專利名稱：自然光控制的電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子開關(guān)技術(shù)，具體為光控電子開關(guān)技術(shù)，國際專利分類號擬為HO5B37/00和H03K 17/00。
照明，特別是公用照明應(yīng)日熄夜明，以節(jié)約電能，現(xiàn)在一般用人工管理，很不經(jīng)濟(jì)。人們試圖改變這一狀態(tài)，利用某種自動日熄夜明的開關(guān)技術(shù)，以取代人工，達(dá)到節(jié)電經(jīng)濟(jì)的目的。但似乎都不太理想。問題主要是天氣變化(如陰云雨雪)、干擾光源，(如雷、電、雜光)和臨界閃爍。如中國專利94202282號報道了一種“太陽能自控路燈開關(guān)”利用“太陽能電池向一電控開關(guān)供電”，“太陽充足時有電流流過”以控制開關(guān)的通斷。顯然，陰天下雨，多云有霧，刮風(fēng)降雪等正常的天氣現(xiàn)象都有可能使該開關(guān)產(chǎn)生誤動作，達(dá)不到所求目的；又如中國專利90223697號報道的一種“抗干擾光控節(jié)能開關(guān)”利用“三只或二只以上不同方向或不同位置的光敏元件及導(dǎo)向器或光隔離物”，來識別“干擾光和非干擾光(自然光)”。該技術(shù)仍然采用常規(guī)的光控開關(guān)，開關(guān)本身并無改進(jìn)，只是增加了干擾光和非干擾光的識別器，但這種識別器技術(shù)的光敏元件多，安裝位置又甚為關(guān)鍵，設(shè)計的“方向”和“位置”是否適應(yīng)了幾無規(guī)律的干擾光源和周天運行的太陽光，值得懷疑。再如中國專利94235873號報道的一種“智能的日照摸擬時控開關(guān)裝置”，利用“萬年歷的功能以實現(xiàn)對日照的摸擬”來控制開關(guān)的啟閉。這種技術(shù)雖避了自然光控制的復(fù)雜性(如臨界閃爍等)，不會受干擾光的影響，但它的通用性不好。因為日照情況極為復(fù)雜、經(jīng)度、緯度、平原、山區(qū)等都會影響日照，單一軟件“摸擬”起來十分困難，使用調(diào)整也非易事，若多種軟件更使問題復(fù)雜化，推廣不利；另一方面該技術(shù)要求有計算機(jī)、摸擬軟件、UPS不間斷電源、時鐘、鍵盤等一般光控開關(guān)都不用的元器件，成本極高，操作工使用、維修均困難，推廣使用不利也不易。
本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，抗干擾性強(qiáng)，無臨界閃爍，光控點調(diào)節(jié)范圍大，無觸點控制的自然光控制的電子開關(guān)。
本實用新型的目的是由如下技術(shù)實現(xiàn)的一種自然光控制的電子開關(guān)，包括面板7、后蓋9和線路板8，其特征在于線路板8上的電路連接依次為電源電路1、光電轉(zhuǎn)換電路2、阻尼電路3、比較電路4、整形電路5和執(zhí)行電路6；所述的電源電路1是電容降壓半波整流電源電路1；光電轉(zhuǎn)換電路2由光敏二極管2CU與光控點調(diào)節(jié)電阻Rw串聯(lián)組成；阻尼電路由電阻R2和電容C3組成，電阻R2一端與光敏二極管2CU的負(fù)極相連，另一端接入比較電路4中三極管T1的基極，比較電路4是由三極管T1、T2組成的復(fù)合管射極輸出電路，三極管T2的射極接入整形電路5中三極管T3的基極；整形電路5是由三極管T3、T4組成的雙穩(wěn)電路5，并由三極管T4的集電極接入執(zhí)行電路6中二極管D3的正極、執(zhí)行電路6是由三極管T5、T6組成的復(fù)合管集電板電源能發(fā)雙向可控硅BCR的輸出電路6；雙向可控硅BCR的第一陽極與電源的N端之間接負(fù)載L，雙向可控硅BCR的第二陽極接電源的L端。
由本實用新型技術(shù)方案可以看出，它僅使用了少量的電容、電阻、二、三極管等最常用的電子元器件，明顯具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉(甚至僅有某些現(xiàn)有技術(shù)方案的數(shù)百倍分之一)的特征；設(shè)計了簡單的阻尼電路，利用電容充放電性能的延遲，可有效實現(xiàn)抗雜光干擾性強(qiáng)的特點；設(shè)計了射極耦合雙穩(wěn)態(tài)整形電路，可加快狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，從而避免臨界閃爍；調(diào)整簡單的光電轉(zhuǎn)換電路中光控點調(diào)節(jié)電阻Rw的阻值，可實現(xiàn)較大的光控點調(diào)節(jié)范圍，以適用不同情況的需要；自然光作為控制光源，光敏二極管2CU作為光電轉(zhuǎn)換元件即可實現(xiàn)電子開關(guān)的無觸點控制。
實驗表明本實用新型的光控點調(diào)節(jié)范圍可從很黑到很亮，且調(diào)整簡便，適于不同天氣和季節(jié)以及不同條件的要求；臨界變化無閃爍現(xiàn)象，在連續(xù)10秒的強(qiáng)光照射下本實用新型開關(guān)并不動作，足以避免車燈、閃光、雷電等雜光干擾，適用于各種需要晝熄夜明的公用照明場合，如路燈、航標(biāo)燈、霓虹燈、廣告燈、裝飾燈廠區(qū)、倉庫、廣場等處作為無人值守的自動開關(guān)。
下面結(jié)合實施例及其附圖詳述本實用新型

圖1是本實用新型的線路組成示意圖；圖2是本實用新型的線路原理示意圖；圖3是本實用新型的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；本實用新型的電源電路1采用的是電容降壓式半波整流電路1(參見圖1)，具體設(shè)計是電容C1并電阻R1后，一端接交流220伏電源的N端，另一端接穩(wěn)壓管2CW的負(fù)端，穩(wěn)壓管2CW的正端則接電源的L端；由穩(wěn)壓管2CW的負(fù)端接二極管D的正端，再接電容C2的正端后，回電源的L端。交流220伏，經(jīng)電容C1降壓，穩(wěn)壓管2CW限幅穩(wěn)壓后，輸出電壓存貯在電容C2中，電容C2的兩端電壓即為輸出直流電源電壓，設(shè)計參數(shù)為7-15伏。這一直流電壓作為控制電壓，用于后續(xù)的各電路中，且起到了主控電路隔離作用，以免元件損件。
本實用新型的光電轉(zhuǎn)換電路2采用光敏二極管2CU與光控點調(diào)節(jié)電阻Rw串聯(lián)組成，簡單而有效。其工作原理是光敏二極管2CU的反向電阻會隨著自然光的強(qiáng)弱而改變，自然光越暗，其阻值越大，端電壓也越高，再通過與光控點調(diào)節(jié)電阻Rw依據(jù)客觀實際需要適當(dāng)調(diào)節(jié)得到恰當(dāng)分壓，使自然光光控信號正確送入阻尼電路3中的電阻R2上。所述的光控點調(diào)節(jié)電阻的阻值范圍是100KΩ-20MΩ。
阻尼電路3由電阻R2和電容C3組成。電阻R2一端與光敏二極管2CU的負(fù)極相連，另一端與電容C3的正極和比較電路4中三級管T1的基極相連，電容C3的另一端接電源的N端，三極管T1基極則得到阻尼電路3送來的光控信號。由于電阻R2、電容C3的充電作用和電容C3經(jīng)三極管T1、T2射極的放電作用，使前面送來的干憂信號變化平緩，即阻尼作用，從而可避免了雜光，雷電，閃光等非自然光的干擾。實驗表明，在連續(xù)10秒非自然光的強(qiáng)光照射下，本實施例的電子開關(guān)并不動作。因前述各種非自然光的干擾光持續(xù)長度一般不會超過所設(shè)計的10秒鐘(這一時間也可調(diào)整)而自然光的持續(xù)長度相比較而言是無限長的，并且其變化過程也是逐漸強(qiáng)化的(即亮?xí)r越來越亮，暗后越來越暗)，因而這一電路設(shè)計既可避免非自然光的干擾，又可使自然光光控信號正確輸入，既使是在陰雨等不良天氣或冬夏等四季變化的情況下。
本實用新型的比較電路4是由三極管T1、T2組成的復(fù)合管射極輸出電路，三極管T1、T2的集電極接入電源的L端，三極管T2的射極將比較信號送入整形電路5中三極管T3的基極，同時經(jīng)電R3接入電源的N端。其工作原理是當(dāng)自然光暗子光控點，三極管T1的基極電位高于三極管T2射極的電位(設(shè)計約1伏)時，兩個三極管導(dǎo)通，即發(fā)出點亮照明器的輸出信號；反之，當(dāng)自然光亮于光控點，三極管T1的基極電位低于三極管T2射極的電位(設(shè)計也為1伏左右)時，兩個三極管截止，也即發(fā)出關(guān)斷照明器的輸出信號。同時，所設(shè)計的這一射極輸出電路，可大大增加輸入電阻，強(qiáng)化前面阻尼電路3中電阻R2和電容C3的阻尼作用，并使光電輸入電路不受其影響。(取其電流減小)，從而也有利于擴(kuò)大光電轉(zhuǎn)換電路2中光控點的調(diào)節(jié)范圍。
整形電路5是由三極管T3、T4組成的射極耦合雙穩(wěn)態(tài)電路5。電阻R4是耦合電阻，接在三極管T3、T4射極與電源N端之間；三極管T3集電極經(jīng)二極管D2正極和電阻R7接三極管T4的基極；三極管T3、T4的集電極分別經(jīng)電阻R5、R6接入電源的L端；這一整形電路作用在于避免因自然光明暗臨界轉(zhuǎn)變過程的緩長而產(chǎn)生的臨界閃爍現(xiàn)象，即當(dāng)自然光亮到或暗到某一設(shè)定值(光控點)時，本電子開關(guān)可迅速完成關(guān)閉或打開照明器的動作而不產(chǎn)生閃爍。實施例在三極管T3集電極與三極管T4基極之間耦合電路中設(shè)計了二極管D2目的也在于加快其狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，改善整形的效果，保證工作的穩(wěn)定可靠。整形電路5工作原理是當(dāng)三極管T1、T2導(dǎo)通時，三極管T3導(dǎo)通，而三極管T4截止；反之，若T1、T2截止時，則T3也截止，而T4導(dǎo)通，也即T4始終處于與T1、T2、T3通止相反的穩(wěn)定狀態(tài)，以確切表達(dá)依自然光明暗程度而設(shè)定所需開關(guān)通斷電源的工作信號，并把這一信號準(zhǔn)確送入執(zhí)行電路6以實現(xiàn)之。
執(zhí)行電路6是由三極管T5、T6組成的復(fù)合管集電極電流觸發(fā)雙向可控硅BCR的輸出電路6。雙向可控硅BCR的第一陽極與電源N端之間接負(fù)載L1(即照明器或照明控制器)，而第二陽極則接電源的L端。作為電源指示的指示燈L2(發(fā)光二極管)串接電阻R10后并聯(lián)在雙向可控硅BCR的兩個陽極之間。其工作原理是當(dāng)三極管T4處于截止?fàn)顟B(tài)時，其集電極電位升高，使三極管T5、T6充分導(dǎo)通，雙向可控硅BCR的控制極得到觸發(fā)信號導(dǎo)通，從而使負(fù)截L1工作；反之，三極管T4處于導(dǎo)通狀態(tài)時，其集電極電位下降，使三極管T5、T6充分截止，雙向可控硅BCR失去觸發(fā)信號也截止，從而使負(fù)載L1停止工作。執(zhí)行電路6輸入的信號從整形電路5中三極管T4集電極引入并串接經(jīng)二極管D3和R8后送入三極管T5的基極，其目的是利用其壓降，防止在三極管T4導(dǎo)通情況下，低電平輸出時，可能使三極管T5、T6出現(xiàn)導(dǎo)通的現(xiàn)象。執(zhí)行電路6中三極管T6射級串電阻R9，接電源的N端，而其集電極與三極管T5的集電極一并接入雙向可控硅BCR的控制極，是一電流輸出觸發(fā)方式。這一設(shè)計可使觸發(fā)源的輸出電阻增大，有利于強(qiáng)化主控電路的隔離作用，提高開關(guān)電子元件的使用壽命。
綜上所述，本實用新型整個電路工作過程可如下表示(e、b、c分別代表三極管Ti的射極、基極、集電極，i則表三極管的序號)當(dāng)自然光亮度減弱而低于設(shè)定的光控點時，
、T2導(dǎo)通→T3導(dǎo)通→T4截止→T5、T6導(dǎo)通→BCR導(dǎo)通→L1工作。
當(dāng)然光亮度增強(qiáng)而高于設(shè)定的光控點時，上述過程相反。
可以看出，本實用新型控制電子開關(guān)的是自然光本身，而不借助其他條件，因而也不受其他條件影響和制約，即使是陰雨天白天的自然光照度也遠(yuǎn)大于黑夜，因此，設(shè)定好光控點，可完成一年四季的自然光控制。
權(quán)利要求1.一種自然光控制的電子開關(guān)，包括面板(7)、后蓋(9)和線路板(8)，其特征在于線路板(8)上的電路連接依次為電源電路(1)、光電轉(zhuǎn)換電路(2)、阻尼電路(3)、比較電路(4)、整形電路(5)和執(zhí)行電路(6)；所述的電源電路(1)是電容降壓半波整流電源電路(1)；光電轉(zhuǎn)換電路(2)由光敏二極管2CU與光控點調(diào)節(jié)電阻Rw串聯(lián)組成；阻尼電路3由電阻R2和電容C3組成，電阻R2一端與光敏二極管2CU的負(fù)極相連，另一端接入比較電路(4)中三極管T1的基極；比較電路(4)是由三極管T1、T2組成的復(fù)合管射極輸出電路，三極管T2的射極接入整形電路(5)中三極管T3的基極；整形電路(5)是由三極管T3、T4組成的射極耦合雙穩(wěn)態(tài)電路(5)，并由三極管T4的集電板接入執(zhí)行電路(6)中二極管D3的正極、執(zhí)行電路(6)是由三極管T5、T6組成的復(fù)合管集電極電源觸發(fā)雙向可控硅BCR的輸出電路(6)；雙向可控硅BCR的第一陽極與電源的N端之間接負(fù)載L1，雙向可控硅BCR的第二陽極則接電源的L端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然光控制的電子開關(guān)，其特征在于所述的電容降壓半波整流電源電路(1)的輸出電壓為直流7-15伏。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的自然光控制的電子開關(guān)，其特征在于所述的光控點調(diào)節(jié)電阻Rw的阻值范圍是L00Ω-20MΩ。
專利摘要本實用新型涉及光控電子開關(guān),包括面板7、后蓋9和線路板8,其特征是線路板8依次連接有電容降壓半波整流電源電路1;光敏二極管2CU與光控點調(diào)節(jié)電阻R
文檔編號H03K17/968GK2301812SQ9721856
公開日1998年12月23日 申請日期1997年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者成愛林 申請人:成愛林