專利名稱：一種開關控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于控制家用電器、照明設備等負載及電路的開關 控制器。
背景技術：
目前家庭、辦公室、酒店賓館、工廠車間、影劇院、候車室等場所的插 座、照明燈泡、各種電器設備一般都是直接并聯在電路中，然后在各自電路 中引出導線到開關處對其負載或電路進行控制，此連接方式結構簡單，但如 果在該場所內需要安裝大量的照明燈泡、插座等負載時，每個負載都引出導 線到開關盒處，會產生諸多問題，比如布線困難，導線用量大，部分開關需 改變控制位置時，重新布線也非常麻煩。隨著通信網絡技術的發展以及電腦
的普及，現在行業者開發出一種利用PLC或電腦等軟硬件相結合的開關控制 技術，通過控制線路對主電路進行開關控制，克服了傳統開關控制的缺點， 但該控制技術投入成本非常高，不利于推廣應用，且需要專用低壓控制線路， 在接線過程中，如果把主電路不小心接到控制電路，會造成控制電路損壞。
發明內容
本實用新型的目的在于成本低，布線簡單，控制靈活，通信接口能適應 強電電壓，錯誤接線也不會對控制器造成損壞的開關控制器。
本實用新型的目的是這樣實現的 一種開關控制器，包括控制信號發生 裝置、負載驅動裝置、電源總線及控制總線，所述控制信號發生裝置包括電 源供給單元、開關信號輸入單元、IC處理單元、ADD撥碼地址單元及控制信 號輸出單元，其中電源供給單元與電源總線連接，為控制信號發生裝置提 供工作電源；開關信號輸入單元將外部開關信號輸送到IC處理單元；IC處理 單元對電源供給單元進行交流電源采樣后建立以交流工頻為參考基準的通信 協議，IC處理單元輸入端采集到外部開關信號后，根據ADD撥碼地址單元的
地址進行編碼，編碼后由IC處理單元輸出端輸出控制指令；控制信號輸出單 元將其控制指令升壓預加重處理后傳送到控制總線；
所述負載驅動裝置包括電源供給單元、控制信號接收單元、IC1處理單元、 ADD1撥碼地址單元及負載驅動單元，其中電源供給單元與電源總線連接，為 負載驅動裝置提供工作電源；控制信號接收單元接收控制總線傳輸的控制信 號后，對信號進行限幅鉗位和非限幅鉗位處理后傳輸給IC1處理單元；IC1處 理單元對電源供給單元進行交流電源采樣后建立以交流工頻為參考基準的通 信協議，IC1處理單元根據接收到的控制信號，與ADD1撥碼地址單元的地址 作比較，當地址相符合時，由IC1處理單元輸出驅動指令；負載驅動單元驅 動負載繼電器的控制電路導通，使繼電器吸合驅動負載工作。
本實用新型的有益效果a、模塊電路低成本設計、控制邏輯調整方便。
b、 接線簡單，通信接口能適應強電電壓，錯誤接線也不會對模塊造成損壞。
c、 通信線路采用普通導線，與強電混合敷設，無需采用專線，無需獨立敷設， 便于布線。d、控制信號發生裝置發送端采用升壓預加重，接收端采取限幅鉗 位和非限幅鉗位電路相結合抑制交流電網中存在的大量弱電干擾信號。e、通 信協議利用交流工頻作為參考基準，自適應同步采樣，使通信信號能與強感 應干擾信號同步而不受干擾。
圖l為控制信號發生裝置電路圖； 圖2為負載驅動裝置電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型具體實施方式
作進一步詳細說明。
具體實施方式
本實用新型所述開關控制器包括控制信號發生裝置、負 載驅動裝置、電源總線及控制總線，控制信號發生裝置包括電源供給單元、 開關信號輸入單元、IC處理單元、ADD撥碼地址單元及控制信號輸出單元， 如圖1所示，控制信號發生裝置的電源供給單元主要由電容Cl至C5、電阻 Rl、 二極管D1、穩壓管Z0及穩壓集成塊V0組成，電容C1、電阻R1并聯后 一端經接線端子DN的1腳連接電源總線的AC220V電源，另一端連接Dl的陽 極、Z0的陰極，Dl的另一端連接并聯連接的C2、 C3—端、穩壓集成塊VO的 輸入端，V0輸出端連接并聯連接的電容C4、 C5的一端，電容C2、 C3、 C4、 C5、 Z0的另一端及穩壓集成塊V0的GND端經DN的2腳連接電源負極，其中 外部AC220V電源經電容Cl、電阻Rl、穩壓管Z0降壓穩壓后對IC處理單元 提供交流工頻采樣信號源；再經D1、 C2、 C3組成電容式降壓整流電路，Dl的 陰極對控制信號輸出單元的升壓預加重電路提供24VDC的VDD直流電源；VDD 直流電源再經V0、 C4、 C5穩壓濾波后得到5V的VCC電源，對IC芯片及開關 信號輸入單元的限幅鉗位電路提供工作電源。開關信號輸入單元由電阻R5、 R6、 R7及二極管D4組成，對外部開關信號進行限幅鉗位后輸入到IC處理單 元，其中R5—端通過DN的5腳與外部開關電連接，另一端與D4的陰極、R6 的一端連接，R6的另一端接地，D4的陽極連接電阻R7、 IC處理單元的輸入 端2腳，電阻R7的另一端連接電源VCC。 IC處理單元的1腳連接電源VCC對 IC處理芯片提供工作電源，14腳接地，2腳接收外部開關信號，4腳輸出指 令到控制信號處理單元，Z0的陰極經D2、 R2整流降壓后連接13腳建立以交 流工頻為參考基準的通信協議，5腳至12腳與ADD撥碼地址單元的8腳至1 腳依次連接，ADD撥碼地址單元的其余管腳接地。控制信號輸出單元由電阻 R4、三極管Q1、 二極管D3、升壓變壓器T1組成升壓預加重電路，電阻R4的 一端連接IC的4腳，另一端連接三極管的基極，三極管的發射極接地，集電 極連接變壓器Tl的初級低壓繞組一端、二極管D3的陽極，Tl的初級低壓繞 組另一端與二極管D3的陰極連接后與電源VDD連接，Tl的次級高壓繞組一端 接地，另一端經接線端子DN的3腳連接控制總線。
如圖2所示所述負載驅動裝置的電源供給單元包括電容C6至C10、電 阻R8、 二極管D5、穩壓管Z1及穩壓集成塊V1，電容C6、電阻R8并聯后一 端經接線端子DN1的1腳連接電源總線的AC220V電源，另一端連接D5的陽 極、Zl的陰極，D5的另一端連接并聯連接的C7、 C8—端、穩壓集成塊V1的 輸入端，V1輸出端連接并聯連接的電容C9、 C10的一端，電容C7、 C8、 C9、 CIO、 Zl的另一端及穩壓集成塊VI的GND端經DN1的2腳連接電源負極，其 中外部AC220V電源經電容C6、電阻R8、穩壓管Zl降壓穩壓后對IC1處理單
元提供交流工頻采樣信號源；再經D5、 C7、 C8組成電容式降壓整流電路，D5 的陰極對負載驅動單元提供24VDC的VDD1直流電源；VDD1直流電源再經VI、 C9、 C10穩壓濾波后得到5V的VCC1直流工作電源。控制信號接收單元由電阻 R12至R16、電容Cll、 C12、穩壓管Z2、 二極管D8及三極管Q3組成，電阻 R12—端通過DN1的3腳與控制總線連接，另一端連接R13、 Cll、 Z2、 C12的 一端，C12的另一端與D8的陽極、R14的一端連接，D8的陰極與Q3的基極、 R15的一端連接，R13、 Cll、 Z2、 R14、 R15的另一端及Q3發射級接地，Q3的 集電極與R16的一端、IC1處理單元的信號輸入端連接，R16另一端接VCC1 電源，其中，R12、 R13、 Z2及C1對外部信號進行限幅衰減去加重，再由C12、 R14、 D8構成非限幅式鉗位電路，經R15、 R16及Q2反相放大整形輸入IC1的 信號輸入端。IC1處理單元的1腳接電源VCC1對IC1處理芯片提供工作電源， 14腳接地，2腳接收控制信號，4腳輸出指令到負載驅動單元，Zl的陰極經 D6、 R9整流降壓后連接13腳建立以交流工頻為參考基準的通信協議，5腳至 12腳與ADD1撥碼地址單元的8腳至1腳依次連接，ADD1撥碼地址單元的其 余管腳接地。負載驅動單元由電阻Rll、三極管Q2、 二極管D7及繼電器RA1 組成，其中R11—端與IC1處理單元4管腳連接，另一端與Q2基極連接，Q2 發射極接地，集電極接D7陽極、RA1控制線一端，D7陰極、RA1控制線另一 端連接電源VDD1，負載驅動單元控制繼電器RA1吸合從而對負載工作進行控 制。另外，為了觀測到開關控制器是否正常工作，在IC芯片的3腳與電源VCC 之間設有El狀態指示燈，IC1芯片的3腳與電源VCC1之間設有E2狀態指示 燈。
安裝方法及工作原理如下首先對家庭、辦公室、工廠車間、影劇院、 候車室等場所進行布線時，均布三根導線(如有地線則增加一根)，其中兩根 為電源總線，接外部220V交流電源，另一根作控制總線用。布好線后，每個 負載上安裝一個負載驅動裝置，兩根電源線分別與接線端子DN的1腳、2腳 連接，負載的兩端連接在繼電器RA1的主觸頭兩端，繼電器RA1控制觸頭分 別與接線端子DN的1腳、5腳連接，控制總線連接DN的3腳，安裝好負載端 后，再安裝控制信號發生裝置，接線端子DN1的1腳、2腳接電源總線，3腳 接控制總線，5腳接外部開關，外部開關兩端則連接DN的1腳和5腳。使用
前，先把負載處的ADD撥碼開關撥成不同的編碼地址，8位撥碼開關支持0— 255的數值范圍，設定好后，再對開關處信號發生裝置的ADD1撥碼開關進行 撥碼，其數值與所要控制負載處的ADD撥碼開關需相同。撥碼確定后，按一 下外部開關，信號發生裝置采集信號，經開關信號輸入單元進行限幅鉗位后 輸入到IC處理芯片2腳，IC處理芯片接收到信號后，根據ADD撥碼開關地址 進行編碼，編碼后信號由IC處理芯片的4腳輸出到控制信號輸出單元，控制 信號輸入單元的Ql基極獲得該信號，經Ql放大并將其加載一個VDD的電壓 (VDD電壓約為24V)，再經過Tl的升壓，在Tl的次級形成約220V的控制信 號傳送到控制總線上。負載驅動裝置的控制信號接收單元接收到控制總線傳 來的控制信號后，對控制信號進行限幅衰減速去加重、非限幅式鉗位電路處 理，再經R16、 Q3反相放大整形輸入到IC1處理芯片2腳，IC1處理芯片根據 ADD1的地址作比較，當地址相符時，根據接收到的控制指令，由IC1芯片的 4腳輸出信號，觸發Q2導通，使繼電器RA1吸合，負載的主電路導通，負載 開始工作。此結構的開關控制器，可隨意改變控制線路，只需通過調整ADD 撥碼開關或ADD撥碼開關的編碼地址，比如把多個信號發生裝置的ADD撥 碼開關的編碼地址改設成與其中一負載驅動裝置的ADD1撥碼開關相同的編碼 地址時，則該負載會有多個開關可以控制，實現多地點控制；反之，將多個 負載驅動裝置的ADD1撥碼開關改設成與其中一信號發生裝置的ADD撥碼開關 的編碼地址相同時，則一個開關可控制多個負載。在室內外布線中，可能線 路會存在大量的干擾波，升壓預加重及降壓去加重電路可能不足以濾其干擾 波，會影響開關控制器的正常工作，采用通信協議利用交流工頻作為參考基 準，則信號發生裝置和負載驅動裝置能適應同步采樣，使通信信號能與強感 應干擾信號同步而不受干擾。
權利要求1、一種開關控制器，包括控制信號發生裝置、負載驅動裝置、電源總線及控制總線，其特征在于所述控制信號發生裝置包括電源供給單元、外部開關信號輸入單元、IC處理單元、ADD撥碼地址單元及控制信號輸出單元，其中電源供給單元與電源總線連接，為控制信號發生裝置提供工作電源；外部開關信號輸入單元將外部開關信號輸送到IC處理單元；IC處理單元對電源供給單元進行交流電源采樣后建立以交流工頻為參考基準的通信協議，IC處理單元輸入端采集到外部開關信號后，根據ADD撥碼地址單元的地址進行編碼，編碼后由IC處理單元輸出端輸出控制指令；控制信號輸出單元將其控制指令升壓預加重處理后傳送到控制總線；所述負載驅動裝置包括電源供給單元、控制信號接收單元、IC1處理單元、ADD1撥碼地址單元及負載驅動單元，其中電源供給單元與電源總線連接，為負載驅動裝置提供工作電源；控制信號接收單元接收控制總線傳輸的控制信號后，對信號進行限幅鉗位和非限幅鉗位處理傳輸給IC1處理單元；IC1處理單元對電源供給單元進行交流電源采樣后建立以交流工頻為參考基準的通信協議，IC1處理單元根據接收到的控制信號，與ADD1撥碼地址單元的地址作比較，當地址相符合時，由IC1處理單元輸出驅動指令；負載驅動單元驅動負載繼電器的控制電路導通，使繼電器吸合驅動負載工作。
2、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述控制信號發生裝 置的電源供給單元具有提供多級電壓的穩壓電路，包括電容CI至C5、電阻 Rl、 二極管D1、穩壓管Z0及穩壓集成塊V0，電容C1、電阻Rl并聯后一端經 接線端子DN的電源陽極端連接電源總線的AC220V電源，另一端連接Dl的陽 極、Z0的陰極，Dl的另一端連接并聯連接的C2、 C3 —端、穩壓集成塊VO的 輸入端，V0輸出端連接并聯連接的電容C4、 C5的一端，電容C2、 C3、 C4、 C5、 Z0的另一端及穩壓集成塊V0的GND端接地，其中外部AC220V電源經電 容Cl、電阻Rl、穩壓管Z0降壓穩壓后對IC處理單元提供交流工頻采樣信號 源；再經D1、 C2、 C3組成電容式降壓整流電路，Dl的陰極對控制信號輸出單 元提供VDD直流電源；VDD直流電源再經V0、 C4、 C5穩壓濾波后得到5V的 VCC工作電源。
3、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述外部開關信號輸入單元由電阻R5、 R6、 R7及二極管D4組成，對外部開關信號進行限幅鉗位 后輸入到IC處理單元，其中R5—端連接接線端子DN的信號端，另一端與D4 的陰極、R6的一端連接，R6的另一端接地，D4的陽極連接電阻R7、 IC處理 單元的輸入端2腳，電阻R7的另一端連接電源VCC。
4、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述IC處理單元的1 腳連接電源VCC對IC處理芯片提供工作電源，14腳接地，2腳接收外部開關 信號，4腳輸出指令到控制信號處理單元，Z0的陰極經D2、 R2整流降壓后連 接13腳建立以交流工頻為參考基準的通信協議，5腳至12腳與ADD撥碼地址 單元的8腳至1腳依次連接，ADD撥碼地址單元的其余管腳接地。
5、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述控制信號輸出單 元由電阻R4、三極管Q1、 二極管D3、升壓變壓器T1組成，電阻R4的一端連 接IC的4腳，另一端連接三極管的基極，三極管的發射極接地，集電極連接 變壓器Tl的初級低壓繞組一端、二極管D3的陽極，Tl的初級低壓繞組另一 端與二極管D3的陰極連接后與電源VDD連接，Tl的次級高壓繞組一端接地， 另一端經接線端子DN總線端口連接控制總線。
6、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述負載驅動裝置的 電源供給單元具有提供多級電壓的穩壓電路，包括電容C6至C10、電阻R8、 二極管D5、穩壓管Z1及穩壓集成塊V1，電容C6、電阻R8并聯后一端經接線 端子DN1的電源陽極端連接電源總線的AC220V電源，另一端連接D5的陽極、 Zl的陰極，D5的另一端連接并聯連接的C7、 C8—端、穩壓集成塊V1的輸入 端，V1輸出端連接并聯連接的電容C9、 C10的一端，電容C7、 C8、 C9、 CIO、 Zl的另一端及穩壓集成塊VI的GND端接地，其中外部AC220V電源經電容C6、 電阻R8、穩壓管Z1降壓穩壓后對IC1處理單元提供交流工頻采樣信號源；再 經D5、 C7、 C8組成電容式降壓整流電路，D5的陰極對負載驅動單元提供VDD1 直流電源;VDD1直流電源再經VI、 C9、 C10穩壓濾波后得到5V的VCC1直流 工作電源。
7、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述控制信號接收單 元由電阻R12至R16、電容Cll、 C12、穩壓管Z2、 二極管D8及三極管Q3組成，電阻R12—端通過DN1總線端與控制總線連接，另一端連接R13、 Cll、 Z2、 C12的一端，C12的另一端與D8的陽極、R14的一端連接，D8的陰極與 Q3的基極、R15的一端連接，R13、 Cll、 Z2、 R14、 R15的另一端及Q3發射級 接地，Q3的集電極與R16的一端、IC1處理單元的信號輸入端連接，R16另一 端接VCC1電源，其中，R12、 R13、 Z2及C1對外部信號進行限幅衰減去加重， 再由C12、 R14、 D8構成非限幅式鉗位電路，經R15、 R16及Q2反相放大整形 輸入IC1的信號輸入端。
8、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述IC1處理單元的 1腳接電源VCC1對IC1處理芯片提供工作電源，14腳接地，2腳接收控制信 號，4腳輸出指令到負載驅動單元，Zl的陰極經D6、 R9整流降壓后連接13 腳建立以交流工頻為參考基準的通信協議，5腳至12腳與ADD1撥碼地址單元 的8腳至1腳依次連接，ADD1撥碼地址單元的其余管腳接地。
9、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述負載驅動單元由 電阻Rll、三極管Q2、 二極管D7及繼電器RA1組成，其中Rll—端與IC1處 理單元4管腳連接，另一端與Q2基極連接，Q2發射極接地，集電極接D7陽 極、RA1控制線一端，D7陰極、RA1控制線另一端連接電源VDD1，負載驅動 單元控制繼電器RA1吸合從而對負載工作進行控制。
10、 根據權利要求1所述開關控制器，其特征在于所述IC芯片的3腳 與電源VCC之間設有El狀態指示燈，IC1芯片的3腳與電源VCC1之間設有 E2狀態指示燈。
專利摘要本實用新型涉及一種用于控制家用電器、照明設備等負載及電路的開關控制器，包括控制信號發生裝置、負載驅動裝置、電源總線及控制總線，所述控制信號發生裝置包括電源供給單元、開關信號輸入單元、IC處理單元、ADD撥碼地址單元及控制信號輸出單元；所述負載驅動裝置包括電源供給單元、控制信號接收單元、IC1處理單元、ADD1撥碼地址單元及負載驅動單元。采用該結構的開關控控制器成本低，布線簡單，控制靈活，通信接口能適應強電電壓，錯誤接線也不會對控制器造成損壞。
文檔編號G05B15/02GK201060390SQ20072005475
公開日2008年5月14日 申請日期2007年7月27日 優先權日2007年7月27日
發明者鄧偉文 申請人:鄧偉文