基于科普器材低压启动数字延时控制模块的制作方法

1.本实用新型属于强电设备安全控制技术领域，具体涉及一种基于科普器材低压启动数字延时控制模块。


背景技术：

2.科普器材主要应用于科技馆、学校等未成年人接触场所使用，同时决大多数展项都需在市电环境下运行，器材在使用时，需要按下启动按钮以接通电源，目前的控制方式有两种，一种是直接将220v市电经过自锁按钮直接到达用电器，本方式的弊端是无法延时控制，设备启动后，若不再次按下按钮的话，电器会长时间一直工作，不但不利于节能，而且容易造成用电器的损坏，另外220v市电直接通过按钮，如果按钮出现机械损坏，会伤害操作体验者，造成严重的电击事故；另一种方式是利用时间继电器来设定器材的输出时间，此种方式需要调节时间继电器旋钮，无法精确设定用电器的工作时间，而且使用成本相对较高，需要有一定技术基础的人员才能达到控制目的。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种基于科普器材低压启动数字延时控制模块，实现在5v低电压环境下，操作人员操作延时通电按钮，可控制高压用电设备延时工作，具有节约能源、经济简便用、提高强电设备用电安全性能、控制精确的优点。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种基于科普器材低压启动数字延时控制模块，包括延时通电按钮、延时调节按键单元、主控单元、显示单元、功率继电器、控制功率继电器的线圈得失电的驱动单元，延时通电按钮、延时调节按键单元的信号输出端连接主控单元的信号输入端，主控单元的信号输出端连接显示单元，主控单元的信号输出端还依次通过驱动单元、功率继电器与强电电路模块连接，以控制强电电路模块导通/断开。
5.优选的，所述低压启动保护模块还包括光电隔离单元，所述主控单元的信号输出通过光电隔离单元与驱动单元的信号输入连接，所述光电隔离单元包括型号为tlp265j的光电耦合器，所述驱动单元包括型号为ss8050的三极管。
6.优选的，所述光电耦合器的控制信号输出连接三极管的基极，三极管的集电极接5v电源，三极管的集电极还通过第四极性电容接地，三极管的发射极与功率继电器的线圈一端连接，功率继电器线圈另一端接地，功率继电器的触点输出端通过输出端子j5与强电电路模块连接，以控制强电设备通/断电。
7.优选的，还包括用于指示强电设备通/断电状态的led指示灯。
8.优选的，所述主控单元包括型号为stc15f2k60s2系列的单片机及其外围电路，所述外围电路包括复位电路、时钟电路。
9.优选的，所述延时调节按键单元包括延时加按键key1、延时减按键key2，延时加按键key1、延时减按键key2的信号输出脚分别于单片机的信号输入脚对应连接。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：本实用新型低压启动数字延时控制模块采用单片机数字芯片，程序设计人性化，延时通电按钮触点经过的是单片机数字芯片的控制信号，强弱电之间采用光电隔离和三极管驱动，极大的提升了科普器材的用电安全，经济，简便，易于操作，在5v低电压环境下操作，有效避免电击事故，安全性能高；通过延时调节按键单元，实现用电器工作时间可在1
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999秒之间任意设置，人性化的可控延时，能够给根据需要精确设定用电设备工作时间，兼顾了体验者体验时长和节约能源的目的。
附图说明
11.图1为本实用新型的控制原理框图；
12.图2为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
13.为使本领域的技术人员对本实用新型更好的理解，下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步说明：
14.如图1
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2所示，基于科普器材低压启动数字延时控制模块，包括延时通电按钮、延时调节按键单元、主控单元、显示单元、功率继电器、控制功率继电器的线圈得失电的驱动单元，延时通电按钮、延时调节按键单元的信号输出端连接主控单元的信号输入端，主控单元的信号输出端连接显示单元，主控单元的信号输出端还依次通过驱动单元、功率继电器与强电电路模块连接，以控制强电电路模块导通/断开，达到控制科普器材通电/断电。
15.主控单元包括型号为stc15f2k60s2系列的单片机及其外围电路，外围电路包括复位电路、时钟电路。如图2所示，复位电路的rst脚、vcc脚与单片机u1的rst管脚、vcc管脚对应连接。
16.时钟电路的x1脚、x2脚分别与单片机u1的x1、x2管脚对应连接。
17.延时调节按键单元包括延时加按键key1、延时减按键key2，延时加按键key1的p0脚、gnd脚分别与单片机u1的p0、gnd管脚对应连接，延时减按键key2的p1脚、gnd脚分别与单片机u1的p1、gnd管脚对应连接。延时调节按键单元的延时通电时间可在1
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999秒之间任意设置。初次使用前按下延时加按键key1、延时减按键key2，调节延时的大小。
18.如图2所示，显示单元包括数码显示管u2、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11，第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11共同构成限流电阻排，限流电阻排的d1
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d8端与数码显示管u2的d1
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d8之间对应相连；限流电阻排的p20
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p27端与单片机的p20
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p27管脚对应连接，数码显示管u2为3位数码管，数码显示管u2用于显示设定的延时时间。
19.低压启动保护模块还包括光电隔离单元，主控单元的信号输出通过光电隔离单元与驱动单元的信号输入连接。光电隔离单元包括型号为tlp265j的光电耦合器，驱动单元包括型号为ss8050的三极管。
20.光电耦合器的控制信号输出连接三极管q1的基极，三极管q1的集电极接5v电源，三极管q1的集电极还通过第四极性电容c4接地，三极管q1的发射极与功率继电器k1的线圈一端连接，功率继电器线圈另一端接地，功率继电器k1的触点输出端通过输出端子j5与强
电电路模块连接，以控制强电设备通/断电。还包括用于指示强电设备通/断电状态的led指示灯。具体的，功率继电器k1的公共端接220v市电，常开触点接强电设备的强电电路，常闭触点置空。
21.如图2所示，输入端子j3分别连接电源vcc（5v电源）、led指示灯、延时通电按钮输入信号，输出端子j5与功率继电器k1的触点输出端对应连接，用于控制外部强电电路模块。
22.本实施例中的延时通电按钮端触点经过的是单片机u1的控制信号，电压为5v，极大的降低了触电风险，受控强电电路模块采用功率继电器k1驱动，触点容量为220v 10a，线圈电压为5v，并且单片机u1与功率继电器k1之间采用的是光电耦合器d2和三极管q1隔离并驱动，极大的提升了电路的安全系数，降低了人员触电风险。
23.工作原理，系统上电后，设置延时时间h，当体验者按下延时通电按钮（功率继电器k1立即吸合），电流经第一电阻r1流入第三二极管d3，led指示灯亮，电流经光电耦合器d2流入单片机，光电耦合器d2通电后，三极管q1导通，功率继电器k1线圈得电，受控电路模块部分的电路接通，强电设备启动，低压启动数字延时控制模块进入延时通电状态，在延时通电这段时间内，体验者就可以观看或者和科普器材互动了，事先设定的延时时间h到，功率继电器k1断开，体验结束，兼顾了体验者体验时长和节约能源的目的。
24.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。