專利名稱：具有閉鎖特性的開關電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有可切換閉鎖特性的電路，利用這一特性，主操作者可以有選擇地允許或禁止副操作者操作動力機構，并且該動力機構還受主操作者控制。有關這個發(fā)明的電路有許多用途，尤其適用于升降客車上的電動窗。
許多客車上都裝有電動窗系統(tǒng)。在許多裝有該窗的系統(tǒng)中，車窗是由雙刀雙擲搖桿開關操作的。將搖桿開關擲于一方(即，被激活)，則升高相應的車窗，將搖桿開關擲于另一方，則降低該窗。乘客通過副開關操作自己的車窗。另外，司機具有司機車窗開關和數個控制各個乘客車窗的主開關。通常，司機還有一個獨立的閉鎖開關用來禁止乘客操作他們各自的車窗。當這個閉鎖開關被激活時，司機仍可以操作已經不能再由乘客操作的車窗。


圖1所示的是一個簡化的現(xiàn)有技術的電動窗系統(tǒng)的原理圖，為了便于說明，只示出了一個乘客車窗。司機的開關板10包括一個常閉閉鎖開關12，司機可以用它禁止乘客的副開關20。司機的開關板10還有一個主開關14，它可以操作乘客車窗的雙向電機28。當閉鎖開關12閉合時，副開關電源端22上有供電電壓。這樣，乘客就可以操作副開關20升降車窗。另一方面，當閉鎖開關12斷開時，副開關電源端22上沒有電壓，乘客就不能操作車窗。
司機對乘客車窗的操作與閉鎖開關14的設置無關。這是因為司機的主開關14是通過另一支路向乘客車窗供電的，即利用在點火器啟動的同時就可以供電的主開關供電端18。期望操作乘客車窗的司機可以激活主開關14，主開關14的輸出電流流經主開關供電端18，流經常閉副開關觸點24、26中的一個觸點，流經車窗電機28，流經常閉副開關觸點24、26中的另一個觸點，然后流向地。
上述的電動窗系統(tǒng)有一些缺點。其一是，即使當閉鎖開關12激活(斷開)時，乘客仍可以干擾司機對乘客車窗的操作。這是因為在副開關觸點24、26點之間必須保持電流的連續(xù)性，司機才能操作乘客的車窗。如果乘客瞎弄副開關20，他可能會切斷電流的連續(xù)性，這樣就干擾了司機對乘客車窗的操作，
另一與現(xiàn)有技術的車窗控制電路技術有關的問題是，啟動乘客車窗的電功率經過司機的開關板，這就要求增加其費用和復雜性。要求之一是雙向車窗電機需要10～20安培的電流。這就需要一個相對較貴的大電流開關通過機械觸點給車窗電機供電。另外，還需要使用線徑較粗的導線，這就同時增加了該系統(tǒng)中的電氣配線的費用和重量。第三個問題是，在大電流開關系統(tǒng)中，電流從司機的車門處流向乘客車窗電機時有明顯的壓降。在一些客車中，這就導致了對乘客車窗的操作速率明顯地比司機車窗慢?？梢酝ㄟ^使用線徑較粗的電纜減小壓降，但是這將增加費用和重量。
最后，以圖1所示為代表的現(xiàn)有設計要求乘客車窗的供電線路經過司機的開關板。這就比供電線路直接給乘客車窗的電機供電需要更多的電線和連接(這增加了電路費用和復雜性)。
本發(fā)明是具有閉鎖特性的開關電路，與相關的現(xiàn)有技術設備相比，它具有許多優(yōu)點。首先，本發(fā)明允許主操作者(例如，一個司機)鎖定副操作者(例如乘客)，而且對動力設備的操作(例如，車窗電機)不受副操作者干擾。第二，不同于現(xiàn)在所用的大電流機械開關，本發(fā)明要求主操作者和副操作者通過激活各自的小電流機械開關來啟動動力設備。這一特性通常能降低現(xiàn)有設計中所采用的各種元件的費用、重量和復雜性。在本發(fā)明中，大電流開關操作是通過供電開關實現(xiàn)的，該供電開關響應來自小電流閉鎖開關和機械開關的輸入。
對于上文提及的具有閉鎖特性的電動車窗開關，本發(fā)明提供了許多優(yōu)點。首先，它不需要供電線路經過司機車門通向乘客車窗電機。第二，當閉鎖開關激活(斷開)時，它阻止了乘客干擾司機操作乘客的車窗。第三，減小實現(xiàn)電動車窗系統(tǒng)所需的電氣配線費用和重量，只需由司機的電路中引出兩根控制線到乘客的車窗。
根據本發(fā)明制造的設備允許司機和乘客激活導通電流小于20mA的小電流機械開關。大電流開關的操作是通過安裝在待啟動電機附近的機械或固態(tài)繼電器或其它相應元件實現(xiàn)的。因此，司機或乘客不直接接觸大電流開關。
本發(fā)明的電路實現(xiàn)了上述的優(yōu)點，該電路可以有選擇地以第一方向或第二方向啟動雙向電機。總體實施方案包括供電電源；雙向電機閉鎖開關，其輸出的閉鎖信號可以在ON(開)和OFF(關)狀態(tài)之間切換；第一主開關，其輸出的第一主輸出信號可以在ON(開)和OFF(關)狀態(tài)之間切換；第二主開關，其輸出的第二主輸出信號可以在ON(開)和OFF(關)狀態(tài)之間切換；第一副開關，其輸出的第一副信號可以在ON(開)和OFF(關)狀態(tài)之間切換；第二副開關，其輸出的第二副信號可以在ON(開)和OFF(關)狀態(tài)之間切換。還包括第一主電路，其輸出的第一三態(tài)信號響應于閉鎖信號和第一主信號第二主電路，其輸出的第二三態(tài)信號響應于閉鎖信號和第二主信號；第一副電路，其輸出的第一開關信號響應于第一副信號和第一三態(tài)信號第二副電路，其輸出的第二開關信號響應于第二副信號和第二三態(tài)信號。最后，該電路包括第一和第二供電開關，它們接受來自第一和第二開關信號的輸入，供電開關將供電電源連接到向雙向電機供電的兩個端子。
以上概述的電路允許主、副用戶以第一或第二方向操作可逆電機。該電路還為主操作者提供一個閉鎖開關用來阻止副操作者操作電機。主電路輸出的兩個三態(tài)信號由主電路接到副電路只需兩根導線，它們都不是供電線路。與圖1所示的需要三根導線的電流設計相比，這不僅節(jié)約了費用，而且減小了所需電氣配線的重量。使用三態(tài)信號允許副電路有三種工作模式閉鎖OFF模式，該模式允許副操作者操作電機；閉鎖ON模式，在該模式，主操作者未激活任何禁止副操作者操作任一副開關的主開關；閉鎖ON模式，在該模式中，主操作者在禁止副操作者激活使電機反向運轉的副開關的前提下，激活兩個主開關中的一個。因為，在這個電路中，所有大電流開關操作是由任何操作者間接激活的元件而實現(xiàn)的，只需要為操作者提供小電流開關，這更進一步地節(jié)約了費用。
圖1是一個現(xiàn)有技術的控制電動車窗電機的電路原理圖，圖2是本發(fā)明的方框圖，圖3根據本發(fā)明用于控制電動車窗電機的電路圖。
參見圖2，依據本發(fā)明的電路提供給主操作者一個小電流機械閉鎖開關L/O和第一、第二小電流主開關SW1、SW2。在這個實施方案中，這三個開關都是常OFF(開)的。閉合(即，置ON)兩個主開關SW1和SW2之一允許主操作者分別以第一或第二方向操作雙向電機30。下面將進一步說明，無論閉鎖開關L/O為何種設置狀態(tài)，第一和第二主邏輯電路60、80都允許主操作者操作電機。因為電機在某一時刻只能沿一個方向運轉，所以第一和第二主開關SW3、SW4是互斥的；即在某一時刻只能激活兩個開關中的一個。例如，可以用一個雙擲觸點(即，無鎖)開關，最好用搖桿型開關確保這一點。相反，閉鎖開關L/O最好用帶鎖單擲開關。
該電路還分別給副操作者提供第一、第二常OFF小電流副開關SW3、SW4。只要閉鎖開關L/O未激活，副操作者就可以通過分別激活第一和第二小電流副開關SW3和SW4之一來操作雙向電機30以第一或第二方向工作。同第一和第二主開關一樣，第一和第二副開關SW3、SW4最好為互斥的，也可以由第二個雙擲觸點搖桿開關實現(xiàn)。
第一和第二主邏輯電路60、80都接收來自閉鎖開關L/O的輸入。它們還接收分別來自第一和第二主開關SW1、SW2的第二輸入。第一和第二主邏輯電路60、80根據閉鎖開關L/O的設置和第一和第二主開關SW1、SW2的激活情況提供三態(tài)輸出。為便于說明，這三種狀態(tài)標識為HI、LO和X。不論閉鎖開關L/O的狀態(tài)如何，只要相應的主開關激活(ON)，主邏輯電路輸出就為HI；當閉鎖開關L/O激活(ON)且相應的主開關未激活(OFF)時，主邏輯電路的輸出為LO；如果閉鎖開關L/O和相應的主開關都未激活(OFF)，主邏輯電路的輸出為X。由于第一和第二主開關SW1、SW2是互斥的，所以第一和第二主邏輯電路60、80的輸出不可能同時為HI。但是，它們可以同時為LO和X。
第一和第二副邏輯電路70、90各有兩個輸入。其中的一個輸入分別是前面提到的相應的第一和第二副邏輯電路60、80的三態(tài)輸出。第一和第二副邏輯電路70、90的第二個輸入分別來自常開的第一和第二副開關SW3、SW4。第一和第二副邏輯電路70、90分別提供具有兩種電平的輸出信號(ON或OFF)，其輸出電平由其接收的輸入決定。兩種情況下副邏輯電路的輸出電平是ON1)當三態(tài)輸入為HI時2)當三態(tài)輸入為X并且相應的副開關是ON時。其它時候，副邏輯電路的輸出是OFF。第一和第二副邏輯電路70、90分別將其輸出提供給第一和第二供電開關50、52。
第一和第二供電開關50、52是大電流開關，它們分別由第一和第二副邏輯電路70、90的ON輸出電平激活。當任一供電開關導通時，它使雙向電機30的常接地端子32、34中的一端與供電電源相連，以形成一個完整的電路。第一和第二供電開關50、52最好為互斥的，這樣當一個開關閉合時，另一個必定是打開的。這防止了電機兩端同時與使電機關斷的供電電源相連。第一和第二供電開關50、52可以由一個雙繼電器實現(xiàn)互斥性，繼電器可以選擇地連接一個輸入(例如，一個供電電源)以便只為兩個輸出(例如，電機的兩個端子)中的一個供電。這也可以用FET或BJT組成的H橋驅動器來實現(xiàn)，如本領域技術人員所知的。
上面已經詳述了主、副邏輯電路的功能，其電路可以用具有相同邏輯功能的不同類型的元件實現(xiàn)，正如本領域技術人員所知，分立模擬器件、集成電路、數字邏輯門、微處理器、可編程邏輯陣列和模擬比較器都可用于此。
對于本領域技術人員來說很顯然的是第一和第二主電路可以合并為一個的三輸入—二輸出電路，其中二輸出為三態(tài)輸出。同樣地，第一和第二副電路可以合并為一個的四輸入—二輸出電路。主電路和副電路的特性沒有區(qū)別，有區(qū)別的是它們的輸入—輸出關系。還應注意到的是可以利用上述列出的任何一種器件實現(xiàn)對一對或兩對電路的合并。
另外，本發(fā)明可以用于許多裝置中，其中主、副操作者都只需通過激活小電流開關來操作大電流電機，并且主操作者還具有另一附加能力，即可以通過激活一個小電流閉鎖開關來鎖住副操作者的操作。
圖3所示為本發(fā)明的邏輯電路的模擬實現(xiàn)情況，它適用于控制客車車窗。無鎖觸點開關SW1和SW2允許司機操作乘客的車窗(沒有示出)，同時無鎖觸點開關SW3和SW4也允許乘客操作該車窗。司機的開關SW1和SW2實現(xiàn)的功能最好由一個雙擲觸點搖桿開關實現(xiàn)。乘客的開關SW3和SW4也同樣。正如本領域技術人員所知，這樣的搖桿開關通常處于中間位置，可以有選擇地激活開關來升降車窗電機。
閉鎖開關L/O，最好為一個單擲帶鎖開關，它只能由司機操作用來禁止乘客操作車窗。當閉鎖開關L/O未激活(打開)時，司機開關SW1或乘客開關SW3可以被激活來操作車窗以第一方向工作。同樣地，司機開關SW2或乘客開關SW4均可以被激活用來操作車窗以第二、即相反方向工作。在不失一般性的情況下，我們假設激活SW1或SW3使車窗UP(這樣來升高車窗)；激活SW2或SW4使車窗DOWN(這樣來降低車窗)。
圖3的電路包括上述的互斥的開關，司機UP電路、常示為60，乘客UP電路、常示為70，司機DOWN電路、常示為80，乘客DOWN電路、常示為90，UP繼電器RY1，DOWN繼電器RY2和具有常接地端子32、34的雙向電機30。通過一個點火開關供電繼電器(圖中未示)為整個電路供電，其電壓在圖3中示為IGN。
下面敘述UP電路的工作原理，DOWN電路的工作原理與之基本相同。
閉鎖開關L/O未激活(打開或OFF)情況下，電流不流經UP閉鎖限流電阻R6，因為UP閉鎖三極管Q3的基極—發(fā)射極結點沒有正向偏壓，所以UP閉鎖三極管Q3關斷，并且沒有電壓加在UP旁路二極管D1的正極。由于Q3關斷，所以沒有電流流經Q3的發(fā)射極電阻R17。因此，當L/O為OFF時，司機UP輸入點62不受D1負極輸出的影響。司機UP輸出點64不受Q3的集電極輸出的影響。R6取10K，R17取4，Q3取BC547，D1取IN4148。
當L/O打開并且司機UP開關SW1未激活(打開或OFF)時，司機UP輸入點62和司機UP三極管Q1的基極和發(fā)射極電壓都是IGN。由于Q1的基極—發(fā)射極結點無反向偏壓，所以Q1關斷，沒有電流流經Q1的限流電阻R1或分流電阻R2。因此，Q1的集電極不導通，沒有電流流經Q1的集電極電阻R3，該電阻跨接在Q1的集電極和司機UP輸出點64之間。因為Q1和Q3都不導通，司機UP輸出點64即不為地(LO)電位也不為IGN電位(HI)。實際上，它是一個開路，使司機UP電路60的輸出為一個懸浮電平X。優(yōu)選的是，R1取10K，R2取100K，Q1取MPSA56。
當L/O打開并且司機UP開關SW1導通(關閉或ON)時，司機UP輸入點62為地電位。因此，經過Q1的限流電阻R1和Q1的分流電阻R2具有導通壓降。由于R1為10K，R2為100K，Q1的發(fā)射極和司機UP輸入端62之間的大部分壓降位于Q1的限流電阻R1之上。這使Q1的基極電壓降為比IGN低0.6V，使Q1的基極—集電極結點反向偏置，Q1導通。Q1導通，集電極電流流經Q1的集電極電阻R3，R3取680，Q1的集電極端出現(xiàn)典型值低干IGN 200～300mV的發(fā)射極—集電極電壓。因此，司機UP輸出點64的電壓約為1.6～1.8V，使司機UP電路60輸出一個電平為HI的信號。
當L/O激活(閉合或ON)時，司機UP電路60的工作原理有些區(qū)別。閉合L/O使UP旁路二極管D1正極存在一個約0.8V的電壓。這使Q3的基極—發(fā)射極結點正向偏置，Q3導通，使電流流經UP閉鎖限流電阻R6。當Q3導通時，它有一個很低的集電極—發(fā)射極電壓，將司機UP輸出點64電壓拉向地電位，并且提供了一條通路，使來自司機UP輸出端64的電流經Q3的發(fā)射極電阻R17流向地電位。
當閉鎖開關L/O閉合且司機UP開關SW1打開時，由于上述的Q1的基極—發(fā)射極結點未反向偏置，Q1維持關斷。而且，由于D1的正、負極電位均為IGN，UP旁路二極管D1不導通。正如上面剛剛講到的，Q3導通，將司機UP輸出點64的電位拉低。在這些條件下，司機UP電路60輸出一個電平為LO的信號。
由于上述原因，當L/O閉合時，電流流經R6和R17，Q3導通，D1關斷。Q3的發(fā)射極電阻R17確保即使D1兩端的壓降有溫漂Q3也保持關斷。R17還使Q3的基極—發(fā)射極導通電壓升高為約0.8V。因此，當SW1激活時，Q3的基極和D1正極的電壓降為約0.6V，這樣Q3關斷。在這些條件下關閉司機UP開關SW1使三件事幾乎同時發(fā)生。第一，由于UP旁路二極管D1的負極接地，正極經過R6接電壓IGN，所以D1導通。第二，由于D1兩端的壓降(也是Q3的基極電壓)為0.65V，如此低的基極—發(fā)射極電壓不足以使Q3導通，所以Q3關斷。在這種情況下，當SW1激活時，UP旁路二極管D1使Q3關斷。第三，司機UP三極管Q1的基極—發(fā)射極結點反向偏置，Q1導通。這使司機UP輸出點64出現(xiàn)一個約1.6～1.8V電壓，其結果是司機UP電路60輸出一個電平為HI的信號。
總之，無論L/O為何狀態(tài)，只要司機UP開關SW1激活(ON)，司機UP電路就輸出一個HI信號；當L/O開關激活(ON)并且SW1未激活(OFF)時，司機UP電路輸出一個LO信號；當L/O開關和SW1開關都未激活(OFF)時，輸出一個X電平信號。
司機UP電路60的輸出連接到乘客UP電路70的乘客UP輸入點72。UP輸入點72依次接到乘客UP三極管Q2的基極。Q2的基極通過Q2的下拉電阻R3接地來保證漏電流不能導通Q2。Q2的發(fā)射極經R15接地，使輸入點72升為約1.1V，這樣就保證即使地端存在0.5V的偏壓，Q3也可關斷Q2。乘客UP輸入點72還接收來自乘客UP開關SW3的輸入信號，該信號經過Q2的限流電阻R4。優(yōu)選的是，R4取2.2K，R13取33K，R5取10，Q2取MPSA06。但是，應注意R15的值取決于所用開關的類型(例如，繼電器、FET、BJT等)和與其相連的電阻。
當司機UP電路60輸出HI信號(即，司機UP開關SW1為ON)，Q2的基極—發(fā)射極結點正向偏置，Q2導通，使電流流經Q2的集電極。
當司機UP電路60輸出LO信號(L/O為ON，SW1為OFF)時，由于Q2基極—發(fā)射極結點未正向偏置，Q2關斷。在這些條件下，閉合乘客UP開關SW3，可以形成一個回路，但并不導通Q2，該回路將開關SW3處的IGN與地電位相連。閉合開關SW3使電流由IGN流經Q2的限流電阻R4，并通過乘客UP輸入點72和司機UP輸出點64，然后經Q3的集電極，和Q3的發(fā)射極電阻R17流向地。當L/O開關激活并且SW1打開時，由于Q3導通，電流可以流經Q3。并且由于Q3的集電極電壓低于Q2的基極—發(fā)射極導通電壓，當L/O開關閉合時，乘客不能導通Q2。
當司機UP電路60輸出具有懸浮電平X的信號時(L/O開關和SW1均為OFF)，由于Q2的基極—發(fā)射極結點未正向偏置，Q2再次關斷。在這些條件下，閉合乘客UP開關SW3，可以形成一個回路，該回路將開關SW3處的IGN與Q2的限流電阻R4相連。這樣Q2的基極—發(fā)射極結點正向偏置，Q2導通，使電流經Q2的發(fā)射極電阻R15流向地。但是，這時由于L/O開關未激活，Q3不導通，電流不能經Q3流向地。
由上述三段中得知，在L/O開關打開的前提下，當司機激活SW1或乘客激活SW3時，則Q2導通。Q2導通使電流流經Q2的集電極，并通過給繼電器線圈供電或導通一個固態(tài)供電開關(即FET或BJT)來激活供電開關。在優(yōu)選實施方案中，Q2的負載電阻R5跨接在UP繼電器RY1兩輸入端用來分流，以減小繼電器線圈的電感尖峰脈沖。優(yōu)選的是，R5取820，RY取225。
在本電路中，當Q2導通時，RY1作為大電流供電開關，將IGN連接到雙向電機30的第一端32，使電機升高相應的乘客車窗(圖中未示)。雙向電機的第一端和第二端子32、34通常接地，啟動雙向電機30可操作車窗。Q2導通給UP繼電器RY供電，使電流沿一個方向由IGN流經電機第一端子32，流經雙向電機30，再經電機第二端子34流向地。
UP繼電器RY1和相對的DOWN繼電器RY2最好為互斥的，這樣一旦RY1閉合，RY2保持打開。這防止電機第一和第二端子32、34同時與供電電源相連。這一功能可以由一個雙繼電器如EP2-3N15實現(xiàn)，這對熟悉模擬電路設計的技術人員是熟知的。在這里，也可以用兩個具有閉鎖電路的單繼電器。
由圖3的對稱特性可見，降低乘客車窗的工作原理是基本上相同的。司機DOWN電路，圖示為80，利用司機DOWN開關SW2、DOWN閉鎖電阻R7、DOWN旁路二極管D2、DOWN閉鎖三極管Q4、Q4的發(fā)射極電阻R18、司機DOWN輸入端82，司機DOWN三極管Q5、司機DOWN輸出點84、Q5的限流電阻R8、Q5的分流電阻R9和Q5的集電極電阻R10取代了司機UP電路中相應的元件。
乘客DOWN電路，圖示為90，同樣包括乘客DOWN開關SW4，乘客DOWN三極管Q6，連接到Q6的基極的乘客DOWN輸入點92，Q6的下拉電阻R14，Q6的限流電阻R11，Q6的發(fā)射極電阻R16，Q6的基極負載電阻R12，和DOWN繼電器RY2。當L/O開關未激活時，可通過激活SW2或SW4來閉合RY2，使IGN接到雙向電機30的第二端子34。DOWN電路中的元件和上述的UP電路中的一樣。
對本領域技術人員來說很顯然的是，圖3所示的電路中的元件可以用不同的元件代替。例如，F(xiàn)ET可以用來代替雙極性面結型三極管，適當偏置的三極管可以用來代替旁路二極管D1和D2，PNP和NPN三極管可以分別用具有適當極性變化的NPN和PNP三極管代替。
對本領域技術人員來說很顯然的是，雖然司機UP和司機DOWN電路、乘客UP和乘客DOWN電路是本發(fā)明的分別的子系統(tǒng)，這一特性并不是關鍵性的。司機UP和司機DOWN電路與乘客UP和乘客DOWN電路一樣是對稱的。因此，不必改變本發(fā)明的精神和范圍，司機UP和司機DOWN電路還可當作為三輸入(一個閉鎖開關和兩個司機開關)二輸出電路。同樣地，乘客UP和乘客DOWN電路也可當作四輸入(兩個司機電路輸出和兩個乘客開關)二輸出電路。以這種方式修正上述方案是本發(fā)明的目的。
上述的由模擬器件實現(xiàn)的本發(fā)明證實了本發(fā)明的許多優(yōu)點。第一，所有向電機30供電的大電流開關由繼電器RY1和RY2完成，而不是直接由司機或乘客激活。第二，由司機或乘客激活的開關為小電流開關，其導通電流為20mA而啟動電機需要10～25安培的電流。第三，當L/O開關激活(ON)時，在Q2的基極輸入點72和Q6的基極輸入點92出現(xiàn)LO信號。這阻止了乘客升高(通過激活SW3)或降低(通過激活SW4)車窗?，F(xiàn)在，如果司機希望升高(或降低)車窗，他可以在禁止乘客升高(或降低)車窗的條件下完成該操作。當乘客被閉鎖時，這就防止了乘客帶來的不期望的干擾。
正如本領域技術人員所知，可以構成一個由多個圖3所示電路組成的開關系統(tǒng)，并提供司機一個公共閉鎖開關。這樣的系統(tǒng)適用于需要對多個車窗進行控制的情況，每個車窗由獨立的主副開關操作。熟知的例子是具有一個司機車窗和三個乘客車窗的客車，乘客車窗具有可由司機或不同乘客操作的開關，司機還具有一個閉鎖開關。如上面討論過的，提供單個公共閉鎖開關允許司機在禁止所有副開關的同時操作任何一個或多個乘客車窗。不必說，可以控制的乘客車窗的數量在理論上是沒有限制的；只需給每個待控制的乘客車窗裝配一個這樣的電路。
圖3所介紹的電路圖是用來控制乘客車窗的，它還可以用在其它裝置中?？傊?，本發(fā)明可以用于任何這樣的裝置中，即需要一個主操作者和多個副操作者利用小電流開關操作一個雙向電機，而不直接激活大電流開關，其中主操作者還有一個小電流閉鎖開關?？蛙囍械碾妱娱T鎖的控制就是這樣的一個應用，其中利用與上述電路相同的原理控制可以在鎖住和未鎖狀態(tài)之間變化的圓筒線圈或其它激勵源。另外，開關所有大電流供電開關由繼電器或類似器件在激勵源處實現(xiàn)，而司機和乘客只需操作小電流開關。
這里已經詳細敘述了目前所考慮的本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，本領域技術人員很清楚許多不同變化和改變可以不脫離本發(fā)明，本發(fā)明意圖覆蓋所有這樣的變化和改變，歸結于下面所述權利要求的真正精神和范圍。
權利要求書按照條約第19條的修改1.一種有選擇地沿第一或第二方向激活雙向電機的電路，包括供電電源；雙向電機，具有第一和第二電機端子；閉鎖開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，閉鎖開關輸出的閉鎖信號反映了閉鎖開關的狀態(tài)；第一主開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第一主開關輸出的第一主信號反映了第一主開關的狀態(tài)；第二主開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第二主開關輸出的第二主信號反映了第二主開關的狀態(tài)；第一副開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第一副開關輸出的第一副信號反映了第一副開關的狀態(tài)；第二副開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第二副開關輸出的第二副信號反映了第二副開關的狀態(tài)；主電路，具有提供了第一三態(tài)信號和第二三態(tài)信號的裝置，第一三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第一主信號，第二三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第二主信號；副電路，具有提供了第一開關信號和第二開關信號的裝置，第一開關信號的電平響應于第一副信號和第一三態(tài)信號，第二開關信號的電平響應于第二副信號和第二三態(tài)信號；第一供電開關，根據第一開關信號將電源連接到電機第一端子；第二供電開關，根據第二開關信號將電源連接到電機第二端子；其中，通過將第一主開關和第一副開關之一置ON使雙向電機工作于第一方向，通過將第二主開關和第二副開關之一置ON使雙向電機工作于第二方向，只有當閉鎖開關OFF時，第一和第二副開關才能使電機工作。
2.根據權利要求1的電路，其中當第一主信號為ON時，第一三態(tài)信號為HI，當第一主信號為OFF且閉鎖信號為ON時，第一三態(tài)信號為LO，當第一主信號為OFF且閉鎖信號為OFF時，第一三態(tài)信號為X，當第二主信號為ON時，第二三態(tài)信號為HI，當第二主信號為OFF且閉鎖信號為ON時，第二三態(tài)信號為LO，當第二主信號為OFF且閉鎖信號為OFF時，第二三態(tài)信號為X。
3.根據權利要求1的電路，其中當第一三態(tài)信號為HI時，第一開關信號為ON，當第一三態(tài)信號為LO時，第一開關信號為OFF，當第一三態(tài)信號為X且第一副信號為ON時，第一開關信號為ON，當第二三態(tài)信號為HI時，第二開關信號為ON，當第二三態(tài)信號為LO時，第二開關信號為OFF，當第二三態(tài)信號為X且第二副信號為ON時，第二開關信號為ON。
4.根據權利要求1的電路，其中第一和第二供電開關是互斥的。
5.根據權利要求4的電路，其中第一和第二供電開關合并為一個雙繼電器。
6.根據權利要求1的電路，其中第一和第二主開關是互斥的，第一和第二副開關也是互斥的。
7.根據權利要求1的電路，其中第一和第二主開關合并為一個主雙擲觸點搖桿開關，第一和第二副開關合并為一個副雙擲觸點搖桿開關。
8.根據權利要求1的電路，其中主電路還包括具有提供第一三態(tài)信號的裝置的第一主電路和具有提供第二三態(tài)信號的裝置的第二主電路，第一三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第一主信號，第二三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第二主信號。
9.根據權利要求1的電路，其中副電路還包括具有提供第一開關信號的裝置的第一副電路和具有提供第二開關信號的裝置的第二副電路，第一開關信號的電平響應于第一三態(tài)信號和第一副信號，第二開關信號的電平響應于第二三態(tài)信號和第二副信號。
10.根據客車中控制乘客車窗的電路，包括供電電源；車窗電機，具有第一和第二電機端子；司機閉鎖開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，閉鎖開關輸出的閉鎖信號反映了閉鎖開關的狀態(tài)；常處于中間狀態(tài)的司機開關，可以有選擇地由常處的中間狀態(tài)切換到UP狀態(tài)或DOWN狀態(tài)，司機開關輸出的司機UP信號反映出司機開關處于UP狀態(tài)，司機開關輸出的司機DOWN信號反映出司機開關處于DOWN狀態(tài)。
權利要求
1.一種可以有選擇地沿第一或第二方向激活雙向電機的電路，包括供電電源；雙向電機，具有第一和第二電機端子；閉鎖開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，閉鎖開關輸出的閉鎖信號反映了閉鎖開關的狀態(tài)第一主開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第一主開關輸出的第一主信號反映了第一主開關的狀態(tài)第二主開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第二主開關輸出的第二主信號反映了第二主開關的狀態(tài)第一副開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第一副開關輸出的第一副信號反映了第一副開關的狀態(tài)；第二副開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，第二副開關輸出的第二副信號反映了第二副開關的狀態(tài)；主電路，具有提供第一三態(tài)信號和第二三態(tài)信號的裝置，其中第一三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第一主信號，第二三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第二主信號副電路，具有提供第一開關信號和第二開關信號的裝置，其中第一開關信號的電平響應于第一副信號和第一三態(tài)信號，第二開關信號的電平響應于第二副信號和第二三態(tài)信號；第一供電開關，根據第一開關信號將電源連接到電機的第一端子；第二供電開關，根據第二開關信號將電源連接到電機的第二端子；其中，將第一主開關和第一副開關中的一個置ON使雙向電機工作于第一方向，將第二主開關和第二副開關中的一個置ON使雙向電機工作于第二方向，只有當閉鎖開關為OFF時，第一和第二副開關才能使電機工作。
2.根據權利要求1的電路，其中，當第一主信號為ON時，第一三態(tài)信號為HI，當第一主信號為OFF且閉鎖信號為ON時，第一三態(tài)信號為LO，當第一主信號為OFF且閉鎖信號為OFF時，第一三態(tài)信號為X，當第二主信號為ON時，第二三態(tài)信號為HI，當第二主信號為OFF且閉鎖信號為ON時，第二三態(tài)信號為LO，當第二主信號為OFF且閉鎖信號為OFF時，第二三態(tài)信號為X。
3.根據權利要求1的電路，其中，當第一三態(tài)信號為HI時，第一開關信號為ON，當第一三態(tài)信號為LO時，第一開關信號為OFF，當第一三態(tài)信號為X且第一副信號為ON時，第一開關信號為ON，當第二三態(tài)信號為HI時，第二開關信號為ON，當第二三態(tài)信號為LO時，第二開關信號為OFF，當第二三態(tài)信號為X且第二副信號為ON時，第二開關信號為ON。
4.根據權利要求1的電路，其中第一和第二供電開關是互斥的。
5.根據權利要求4的電路，其中第一和第二供電開關合并為一個雙繼電器。
6.根據權利要求1的電路，其中第一和第二主開關是互斥的，第一和第二副開關也是互斥的。
7.根據權利要求1的電路，其中第一和第二主開關合并為一個主雙擲觸點搖桿開關，第一和第二副開關合并為一個副雙擲觸點搖桿開關。
8.根據權利要求1的電路，其中主電路還包括具有提供第一三態(tài)信號的裝置的第一主電路，該三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第一主信號，和具有提供第二三態(tài)信號的裝置的第二主電路，第二三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和第二主信號。
9.根據權利要求1的電路，其中副電路還包括具有提供第一開關信號的裝置的第一副電路，該開關信號的電平響應于第一三態(tài)信號和第一副信號，和具有提供第二開關信號的裝置的第二副電路，第二開關信號的電平響應于第二三態(tài)信號和第二副信號。
10.根據客車中控制乘客車窗的電路，包括供電電源車窗電機，具有第一和第二電機端子；司機閉鎖開關，可在ON和OFF狀態(tài)之間切換，閉鎖開關輸出的閉鎖信號反映了閉鎖開關的狀態(tài)常處于中間狀態(tài)的司機開關，可以有選擇地由常處的中間狀態(tài)切換到UP狀態(tài)或DOWN狀態(tài)，司機開關輸出的司機UP信號反映出司機開關處于UP狀態(tài)，司機開關輸出的司機DOWN信號反映出司機開關處于DOWN狀態(tài)。常處于中間狀態(tài)的乘客開關，可以有選擇地由常處的中間狀態(tài)切換到UP狀態(tài)或DOWN狀態(tài)，乘客開關輸出的乘客UP信號反映出乘客開關處于UP狀態(tài)，乘客開關輸出的乘客DOWN信號反映出乘客開關處于DOWN狀態(tài)。司機UP電路，具有提供UP三態(tài)信號的裝置，UP三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和司機UP信號。司機DOWN電路，具有提供DOWN三態(tài)信號的裝置，DOWN三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和司機DOWN信號。乘客UP電路，具有提供UP開關信號的裝置，開關信號的電平響應于UP三態(tài)信號和乘客UP信號。乘客DOWN電路，具有提供DOWN開關信號的裝置，開關信號的電平響應于DOWN三態(tài)信號和乘客DOWN信號。UP供電開關，根據UP開關信號將電源連接到車窗電機的第一端子DOWN供電開關，根據DOWN開關信號將電源連接到車窗電機的第二端子；其中，可通過激活司機開關和乘客開關之一來操作車窗電機，只有當閉鎖開關OFF時，乘客開關才可以操作車窗電機工作。
11.根據權利要求10的電路，其中司機UP電路裝置包括接收司機UP信號的司機UP輸入節(jié)點；司機UP輸出節(jié)點；和跨接在司機UP輸入節(jié)點和司機UP輸出節(jié)點之間的司機UP三極管，司機UP三極管根據司機UP信號提供司機UP三極管信號。
12.根據權利要求11的電路，其中司機UP電路裝置還包括跨接在司機UP三極管的基極和發(fā)射極之間的分流電阻。
13.根據權利要求11的電路，其中司機UP電路裝置還包括為司機UP輸出節(jié)點提供UP閉鎖三極管信號的UP閉鎖三極管，UP閉鎖三極管信號的電平響應于所述閉鎖信號，和UP旁路二極管，用來禁止UP閉鎖三極管并且響應于司機UP信號。
14.根據權利要求10的電路，其中司機DOWN電路裝置包括司機DOWN輸入節(jié)點，司機DOWN輸出節(jié)點，跨接在司機DOWN輸入節(jié)點和司機DOWN輸出節(jié)點之間的司機DOWN三極管，司機DOWN三極管根據司機DOWN信號提供司機DOWN三極管信號。
15.根據權利要求14的電路，其中司機DOWN電路裝置還包括跨接在司機DOWN三極管的基極和發(fā)射極之間的分流電阻。
16.根據權利要求14的電路，其中司機DOWN電路裝置還包括為司機DOWN輸出節(jié)點提供DOWN閉鎖三極管信號的DOWN閉鎖三極管，DOWN閉鎖三極管信號的電平響應于閉鎖信號，和DOWN旁路二極管，用來禁止DOWN閉鎖三極管并且響應于司機DOWN信號。
17.根據權利要求10的電路，其中乘客UP電路裝置包括乘客UP輸入節(jié)點，接收來自乘客UP信號的第一輸入信號和來自UP三態(tài)信號的第二輸入信號提供UP開關信號的乘客UP輸出節(jié)點和跨接在乘客UP輸入節(jié)點和乘客UP輸出節(jié)點之間的乘客UP三極管。
18.根據權利要求10的電路，其中乘客DOWN電路裝置包括乘客DOWN輸入節(jié)點，接收來自乘客DOWN信號的第一輸入信號和來自DOWN三態(tài)信號的第二輸入信號；提供DOWN開關信號的輸出節(jié)點；和跨接在乘客DOWN輸入節(jié)點和乘客DOWN輸出節(jié)點之間的乘客DOWN三極管。
19.一種客車中控制乘客車窗的電路，包括供電電源；車窗電機，具有第一和第二電機端子；司機閉鎖開關，可以在ON和OFF狀態(tài)之間切換，閉鎖開關輸出的閉鎖信號反映了閉鎖開關的狀態(tài)；常處于中間狀態(tài)的司機開關，可以有選擇地由常處的中間狀態(tài)切換到UP狀態(tài)或DOWN狀態(tài)，司機開關輸出的司機UP信號反映出司機開關處于UP狀態(tài)，司機開關輸出的司機DOWN信號反映出司機開關處于DOWN狀態(tài)。常處于中間狀態(tài)的乘客開關，可以有選擇地由常處的中間狀態(tài)切換到UP狀態(tài)或DOWN狀態(tài)，乘客開關輸出的乘客UP信號反映出乘客開關處于UP狀態(tài)，乘客開關輸出的乘客DOWN信號反映出乘客開關處于DOWN狀態(tài)。司機電路，具有提供UP三態(tài)信號和DOWN三態(tài)信號的裝置，UP三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和司機UP信號，DOWN三態(tài)信號的電平響應于閉鎖信號和司機DOWN信號。乘客電路，具有提供UP開關信號和DOWN開關信號的裝置，UP開關信號的電平響應于UP三態(tài)信號和乘客UP信號，DOWN開關信號響應于DOWN三態(tài)信號和乘客DOWN信號。UP供電開關，根據UP開關信號將電源連接到車窗電機的第一端子；DOWN供電開關，根據DOWN開關信號將電源連接到車窗電機的第二端子；其中，可通過激活司機開關和乘客開關之一來操作車窗電機，只有當閉鎖開關OFF時，乘客開關才可以操作車窗電機工作。
20.根據權利要求10的電路，其中第一和第二電機端子通常是接地的。
全文摘要
本文描述的是具有閉鎖特性的開關電路。該電路允許主操作者和副操作者通過激活各自的小電流開關(SW1、SW2、SW3、SW4)來操作雙向電機(30)。電路可以使主操作者通過激活一個閉鎖開關(L/O)來禁止副操作者操作電機。當閉鎖開關被激活時,主操作者可以不受副操作者干擾而操作電機。大電流電源開關(50、52)用來實現(xiàn)使電機起動的供電電路,它們是由邏輯電路(70、90)而不是操作者激活的。
文檔編號H02P3/08GK1201565SQ96198165
公開日1998年12月9日 申請日期1996年9月17日 優(yōu)先權日1995年9月19日
發(fā)明者J·波謝內克 申請人:阿托馬國際公司