專利名稱：微功耗紅外線遙控開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遙控式墻壁開關(guān)，特別是一種微功耗紅外線遙控開關(guān)，用于家庭及公共場(chǎng)所的燈具或電器的開關(guān)控制。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的感應(yīng)式墻壁開關(guān)多是采用可控硅、普通電磁繼電器或磁保持繼電器作為驅(qū)動(dòng)元件來帶動(dòng)負(fù)載工作的，可控硅在驅(qū)動(dòng)諸如電感鎮(zhèn)流器式日光燈、節(jié)能燈、排風(fēng)扇等感性負(fù)載時(shí)容易損壞。由于可控硅所要求的散熱問題使其帶負(fù)載功率受到限制?？煽毓璧膶?dǎo)通壓降較大，有的開關(guān)導(dǎo)通壓降高達(dá)20V，使其應(yīng)用受到限制。而采用普通電磁繼電器的電子式開關(guān)在觸點(diǎn)吸合后需在線圈加維持電流，功耗較大。申請(qǐng)(專利)號(hào)為02280334.3的微功耗觸摸開關(guān)和申請(qǐng)(專利)號(hào)為02280333.5的微功耗感應(yīng)開關(guān)采用磁保持繼電器作為驅(qū)動(dòng)元件來帶動(dòng)負(fù)載工作解決了上述問題，但其電源電路無法在開關(guān)開啟狀態(tài)下對(duì)電池充電，只能在開關(guān)關(guān)閉后進(jìn)行充電，當(dāng)負(fù)載為節(jié)能燈或日光燈時(shí)燈具會(huì)發(fā)生閃爍現(xiàn)象，為了不使燈具閃爍采用了在負(fù)載兩端并聯(lián)阻容元件作為負(fù)載連接器的方法，這就增加了安裝難度，使其難以推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種微功耗紅外線遙控開關(guān)，采用具有過充、過放保護(hù)電路的可充電鋰聚合物電池供電，在開關(guān)開啟的狀態(tài)下對(duì)電池進(jìn)行充電，只要開關(guān)開啟且電池沒有達(dá)到飽和就能對(duì)電池進(jìn)行大電流充電，保證了開關(guān)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，即便開關(guān)長(zhǎng)期不開啟而致使電池進(jìn)入過放保護(hù)狀態(tài)，也可以采用手動(dòng)觸摸的方式開啟開關(guān)，之后電池進(jìn)入激活狀態(tài)恢復(fù)正常工作。在開關(guān)關(guān)閉時(shí)不對(duì)電池充電，有效地解決電池充電以及負(fù)載燈具閃爍的問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種微功耗紅外線遙控開關(guān)，其特征在于在開關(guān)殼體內(nèi)安裝有電路板組件和一可充電鋰聚合物電池，電路板組件包括負(fù)載檢測(cè)電路、磁保持繼電器、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、瞬態(tài)電流控制電路、驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路和帶有微控制器芯片的紅外線遙控控制電路。磁保持繼電器的線圈與磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接；遙控控制電路的輸入端口與負(fù)載檢測(cè)電路連接，輸出端口與磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接并控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器開啟和關(guān)閉；電源電路與可充電鋰聚合物電池、紅外線遙控控制電路及磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接并給其提供電能；瞬態(tài)電流控制電路及驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路與磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接并為其提供電能和驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)開關(guān)在開啟狀態(tài)下對(duì)電池連續(xù)充電，只要開關(guān)開啟且電池沒有達(dá)到飽和就能對(duì)電池進(jìn)行大電流充電，可以根據(jù)負(fù)載大小改變電源電路的工作方式，在有效地解決了電子開關(guān)在大負(fù)載時(shí)功率器件發(fā)熱問題的同時(shí)又保證了電池的工作電能充足；通過瞬態(tài)電流控制電路即便開關(guān)長(zhǎng)期不開啟而致使電池進(jìn)入過放保護(hù)狀態(tài)，也可以采用手動(dòng)觸摸的方式開啟開關(guān)，之后電池進(jìn)入激活狀態(tài)恢復(fù)正常工作；負(fù)載燈具無閃爍現(xiàn)象，負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，可帶日光燈、白熾燈、節(jié)能燈及排風(fēng)扇等各種負(fù)載。


附圖1是本實(shí)用新型的電路原理示意圖；附圖2是本實(shí)用新型的電源電路原理示意圖；附圖3是本實(shí)用新型電源電路加市電檢測(cè)電路后的原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
參見附圖一， A為負(fù)載檢測(cè)電路，B為電源電路，C為紅外線遙控控制電路，D為瞬態(tài)電流控制電路，E為驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路，F(xiàn)1為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路，BT為可充電鋰離子聚合物電池，RL為磁保持繼電器。負(fù)載檢測(cè)電路A內(nèi)部包含電流互感器、整流和濾波電路，電路轉(zhuǎn)換負(fù)載功率為相應(yīng)的電壓值并通過輸出端口VAD送給C內(nèi)的微控制器芯片。紅外線遙控控制電路C內(nèi)部有一微控制器芯片及紅外線接收元件、觸摸按鍵，當(dāng)遙控器發(fā)出一定頻率的紅外線控制信號(hào)時(shí)，紅外線接收元件接收該信號(hào)并送給微控制器芯片的輸入腳，由微控制器解碼并發(fā)出相應(yīng)的控制命令。A、C均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不多描述。
磁保持繼電器RL的觸點(diǎn)串聯(lián)在交流回路中控制開關(guān)開啟和關(guān)閉，電源電路B的直流輸出端VCC分別與紅外線遙控控制電路C及磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路F1的電源輸入端相連；紅外線遙控控制電路的輸入端口與負(fù)載檢測(cè)電路的輸出端口VAD相連，輸出端口分別與電源電路B的輸入端口K0、G0和磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路F1的R11、R12連接。在F1中，當(dāng)電阻R11輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，三極管Q4、Q5、Q7導(dǎo)通，Q3、Q6、Q8截止，磁保持繼電器RL的線圈通正向脈沖電壓，RL的觸點(diǎn)閉合使開關(guān)開啟。當(dāng)電阻R12輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，三極管Q3、Q6、Q8導(dǎo)通，Q4、Q5、Q7截止，磁保持繼電器RL的線圈通反向脈沖電壓，RL的觸點(diǎn)斷開使開關(guān)關(guān)閉。由于只需在開關(guān)開啟和關(guān)閉的瞬時(shí)給磁保持繼電器線圈通電，功耗很低。
瞬態(tài)電流控制電路作為保護(hù)電路只在電池進(jìn)入過放保護(hù)狀態(tài)時(shí)為系統(tǒng)提供瞬間電流，平時(shí)不用于系統(tǒng)供電，電路包括電阻R1～R4、場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q2、二極管D1～D4以及電容C1；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極與R1的一端連接作為瞬態(tài)電流控制電路的輸入端IN；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極與R3、R4、瞬態(tài)二極管D1的一端連接，R3的另一端與C1、穩(wěn)壓二極管D3、隔離二極管D4的一端相連形成瞬態(tài)電流控制電路的輸出端OUT1，D4的另一端形成瞬態(tài)電流控制電路的另一輸出端OUT2；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極與R1、D1的另一端及R2的一端連接，R2的另一端與Q2的漏極連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與R4的另一端、穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極連接并作為瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和D2、D3、C1的負(fù)極形成公共地并與開關(guān)各單元的直流公共地連接。
瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl與紅外線遙控控制電路的觸摸按鍵的一端相連，觸摸按鍵的另一端接公共地。瞬態(tài)電流控制電路的輸入端IN與開關(guān)的接線端子LOAD連接，輸出端口Out1與驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路連接，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路包含電壓檢測(cè)芯片IC1，當(dāng)瞬態(tài)電流控制電路Out1端口的輸出電壓高于IC1的輸入閥值電壓時(shí)，IC1將輸出高電平使Q9導(dǎo)通，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路輸出低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端口IN1。瞬態(tài)電流控制電路的輸出端口Out2與磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端口IN2相連。
當(dāng)開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，L、N兩端加220V交流電的瞬間，Q2截止，Q1通過電阻R1獲得較高的柵極平均電壓處于充分導(dǎo)通狀態(tài)，有大電流流過Q1的源極，經(jīng)分壓限流電阻R3送給穩(wěn)壓濾波元件D3、C1，同時(shí)Q2的柵極經(jīng)R4和D2獲得電壓而導(dǎo)通，Q1的柵極平均電壓隨之降低而使Q1處于不充分導(dǎo)通狀態(tài)。Q1充分導(dǎo)通的時(shí)間非常短，又由于瞬態(tài)電流控制電路平時(shí)不用于系統(tǒng)供電而驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的靜態(tài)功耗極低，所以O(shè)ut1端口能夠有穩(wěn)定的電壓輸出并且該電壓遠(yuǎn)低于驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的IC1輸入閥值電壓，之后Q2獲得穩(wěn)定的柵極電壓而保持在導(dǎo)通狀態(tài)。
當(dāng)用手輕觸紅外線遙控控制電路中的觸摸按鍵時(shí)，瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口獲得了足夠長(zhǎng)的低電平控制信號(hào)，Q2截止，Q1的柵極獲得較長(zhǎng)時(shí)間的平均高壓而使其輸出電流增加，為此瞬態(tài)電流控制電路能夠?yàn)榇疟３掷^電器驅(qū)動(dòng)電路提供工作電流，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路的IC1獲得高于輸入閥值的電壓，輸出高電平，Q9導(dǎo)通，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路輸出低電平驅(qū)動(dòng)信號(hào)給磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端口IN1，磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路在瞬間獲得驅(qū)動(dòng)信號(hào)和工作電流驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器閉合，開關(guān)開啟。開關(guān)開啟后，瞬態(tài)電流控制電路失去高電壓而進(jìn)入低導(dǎo)通狀態(tài)，不能為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路提供工作電流，系統(tǒng)的工作電流將由電源電路和電池提供。
參見附圖二，根據(jù)負(fù)載功率的大小，電源電路工作在兩種方式下，方式1為磁保持繼電器RL0不吸合，整流橋BRIDGE2參與工作；方式2為磁保持繼電器RL0吸合，整流橋BRIDGE2停止工作。負(fù)載功率低于一定值的時(shí)候采用工作方式1，電源電路除了為系統(tǒng)提供工作電流外還能保證大的充電電流，并且整流橋BRIDGE2、場(chǎng)效應(yīng)管Q10的發(fā)熱情況在容許的范圍內(nèi)。在大功率負(fù)載的情況下，吸合繼電器RL0，電流互感器T1也能提供較大的充電電流。工作方式的切換通過紅外線遙控控制電路C內(nèi)的微控制器識(shí)別來自負(fù)載檢測(cè)電路A的電壓值的大小，當(dāng)電壓高于或低于一定值時(shí)，微控制器發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路F2驅(qū)動(dòng)RL0使其閉合或斷開實(shí)現(xiàn)工作方式的切換，可根據(jù)負(fù)載的大小隨時(shí)調(diào)整電源電路的工作方式，即能獲得大的平均充電電流，又能控制功率器件發(fā)熱在容許的范圍之內(nèi)。
電源電路中T1為電流互感器，IC2為電壓檢測(cè)芯片，IC3為降壓型電壓調(diào)整器，Q10為場(chǎng)效應(yīng)管，D8、D9為瞬態(tài)電壓抑制二極管，RL0為磁保持繼電器，F(xiàn)2為磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路。方式1在開關(guān)開啟后，T1的感應(yīng)電流經(jīng)整流橋BRIDGE1和流經(jīng)整流橋BRIDGE2的負(fù)載電流同時(shí)流過二極管D2，當(dāng)IC2的輸入端Vin的電壓達(dá)到IC2的輸入閥值電壓時(shí)，IC2輸出端由R14獲得高電平，IC2的輸出端與Q10的柵極相連，當(dāng)Q10的柵極獲得高電平時(shí)D、S極導(dǎo)通，D10正極失去電壓，IC2的輸入端Vin處的電壓開始下降并達(dá)到輸入閥值以下，IC2輸出低電平使Q10截止，電流重新流過D10。C3對(duì)流過D10的電流進(jìn)行濾波，使IC3的輸入端獲得一個(gè)圍繞某一電壓值小幅波動(dòng)的電壓，IC3輸出的固定電壓經(jīng)隔離二極管D13后為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電流和電壓，如果電池處于非飽和狀態(tài)將使電池進(jìn)入充電狀態(tài)，負(fù)載功率越大，充電電流越大。方式2磁保持繼電器RL0閉合，整流橋BRIDGE2不再工作，由電流互感器T1的感應(yīng)電流經(jīng)整流橋BRIDGE1為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電流，電池的充電電流會(huì)明顯減小，但功率器件的溫度將逐漸回落，除了BRIDGE2不參與工作外，其它工作過程與方式1相同。磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路F2的工作原理與F1的工作原理相同，不再贅述。
為了更有效地對(duì)電池充電，可以設(shè)置幾個(gè)負(fù)載功率區(qū)間，比如A、B、C、三個(gè)區(qū)間，負(fù)載功率在A區(qū)間時(shí)，電源始終工作在方式1下；負(fù)載功率在B區(qū)間時(shí)，可以在方式1下工作一定時(shí)間再切換到方式2，過一段時(shí)間再切換到方式1；負(fù)載功率在C區(qū)間時(shí)同樣在方式1和方式2間來回切換，只是要調(diào)整好切換時(shí)間，即能獲得大的平均充電電流又能使功率器件發(fā)熱在容許的范圍內(nèi)。
參見附圖三，為了保證開關(guān)在市電停電后進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)，可在電源電路B中加市電檢測(cè)電路IC4，其輸入端接IC3的輸出端，輸出端VSD接紅外線感應(yīng)控制電路C中微控制器的一個(gè)輸入端。當(dāng)開關(guān)處于開啟狀態(tài)時(shí)VSD端輸出為高電平，若市電突然停電VSD端將輸出低電平，市電檢測(cè)電路IC4檢測(cè)到這一狀態(tài)并送給微控制器芯片，微控制器芯片發(fā)出控制信號(hào)使開關(guān)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種微功耗紅外線遙控開關(guān)，包括安裝在殼體內(nèi)的電路板組件和一可充電鋰聚合物電池，電路板組件包括負(fù)載檢測(cè)電路、磁保持繼電器、磁保持繼電器驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、瞬態(tài)電流控制電路、驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、帶有微控制器芯片的紅外線遙控控制電路，其特征是磁保持繼電器的線圈與驅(qū)動(dòng)電路連接；負(fù)載檢測(cè)電路把負(fù)載功率轉(zhuǎn)換為微控制芯片可以識(shí)別的電壓，紅外線遙控控制電路的輸入端口與負(fù)載檢測(cè)電路連接，輸出端口與驅(qū)動(dòng)電路連接并控制驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器閉合或斷開，控制電路的輸出端口還與瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口相連并為其提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)；瞬態(tài)電流控制電路和驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路與驅(qū)動(dòng)電路連接并為其提供電能和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，不需要微控制器和電源電路參與工作就能夠開啟開關(guān)；微控制器根據(jù)來自負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓值控制電源的工作方式，開關(guān)開啟狀態(tài)下只要電池沒有達(dá)到飽和狀態(tài)，電源電路一直對(duì)電池充電。
2.如權(quán)利要求1所述開關(guān)，其特征在于瞬態(tài)電流控制電路包括電阻R1～R4、場(chǎng)效應(yīng)管Q1和Q2、二極管D1～D4以及電容C1；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏極與R1的一端連接作為瞬態(tài)電流控制電路的輸入端IN；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極與R3、R4、瞬態(tài)二極管D1的一端連接，R3的另一端與C1、穩(wěn)壓二極管D3、隔離二極管D4的一端相連形成瞬態(tài)電流控制電路的輸出端OUT1，D4的另一端形成瞬態(tài)電流控制電路的另一輸出端OUT2；場(chǎng)效應(yīng)管Q1的柵極與R1、D1的另一端及R2的一端連接，R2的另一端與Q2的漏極連接；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的柵極與R4的另一端、穩(wěn)壓二極管D2的負(fù)極連接并作為瞬態(tài)電流控制電路的電流控制輸入端口Ctrl；場(chǎng)效應(yīng)管Q2的源極和D2、D3、C1的負(fù)極形成公共地并與開關(guān)各單元的直流公共地連接。
3.如權(quán)利要求1所述開關(guān)，其特征在于在電源電路與電池之間的隔離二極管的正極引入市電檢測(cè)電路，市電檢測(cè)電路的輸出端與紅外線遙控控制電路中的微控制器芯片連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微功耗紅外線遙控開關(guān)，包括負(fù)載檢測(cè)電路、磁保持繼電器、驅(qū)動(dòng)電路、電源電路、瞬態(tài)電流控制電路、驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路、帶有微控制器芯片的遙控控制電路、可充電電池。瞬態(tài)電流控制電路和驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)生電路確保因開關(guān)長(zhǎng)期關(guān)閉致使電池進(jìn)入過放保護(hù)狀態(tài)的情況下能夠手動(dòng)開啟開關(guān)；開關(guān)在開啟狀態(tài)下微控制器根據(jù)來自負(fù)載檢測(cè)電路檢測(cè)的電壓值控制電源的工作方式，只要電池沒有達(dá)到飽和電源電路始終為電池充電；開關(guān)導(dǎo)通壓降不超過2V，可實(shí)現(xiàn)遙控開關(guān)的微功耗，可帶大功率負(fù)載，并且負(fù)載適應(yīng)性強(qiáng)，可帶日光燈、節(jié)能燈、白熾燈及排風(fēng)扇等各種負(fù)載。
文檔編號(hào)H03K17/94GK2922286SQ20062011843
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者譚定忠, 鄒繼超, 李印煒 申請(qǐng)人:北京瑪?shù)吕悄茈娖饔邢薰?br>