片機(jī)，光電 耦合器可以采用M0C3041型光電耦合器，雙向可控硅可以采用BAT12-600B型雙向可控硅。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座的示意性方框圖。
[0017] 附圖標(biāo)記說明
[0018] 1 AVR單片機(jī) 7雙向可控硅
[0019] 2按鈕 T1第一主端子
[0020] 3復(fù)位電路 T2第二主端子
[0021] 4時(shí)鐘電路 G控制端
[0022] 5顯示器 8插座
[0023] 6光稱（光電稱合器）81第一端子
[0024] 82第二端子

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座。
[0026] 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座可以包括單片機(jī)1、時(shí)鐘電路4、 光電f禹合器（光f禹）6、雙向可控娃7、插座8。
[0027] 插座8具有第一端子81和第二端子82。第一端子81連接到雙向可控硅7的第二 主端子T2,第二端子82被設(shè)置為用于連接到電源的第二極。
[0028] 電器設(shè)備（未示出）的電源插頭插入插座8,插頭的兩個(gè)端子分別與插座8的第一 端子81和第二端子82相連接。當(dāng)插座8通電時(shí)，電器設(shè)備從插座8接收電能，從而可以開 啟。當(dāng)插座8斷電時(shí)，電器設(shè)備不能從插座8接收電能，從而關(guān)閉。
[0029] 時(shí)鐘電路4可以是DS1307型時(shí)鐘芯片。時(shí)基采用32768鐘表晶振。
[0030] 單片機(jī)1內(nèi)部自帶的定時(shí)器也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，但定時(shí)不是很準(zhǔn)，運(yùn)行的時(shí)間 長了會(huì)有誤差，而且掉電后計(jì)時(shí)就不準(zhǔn)了。
[0031] 為了確保定時(shí)時(shí)間的精確，即使掉電后走時(shí)依然準(zhǔn)確，可以使用專門的時(shí)鐘芯片 DS1307實(shí)現(xiàn)定時(shí)。DS1307是美國DALLS公司生產(chǎn)的一種采用串行數(shù)據(jù)傳輸方式的實(shí)時(shí)時(shí) 鐘芯片，具有體積小、低功耗、接口容易、占用單片機(jī)I/O 口線少等特點(diǎn)。為該芯片配備充滿 電的3V鋰電池，這樣，不僅確保了定時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確，誤差很小，而且在掉電后也可以維持很 長時(shí)間，程序設(shè)計(jì)也相對(duì)簡單。
[0032] DS1307是一款低功耗，具有56字節(jié)非失性RAM的全B⑶碼時(shí)鐘日歷實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯 片，地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸，芯片可以提供秒、分、小時(shí)等信息，每一個(gè) 月的天數(shù)能自動(dòng)調(diào)整。并且有閏年補(bǔ)償功能。AM(上午）/PM(下午）標(biāo)志位決定時(shí)鐘工作 于24小時(shí)或12小時(shí)模式，芯片有一個(gè)內(nèi)置的電源感應(yīng)電路，具有掉電檢測(cè)和電池切換功 能。在電池備份模式下，功耗小于500nA。
[0033] 單片機(jī)1連接到時(shí)鐘電路4,接收來自時(shí)鐘電路4的時(shí)鐘信號(hào)。
[0034] 單片機(jī)1可以是高速嵌入式AVR系列單片機(jī)?？梢酝ㄟ^其I/O端子PC6和PC7連 接到時(shí)鐘電路4的時(shí)鐘輸出端。
[0035] AVR單片機(jī)吸收了 DSP雙總線的特點(diǎn)，采用Harvard (哈佛）總線結(jié)構(gòu)，從而可以避 免傳統(tǒng)MCS-51系列單片機(jī)中多指令周期的出現(xiàn)。AVR單片機(jī)采用低功率、非易失性的CMOS 工藝制造，除具有低功耗、高密度的特點(diǎn)外，還支持低電壓的聯(lián)機(jī)Flash、EEPR0M寫入功能。 I/O接口具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，灌電流可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、LED等器件，從而省去驅(qū)動(dòng)電路， 節(jié)約系統(tǒng)成本。
[0036] 響應(yīng)于單片機(jī)1的控制信號(hào)，可以由開關(guān)控制電路來控制插座8的通電或斷電。
[0037] 為了滿足電源開關(guān)的定時(shí)控制要求，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到了以后，由主控制器--單片 機(jī)1發(fā)出低壓控制信號(hào)控制插座8的通電或斷電，即"以弱控強(qiáng)"。
[0038] -般在這種控制要求下主要使用繼電器、晶體管或可控硅輸出方式來實(shí)現(xiàn)開關(guān)操 作。
[0039] 下面對(duì)三種方式進(jìn)行比較。
[0040] 繼電器輸出方式屬于機(jī)械隔離，耐壓高，不適用于高頻動(dòng)作的負(fù)載，其壽命隨帶負(fù) 載電流的增加而減少，在工作的過程中容易產(chǎn)生瞬間電流，從而不能很好的保護(hù)被控制的 電器設(shè)備
[0041] 晶體管輸出電路形式相比于繼電器輸出響應(yīng)快，適用于要求快速響應(yīng)的場(chǎng)合，由 于晶體管是無機(jī)械觸點(diǎn)，因此比繼電器輸出電路形式的壽命長，但晶體管輸出型電路的外 接電源只能是直接電源，而且輸出驅(qū)動(dòng)能力要小于繼電器輸出。
[0042] 可控硅是一種安全性能較高，根本不會(huì)產(chǎn)生瞬間電流的電子元器件，在工作的過 程中實(shí)現(xiàn)了無觸點(diǎn)控制，不會(huì)產(chǎn)生火花（即瞬間電流）、不會(huì)有火花干擾和觸點(diǎn)燒灼的現(xiàn) 象，可承受大功率的負(fù)載。
[0043] 考慮到上述比較結(jié)果，為了保證自動(dòng)定時(shí)電源開關(guān)用于電器設(shè)備控制的普遍適用 性，最終確定采用雙向可控硅的輸出方式。同時(shí)，為了隔離單片機(jī)1提供的直流低壓控制信 號(hào)和開關(guān)插座8上的交流高壓，使系統(tǒng)具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，采用光電耦 合器6驅(qū)動(dòng)雙向可控娃7。
[0044] 光電稱合器6具有輸入端和輸出端，其輸入端連接到單片機(jī)1。
[0045] 綜合比較技術(shù)參數(shù)、性能/價(jià)格比、體積大小等方面，光電耦合器6可以采用 M0C3041型光電耦合器，帶過零觸發(fā)電路，輸入端的控制電流為15mA，輸出端的額定電壓為 400V，輸入輸出端隔離電壓為7500V。
[0046] 在采用AVR單片機(jī)的情況下，光電耦合器6的輸入端可以通過AVR單片機(jī)的I/O 端子PD7連接到單片機(jī)1。
[0047] 雙向可控硅7具有第一主端子T1、第二主端子T2和控制端（門極）G，第一主端子 T1被設(shè)置為用于連接到電源的第一極，控制端G連接到光電耦合器的輸出端。
[0048] 綜合比較技術(shù)參數(shù)、性能/價(jià)格比、體積大小等方面，雙向可控硅7可以采用 BAT12-600B型雙向可控硅，該器件可承受最大反向電壓為600V，最大電路為12A。
[0049] 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座還可以提供一個(gè)或多個(gè)按鈕2， 連接到單片機(jī)1，例如可以將6個(gè)按鈕連接到AVR單片機(jī)的I/O端子ΡΒ0至PB5。
[0050] 為了提供良好的人機(jī)交換，節(jié)省單片機(jī)1的資源和耗電量，減小定時(shí)開關(guān)電源插 座的體積，按鈕2可以采用獨(dú)立式按鈕。
[0051] 通過依次或同時(shí)按壓一個(gè)或多個(gè)按鈕，可以對(duì)單片機(jī)1和時(shí)鐘電路4進(jìn)行設(shè)置。例 如，可以進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn)，可以選擇工作模式，還可以設(shè)置開關(guān)定時(shí)時(shí)間段。
[0052] 如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座還可以提供顯示器5,連接到單 片機(jī)1例如可以連接到AVR單片機(jī)的I/O端子ΡΑ0至PA7。顯示器5可以采用YM1602C型 工業(yè)字符型液晶顯示器，能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符。當(dāng)按壓按鈕2以進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)間 校準(zhǔn)、工作模式選擇，或設(shè)置開關(guān)定時(shí)時(shí)間段時(shí)，顯示器5顯示相應(yīng)信息以便于進(jìn)行相應(yīng)調(diào) 整。
[0053] 工作模式可以包括例如"自動(dòng)定時(shí)"、"手動(dòng)接通"、"手動(dòng)斷開"、"時(shí)鐘調(diào)整"四種工 作模式。
[0054] 當(dāng)通過按壓特定按鈕2選擇"時(shí)鐘調(diào)整"工作模式時(shí)，單片機(jī)1響應(yīng)于對(duì)按鈕2的 操作，對(duì)時(shí)鐘電路4的時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0055] 當(dāng)通過按壓特定按鈕2選擇"手動(dòng)接通"工作模式時(shí)，單片機(jī)1產(chǎn)生高電平控制信 號(hào)，輸出給光電f禹合器6的輸入端，光電f禹合器6被觸發(fā)，使雙向可控娃7導(dǎo)通，從而讓插座 8通電。
[0056] 當(dāng)通過按壓特定按鈕2選擇"手動(dòng)斷開"工作模式時(shí)，單片機(jī)1產(chǎn)生低電平控制信 號(hào)，輸出給光電f禹合器6的輸入端，光電f禹合器6不被觸發(fā)，使雙向可控娃7導(dǎo)通，從而讓插 座8通電。
[0057] 當(dāng)通過按壓特定按鈕2選擇"自動(dòng)定時(shí)"工作模式時(shí)，單片機(jī)1進(jìn)入自動(dòng)定時(shí)工作 模式。
[0058] 單片機(jī)1中具有存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)通過按鈕2設(shè)置的定時(shí)時(shí)間段。在條件允許的 情況下，可以存儲(chǔ)多組定時(shí)時(shí)間段，例如可以最多存儲(chǔ)五組定時(shí)時(shí)間段?？梢酝ㄟ^顯示器5 隨時(shí)切換查看所設(shè)置的定時(shí)時(shí)間段。
[0059] 在自動(dòng)定時(shí)工作模式下，單片機(jī)1不斷讀取時(shí)鐘電路4提供的當(dāng)前時(shí)間，并通過內(nèi) 置的比較器與設(shè)定好的定時(shí)時(shí)間段相比較。
[0060] 如果當(dāng)前時(shí)間與設(shè)定好的定時(shí)時(shí)間段吻合，則產(chǎn)生高電平控制信號(hào)，輸出給光電 奉禹合器6的輸入端，光電稱合器6被觸發(fā)，使雙向可控娃7導(dǎo)通，從而讓插座8通電。
[0061] 如果當(dāng)前時(shí)間不在設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)，則單片機(jī)1產(chǎn)生低電平控制信號(hào)，輸出給光 電奉禹合器6的輸入端，光電稱合器6不被觸發(fā)，雙向可控娃7處于關(guān)斷狀態(tài)，從而讓插座8 斷電。
[0062] 插座8通電或斷電的狀態(tài)可以在顯示器5上實(shí)時(shí)顯示。
[0063] 根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座采用光電耦合器6和雙向可控硅7構(gòu)成電源 開關(guān)電路。以雙向可控硅7的導(dǎo)通或關(guān)斷來控制插座8的接電或斷電，從而控制經(jīng)由插座 8獲得電源輸入的電器設(shè)備（未不出）的開啟和關(guān)閉。
[0064] 通過使用光電耦合器6和雙向可控硅7來實(shí)現(xiàn)電源開關(guān)的自動(dòng)通電和斷電控制， 隔離了單片機(jī)提供的直流低壓控制信號(hào)和外接的交流高壓，能夠保護(hù)人身和設(shè)備的安全， 減小干擾。
[0065] 為了保護(hù)雙向可控硅7,還可在其旁邊加緩沖保護(hù)電路，并聯(lián)連接在雙向可控硅的 第一主端子和第二主端子之間。緩沖保護(hù)電路可以包括串聯(lián)連接的電阻器R和電容器C。 作為一個(gè)示例，電阻器R的阻值例如可以是39 Ω，電容器C的電容值可以是0. 01 μ F。
[0066] 因?yàn)殡p向可控硅7在開通和關(guān)斷的瞬間du/dt的變化率較大，開關(guān)損耗很大，因此 加上阻容電路，利用儲(chǔ)能元件C對(duì)能量進(jìn)行緩沖，可以達(dá)到進(jìn)一步保護(hù)雙向可控硅7的目 的。
[0067] 另外，如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座還可以包括復(fù)位電路3， 連接到單片機(jī)1的復(fù)位引腳，用于執(zhí)行上電復(fù)位操作。
[0068] 根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座可以直接接入高壓交流電源。另外，也可以 進(jìn)一步包括電源插頭（未示出），其兩端分別連接到插座8的第二端子82和雙向可控硅7 的第一主端子T1。電源插頭可插入例如220V市電電源插座中，從而接入220V交流電源。
[0069] 本實(shí)用新型基于AVR單片機(jī)的定時(shí)控制作用，可以在多個(gè)時(shí)間段長時(shí)間范圍的控 制電器設(shè)備的自動(dòng)通電和斷電，同時(shí)也節(jié)約了能源、延長了電器的使用壽命。
[0070] 至此，已詳細(xì)描述了根據(jù)本實(shí)用新型的定時(shí)開關(guān)電源插座的具體實(shí)施例。然而本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本實(shí)用新型不限于這里描述的各種細(xì)節(jié)，而是可以做出適當(dāng)?shù)男?改。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，包括： 時(shí)鐘電路； 單片機(jī)，連接到所述時(shí)鐘電路； 光電耦合器，具有輸入端和輸出端，其輸入端連接到所述單片機(jī)； 雙向可控硅，具有第一主端子、第二主端子和控制端，第一主端子被設(shè)置為用于連接到 電源的第一極，控制端連接到所述光電耦合器的輸出端； 插座，具有第一端子和第二端子，其中第一端子連接到所述雙向可控硅的第二主端子， 第二端子被設(shè)置為用于連接到電源的第二極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，還包括： 緩沖保護(hù)電路，并聯(lián)連接在所述雙向可控硅的第一主端子和第二主端子之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于， 所述緩沖保護(hù)電路包括串聯(lián)連接的電阻和電容。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，還包括： 一個(gè)或多個(gè)按鈕，連接到所述單片機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于， 所述按鈕是獨(dú)立式按鈕。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，還包括： 復(fù)位電路，連接到所述單片機(jī)的復(fù)位引腳。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，還包括：顯示器，連接到所述單 片機(jī)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，所述顯示器是YM1602C型工業(yè)字 符型液晶顯示器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的定時(shí)開關(guān)電源插座，其特征在于，所述時(shí)鐘電路是DS1307型時(shí)鐘 心/T， 所述單片機(jī)是AVR單片機(jī)， 所述光電稱合器是M0C3041型光電稱合器， 所述雙向可控硅是BAT12-600B型雙向可控硅。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203909541SQ201420348497
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】曲衛(wèi)冬, 黃桂梅 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司技能培訓(xùn)中心