CN108711925A - 一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，涉及无线设备供电技术领域；将太阳能电池与锂电池的供电通路分别连接至光耦继电器的常开触点管脚与常闭触点管脚作为输入端，输出端直接为设备供电，利用光耦继电器快速切换的特性，通过控制端的电压变化，实现太阳能电池供电与锂电池供电的无缝切换，同时配合锂电池充电电路，在光照足够时由太阳能电池向设备供电并向锂电池充电；在夜间或阴天时由锂电池向设备供电，从而保证设备长久可靠运行。
Description
技术领域
本发明公开一种电池无缝切换供电的实现方法，涉及无线设备供电技术领域，具体地说是一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法。
背景技术
如今各行各业中越来越多地采用无线设备等进行数据的采集与传输，这些设备大多采用手动更换电池或者采用太阳能电池供电。然而采用人工方法不仅增加成本，更降低了监测的效率，即便使用了太阳能电池，在光照时间短或者强度不足的情况下，太阳能电池供电量也容易不足。本发明提供一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，将太阳能电池与锂电池的供电通路分别连接至光耦继电器的常开触点管脚与常闭触点管脚作为输入端，输出端直接为设备供电，利用光耦继电器快速切换的特性，通过控制端的电压变化，实现太阳能电池供电与锂电池供电的无缝切换，同时配合锂电池充电电路，在光照足够时由太阳能电池向设备供电并向锂电池充电；在夜间或阴天时由锂电池向设备供电，从而保证设备长久可靠运行。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和问题，提供一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，根据设备的供电输入端按需选择满足设备工作电压、工作电流的太阳能电池与锂电池，操作简单，方便用户对设备进行快速配置。
本发明提出的具体方案是：
一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
所述的方法中将光耦继电器的管脚2和管脚3、管脚6和管脚7分别进行连接，管脚6和管脚7连接至电源输出电路，其中太阳能电池供电通路主要包括太阳能电池和发光二级管，并且太阳能电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常开触点管脚5连接，而锂电池供电通路主要包括锂电池和发光二级管，并且锂电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常闭触点管脚8连接。
所述的方法中锂电池充电管理电路利用IC控制电路实时监测锂电池的电压和充电回路的电流，并通过MOSFET控制回路的通断，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
所述的方法中双电池无缝切换供电的过程为：
光照强度足够时，光耦继电器的常开触点管脚5与管脚6导通，由太阳能电池输出供电，并进行锂电池的充电；当光照不足时，光耦继电器的常闭触点管脚8与管脚7导通，由锂电池输出供电。
所述的方法中将太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路利用PCB开发软件进行元器件进行布局布线，设计制作PCB。
一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电电路，利用所述的基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法获得的，包括光耦继电器、太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路，其中利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
所述的电路中将光耦继电器的管脚2和管脚3、管脚6和管脚7分别进行连接，管脚6和管脚7连接至电源输出电路，其中太阳能电池供电通路主要包括太阳能电池和发光二级管，并且太阳能电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常开触点管脚5连接，而锂电池供电通路主要包括锂电池和发光二级管，并且锂电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常闭触点管脚8连接。
所述的电路中锂电池充电管理电路利用IC控制电路实时监测锂电池的电压和充电回路的电流，并通过MOSFET控制回路的通断，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
所述的电路中IC控制电路包括电路保护芯片，电路保护芯片的引脚与MOSFET的栅极连接，调整MOSFET在电路中控制回路的通断。
所述的电路中光耦继电器前串联保护电路。
本发明的有益之处是：
本发明提供一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，利用本发明方法并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，同时防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低；并且利用本发明方法无需对设备内部电路及电气结构进行更改，只需将设备的供电端子引出，用接插件连接至无缝切换电路的输出端即可实现供电，满足了用户对设备快速配置供电的需求，同时无缝切换供电也保证设备长久可靠运行。
附图说明
图1光耦继电器的原理图；
图2本发明中基于光耦继电器的双电池无缝切换供电电路的原理图；
图3本发明中锂电池充电保护电路原理图；
图4本发明方法中电路工作流程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
同时提供一种与上述方法相对应的一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电电路，利用所述的基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法获得的，包括光耦继电器、太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路，其中利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
采用AQW610光耦继电器，AQW610有一对常闭触点（N.C.）和一对常开触点（N.O.），参见图1，当VI1引脚有电压输入时，有电流从管脚1流至管脚2，发光二级管导通，常闭变为常开，管脚7和管脚8断开；同理，当VI2引脚有电压输入时，有电流从管脚3流至管脚4，发光二级管导通，常开变为常闭，管脚5和管脚6导通，光耦继电器的切换时间约为30微秒。
利用本发明方法组成基于光耦继电器的双电池无缝切换供电电路，其中将AQW610的管脚2和管脚3、管脚6和管脚7分别连接起来，太阳能电池供电通路中太阳能电池正极通过一个发光二极管D4与AQW610的管脚5连接，锂电池供电通路中锂电池正极通过一个发光二极管D3与AQW610的管脚8连接，管脚6、7连接至输出电路，AQW610前串联保护电路，保护电路包括齐纳二极管D6和限流电阻，其中电阻R5与光敏二极管D5共同组成限流电阻，还可设置分压电阻R6，参见图2；
锂电池充电管理电路中IC控制电路包括R5421芯片，N沟道MOSFET（Q1、Q2），R5421芯片实时监测锂电池的电压和充电回路的电流，R5421芯片的DO、CO两个引脚分别连接Q1、Q2的栅极，调整Q1、Q2在电路中控制回路的通断，使锂电池充电管理电路有效地防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。此外，为达到更好的充电管理效果，还可设置延时电容C2，参见图3。
利用上述本发明方法及获得的电路，其中双电池无缝切换供电的过程为：
光照强度足够时，光耦继电器的常开触点管脚5与管脚6导通，由太阳能电池输出供电，并进行锂电池的充电；当光照不足时，光耦继电器的常闭触点管脚8与管脚7导通，由锂电池输出供电。
此外，为使本发明中电路应用更加便捷，使其模块化，可以将太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路利用PCB开发软件进行元器件进行布局布线，设计制作PCB。根据原理图导入PCB开发软件，如Cadence，对元器件进行布局布线，根据实际需求设计电路输入输出接口的位置以及电路板的固定方式。最后调试电路板，检测电池切换的效果，并利用示波器对输出电压的稳定性进行测试。
说明书中未详细提及的技术手段是除本发明技术方案外的现有技术，均可通过公开的渠道获得，不一一累述。
Claims (10)
1.一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电的实现方法，其特征是利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是将光耦继电器的管脚2和管脚3、管脚6和管脚7分别进行连接，管脚6和管脚7连接至电源输出电路，其中太阳能电池供电通路主要包括太阳能电池和发光二级管，并且太阳能电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常开触点管脚5连接，而锂电池供电通路主要包括锂电池和发光二级管，并且锂电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常闭触点管脚8连接。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是锂电池充电管理电路利用IC控制电路实时监测锂电池的电压和充电回路的电流，并通过MOSFET控制回路的通断，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是双电池无缝切换供电的过程为：
光照强度足够时，光耦继电器的常开触点管脚5与管脚6导通，由太阳能电池输出供电，并进行锂电池的充电；当光照不足时，光耦继电器的常闭触点管脚8与管脚7导通，由锂电池输出供电。
5.根据权利要求1、2或4任一所述的方法，其特征是
将太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路利用PCB开发软件进行元器件进行布局布线，设计制作PCB。
6.一种基于光耦继电器的双电池无缝切换供电电路，其特征是利用权利要求1-4所述的方法获得的，包括光耦继电器、太阳能电池供电通路、锂电池供电通路、锂电池充电管理电路，其中利用光耦继电器的常开触点组成太阳能电池供电通路，利用光耦继电器的常闭触点组成锂电池供电通路，并在光照强度的调节下，控制光耦继电器的常开常闭触点的导通，无缝切换太阳能电池供电通路与锂电池供电通路进行供电，并且锂电池连接锂电池充电管理电路，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征是将光耦继电器的管脚2和管脚3、管脚6和管脚7分别进行连接，管脚6和管脚7连接至电源输出电路，其中太阳能电池供电通路主要包括太阳能电池和发光二级管，并且太阳能电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常开触点管脚5连接，而锂电池供电通路主要包括锂电池和发光二级管，并且锂电池正极通过发光二极管与光耦继电器的常闭触点管脚8连接。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其特征是锂电池充电管理电路利用IC控制电路实时监测锂电池的电压和充电回路的电流，并通过MOSFET控制回路的通断，防止锂电池在充电时电压过高以及锂电池在放电时电压过低。
9.根据权利要求8所述的电路，其特征是IC控制电路包括电路保护芯片，电路保护芯片的引脚与MOSFET的栅极连接，调整MOSFET在电路中控制回路的通断。
10.根据权利要求7或9所述的电路，其特征是光耦继电器前串联保护电路。
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