專利名稱：電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于應用電子技術領域，特別是涉及一種使用傳感器控制家用電器自動化運行的接口裝置。
背景技術：
從2010年9月開始向國家知識產權局專利局提交了若干有關家用電子電器自動化的專利申請，例如“串行口查詢管理的家用電子電器自動化接線座”(專利號ZL 201020531787. 1 )，這些技術方案通過計算機的串行口或USB接口檢測外接的若干傳感器， 利用計算機或者計算機配合傳感器管理家用電子和電器，實現家用電子和電器的自動化運行，包括組成家用電器自動化運行的局域網絡，體現了家電自動化的基本含義。目前，常見的家用報警傳感器有熱釋電、熱釋電與微波雙鑒或三鑒、門磁、紅外線對射、超聲波探測以及煤氣或液化氣報警等種類，這些傳感器輸出信號的常見方式有(常閉、常開)開關量輸出型、(高、低)電平輸出型或脈沖量輸出型，應當可以獨立地使用這些傳感器運行家用電器。市售的聲光控開關、人體感應開關 (如SIMON電氣的)即為例子。不過，它倆使用的傳感器相對固定，此外，其負載功率 SlOCtfF ,局限于控制白熾燈類小功率電器，不適用于運行消耗較大功率的家用電器，例如電飯煲(約680,)、石英管或小太陽類電暖氣(450 Τχ2 )，也不適用于控制內有電機繞組或線圈的家用電器，例如抽油煙機(約ISOIT )。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座， 它用電池做工作電源，以一個傳感器控制一路家用電器的運行，適用于開關量輸出型、電平輸出型或脈沖輸出型傳感器；由兩對傳感器接線端、傳感器接口電路、交流固態繼電器及其驅動電路、交流固態繼電器輸出電路、手動開關、市電電源線及其插頭以及電池組組成，配合一個傳感器使用。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是傳感器接口電路是一個可重觸發的單穩態電路，由一個單穩態觸發器CD4098結合定時電阻、定時電容組成，其上升沿觸發端與下降沿觸發端分別連接一個下拉電阻到電池組的負極，這兩個電阻的兩端分別并聯一對傳感器接線端，該單穩態電路的輸出端Q串聯一個隔離電阻以后作為傳感器接口電路的輸出端。交流固態繼電器及其驅動電路包括一塊交流固態繼電器、一個發光二極管、一個三極管以及兩個電阻；其中，兩個電阻中的一端都連接到三極管的基極，它倆的另一端分別連接到傳感器接口電路的輸出端以及電池組的負極，發光二極管、交流固態繼電器的正、負輸入端、三極管的集電極及其發射極以及電池組組成串聯回路。交流固態繼電器輸出電路包括一個壓敏電阻、一只熔斷器以及一個插座；其中，壓敏電阻與交流固態繼電器的兩個輸出受控端并聯，交流固態繼電器的一個輸出受控端接到插座的L極，其另一個輸出受控端通過熔斷器連接到市電電源線的相線(L線)，插座的N極連接到市電電源線的工作零線(N線)，其PE極連接到市電電源線的保護接零線(PE線)。手動開關的一端連接到傳感器接口電路的輸出端，其另一端連接到電池組的正極。本實用新型構成了傳感器與家用電器之間的接口。傳感器監測所關心的事件，它感應事件所產生的輸出信號觸發可重觸發單穩態電路發生動作，所輸出的高電平脈沖驅動交流固態繼電器的兩個輸出受控端導通，插座得電，從而使連接在插座上的電器與市電構成回路，電器得電投入工作，其工作的時間長短由單穩態電路的定時時間常數決定，該定時時間常數可以調節。如果傳感器感應一次事件，可重觸發單穩態電路輸出一個脈沖，使家用電器工作一段時間，例如幾十秒；如果傳感器感應到接連不斷發生的事件，可重觸發單穩態電路會產生持續不斷的脈沖，導致家用電器連續工作。本實用新型的長處在于便于配合常見的各類傳感器，包括脈沖輸出型、(高、低) 電平輸出型以及(常閉、常開)開關量輸出型傳感器，使本裝置處于電流< 的待機工作狀態；選用傳感器管理家用電器的運行，不需要計算機參與管理；通過選用交流固態繼電器， 讓傳感器控制較大消耗功率的、或電感性、或電容性的家用電器工作；交流固態繼電器工作時其控制端輸入回路消耗4 - 20—，適于電池組作工作電源。
以下結合附圖
，進一步說明本實用新型。附圖是本實用新型的電路原理圖，其中，開關S+、S-分別代表一對傳感器接線端。圖中，1.單穩態觸發器⑶4098，2.交流固態繼電器，3.插座。
具體實施方式
如附圖所示，傳感器接口電路由一塊單穩態觸發器CD4098( 1)及其外圍元件構成， 屬于一個可重觸發的單穩態電路。其中，定時電阻(Rtl+Rt2)》K，定時電容Ct = 0. Ol-IOOuF, 定時常數t = (Rtl+Rt2)Ct/2，定時精度約為士2.5%，重觸發輸入脈沖的有效邊沿之最小間隔時間240% XT。⑶4098 (1)也可換用⑶45 或⑶4538，或用它們級聯組成定時常數較大的可重觸發的單穩態電路。CMOS器件⑶4098 (1)及其上升沿、下降沿觸發輸入端的連接方式便于配合各類傳感器以極低功耗工作兩對傳感器接線端之適于S+連接常開型傳感器或高電平輸出型傳感器(常態為低電平)，平時幾乎不消耗電流；兩對傳感器接線端之S-適于連接常閉型傳感器或低電平輸出型傳感器(常態為高電平)，由于下拉電阻&=10K，平時消耗的電流<lmA。 對于脈沖型傳感器，其輸出端并聯到S+還是S-其差異不大。交流固態繼電器輸出電路由交流固態繼電器SSR (2)的兩個輸出受控端、壓敏電阻M0V、熔斷器FU以及一個插座(3)組成。SSR (2 )可以方便地根據廠家的產品手冊選用，北京市靈通光電子廠、杭州國晶電子有限公司都有出售。在感性或容性負載場合選用增強型(輸出元件為單向可控硅反并聯型)SSR0感性負載時，將會出現高瞬間電壓和浪涌電流施加在輸出端，可導致SSR誤導通或損壞，SSR (2)必須加過壓保護在SSR輸出端并聯VTS瞬態二極管、金屬氧化物壓敏電阻(MOV)或專用的半導體過壓浪涌保護元件。壓敏電阻(MOV)的動作電壓推薦為工作電壓的2倍，一般220V系列SSR可選取400V-600V的壓敏電阻。過流是造成SSR內部輸出可控硅永久性損壞的最主要的原因。阻性負載時，選取SSR (2)的電流等級為2-3倍的負載額定電流，非交流電動機的感性負載，選取SSR (2)的電流等級為3-5-7倍的負載額定電流。 SSR實際負載電流2 52時必須使用散熱器或安裝在具有相應散熱效果的金屬底板上，并且固態繼電器散熱底板與安裝面之間涂上導熱硅脂；負載電流40A以上加風冷。快速熔斷器 FU串聯在負載電路中，為SSR (2)提供過流保護，防止負載短路。交流固態繼電器及其驅動電路由交流固態繼電器SSR (2)的兩個輸入端、電阻R3、 R4、三極管T以及發光二極管LED構成，其中，發光二極管LED用于指示SSR (2)的工作狀態。閉合手動開關K，三極管T構成的電子開關導通，使得SSR (2)的兩個輸出受控端處于導通狀態，此時，本實用新型等同于普通電源插座。應用本裝置的例子如用煤氣、液化氣或煙霧報警器管理排風扇、抽油煙機或煤氣閥。
權利要求1.電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座，其特征是由兩對傳感器接線端、傳感器接口電路、交流固態繼電器及其驅動電路、交流固態繼電器輸出電路、手動開關、市電電源線及其插頭以及電池組組成；其中，傳感器接口電路的輸出端連接到手動開關以及交流固態繼電器及其驅動電路的輸入端，手動開關的另一端連接到電池組的正極。
2.根據權利要求1所述的電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座，其特征是傳感器接口電路是一個可重觸發的單穩態電路，其上升沿觸發端與下降沿觸發端分別連接一個下拉電阻到電池組的負極，這兩個電阻的兩端分別并聯一對傳感器接線端，該單穩態電路的輸出端Q串聯一個隔離電阻以后作為傳感器接口電路的輸出端。
3.根據權利要求1所述的電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座，其特征是交流固態繼電器及其驅動電路包括一塊交流固態繼電器、一個發光二極管、一個三極管以及兩個電阻；其中，一個電阻的一端作為交流固態繼電器及其驅動電路的輸入端，另一個電阻的一端接到電池組的負極，它倆的另一端都連接到三極管的基極，電池組、發光二極管、交流固態繼電器的正、負輸入端、三極管的集電極及其發射極組成串聯回路。
4.根據權利要求1所述的電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座，其特征是 交流固態繼電器輸出電路包括一個壓敏電阻、一只熔斷器以及一個插座；其中，壓敏電阻與交流固態繼電器的兩個輸出受控端并聯，交流固態繼電器的一個輸出受控端接到插座的L 極，其另一個輸出受控端通過熔斷器連接到市電電源線的相線，插座的N極連接到市電電源線的工作零線，其PE極連接到市電電源線的保護接零線。
專利摘要電池供電、傳感器管理的家用電器自動化插座屬于傳感器與家用電器的接口裝置，用電池做工作電源，以一個傳感器管理一路家用電器，包括兩對傳感器接線端、傳感器接口電路、交流固態繼電器及其驅動電路、交流固態繼電器輸出電路、手動開關、市電電源線及其插頭以及電池組。通過選用交流固態繼電器及其散熱片，可以配合脈沖輸出型、(高、低)電平輸出型以及(常閉、常開)開關量輸出型傳感器控制各種家用電器的自動化運行。閉合手動開關則等同于普通電源插座。
文檔編號H01R13/68GK202205976SQ20112020871
公開日2012年4月25日 申請日期2011年6月21日 優先權日2011年6月21日
發明者曾藝 申請人:周于麟