專利名稱：一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術領域，特別涉及一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置和方法。
背景技術：
在電子技術領域，便攜式的儀表和設備已經(jīng)得到廣泛的應用，便攜式儀表或設備一般需要考慮節(jié)電，因此會不可避免地設置開關機功能。開關機功能可以通過多種方法和手段實現(xiàn)。最簡單的方法就是采用機械式開關，直接接通或切斷電源，這種方法在早期的設備中有較多的應用，但機械式開關由于外觀、體積、裝配工藝、開關流過的峰值電流過大等多種原因逐漸被其它開關機電路實現(xiàn)方法取代。目前的電子產(chǎn)品一般采用薄膜按鍵與產(chǎn)品的面板設計成一個整體，這樣從加工、裝配以及美觀的角度考慮均非常有意義。采用開、關雙鍵的方式比較容易實現(xiàn)開關機功能，這樣的設計也較為常用，而使用單鍵實現(xiàn)開關機功能比較困難，卻是追求技術進步的發(fā)展方向，但現(xiàn)有的一鍵式開關機方法在關機狀態(tài)時儀表或設備內(nèi)部部分電路仍在工作并存在電能損耗，無法真正達到關機狀態(tài)零功耗的技術要求，而且通常需要設置專用的電源管理電路，一般需要單片機作為可編程器件并需要通過編程實現(xiàn)開關機功能，存在成本高并且技術難度大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有的一鍵式開關機方法在關機狀態(tài)下仍有電能損耗以及存在成本高、技術難度大的問題，提供一種新型的實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置，能夠真正達到關機狀態(tài)零功耗的技術要求，還具有結構簡單、性能可靠、成本低廉的優(yōu)點。本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法。本發(fā)明的技術方案如下一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置，其特征在于，包括磁保持繼電器以及分別與磁保持繼電器相連的磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路，磁保持繼電器開關置位電路用于拾取按鍵開關狀態(tài)信號并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機，磁保持繼電器開關置位電路還用于對磁保持繼電器開關復位電路的供電；磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置計數(shù)器，所述計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并以計數(shù)器的計數(shù)值變化觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。所述計數(shù)器為二進制計數(shù)器，二進制計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并以二進制計數(shù)器的計數(shù)值的奇偶變化觸發(fā)磁保持繼電器的觸點動作至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。所述磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路均包括與電源依次連接的按鍵和光電耦合器，所述磁保持繼電器開關置位電路還包括第一繼電器驅(qū)動電路，所述光電耦合器的輸入端與按鍵的接線端相連，按鍵的另一接線端與電源相連，光電耦合器的輸出端與第一繼電器驅(qū)動電路的一個接線端相連，第一繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器的第一控制線圈的一個接線端相連；所述磁保持繼電器開關復位電路還包括二進制計數(shù)器和第二繼電器驅(qū)動電路，所述光電耦合器的輸出端還連接二進制計數(shù)器的一個輸入端，二進制計數(shù)器的輸出端連接第二繼電器驅(qū)動電路的一個接線端，第二繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器的第二控制線圈的一個接線端相連，第二控制線圈的另一接線端與第一控制線圈的靜觸點相連，所述第一控制線圈的靜觸點連接開關機工作電源的輸出端。所述光電耦合器的輸出端通過施密特整形電路連接二進制計數(shù)器的一個輸入端， 光電耦合器的輸出端與施密特整形電路的輸入端相連，施密特整形電路的輸出端與二進制計數(shù)器的一個輸入端相連。所述第一繼電器驅(qū)動電路包括第一電阻和一號三極管，第一電阻分別連接光電耦合器的輸出端和一號三極管的基極，一號三極管的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器的第一控制線圈的一個接線端；和/或所述第二繼電器驅(qū)動電路包括第二電阻和二號三極管，第二電阻分別連接二進制計數(shù)器的輸出端和二號三極管的基極，二號三極管的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器的第二控制線圈的一個接線端；和/或所述第一控制線圈的靜觸點還連接第二控制線圈的接線端并為一線性電源的輸入，所述線性電源的輸出連接二進制計數(shù)器的另一輸入端。一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法，其特征在于，根據(jù)按鍵的奇、偶次引起的不同的按鍵狀態(tài)信號作為計數(shù)器的輸入脈沖信號，通過計數(shù)器的計數(shù)值變化特性來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作，以實現(xiàn)開關機功能。所述計數(shù)器為二進制計數(shù)器，通過二進制計數(shù)器的計數(shù)值在奇偶數(shù)之間的交替變更來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作。在按鍵首次按下時，通過光電耦合器中的發(fā)光器輸出至第一繼電器驅(qū)動電路，觸發(fā)第一繼電器驅(qū)動電路工作使磁保持繼電器的一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向置位狀態(tài)，在按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該置位狀態(tài)，以提供開機工作電源實現(xiàn)開機，與此同時，光電耦合器通過光電耦合效應由其受光器輸出將按鍵狀態(tài)信號傳遞給二進制計數(shù)器，在按鍵撤消的同時，計數(shù)器值加1變成奇數(shù)；再次按鍵后，光電耦合器通過光電耦合效應產(chǎn)生第二次的按鍵狀態(tài)信號使二進制計數(shù)器再次加1操作，輸出偶數(shù)值，觸發(fā)第二繼電器驅(qū)動電路工作使磁保持繼電器的另一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向復位狀態(tài)，在按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該復位狀態(tài)，以撤銷開機工作電源實現(xiàn)關機。在產(chǎn)生按鍵狀態(tài)信號后先進行施密特整形后再將整形后的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號。采用三極管作為繼電器驅(qū)動電路以驅(qū)動磁保持繼電器的開關狀態(tài)；和/或磁保持繼電器置位狀態(tài)的觸點引出的開機工作電源還用來提供二進制計數(shù)器工作的電源。本發(fā)明的技術效果如下本發(fā)明涉及的實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置，通過設置磁保持繼電器以及分別與磁保持繼電器相連的磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路，通過磁保持繼電器開關置位電路來拾取按鍵開關狀態(tài)信號并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機，通過磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置的計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。由于磁保持繼電器開關置位電路還用于對磁保持繼電器開關復位電路的供電，故在磁保持繼電器開關復位電路驅(qū)動磁保持繼電器中的觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機后，徹底切斷了對便攜式儀表的供電，同時也切斷了對磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置的計數(shù)器等元器件的供電，實現(xiàn)徹底斷電功能。該裝置能夠真正達到關機狀態(tài)零功耗的技術要求，并且利用磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置的計數(shù)器的特性并配合磁保持繼電器自身特性實現(xiàn)一鍵式開關機，結構簡單、性能可靠，無需專用的電源管理電路，同時省去單片機等可編程器件，成本低廉，具有廣泛的使用價值。本發(fā)明所涉及的裝置中的磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路均包括與電源依次連接的按鍵和光電耦合器，磁保持繼電器開關置位電路還包括第一繼電器驅(qū)動電路，磁保持繼電器開關復位電路還包括二進制計數(shù)器和第二繼電器驅(qū)動電路。本發(fā)明以按鍵來觸發(fā)狀態(tài)的變化，通過與之串聯(lián)的光電耦合器完成按鍵狀態(tài)的拾取， 拾取的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的脈沖輸入信號，按鍵狀態(tài)信號變更一次會引起二進制計數(shù)器加1計數(shù)，首次按鍵后經(jīng)第一繼電器驅(qū)動電路在磁保持繼電器的第一控制線圈中產(chǎn)生電流，該電流在第一控制線圈中產(chǎn)生磁場，驅(qū)動磁保持繼電器動作，在按鍵撤銷后， 由于磁保持繼電器內(nèi)的永磁體的作用，磁保持繼電器將繼續(xù)保持一種開關狀態(tài)，由于第一控制線圈的靜觸點為開關機工作電源的輸出端，故此時的開關狀態(tài)為開關置位狀態(tài)；再次按鍵后，二進制計數(shù)器的計數(shù)值在奇偶數(shù)之間發(fā)生交替變更，經(jīng)第二繼電器驅(qū)動電路在磁保持繼電器的第二控制線圈中產(chǎn)生電流，該電流在第二控制線圈中產(chǎn)生磁場，驅(qū)動磁保持繼電器動作，在按鍵撤銷后，由于磁保持繼電器內(nèi)的永磁體的作用，磁保持繼電器始終保持另一種開關狀態(tài)，即開關復位狀態(tài)，此時開關機工作電源與電源的接線端物理斷開，徹底切斷會便攜式儀表的供電，同時也切斷了對二進制計數(shù)器和二繼電器驅(qū)動電路等元器件的供電，實現(xiàn)徹底斷電功能。在光電耦合器的輸出端通過施密特整形電路連接二進制計數(shù)器的一個輸入端，設置施密特整形電路將光電耦合器拾取的按鍵開關狀態(tài)信號進行整形后作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號，施密特整形電路可以消除鋸齒等干擾信號波形，能夠消除按鍵抖動等因素引起的信號質(zhì)量問題，避免二進制計數(shù)器錯誤計數(shù)造成的磁保持繼電器工作混亂。本發(fā)明涉及的實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法，根據(jù)按鍵的奇、偶次引起的不同的按鍵狀態(tài)信號作為計數(shù)器的輸入脈沖信號，按鍵開關狀態(tài)變更一次會引起計數(shù)器的加1計數(shù)，通過計數(shù)器的計數(shù)值的變化特性來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作，以實現(xiàn)開關機功能。該方法利用計數(shù)器的特性配合磁保持繼電器自身的特點來控制磁保持繼電器的開關狀態(tài)，能夠提供開機工作電源以及將開機工作電源與電源物理斷開，切斷對便攜式儀表的供電以及切斷計數(shù)器等部件的供電，實現(xiàn)一鍵式開關機，并且真正達到關機狀態(tài)零功耗的技術要求，且實現(xiàn)方法簡單、功能穩(wěn)定可靠，且成本低廉。


圖1為本發(fā)明實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置的優(yōu)選結構框圖。圖2為本發(fā)明實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置的優(yōu)選電路結構示意圖。
圖3為本發(fā)明磁保持繼電器等效結構示意圖。圖4為本發(fā)明磁保持繼電器開關置位電路工作原理圖。圖5為本發(fā)明磁保持繼電器開關復位電路工作原理圖。圖6為本發(fā)明裝置的開機功能實現(xiàn)電路原理框圖。圖7為本發(fā)明裝置的關機功能實現(xiàn)電路原理框圖。圖8為本發(fā)明實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法優(yōu)選流程圖。圖中各標號列示如下1-光電耦合器；2-施密特整形電路；3-二進制計數(shù)器；4-第一繼電器驅(qū)動電路； 5-第二繼電器驅(qū)動電路；6-磁保持繼電器；7-線性電源；8-按鍵；9-磁保持繼電器開關置位電路；10-磁保持繼電器開關復位電路。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行說明。本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置，該裝置的優(yōu)選結構框圖如圖1所示，包括磁保持繼電器以及分別與磁保持繼電器相連的磁保持繼電器開關置位電路9和磁保持繼電器開關復位電路10。磁保持繼電器開關置位電路9包括電源依次連接的按鍵、光電耦合器和第一繼電器驅(qū)動電路，光電耦合器的輸入端與按鍵的接線端相連， 按鍵的另一接線端與電源相連，光電耦合器的輸出端與第一繼電器驅(qū)動電路的一個接線端相連，第一繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器相連；磁保持繼電器開關復位電路10也包括磁保持繼電器開關置位電路中包括的電源依次連接的按鍵和光電耦合器，還包括二進制計數(shù)器和第二繼電器驅(qū)動電路，光電耦合器的輸出端連接二進制計數(shù)器的一個輸入端，二進制計數(shù)器的輸出端連接第二繼電器驅(qū)動電路的一個接線端，第二繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器相連，磁保持繼電器具有開關機工作電源的輸出端。本發(fā)明實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置的核心器件是磁保持繼電器，磁保持繼電器等效結構示意圖如圖3所示，磁保持繼電器可以等效為具有兩個控制線圈Cl和 C2、兩個永磁體以及一個單刀雙擲開關，單刀雙擲開關具有動觸點1、靜觸點2和靜觸點3。 當給接線端1-1和接線端1-2之間施加一個合適的直流電壓，接線端1-1為正極，接線端 1-2為負極，將在控制線圈Cl中產(chǎn)生一個電流，該電流在控制線圈Cl中產(chǎn)生一個磁場，驅(qū)動磁保持繼電器動作，使接線端1(或稱為動觸點1)與接線端2 (或稱為靜觸點2)聯(lián)通，此時撤除對控制線圈Cl的供電，由于磁保持繼電器內(nèi)部具有永磁體，接線端1與接線端2將繼續(xù)保持聯(lián)通狀態(tài)。本發(fā)明可定義接線端1 (或稱為動觸點1)與接線端2 (或稱為靜觸點2) 聯(lián)接的狀態(tài)為開關復位狀態(tài)，同時定義接線端1 (或稱為動觸點1)與接線端3 (或稱為靜觸點3)聯(lián)接的狀態(tài)為開關置位狀態(tài)，即控制線圈C2為第一控制線圈，控制線圈Cl為第二控制線圈。當給接線端2-1和接線端2-2之間施加一個合適的直流電壓，接線端2-1為正極， 接線端2-2為負極，將在控制線圈C2中產(chǎn)生一個電流，該電流在控制線圈C2中產(chǎn)生1個磁場，驅(qū)動磁保持繼電器動作，使接線端1與接線端3聯(lián)通，此時撤除對控制線圈C2的供電， 由于磁保持繼電器內(nèi)部具有永磁體，接線端1與接線端3將繼續(xù)保持聯(lián)通狀態(tài)。磁保持繼電器的這一工作特性可以被用于實現(xiàn)一鍵式開關機功能。結合圖1和圖3，第一繼電器驅(qū)動電路的接線端與磁保持繼電器的第一控制線圈的一個接線端相連，磁保持繼電器開關置位電路用于拾取按鍵開關狀態(tài)信號并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機；第二繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器的第二控制線圈的一個接線端相連，所述第一控制線圈的靜觸點連接開關機工作電源的輸出端，二進制計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。第二控制線圈的另一接線端與第一控制線圈的靜觸點相連，以便磁保持繼電器開關置位電路對磁保持繼電器開關復位電路的供電。
圖2為本發(fā)明實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置的優(yōu)選電路結構示意圖， 其中，光電耦合器1包括發(fā)光器和受光器，該實施例中的發(fā)光器為發(fā)光二級管，受光器為光敏三極管，發(fā)光二級管的輸出與第一繼電器驅(qū)動電路4的一個接線端相連。該裝置優(yōu)選增加了施密特整形電路2，即光電耦合器1的輸出端通過施密特整形電路2連接二進制計數(shù)器 3的一個輸入端，光電耦合器1中光敏三極管的輸出端與施密特整形電路2的輸入端相連， 施密特整形電路2的輸出端與二進制計數(shù)器3的一個輸入端相連。當沒有施密特整形電路 2時，光電耦合器1中的光敏三極管的輸出端直接連接二進制計數(shù)器3的一個輸入端。磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路作為磁保持繼電器的外圍電路可以分別實現(xiàn)開關置位、開關復位功能。圖4為磁保持繼電器開關置位電路工作原理圖，結合圖2-4，具體工作原理說明如下電源具有兩個接線端，分別為P+和P-，接線端P+與P-之間存在電壓，該電壓是維持便攜式儀表工作的電源電壓。為實現(xiàn)磁保持繼電器的開關置位功能，應建立電氣連接如下電源接線端P+與按鍵的接線端Sl連接，按鍵8的接線端S2與光電耦合器的接線端01連接，光電耦合器1的接線端02與第一繼電器驅(qū)動電路4的接線端DlI連接，第一繼電器驅(qū)動電路4的接線端DlO與磁保持繼電器6的接線端2-2連接。 磁保持繼電器6的接線端2-1與電源的接線端P+連接。當首次按鍵8動作時，上述電路建立電流回路，電流由電源接線端P+流出，流經(jīng)按鍵接線端Si、接線端S2，再流經(jīng)光電耦合器 1接線端01、接線端02，再由DlI接線端進入第一繼電器驅(qū)動電路4進行電流放大，接線端 DlO與磁保持繼電器6的接線端2-2連接，電源的接線端P+與磁保持繼電器的接線端2-1 連接，在第一繼電器驅(qū)動電路4的作用下，流經(jīng)控制線圈C2的電流足夠驅(qū)動磁保持繼電器 6動作?？刂凭€圈C2中的電流產(chǎn)生1個磁場，驅(qū)動磁保持繼電器6動作，使接線端1 (動觸點1)與接線端3(靜觸點3)聯(lián)通，此時按鍵釋放，即撤除對控制線圈C2的供電，由于磁保持繼電器6內(nèi)部具有永磁體，接線端1與接線端3將繼續(xù)保持聯(lián)通狀態(tài)，也就完成了磁保持繼電器6開關置位動作。光電耦合器1的作用是，能根據(jù)按鍵動作與釋放情況在光電耦合器1的接線端03上反映出電平狀態(tài)變化，在按鍵動作時，接線端03為低電平，按鍵釋放時接線端03為高電平。同時接線端03能把按鍵狀態(tài)翻轉(zhuǎn)變化轉(zhuǎn)變成電平跳變信號，該電平跳變信號可作為按鍵狀態(tài)翻轉(zhuǎn)的計數(shù)脈沖信號。按鍵的動作與釋放狀態(tài)變化，通過光電耦合器傳遞，引起二進制計數(shù)器的計數(shù)值的變化。圖5為本發(fā)明磁保持繼電器開關復位電路工作原理圖，結合圖2、3、5，具體工作原理說明如下光電耦合器1的接線端03上反映出電平狀態(tài)變化，在按鍵8動作時，接線端03為低電平，按鍵釋放時接線端03為高電平，同時接線端03能把按鍵狀態(tài)翻轉(zhuǎn)變化轉(zhuǎn)變成電平跳變信號。接線端03輸出的信號，先經(jīng)過施密特整形電路2，接線端03與施密特整形電路2的接線端SI連接，經(jīng)施密特整形電路2后由接線端SO輸出，經(jīng)施密特整形后，將消除按鍵抖動等因素引起信號質(zhì)量問題。接線端SO輸出的信號通過接線端CLK與二進制計數(shù)器3連接，當按鍵產(chǎn)生一次新的動作時，二進制計數(shù)器3將進行一次加1計數(shù)。使二進制計數(shù)器3的輸出由原來的奇數(shù)變成偶數(shù)。二進制計數(shù)器3的偶數(shù)輸出接線端QE將輸出一個觸發(fā)信號，該觸發(fā)信號傳遞給第二繼電器驅(qū)動電路5 的接線端D2I，經(jīng)電流放大后接線端D20輸出，驅(qū)動磁保持繼電器的控制線圈Cl工作，使接線端1 (動觸點1)與接線端2 (靜觸點2)聯(lián)通，此時撤除對控制線圈Cl的供電，由于磁保持繼電器6內(nèi)部具有永磁體，接線端1與接線端2將繼續(xù)保持聯(lián)通狀態(tài)，也就完成了磁保持繼電器6開關復位動作。如圖2所示，第一繼電器驅(qū)動電路4包括第一電阻Rl和一號三極管Tl，第一電阻 Rl分別連接光電耦合器1中發(fā)光二級管的輸出端和一號三極管Tl的基極，一號三極管Tl 的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器6的第一控制線圈C2的接線端2-2 ；第二繼電器驅(qū)動電路5包括第二電阻R2和二號三極管T2，第二電阻T2分別連接二進制計數(shù)器3的輸出端和二號三極管T2的基極，二號三極管T2的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器6的第二控制線圈Cl的接線端1-2。第一控制線圈C2的靜觸點還連接第二控制線圈Cl的接線端1-1并最為一線性電源7的輸入，線性電源7的輸出連接二進制計數(shù)器3的另一輸入端。磁保持繼電器開關置位電路拾取按鍵開關狀態(tài)信號并驅(qū)動磁保持繼電器6中的觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機功能，圖6為本發(fā)明裝置的開機功能實現(xiàn)電路原理框圖，按照磁保持繼電器6開關置位操作，完成置位操作之后，磁保持繼電器的接線端1與接線端3連接，將電源接線端P+與磁保持繼電器接線端1連接，則當完成置位操作之后，磁保持繼電器接線端3與電源接線端P+就建立連接了，便攜式儀表的工作電源從磁保持繼電器接線端3 處取用，則實現(xiàn)了開機功能。磁保持繼電器開關復位電路通過二進制計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，其中偶數(shù)值將觸發(fā)第二繼電器驅(qū)動電路工作以驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向復位狀態(tài)實現(xiàn)關機功能，圖7為本發(fā)明裝置的關機功能實現(xiàn)電路原理框圖，按照磁保持繼電器6開關復位操作，完成復位操作之后，磁保持繼電器6的接線端1與接線端2連接，則當完成復位操作之后，磁保持繼電器接線端3與電源接線端P+ 就斷開連接了，切斷了對便攜式儀表的工作電源的供給，則實現(xiàn)了關機功能。本實施例中，磁保持繼電器優(yōu)選板載的小體積類型，如日本松下的TQ2-L2-5V。光電耦合器可以選用TLP521-1，繼電器驅(qū)動電路可以由電阻和NPN型三極管組成，施密特整形電路可以選用74HC14，二進制計數(shù)器可以選用⑶4040。其中74HC14、⑶4040需要供電， VCC選用+5V電源，+5V電源由磁保持繼電器接線端3取電后經(jīng)過線性電源78LM05產(chǎn)生。結合圖2，本發(fā)明裝置的一次完整的開關機工作過程如下按鍵首次按下，通過磁保持繼電器開關置位電路，使得開機工作電源能從電源的接線端P+處取到電源。確保便攜式儀表的正常工作電源，同時確保施密特整形電路2、二進制計數(shù)器3等與關機電路有關的芯片、元器件獲得電源，開始正常工作。二進制計數(shù)器3在上電的過程中已經(jīng)進行自動清零操作，在開機按鍵動作結束時將計數(shù)加1，所以在開機過程結束時，二進制計數(shù)器的計數(shù)值為1。在開機過程結束后的任何時刻，再次按下按鍵，將啟動關機動作，在按鍵按下的時間內(nèi)，磁保持繼電器3繼續(xù)維持開機狀態(tài)，但在按鍵釋放的瞬間，將引起二進制計數(shù)器再次加 1計數(shù)操作，使計數(shù)值由1變成2，偶數(shù)輸出接線端QE電平由低變高，控制第二繼電器驅(qū)動電路5啟動工作，使磁保持繼電器6進行復位操作，復位操作后，開機工作電源能與電源的接線端P+物理斷開，切斷對便攜式儀表的供電，同時也切斷了對施密特整形電路2、二進制計數(shù)器3等芯片、元器件的供電，實現(xiàn)徹底斷電功能。
本發(fā)明還涉及一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法，根據(jù)按鍵的奇、偶次引起的不同的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號，通過二進制計數(shù)器的計數(shù)值在奇偶數(shù)之間的交替變更來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作，以實現(xiàn)一鍵式開關機功能。該方法的優(yōu)選流程圖如圖8所示A、在按鍵首次按下時，通過光電耦合器中的發(fā)光器(如發(fā)光二極管)輸出至第一繼電器驅(qū)動電路形成電流回路，觸發(fā)第一繼電器驅(qū)動電路工作使磁保持繼電器的一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向置位狀態(tài)，其中，由于三極管具有電流放大功能故可以采用三極管作為第一繼電器驅(qū)動電路的電氣執(zhí)行元件；同時按鍵狀態(tài)信號先通過光電耦合器經(jīng)過光電耦合效應后在受光器(如光敏三極管)形成與之相應的信號輸出，在進行施密特整形后再將整形后的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號，二進制計數(shù)器計數(shù)加1，計數(shù)后為奇數(shù)；B、在按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該置位狀態(tài)，以提供開機工作電源實現(xiàn)開機；C、再次按鍵后通過光電耦合器在受光器(如光敏三極管)再次形成與之相應的按鍵狀態(tài)信號，在進行施密特整形后再將整形后的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號，二進制計數(shù)器計數(shù)加1，計數(shù)后為偶數(shù)，在二進制計數(shù)器偶數(shù)值輸出信號作用下通過第二繼電器驅(qū)動電路驅(qū)動磁保持繼電器的另一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向復位狀態(tài)，其中，由于三極管具有電流放大功能故可以采用三極管作為第二繼電器驅(qū)動電路的電氣執(zhí)行元件；D、按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該復位狀態(tài)，以撤消開機工作電源實現(xiàn)關機。其中，磁保持繼電器置位狀態(tài)的觸點引出的開機工作電源還用來提供二進制計數(shù)器和繼電器驅(qū)動電路等關機部件的工作的電源。本發(fā)明的該方法采用單個按鍵、磁保持繼電器、光電耦合器件、二進制計數(shù)器等元器件為關鍵執(zhí)行元件，其中，光電耦合器件的光電效應產(chǎn)生按鍵狀態(tài)信號，利用二進制計數(shù)器的特性配合磁保持繼電器自身的特點來控制磁保持繼電器的開關狀態(tài)，利用按鍵的奇、 偶次觸發(fā)引起的不同狀態(tài)實現(xiàn)開關機功能，其中按鍵的奇數(shù)次觸發(fā)實現(xiàn)開機功能，偶數(shù)次觸發(fā)實現(xiàn)關機功能。由于磁保持繼電器具有完全物理性開路的特點，該方法能夠提供開機工作電源以及將開機工作電源與電源物理斷開，切斷對便攜式儀表的供電以及切斷二進制計數(shù)器等部件的供電，能真正實現(xiàn)關機狀態(tài)零功耗的技術要求，并具有實現(xiàn)方法簡單、功能穩(wěn)定可靠，且成本低廉的優(yōu)點。應當指出，以上所述具體實施方式
可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。
權利要求
1.一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置，其特征在于，包括磁保持繼電器以及分別與磁保持繼電器相連的磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路， 磁保持繼電器開關置位電路用于拾取按鍵開關狀態(tài)信號并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機，磁保持繼電器開關置位電路還用于對磁保持繼電器開關復位電路的供電；磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置計數(shù)器，所述計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并以計數(shù)器的計數(shù)值變化觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述計數(shù)器為二進制計數(shù)器，二進制計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并以二進制計數(shù)器的計數(shù)值的奇偶變化觸發(fā)磁保持繼電器的觸點動作至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路均包括與電源依次連接的按鍵和光電耦合器，所述磁保持繼電器開關置位電路還包括第一繼電器驅(qū)動電路，所述光電耦合器的輸入端與按鍵的接線端相連， 按鍵的另一接線端與電源相連，光電耦合器的輸出端與第一繼電器驅(qū)動電路的一個接線端相連，第一繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器的第一控制線圈的一個接線端相連；所述磁保持繼電器開關復位電路還包括二進制計數(shù)器和第二繼電器驅(qū)動電路，所述光電耦合器的輸出端還連接二進制計數(shù)器的一個輸入端，二進制計數(shù)器的輸出端連接第二繼電器驅(qū)動電路的一個接線端，第二繼電器驅(qū)動電路的另一接線端與磁保持繼電器的第二控制線圈的一個接線端相連，第二控制線圈的另一接線端與第一控制線圈的靜觸點相連，所述第一控制線圈的靜觸點連接開關機工作電源的輸出端。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述光電耦合器的輸出端通過施密特整形電路連接二進制計數(shù)器的一個輸入端，光電耦合器的輸出端與施密特整形電路的輸入端相連，施密特整形電路的輸出端與二進制計數(shù)器的一個輸入端相連。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述第一繼電器驅(qū)動電路包括第一電阻和一號三極管，第一電阻分別連接光電耦合器的輸出端和一號三極管的基極，一號三極管的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器的第一控制線圈的一個接線端；和/或所述第二繼電器驅(qū)動電路包括第二電阻和二號三極管，第二電阻分別連接二進制計數(shù)器的輸出端和二號三極管的基極，二號三極管的發(fā)射極接地，集電極連接磁保持繼電器的第二控制線圈的一個接線端；和/或所述第一控制線圈的靜觸點還連接第二控制線圈的接線端并為一線性電源的輸入，所述線性電源的輸出連接二進制計數(shù)器的另一輸入端。
6.一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的方法，其特征在于，根據(jù)按鍵的奇、偶次引起的不同的按鍵狀態(tài)信號作為計數(shù)器的輸入脈沖信號，通過計數(shù)器的計數(shù)值變化特性來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作，以實現(xiàn)開關機功能。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述計數(shù)器為二進制計數(shù)器，通過二進制計數(shù)器的計數(shù)值在奇偶數(shù)之間的交替變更來分別觸發(fā)磁保持繼電器執(zhí)行不同開關狀態(tài)的動作。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，在按鍵首次按下時，通過光電耦合器中的發(fā)光器輸出至第一繼電器驅(qū)動電路，觸發(fā)第一繼電器驅(qū)動電路工作使磁保持繼電器的一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向置位狀態(tài)，在按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該置位狀態(tài)，以提供開機工作電源實現(xiàn)開機，與此同時，光電耦合器通過光電耦合效應由其受光器輸出將按鍵狀態(tài)信號傳遞給二進制計數(shù)器， 在按鍵撤消的同時，計數(shù)器值加1變成奇數(shù)；再次按鍵后，光電耦合器通過光電耦合效應產(chǎn)生第二次的按鍵狀態(tài)信號使二進制計數(shù)器再次加1操作，輸出偶數(shù)值，觸發(fā)第二繼電器驅(qū)動電路工作使磁保持繼電器的另一個控制線圈中產(chǎn)生電流，驅(qū)動磁保持繼電器的動觸點位置轉(zhuǎn)向復位狀態(tài)，在按鍵撤消后在磁保持繼電器內(nèi)部永磁體的作用下保持該復位狀態(tài)，以撤銷開機工作電源實現(xiàn)關機。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生按鍵狀態(tài)信號后先進行施密特整形后再將整形后的按鍵狀態(tài)信號作為二進制計數(shù)器的輸入脈沖信號。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，采用三極管作為繼電器驅(qū)動電路以驅(qū)動磁保持繼電器的開關狀態(tài)；和/或磁保持繼電器置位狀態(tài)的觸點引出的開機工作電源還用來提供二進制計數(shù)器工作的電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)便攜式儀表一鍵式開關機功能的裝置和方法，該裝置包括磁保持繼電器以及分別與磁保持繼電器相連的磁保持繼電器開關置位電路和磁保持繼電器開關復位電路，磁保持繼電器開關置位電路用于拾取按鍵開關狀態(tài)信號并觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至置位狀態(tài)實現(xiàn)開機，磁保持繼電器開關置位電路還用于對磁保持繼電器開關復位電路的供電；磁保持繼電器開關復位電路內(nèi)設置計數(shù)器，計數(shù)器對拾取的奇偶次的按鍵開關狀態(tài)信號進行計數(shù)，并以計數(shù)器的計數(shù)值變化觸發(fā)磁保持繼電器動作使其動觸點至復位狀態(tài)實現(xiàn)關機。該裝置能夠真正達到關機狀態(tài)零功耗的技術要求，還具有結構簡單、性能可靠、成本低廉的優(yōu)點。
文檔編號H03K17/78GK102403994SQ20111043058
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權日2011年12月20日
發(fā)明者毛良明, 江修, 沈省三 申請人:基康儀器(北京)有限公司