【任務(wù)】大量的儀器儀表使用電池供電,如果忘記關(guān)閉電源,電池將很快消耗干凈,嚴(yán)重時電池會漏液腐蝕電路,造成不可挽回的損失。試設(shè)計一個自動關(guān)機(jī)電路,當(dāng)忘記手動關(guān)閉電源時,電路會在“閑置”一小段時間后自動關(guān)機(jī)。
【構(gòu)思】如下圖(設(shè)計的起點(diǎn)),手動操作開關(guān)SW下投時9V電池給儀器儀表電路供電,當(dāng)SW上投時儀器儀表電路斷電。之所以使用單刀雙擲開關(guān),是因為在斷電狀態(tài)時,我們要實現(xiàn)既能預(yù)備上電,又能自動斷電的功能,這必然要使用兩個開關(guān)靜觸頭。
使用完儀器后忘了斷電,即SW一直使電池向儀器供電,我們的目標(biāo)是經(jīng)過一段時間后可自動切斷供給儀表的電壓正極端,這可以考慮使用低壓差的PNP三極管(比如S9015)來實現(xiàn):
上圖中Q1是浮地的,這不利于控制,于是我們可增加一個NPN管(比如S9013)來實現(xiàn)“接地”(別忘了加開關(guān)態(tài)限流電阻):
儀表上電時,Q1必須導(dǎo)通,Q2的C極拉低,從而Q2也必須導(dǎo)通,這就要求給R2高電平;如果忘記給儀表斷電,要求經(jīng)過一段時間后送給R2的電平變?yōu)榈?,從而使Q2截止,進(jìn)而使Q1截止,從而斷開電池給儀表的供電。這使我們想到使用以RC為延時和電壓基準(zhǔn)的比較器(比如LM393)作為R2的驅(qū)動電路:
上圖原理綜述:SW上投,即儀表斷電后,電池給電容C1充電,使其飽和電壓為9V。SW下投,即儀表上電后,一方面,R4與R5對從電池而來得9V分壓(比如選擇合適得阻值得到2V)送給比較器的反相端(2腳),另一方面,電容C1的正端(連比較器同向端,即3腳)電壓會通過運(yùn)放對地緩慢放電(因為運(yùn)放輸入阻抗很大,所以放電很慢)。起初,比較器的同相端電壓電壓一直高于反相端電壓,比較器輸出高電平使Q2、Q1導(dǎo)通,電池持續(xù)向儀表供電。選定合適的R3和C1可得到不同的延時,R3C1的回路失去電源后,C1上的電壓會逐漸下降,當(dāng)降到比反相端電壓(比如2V)時,比較器將輸出低電平,Q2、Q1截止,于是斷開供給儀表的9V電壓。
元件的參數(shù)計算很簡單,這里不再贅述。
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