專利名稱：串接型多功能電子燈控開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種交流照明燈用電子開關(guān)，特別是能與普通單觸點(diǎn)式燈開關(guān)互換、相容的串接型多功能雙穩(wěn)態(tài)燈控開關(guān)。
普通燈開關(guān)(如拉線式、按鍵式)為單觸點(diǎn)式機(jī)械開關(guān)結(jié)構(gòu)，從發(fā)明到現(xiàn)在已使用了近百年，它們?yōu)槲覀儾饺氍F(xiàn)代文明作出了歷史性貢獻(xiàn)。隨著時(shí)代的發(fā)展這類傳統(tǒng)的燈開關(guān)與高度發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)及不斷創(chuàng)新的現(xiàn)代燈具相比，正愈來(lái)愈顯得不相適應(yīng)。為此，科技人員已經(jīng)開始多方位地研制電子燈控開關(guān)產(chǎn)品。涌現(xiàn)出各種功能控制的電子燈控開關(guān)，如調(diào)光開關(guān)，節(jié)能自熄開關(guān)，及各種雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)。已知的各種雙穩(wěn)態(tài)燈控電子開關(guān)，一般為插座式結(jié)構(gòu)，或裝入燈具內(nèi)部實(shí)現(xiàn)各種操作控制。實(shí)際上在接線上不能實(shí)現(xiàn)象普通燈開關(guān)一樣的串接工作形式。這類電子開關(guān)接入現(xiàn)有照明線路作開關(guān)運(yùn)用時(shí)，必須另外走線，這使得它們的推廣應(yīng)用受到極大限制。
人們研制電子燈控開關(guān)的目的，在于更新、取代不合時(shí)代的普通燈開關(guān)產(chǎn)品，但只有解決電子開關(guān)與普通燈開關(guān)在接線上的互換性、相容性問(wèn)題，才能達(dá)到上述目標(biāo)。電子開關(guān)與普通燈開關(guān)互換、相容、實(shí)際上就是電子開關(guān)與照明負(fù)載，交流電源實(shí)現(xiàn)完全串聯(lián)式接線工作，而且不分接線極性。一般的電子開關(guān)是難以實(shí)現(xiàn)的。電子開關(guān)取代、更新普通燈開關(guān)的意義還在于能為燈控開關(guān)增添實(shí)用、方便的各種控制功能。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提出一種串接式多功能雙穩(wěn)態(tài)電子燈控開關(guān)方案，并據(jù)此開發(fā)實(shí)用的新型電子燈控開關(guān)。
圖1給出了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的電路方案框圖。由圖1可見，本實(shí)用新型電子燈控開關(guān)由穩(wěn)壓電路(1)、雙穩(wěn)邏輯電路(2)、觸發(fā)控制電路(3)、操作信號(hào)傳感器(4)、光線識(shí)別開關(guān)(5)、光敏信號(hào)傳感器(6)、及模擬功率開關(guān)(7)構(gòu)成，其中穩(wěn)壓電路(1)的輸入電壓從模擬功率開關(guān)(7)的兩端引出，輸出電壓供電路的(2)，(3)，(4)，(5)，(6)部分工作；光線識(shí)別開關(guān)(5)的兩個(gè)信號(hào)輸入端，分別接在光敏傳感器(6)的輸出端及雙穩(wěn)邏輯電路(2)的輸出信號(hào)端上，其輸出信號(hào)加到雙穩(wěn)邏輯電路(2)的自動(dòng)復(fù)位端上。
上述方案的優(yōu)點(diǎn)是1.所制的電子開關(guān)與普通燈開關(guān)通用性強(qiáng)，可直接使用在現(xiàn)有照明線路開關(guān)接線處；2.具有光線識(shí)別功能，實(shí)現(xiàn)了白天自動(dòng)節(jié)電控制，夜間正常使用的目的，并且電子開關(guān)自控光源不會(huì)對(duì)其自身的工作形成干擾，使用接線不受位置限制。
附圖給出了本實(shí)用新型的三種具體實(shí)施實(shí)例及使用接線電路圖。下面就結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型燈控開關(guān)加以詳細(xì)說(shuō)明。
圖1所示的電路方案中，穩(wěn)壓電路(1)接在模擬功率開關(guān)(7)的兩端，由交流電源經(jīng)照明負(fù)載RL、模擬功率開關(guān)(7)提供電能，即(7)中的可控硅截止時(shí)，由交流電源供電，可拉硅觸發(fā)導(dǎo)通后，由可控硅兩端產(chǎn)生的干擾脈沖能量提供電能。其輸出直流電壓供電路其余部分工作，以支持其邏輯功能的實(shí)現(xiàn)。雙穩(wěn)邏輯電路(2)有兩個(gè)信號(hào)輸入端，分別接受觸發(fā)控制電路(3)提供的操作控制信號(hào)及光線識(shí)別開關(guān)(5)提供的復(fù)位控制信號(hào)，輸出信號(hào)分別加到模擬功率開關(guān)(7)中的可控硅觸發(fā)極上和光線識(shí)別開關(guān)(5)中的電子開關(guān)控制極上。電子燈控開關(guān)通過(guò)可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通使摸擬功率開關(guān)(7)的交流輸入回路產(chǎn)生開關(guān)控制作用完成對(duì)照明負(fù)載的控制功能。光線識(shí)別開關(guān)接受雙穩(wěn)邏輯電路輸出端控制，以實(shí)現(xiàn)燈控開關(guān)開啟后自動(dòng)解除復(fù)位控制功能。這樣保證了自控光源不會(huì)形成光波干擾。觸發(fā)控制電路(3)接收操作信號(hào)傳感器(4)輸入的人工信號(hào)(如感應(yīng)、聲音、紅外線等)，光線識(shí)別開關(guān)(5)接收光敏傳感器(6)輸入的光線信號(hào)(環(huán)境光強(qiáng)信號(hào))，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)開關(guān)白天節(jié)電及夜間實(shí)用的雙重目的。本電路方案中，模擬功率開關(guān)(7)觸發(fā)導(dǎo)通后，其脈沖供電支路與直流觸發(fā)支路恰好形成負(fù)反饋回路，使本實(shí)用新型電子開關(guān)能穩(wěn)定工作。
圖2所示為實(shí)施例1的電路原理圖。由圖2可見，它由電阻R1～R11，電容C1～C6、三極管BG1～BG2、集成電路(雙D觸發(fā)器)IC、穩(wěn)壓管DW、發(fā)光管LED、單向可控硅3CT、橋式整流器Q、及觸模感應(yīng)極片M組成。其中穩(wěn)壓電路(1)部分由穩(wěn)壓管DW、電容C1、電阻R11組成，電阻R11從模擬功率開關(guān)(7)中的單向可控硅3CT陰極引接到電容C1正極上，單向可控硅3CT陰極與電容C1負(fù)極連接，穩(wěn)壓管DW與電容C1反向相接，其穩(wěn)壓直流從電容C1的兩極端輸出；光線識(shí)別開關(guān)(5)由電阻R5～R8、電容C5～C6、三極管BG2組成，光敏信號(hào)傳感器(6)由其中的R6光敏電阻擔(dān)任；電阻R5～R7依次串接在穩(wěn)壓電路輸出正負(fù)極之間，電容C5正極接穩(wěn)壓電路正極輸出端，負(fù)極接在電阻R6、R7的連接點(diǎn)上；三極管BG2集電極接在電容C5負(fù)極及雙穩(wěn)邏輯電路(2)中D2觸發(fā)器的復(fù)位端上，BG2的發(fā)射極接穩(wěn)壓電路負(fù)極輸出端，BG2的基極通過(guò)電阻R8接在雙穩(wěn)邏輯電路(2)中D2觸發(fā)器的輸出端上，電容C6正極接BG2的基極，負(fù)極接在BG2的發(fā)射極上；其光線識(shí)別開關(guān)(5)電路部分的光線信號(hào)從光敏電阻R6輸入，光線識(shí)別開關(guān)三極管BG2的基極控制信號(hào)由電阻R5輸入，輸出信號(hào)從三極管BG2的集電極接出。
其余電路部分均是常規(guī)方式設(shè)計(jì)的。雙穩(wěn)邏輯電路(2)部分、由集成電路IC(雙D觸發(fā)器即D1、D2觸發(fā)器)及外圍元件電容C4，電阻R3、R9，發(fā)光管LED等組成。D1觸發(fā)器的作用是接收外來(lái)觸發(fā)控制信號(hào)并產(chǎn)生單穩(wěn)脈沖信號(hào)，使雙穩(wěn)態(tài)邏輯電路可靠觸發(fā)，D2觸發(fā)器的作用是在D1觸發(fā)器輸出脈沖及光線識(shí)別開關(guān)(5)部分的共同作用下，實(shí)現(xiàn)光控(環(huán)境光線)自鎖及雙穩(wěn)態(tài)輸出功能。電阻R4、電容C4為單穩(wěn)脈沖延時(shí)元件，發(fā)光管LED起狀態(tài)顯示及夜明開關(guān)位置顯示的作用。觸發(fā)控制電路(3)由三極管BG1、電阻R1～R3，電容C2～C3等組成。為單管交流放大器結(jié)構(gòu)，操作信號(hào)傳感器為一導(dǎo)電極片M。人體感應(yīng)信號(hào)從M極片上輸出，并經(jīng)電容C2耦合，三極管BG1放大，加在D1觸發(fā)器的同步觸發(fā)端CL1上。電阻R1的作用為人體保安隔離之用，電阻R2起抗干擾作用。本電路的其它元件，如電阻R5，R9為限流元件，電容C5起加電復(fù)位作用，電容C4為抗干抗元件。
由上可知本實(shí)旋例1實(shí)際上是一種4。具有觸摸感應(yīng)式操作信號(hào)傳感器(4)的燈控開關(guān)。
圖2所示實(shí)施例1的工作原理是初始加電時(shí)，電容C5充電瞬間，D2觸發(fā)器自動(dòng)復(fù)位輸出低電平信號(hào)，單向可控硅3CT截止，照明負(fù)載RL不能點(diǎn)亮。此時(shí)，交流電源通過(guò)照明負(fù)載加在橋式整流器Q輸入端上，Q輸出全波整流電壓，經(jīng)電阻R11降壓，在電容C1、穩(wěn)壓管DW兩端產(chǎn)生了直流電壓，使整個(gè)邏輯功能電子電路部分得電處于準(zhǔn)備工作狀態(tài)，同時(shí)，D2觸發(fā)器輸出低電平信號(hào)，通過(guò)電阻R8作用，使三極管BG2截止，光線識(shí)別電路處于光線警戒狀態(tài)。由于電阻R7阻值較大，橋式整流器Q輸出電流極小，故此時(shí)照明負(fù)載處于微導(dǎo)通予熱狀態(tài)，不會(huì)點(diǎn)亮工作。環(huán)境光線較亮?xí)r(如白天)，光敏電阻R6阻值較小(R6＜＜R7)，D2觸發(fā)器復(fù)位端電壓為VDDR7／(R5＋R6＋R7)≥ 2/3 VDD(設(shè)VDD為穩(wěn)壓直流電壓符號(hào))，D2觸發(fā)器強(qiáng)致復(fù)位，故D2觸發(fā)器輸出鎖定在低電平上，照時(shí)負(fù)載不會(huì)被觸發(fā)點(diǎn)亮。環(huán)境光線較暗時(shí)(R6≥R7)，其電壓VDDR7／(R5＋R6＋R7)＜ 2/3 VDD，D2觸發(fā)器復(fù)位信號(hào)解除。此時(shí)，如有感應(yīng)信號(hào)輸入時(shí)(如人手觸及M極片)，三極管BG1集電極輸出信號(hào)，觸發(fā)D1觸發(fā)器，產(chǎn)生單穩(wěn)脈沖信號(hào)，D2觸發(fā)器被脈沖觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，輸出高電平信號(hào)。這個(gè)高電平信號(hào)，其一，導(dǎo)致可控硅3CT直流觸發(fā)，經(jīng)橋式整流器Q交流輸入端點(diǎn)亮照明負(fù)載；其二，經(jīng)電阻R8控制，三極管BG2變?yōu)閷?dǎo)通，電阻R7被短路，D2觸發(fā)器的復(fù)位端被迫接地，以解除光線識(shí)別電路的控制作用，克服照明負(fù)載光線對(duì)電子燈控開關(guān)產(chǎn)生可能的光線干擾；其三，單向可控硅3CT觸發(fā)導(dǎo)通交流電流時(shí)，產(chǎn)生的倍頻干擾脈沖(100Hz)恰好接替了整流電壓為穩(wěn)壓電路部分的供電，保證了本電子燈控開關(guān)的工作穩(wěn)定、可靠性。這種穩(wěn)壓電路的供電方式，可能是降額工作的(VDD有一定下落)，但通過(guò)電阻R10的觸發(fā)及R11反饋?zhàn)饔?，其穩(wěn)壓供電、穩(wěn)定觸發(fā)能夠自動(dòng)達(dá)到一種平衡狀態(tài)。此后，需要關(guān)燈時(shí)，人手再次觸摸M極片后，D1觸發(fā)器又輸出單穩(wěn)信號(hào)，D2觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，照明負(fù)載又自動(dòng)熄滅，整個(gè)電路回到初始狀態(tài)。這樣周而復(fù)始的操作，可完成電子燈控開關(guān)的控制目的。
圖3所示為實(shí)施例2的電路原理圖。圖3與圖2的區(qū)別在于穩(wěn)壓電路(1)部分由穩(wěn)壓管DW，電容C1、C7，二極管D1～D2組成，電容C7從模擬功率開關(guān)(7)中的雙向可控硅3CTS第一陽(yáng)極經(jīng)D1接電容C1正極上，雙可控硅3CTS的第二陽(yáng)極與電容C1負(fù)極連接，穩(wěn)壓管DW與電容C1反向并接，輸出直流電壓從電容C1的兩極端輸出。
模擬功率開關(guān)(7)部分由雙向可控硅3CTS承擔(dān)。
觸發(fā)控制電路(3)由三極管BG1、電阻R1～R3、電容C2～C3組成，為單管音頻放大電路，操作信號(hào)傳感器為駐極體話筒(麥克風(fēng))MIC。操作信號(hào)由人工聲波(如掌聲等)輸入，經(jīng)電容C2耦合、三極管BG1放大，其音頻控制信號(hào)加在D1觸發(fā)器的控制端上產(chǎn)生觸發(fā)控制作用。其中電阻R1，R2，R3為直流偏置元件，電容C2起抗干擾的作用。
本實(shí)施例2的邏輯控制原理與例1是基本一致的。實(shí)際上它是一種具有聲控式操作信號(hào)傳感器(4)的燈控開關(guān)。
本實(shí)施例2與實(shí)施例1相比，在穩(wěn)壓電路中采用了電容C7降壓或脈沖吸收式供電方式，加上D1D2倍壓整流電路的作用，其穩(wěn)壓及直流供電效率大大提高，穩(wěn)壓輸出電壓在開燈前后，波動(dòng)不大，其電子燈控開關(guān)工作的穩(wěn)定性更高。由于采用聲音傳感器元件，其電子燈控開關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)非接觸式聲波遙控的開關(guān)功能。
本實(shí)施例2中，改變電阻R3的阻值可以調(diào)節(jié)聲控開關(guān)的靈敏度，使之在靈敏度較低時(shí)，有較強(qiáng)的抗雜聲干擾的能力；在靈敏度較高時(shí)，使所控彩燈負(fù)載隨聲閃爍起到音樂彩燈的控制效果。
圖4所示為實(shí)施例3的電路原理圖，圖4電路實(shí)際上是在圖3的基礎(chǔ)上，將操作信號(hào)傳感器(4)觸發(fā)控制電路(3)部分換為了紅外線接收、觸發(fā)控制電路，以實(shí)現(xiàn)紅外遙控?zé)艨亻_關(guān)的目的。
本電路中，操作信號(hào)傳感器(4)由紅外接收二極管DU擔(dān)任，觸發(fā)控制電路(3)由專用集成電路(紅外線放大，解調(diào)器)IC′、電阻R1′～R8′，電容C1′～C7′二極管D1′～D2′，三極管BG1′～BG2′組成。其中IC′、電阻R1′～R3′、電容C1′～C5′組成紅外線信號(hào)放大、解調(diào)電路；二極管D1′～D2′、電容C6′～C7′、電阻R5′～R6′組成紅外解調(diào)脈沖直流檢波電路；三極管BG′～BG2′、電容C8′、電阻R7′～R8′組成直流觸發(fā)控制輸出電路。此部分電路的工作原理是當(dāng)有人工紅外脈沖調(diào)制信號(hào)發(fā)出時(shí)，如用電視機(jī)遙控器發(fā)出信號(hào)，紅外接收二極管DU輸出感應(yīng)信號(hào)，此微弱的脈沖調(diào)制感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)集成電路IC′等進(jìn)行放大、解調(diào)處理，由電容C5′輸出與原發(fā)端一樣的脈沖信號(hào)；再經(jīng)D1′、D2′倍壓整流、電容C6′，濾波，在C6′上產(chǎn)生直流波動(dòng)電壓；此電壓經(jīng)電阻R5′、R6′分壓，電容C7′濾波，加在三極管BG′1的基極上。這樣三極管BG1′導(dǎo)通、BG2′隨之截止，在BG2′的集電極上輸出高電平觸發(fā)信號(hào)，完成對(duì)雙穩(wěn)邏輯電路部分的觸發(fā)控制。未發(fā)射紅外脈沖調(diào)制信號(hào)時(shí)，其環(huán)境的低頻雜波，經(jīng)紅外接收管DU及集成電路IC′等處理，電容C5′上不會(huì)輸出直流信號(hào)、電容C6′保持低電平，從而三極管BG1′保持截止，BG2′導(dǎo)通、BG2′集電極鎖定在低電平上，不會(huì)觸發(fā)雙穩(wěn)邏輯電路部分工作。
此紅外接收、觸發(fā)控制電路部分中，電阻R4′，電容C1′為直流偏置元件，并起電路隔離及濾波作用；電容C7′～C8′起抗干擾作用。
從上可知，本實(shí)施例3實(shí)際上是一種具有紅外線遙控操作信號(hào)傳器(4)的燈控開關(guān)。
由于本實(shí)施例3可以使用普通彩電遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，故本實(shí)施例3電子燈控開關(guān)的實(shí)用性能更加優(yōu)越。
圖5所示為本實(shí)用新型電子燈控開關(guān)的外接使用線路圖，圖中，電子燈控開關(guān)與照明負(fù)載RL，交流電源的連接為完全串接形式，這與普通燈開關(guān)的接法是一致的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型電子燈控開關(guān)在其所控照明負(fù)載的交流電路中，其功能與接線位置無(wú)關(guān)，與接法的極性無(wú)關(guān)，這樣就實(shí)現(xiàn)了與普通燈控開關(guān)互換的目的；本電子燈控開關(guān)與普通燈開關(guān)亦可組合連接，如相串、或相并聯(lián)，這說(shuō)明它與普通燈開關(guān)也具有良好的相容性。故本實(shí)用新型電子燈控開關(guān)是現(xiàn)代燈具控制理想的適用開關(guān)。
權(quán)利要求1.一種交流照明燈用電子開關(guān)，特別是能與普通單觸點(diǎn)燈開關(guān)互換、相容的串接型多功能雙穩(wěn)態(tài)燈控開關(guān)，其特征在于它由穩(wěn)壓電路(1)、雙穩(wěn)邏輯電路(2)、觸發(fā)控制電路(3)、操作信號(hào)傳感器(4)、光線識(shí)別開關(guān)(5)、光敏信號(hào)傳感器(6)、及模擬功率開關(guān)(7)構(gòu)成，其中1.1穩(wěn)壓電路(1)的輸入電壓從模擬功率開關(guān)(7)的兩端引出，輸出電壓供電路的(2)，(3)，(4)，(5)，(6)部分工作；1.2光線識(shí)別開關(guān)(5)的兩個(gè)信號(hào)輸入端，分別接在光敏傳感器(6)的輸出端及雙穩(wěn)邏輯電路(2)的輸出信號(hào)端上，其輸出信號(hào)加到雙穩(wěn)邏輯電路(2)的自動(dòng)復(fù)位端上。
2.如權(quán)利要求1.所述的燈控開關(guān)，其特征在于2.1穩(wěn)壓電路(1)由穩(wěn)壓管DW、電容C1、電阻R11組成，電阻R11從模擬功率開關(guān)(7)中的單向可控硅3CT陽(yáng)極引接到電容C1正極上，單向可控硅3CT陰極與電容C1負(fù)極連接，穩(wěn)壓管DW與電容C1反向相接，其穩(wěn)壓直流從電容C1的兩極端輸出；或2.2穩(wěn)壓電路(1)由穩(wěn)壓管DW，電容C1、C7，二極管D1～D2組成，電容C7從模擬功率開關(guān)(7)中的雙向可控硅3CTS第一陽(yáng)極經(jīng)D1接電容C1正極上，雙向可控硅3CTS的第二陽(yáng)極與電容C1負(fù)極連接，穩(wěn)壓管DW與電容C1反向并接，輸出直流電壓從電容C1的兩極端給出。
3.如權(quán)利要求1所述的燈控開關(guān)，其特征在于光線識(shí)別開關(guān)(5)由電阻R5～R8、電容C5～C6、三極管BG2組成，光敏信號(hào)傳感器(6)由其中的R6光敏電阻擔(dān)任；電阻R5～R7依次串接在穩(wěn)壓電路輸出正負(fù)極之間，電容C5正極接穩(wěn)壓電路正極輸出端，負(fù)極接在電阻R6、R7的連接點(diǎn)上；三極管BG2集電極接在電容C5負(fù)極及雙穩(wěn)邏輯電路(2)中D2觸發(fā)器的復(fù)位端上，BG2的發(fā)射極接穩(wěn)壓電路負(fù)極輸出端，BG2的基極通過(guò)電阻R8接在雙穩(wěn)邏輯電路(2)中D2觸發(fā)器的輸出端上，電容C6正極接BG2的基極，負(fù)極接在BG2的發(fā)射極上；其光線識(shí)別開關(guān)(5)電路部分的光線信號(hào)從光敏電阻R6輸入，光線識(shí)別開關(guān)三極管BG2的基極控制信號(hào)由電阻R5輸入，輸出信號(hào)從三極管BG2的集電極接出。
4.如權(quán)利要求1，2，3所述的燈控開關(guān)，其特征在于具有觸摸感應(yīng)式操作信號(hào)傳感器(4)的燈控開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1，2，3所述的燈控開關(guān)，其特征在于具有聲控式操作信號(hào)傳感器(4)的燈控開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1，2，3所述的燈控開關(guān)，其特征在于具有紅外線遙控操作信號(hào)傳感器(4)的燈控開關(guān)。
專利摘要普通的燈開關(guān)，功能單調(diào)，接線簡(jiǎn)單，而一般的電子燈控開關(guān)功能多樣，卻接線復(fù)雜。本實(shí)用新型取之所長(zhǎng)，補(bǔ)之不足，提供一種串接型多功能電子燈控開關(guān)。它由穩(wěn)壓電路、雙穩(wěn)邏輯電路、觸發(fā)控制電路、光線識(shí)別開關(guān)、模擬功率開關(guān)等電路部分構(gòu)成，操作觸發(fā)涉及觸摸感應(yīng)、聲音控制、及紅外遙控三種形式。它采用的特殊的脈沖供電方式，解決了電子開關(guān)串接維持工作的問(wèn)題；其光線識(shí)別開關(guān)電路，實(shí)現(xiàn)了白天節(jié)電，夜間使用，及自控?zé)艄獠粫?huì)形成干擾的控制效果。它是一種集節(jié)電、實(shí)用(與普通燈開關(guān)通用)及方便(聲控或遙控方式)于一體的高級(jí)燈控開關(guān)。
文檔編號(hào)H03K17/94GK2141160SQ9224123
公開日1993年8月25日 申請(qǐng)日期1992年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月15日
發(fā)明者李維安 申請(qǐng)人:李維安