一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其包括開關(guān)控制模塊、電流檢測模塊和供電模塊，其與紅外控制裝置連接；當(dāng)電流檢測模塊檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置，開關(guān)控制模塊根據(jù)紅外控制裝置延遲預(yù)設(shè)時間后輸出第二電平的開關(guān)信號延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路，切斷電器的電源，達到節(jié)約電能的目的，還大大減少了待機功耗。在需要開機時，紅外控制裝置輸出第一電平的開關(guān)信號控制開關(guān)控制模塊來導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路，給電器供電使其正常通電工作。
【專利說明】一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及開關(guān)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電能作為最主要的能源之一，在工業(yè)化生產(chǎn)和人們的日常生活中占有重要的地位。目前電器在使用過程中，除正常的電能消耗外，還會產(chǎn)生不必要的電能浪費。例如待機能耗，即電器通過遙控器關(guān)機后，由于插座仍插在電源接口上，此時處于待機狀態(tài)，仍消耗電能。很多電器一天內(nèi)的電能消耗達到IW以上。特別地很多老、舊電器的待機功耗更大。
[0003]隨著節(jié)能環(huán)保理念的不斷倡導(dǎo)，如何減少電能的不必要消耗已成為電器領(lǐng)域需要解決的技術(shù)問題之一。大部分用戶采用關(guān)機后拔出電器的電源插座的方式節(jié)能，但其操作不便，且容易忘記。為此，市面上出現(xiàn)了節(jié)電控制開關(guān)，能根據(jù)電流的變化來判斷電器處于工作狀態(tài)還是待機狀態(tài)。在電器待機時自動關(guān)閉電源開關(guān)。需要再次打開電器時，大多數(shù)需手動觸發(fā)節(jié)電控制開關(guān)來接通電源。這些節(jié)電控制開關(guān)大多只能簡單地判斷有無遙控器發(fā)出的紅外遙控信號來控制電源通斷，極易產(chǎn)生誤操作。例如，遙控器使用時發(fā)射的紅外遙控指令(如換臺、調(diào)聲音)常被誤認為電源通斷指令，進行錯誤響應(yīng)。
[0004]同時，市面上常用的節(jié)電控制開關(guān)中，開關(guān)器件常采用電磁式繼電器，通過電磁感應(yīng)來控制接觸點的吸合與釋放，接觸點為機械開關(guān)。這種開關(guān)方式存在以下缺點:1是開關(guān)通斷時有噪聲，2是開關(guān)接通時有電磁輻射，3是有時會發(fā)生觸點粘連，有時還會有火花。
[0005]因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和提高。
實用新型內(nèi)容
[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實用新型的目的在于提供一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，以解決現(xiàn)有節(jié)電控制開關(guān)有較高的待機能耗的問題。
[0007]為了達到上述目的，本實用新型采取了以下技術(shù)方案:
[0008]一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，與紅外控制裝置連接，其包括:
[0009]用于根據(jù)第一電平的開關(guān)信號導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路，以及根據(jù)紅外控制裝置延遲預(yù)設(shè)時間后輸出的第二電平的開關(guān)信號、延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路的開關(guān)控制模塊；
[0010]用于檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置的電流檢測模塊；
[0011]用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電給開關(guān)控制模塊、電流檢測模塊和紅外控制裝置供電的供電模塊；
[0012]所述供電模塊連接開關(guān)控制模塊、電流檢測模塊和紅外控制裝置，所述開關(guān)控制模塊連接電流檢測模塊和紅外控制裝置，所述電流檢測模塊連接紅外控制裝置。
[0013]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述開關(guān)控制模塊包括:
[0014]用于將紅外控制裝置輸出的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號并輸出的驅(qū)動單元；
[0015]用于根據(jù)所述驅(qū)動信號控制電源單元的輸出通路的通斷的開關(guān)單元；
[0016]用于根據(jù)其輸出通路的通斷控制電器與電源接口之間的供電通路的通斷的電源接口單元；
[0017]所述驅(qū)動單元、開關(guān)單元和電源接口單元依次連接。
[0018]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述驅(qū)動單元包括第一三極管、光耦可控硅、第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第一三極管為NPN三極管，第三電阻為限流電阻；所述第一三極管的基極連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接紅外控制裝置、還通過第二電阻接地，第一三極管的發(fā)射極接地，第一三極管的集電極連接光耦可控硅的陰極，所述光耦可控硅的陽極通過第三電阻連接供電模塊，光耦可控硅的第一端子和第二端子連接開關(guān)單元。
[0019]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述開關(guān)單元包括雙向可控硅、第四電阻、第五電阻和第六電阻，所述第六電阻為用于保護雙向可控硅的壓敏電阻；所述雙向可控硅的控制極連接所述光耦可控硅的第一端子、還通過第五電阻連接雙向可控硅的第一陽極、第六電阻的一端和電源接口單元，雙向可控硅的第二陽極連接第六電阻的另一端和電源接口單元、還通過第四電阻連接光耦可控硅的第二端子。
[0020]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述電源接口單元包括電源輸入接口、電源輸出接口和第七電阻，所述第七電阻為正溫度系數(shù)熱敏電阻；所述電源輸入接口的火線端通過第七電阻連接第一電流檢測端，第二電流檢測端連接第六電阻的另一端，電源輸入接口的零線端連接電源輸出接口的N-220V端口，電源輸出接口的L-220V端口連接第六電阻的一端。
[0021]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述電流檢測模塊包括:
[0022]用于檢測電源接口單元內(nèi)的交流電流、并將所述交流電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)壓值的電壓信號輸出的電流電壓轉(zhuǎn)換單元；
[0023]用于對所述電壓信號按照預(yù)設(shè)比例放大后輸出放大信號的放大單元；
[0024]用于將所述放大信號與預(yù)置的比較電壓進行比較后輸出交流的電平信號的比較單元；
[0025]用于將交流的電平信號轉(zhuǎn)換為直流的脈沖電壓信號并進行檢波后輸出檢測信號給紅外控制裝置的整流檢波單元；
[0026]所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元、放大單元、比較單元和整流檢波單元依次連接，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元連接電源接口單元，整流檢波單元連接紅外控制裝置。
[0027]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元包括電流傳感器芯片、第一電容和第二電容，所述電流傳感器芯片的IP+端、IP-端均連接電源接口單元，電流傳感器芯片的VCC端連接供電模塊、還通過第一電容接地，電流傳感器芯片的FILTER端通過第二電容接地，電流傳感器芯片的V1UT端連接放大單元。
[0028]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述放大單元包括第一運算放大器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻和第三電容；所述第一運算放大器的反相輸入端通過第八電阻連接電流傳感器芯片的V1UT端，第一運算放大器的正相輸入端通過第九電阻連接供電模塊、還通過第十電阻接地，第一運算放大器的輸出端通過第十一電阻連接第一運算放大器的反相輸入端，第一運算放大器的輸出端還連接比較單元，第三電容與第十一電阻并聯(lián)。
[0029]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述比較單元包括第二運算放大器、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻；所述第二運算放大器的正相輸入端連接第一運算放大器的輸出端，第二運算放大器的反相輸入端通過第十二電阻連接供電模塊、還通過第十三電阻接地，第二運算放大器的輸出端連接整流檢波單元、還通過第十四電阻連接供電模塊。
[0030]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述整流檢波單元包括第一二極管、第十五電阻、第十六電阻、第四電容和第五電容；所述第一二極管的正極連接第二運算放大器的輸出端，第一二極管的負極通過第四電容接地、還通過第十五電阻連接第十六電阻的一端，所述第十六電阻的一端通過第五電容接地，第十六電阻的另一端連接紅外控制裝置。
[0031]所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中，所述供電模塊包括AC/DC轉(zhuǎn)換器和第六電容，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的VACINL端連接電源接口單元，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VACINN端連接零線端，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO+端連接電流檢測模塊、開關(guān)控制模塊和紅外控制裝置，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO-端接地；第六電容為濾波電容，其正極連接AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO+端、負極接地。
[0032]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，當(dāng)電流檢測模塊檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置，開關(guān)控制模塊根據(jù)紅外控制裝置延遲預(yù)設(shè)時間后輸出第二電平的開關(guān)信號自動延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路，切斷電器的電源，達到節(jié)約電能的目的，還大大減少了待機功耗。在需要開機時，紅外控制裝置輸出第一電平的開關(guān)信號控制開關(guān)控制模塊來導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路，給電器供電使其正常通電工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本實用新型實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0034]圖2為現(xiàn)有紅外電路的電路圖。
[0035]圖3為本實用新型實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中電流檢測模塊的電路圖。
[0036]圖4為本實用新型實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中開關(guān)控制模塊的電路圖。
[0037]圖5為本實用新型實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置中供電模塊的電路圖。

【具體實施方式】
[0038]本實用新型提供一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，為使本實用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本實用新型進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0039]本實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，主要應(yīng)用于通過紅外信號進行控制的電器中。請參閱圖1，所述交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10與現(xiàn)有的紅外控制裝置20協(xié)同工作，均設(shè)置在電器中，能根據(jù)電器的工作狀態(tài)自動切斷或連接電源。當(dāng)遙控器的“開/關(guān)”按鍵發(fā)射紅外信號(開/關(guān)機)給電器時，紅外控制裝置20根據(jù)預(yù)存紅外數(shù)據(jù)識別所述紅外信號的控制指令(為開機還是關(guān)機)，輸出對應(yīng)電平的開關(guān)信號給交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10。
[0040]所述交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10包括開關(guān)控制模塊101、電流檢測模塊102和供電模塊103。所述開關(guān)控制模塊101根據(jù)第一電平的開關(guān)信號導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路。電流檢測模塊102檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置20，紅外控制裝置20延遲預(yù)設(shè)時間后輸出第二電平的開關(guān)信號控制開關(guān)控制模塊101延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路。所述供電模塊103將輸入的交流電220VAC_in轉(zhuǎn)換成直流電壓VCC給開關(guān)控制模塊101、電流檢測模塊102和紅外控制裝置20供電。所述供電模塊連接開關(guān)控制模塊101、電流檢測模塊102和紅外控制裝置20。所述開關(guān)控制模塊101連接電流檢測模塊102和紅外控制裝置20，所述電流檢測模塊102連接紅外控制裝置20。
[0041]在需要開機時，紅外控制裝置20識別遙控器發(fā)出的紅外信號為開機指令，并發(fā)出第一電平(即高電平)的開關(guān)信號SW給開關(guān)控制模塊101。開關(guān)控制模塊101即刻導(dǎo)通電器與電源接口(用于輸入220V的交流電)之間的供電通路，輸出交流電220VAC_out。電器通電之后，紅外控制裝置20將收到的開機的紅外信號轉(zhuǎn)發(fā)給電器，使電器開機，進入工作狀態(tài)。
[0042]在需要關(guān)機時，遙控器發(fā)射的紅外信號為關(guān)機指令，其控制電器進入待機狀態(tài)。電流檢測模塊102檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出低電平的檢測信號ro給紅外控制裝置20，紅外控制裝置20延遲預(yù)設(shè)時間后輸出第二電平(即低電平)的開關(guān)信號SW控制開關(guān)控制模塊101延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路，切斷電器的電源。此時雖然電器的電源插座仍插在電源接口上，但是電源接口輸入的220V的交流電不會進入電器中，大大減少了待機功耗。
[0043]請同時參閱圖2，所述紅外控制裝置20包括單片機Ua、輕觸開關(guān)Kl、LED指示燈Da、紅外接收管IR1、三極管Qa和紅外發(fā)射管Db ;其電路結(jié)構(gòu)及連接關(guān)系如圖2所示。其中，所述單片機Ua采用型號為PIC16F1704低功耗單片機，以降低功耗。紅外接收管IRl對接收的紅外信號進行解調(diào)后傳輸給單片機Ua。單片機Ua識別出該紅外信號對應(yīng)的控制指令(開機或關(guān)機)，當(dāng)為開機指令時，其RA5腳立即輸出高電平的開關(guān)信號SW給開關(guān)控制模塊101。若是關(guān)機指令，單片機Ua的RAl腳等待電流檢測模塊102輸出的檢測信號H)。同時，所述紅外信號經(jīng)過單片機Ua識別后，通過紅外發(fā)射管Db發(fā)射對應(yīng)的控制指令給電器實現(xiàn)相關(guān)控制功能。
[0044]所述控制指令以高低電平組成的脈沖方式呈現(xiàn)，即單片機Ua的RCO腳輸出高電平時，三極管Qa導(dǎo)通使紅外發(fā)射管Db點亮；該RCl腳輸出低電平時，三極管Qa截止使紅外發(fā)射管Db熄滅。紅外發(fā)射管Db的亮滅狀態(tài)形成對應(yīng)的紅外數(shù)據(jù)傳輸給電器。
[0045]本實施例還可以采用手動方式(即按下輕觸開關(guān)Kl)輸出開關(guān)信號SW來控制開關(guān)控制模塊101。當(dāng)輕觸開關(guān)Kl沒有按下時(常態(tài))，單片機Ua的RC3腳保持為高電平，單片機Ua不響應(yīng)。當(dāng)輕觸開關(guān)Kl被按下時，該RC3腳變?yōu)榈碗娖?，單片機Ua可判斷按下的時間長短(即低電平的維持時間)來輸出高、低電平的開關(guān)信號SW。本實施例中，輕觸開關(guān)Kl被按下的時間在2秒內(nèi)，開關(guān)信號SW為高電平；被按下的時間在3秒?5秒，開關(guān)信號SW為低電平。
[0046]在具體實施時，為了避免其他電器的遙控器發(fā)出的紅外信號影響紅外控制裝置20，本實施例還通過輕觸開關(guān)Kl對紅外控制裝置20進行初始化，使紅外控制裝置20中預(yù)先保存“開/關(guān)”按鍵的紅外信號，以便后期識別。
[0047]所述初始化方式為:用戶按下輕觸開關(guān)Kl進入初始化模式(保持按下的狀態(tài))，由于單片機Ua中沒有任何紅外數(shù)據(jù)，其RC5腳輸出相應(yīng)的高低脈沖控制LED指示燈Da慢閃。此時用戶將電器的遙控器對準(zhǔn)紅外控制裝置20按下遙控器上的“開/關(guān)”按鍵，紅外接收管IRl接收紅外信號、解調(diào)后傳輸給單片機Ua存儲。數(shù)據(jù)保存完成后RCO腳控制LED指示燈Da快閃，之后再松開輕觸開關(guān)Kl，初始化完成。
[0048]由于初始化過程中僅保存本電器的遙控器的“開/關(guān)”按鍵的紅外信號，當(dāng)本電器的遙控器發(fā)出其他紅外信號(由頻道、聲音的相關(guān)按鍵產(chǎn)生)時，或者其他電器的遙控器的各個按鍵發(fā)出紅外信號時，紅外控制裝置20不會響應(yīng)，則不會輸出開關(guān)信號SW來通斷電器與電源接口之間的供電通路，以保證電器的正常工作，避免其他遙控器的干擾。
[0049]需要理解的是，現(xiàn)有電器中已有紅外控制裝置，本實施例涉及對紅外控制裝置的功能應(yīng)用，并以紅外控制裝置中常見的一種電路結(jié)構(gòu)為例來闡述紅外控制裝置20與交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10的連接關(guān)系和控制原理。本實施例通過應(yīng)用紅外控制裝置20的現(xiàn)有功能來對交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10進行控制，從而使電器需要開機時自動接通220V的交流電；在待機時延時預(yù)設(shè)時間后切斷交流電的輸入，以減少待機損耗。為了方便用戶操作和生產(chǎn)，在具體實施時，可將所述紅外控制裝置20設(shè)置在交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10中。
[0050]請一并參閱圖3，所述交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10中，開關(guān)控制模塊101包括驅(qū)動單元1011、開關(guān)單元1012和電源接口單元1013。所述驅(qū)動單元1011將紅外控制裝置20輸出的開關(guān)信號SW轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號并輸出，開關(guān)單元1012根據(jù)所述驅(qū)動信號控制電源單元1013的輸出通路的通斷，電源接口單元1013根據(jù)其輸出通路的通斷控制電器與電源接口之間的供電通路的通斷。所述驅(qū)動單元1011、開關(guān)單元1012和電源接口單元1013依次連接。
[0051]其中，所述驅(qū)動單元1011包括第一三極管Ql、光耦可控硅Ul、第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3，所述第一三極管Ql為NPN三極管，第三電阻R3為限流電阻；所述第一三極管Ql的基極連接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端連接紅外控制裝置、還通過第二電阻R2接地，第一三極管Ql的發(fā)射極接地，第一三極管Ql的集電極連接光耦可控硅Ul的陰極2，所述光耦可控硅Ul的陽極I通過第三電阻R3連接供電模塊103 (即輸出直流電壓VCC的端口)，光耦可控硅Ul的第一端子3和第二端子4連接開關(guān)單元1012。
[0052]當(dāng)開關(guān)信號SW為高電平時，第一三極管Ql導(dǎo)通使光耦可控硅Ul的陽極I和陰極2之間產(chǎn)生恒定的電流，光耦可控硅Ul內(nèi)的發(fā)光二極管被點亮控制第一端子3與第二端子4連接。當(dāng)開關(guān)信號SW為低電平時，第一三極管Ql截止，光耦可控硅Ul的陽極I和陰極2之間沒有電流流過，該發(fā)光二極管熄滅，光耦可控硅Ul的第一端子3與第二端子4斷開。
[0053]所述開關(guān)單元1012包括雙向可控硅U2、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，所述第六電阻R6為壓敏電阻，用于保護雙向可控硅U2。所述雙向可控硅U2的控制極G連接所述光耦可控硅Ul的第一端子3、還通過第五電阻R5連接雙向可控硅U2的第一陽極Al、第六電阻R6的一端和電源接口單元1013，雙向可控硅U2的第二陽極A2連接第六電阻R6的另一端和電源接口單元1013、還通過第四電阻R4連接光耦可控硅Ul的第二端子4。
[0054]當(dāng)光耦可控硅Ul的第一端子3與第二端子4連接時，第四電阻R4與第五電阻R5上的電壓增高使雙向可控硅U2導(dǎo)通，即其第一陽極Al與第二陽極A2導(dǎo)通。當(dāng)光耦可控硅Ul的第一端子3與第二端子4斷開連接時，第四電阻R4與第五電阻R5上無電流流過，雙向可控硅U2不導(dǎo)通、即其第一陽極Al與第二陽極A2阻斷。
[0055]在具體實施時，第六電阻R6選擇壓敏電壓為電源電壓峰值1.5倍的壓敏電阻。例如，當(dāng)交流節(jié)電開關(guān)控制裝置應(yīng)用在220VAC的交流市電中時，可選用壓敏電壓為470V的壓敏電阻。如果壓敏電壓過高，其限制反向電壓的效果較差，易引起電路誤工作。
[0056]所述電源接口單元1013包括電源輸入接口 J1、電源輸出接口 J2和第七電阻R7，所述第七電阻R7為正溫度系數(shù)熱敏電阻。所述電源輸入接口 Jl的火線端L通過第七電阻R7連接第一電流檢測端LI，第二電流檢測端L2連接第六電阻R6的另一端，電源輸入接口Jl的零線端N連接電源輸出接口 J2的N-220V端口，電源輸出接口 J2的L-220V端口連接第六電阻R6的一端。
[0057]其中，所述第七電阻R7正常工作時電阻很小，能有效地吸收電器(此時電器相當(dāng)于負載)斷電時產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，保護雙向可控硅U2不被損壞。第七電阻R7還可以起到過載保護作用；當(dāng)負載處于過載狀態(tài)時，流過第七電阻R7的電流增大，其溫度升高，電阻變大，最后導(dǎo)致第七電阻R7幾乎處于阻斷狀態(tài)，從而起到電流保護作用。而當(dāng)過載排除后，第七電阻R7溫度降低，恢復(fù)導(dǎo)通狀態(tài)，又恢復(fù)正常工作。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解的是，所述第一電流檢測端L1、第二電流檢測端L2為常導(dǎo)通狀態(tài)。本實施例主要是引出這兩個檢測端便于電流檢測模塊102檢測電流狀態(tài)，以判斷電器是否處于待機狀態(tài)。當(dāng)雙向可控硅U2導(dǎo)通時，電源輸出接口 J2的L-220V端口與電流檢測端L2連接，從電源輸出接口 J2輸出220V的交流電給電器(如圖3中220VAC_out)。當(dāng)雙向可控硅U2不導(dǎo)通時，220V的交流電無法輸出，相當(dāng)于切斷了電器的電源，從而減少了待機功耗。本實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置的改進點之一在于，上述開關(guān)控制模塊101采用固態(tài)控制電路結(jié)構(gòu)，與市面上常見的電磁繼電器控制方式相比，本實施例具有:安全可靠、壽命長、無噪聲污染、電磁輻射小等優(yōu)點。
[0059]請同時參閱圖4，所述電流檢測模塊102包括電流電壓轉(zhuǎn)換單元1021、放大單元1022、比較單元1023和整流檢波單元1024，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元1021、放大單元1022、比較單元1023和整流檢波單元1024依次連接，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元1021連接電源接口單元1013，整流檢波單元1024連接紅外控制裝置。所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元1021用于檢測電源接口單元內(nèi)的交流電流、并將所述交流電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)壓值的電壓信號輸出。放大單元1022對所述電壓信號按照預(yù)設(shè)比例放大后輸出放大信號。比較單元1023將所述放大信號與預(yù)置的比較電壓進行比較后輸出交流的電平信號。整流檢波單元1024將交流的電平信號轉(zhuǎn)換為直流的脈沖電壓信號并進行檢波后輸出檢測信號ro給紅外控制裝置。
[0060]所述電流電壓轉(zhuǎn)換單兀1021包括電流傳感器芯片U3、第一電容Cl和第二電容C2，所述電流傳感器芯片U3的IP+端、IP-端分別連接電源接口單元1013的第二電流檢測端L2、第一電流檢測端LI，電流傳感器芯片U3的VCC端連接供電模塊103、還通過第一電容Cl接地，電流傳感器芯片U3的FILTER端通過第二電容C2接地，電流傳感器芯片U3的V1UT端連接放大單元1022。
[0061]其中，所述電流傳感器芯片U3采用集成霍爾器件ACS712，其功耗較低。當(dāng)電源接口單元1013的第一電流檢測端LI與第二電流檢測端L2之間有電流流過時，電流傳感器芯片U3將交流電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)壓值的電壓信號，從其V1UT端輸出。電壓信號的幅度(即壓值)與所述電流的大小成比例。
[0062]所述放大單元1022包括第一運算放大器U4、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻Rll和第三電容C3 ;所述第一運算放大器U4的反相輸入端通過第八電阻R8連接電流傳感器芯片U3的V1UT端，第一運算放大器U4的正相輸入端通過第九電阻R9連接供電模塊、還通過第十電阻RlO接地，第一運算放大器U4的輸出端通過第十一電阻Rll連接第一運算放大器U4的反相輸入端，第一運算放大器U4的輸出端還連接比較單元1023，第三電容C3與第—^一電阻Rll并聯(lián)。
[0063]第九電阻R9與第十電阻RlO對供電模塊輸出的直流電壓VCC進行分壓后輸出基準(zhǔn)電壓，第一運算放大器U4根據(jù)所述基準(zhǔn)電壓對電流傳感器芯片U3的V1UT端輸出的電壓信號按照一定的預(yù)設(shè)比例放大，輸出放大信號給比較單元1023。
[0064]所述比較單元1023包括第二運算放大器U5、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14 ;所述第二運算放大器U5的正相輸入端連接第一運算放大器U4的輸出端，第二運算放大器U5的反相輸入端通過第十二電阻R12連接供電模塊、還通過第十三電阻R13接地，第二運算放大器U5的輸出端連接整流檢波單元1024、還通過第十四電阻R14連接供電模塊。
[0065]第十二電阻R12與第十三電阻R13對供電模塊輸出的直流電壓VCC進行分壓后輸出比較電壓(即用于比較的預(yù)設(shè)門限)。當(dāng)?shù)谝贿\算放大器U4輸出的放大信號的電壓大于所述比較電壓時，第二運算放大器U5輸出高電平(即直流電壓VCC的壓值);反之，輸出低電平；高電平和低電平組合為交流的電平信號給整流檢波單元1024。
[0066]所述整流檢波單元1024包括第一二極管D1、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第四電容C4和第五電容C5 ;所述第一二極管Dl的正極連接第二運算放大器U5的輸出端，第一二極管 Dl的負極通過第四電容C4接地、還通過第十五電阻R15連接第十六電阻R16的一端，所述第十六電阻R16的一端通過第五電容C5接地，第十六電阻R16的另一端連接紅外控制裝置。
[0067]其中，第十五電阻R15、第十六電阻R16、第四電容C4和第五電容C5組成檢波電路。交流的電平信號經(jīng)過第一二極管Dl后變?yōu)橹绷鞯拿}沖電壓信號，再經(jīng)過檢波電路后變?yōu)橹绷鞯臋z測信號ro給紅外控制裝置，以便于紅外控制裝置檢測判斷電器是否處于待機狀態(tài)。
[0068]請繼續(xù)參閱圖4，當(dāng)檢測流過電源接口單元1013的第一電流檢測端LI與第二電流檢測端L2之間的電流大于門限電流后，輸出的檢測信號ro為高電平，電器處于工作狀態(tài)；反之，檢測信號ro為低電平，電器處于待機狀態(tài)。
[0069]請一并參閱圖5，本實施例中，所述供電模塊包括AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml和第六電容C6，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml的VACINL端連接電源接口單元中的第一電流檢測端LI，AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml的VACINN端連接零線端N，AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml的VO+端(輸出直流電壓VCC)連接電流檢測模塊、開關(guān)控制模塊和紅外控制裝置，AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml的VO-端接地。第六電容C6為濾波電容，其正極連接AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml的VO+端、負極接地。
[0070]AC/DC轉(zhuǎn)換器Ml為隔離型，能將交流電220VVAC_in轉(zhuǎn)換為5V的直流電壓VCC ;其可采用RECOM公司的型號為RAC02的AC/DC轉(zhuǎn)換器，其輸出功率為2W，待機功耗僅為30mW，進一步減少了待機功耗。
[0071]請同時參閱圖1至圖5，假設(shè)供電模塊103已工作并輸出5V的直流電壓VCC給交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10中的其他模塊和紅外控制裝置20供電。所述交流節(jié)電開關(guān)控制裝置10與紅外控制裝置20的工作原理為:
[0072]一、當(dāng)電器處于工作狀態(tài)，需要關(guān)機時。
[0073]1、遙控器發(fā)射為關(guān)機指令的紅外信號，被紅外接收管IRl接收解調(diào)后傳輸給單片機Ua識別出為關(guān)機的控制指令。單片機Ua的RAl腳等待電流檢測模塊102輸出的檢測信號PD。同時，單片機Ua輸出控制指令通過紅外發(fā)射管Db發(fā)射給電器，使電器處于待機狀態(tài)。
[0074]2、待機狀態(tài)下第一電流檢測端LI與第二電流檢測端L2上無電流流過，電流傳感器芯片U3檢測到其IP+端、IP-端為低電平時，輸出低電平的電壓信號、依次進行放大、t匕較、整流、檢波后輸出低電平的檢測信號ro給紅外控制裝置20的單片機Ua。
[0075]3、單片機Ua判斷電器處于待機狀態(tài)，啟動其內(nèi)部計時器開機計時，在計時時間達到后、即延遲預(yù)設(shè)時間(如15分鐘)后，輸出低電平的開關(guān)信號SW給開關(guān)控制模塊101。
[0076]4、低電平的開關(guān)信號SW控制第一三極管Ql截止,光稱可控娃Ul的陽極I和陰極2之間沒有電流流過使其第一端子3與第二端子4斷開連接。第四電阻R4與第五電阻R5上無電流流過，雙向可控硅U2的第一陽極Al與第二陽極A2阻斷，交流電220VAC_in無法從電源輸出接口 J2輸出，相當(dāng)于切斷了電器的電源，從而減少了待機功耗。關(guān)閉電源時，LED指示燈Da處于常亮狀態(tài)。
[0077]應(yīng)當(dāng)理解的是，在單片機Ua計時過程中，若檢測信號H)變成高電平，則判斷電器又處于工作狀態(tài)(此為用戶關(guān)機后又開機的情況)，此時計時器停止工作并將計時清零。由于還沒有切斷電源，電器可以恢復(fù)工作狀態(tài)。本實施例只有在檢測信號ro保持低電平超過計時時間后才輸出低電平的開關(guān)信號sw關(guān)閉電源，以避免電器通電、斷電頻繁切換產(chǎn)生多余的電能消耗，延長開關(guān)控制模塊ιο?的使用壽命。
[0078]二、當(dāng)電器處于關(guān)機狀態(tài)，需要開機時。
[0079]1、遙控器發(fā)射開機指令的紅外信號，被紅外接收管IRl接收解調(diào)后傳輸給單片機Ua識別出為開機的控制指令。單片機Ua的RA5立即輸出高電平的開關(guān)信號SW給開關(guān)控制模塊101。
[0080]2、高電平的開關(guān)信號SW控制第一三極管Ql導(dǎo)通，光耦可控硅Ul的陽極I和陰極2之間產(chǎn)生恒定的電流使其第一端子3與第二端子4連接。第四電阻R4與第五電阻R5上的電壓增高使雙向可控硅U2的第一陽極Al與第二陽極A2導(dǎo)通，交流電220VAC_in從電源輸出接口 J2輸出，給電器供電。
[0081]3、第一電流檢測端LI與第二電流檢測端L2上有電流流過，電流傳感器芯片U3檢測到其IP+端、IP-端為高電平時，輸出高電平的檢測信號ro給單片機Ua。
[0082]4、單片機Ua根據(jù)高電平的檢測信號H)判斷電器與電源接口之間的供電通路已連接。單片機Ua輸出控制指令通過紅外發(fā)射管Db發(fā)射給電器，使電器開機，進入工作狀態(tài)。導(dǎo)通電源時，LED指示燈Da處于熄滅狀態(tài)。
[0083]本實施例提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置的改進點之一還在于，大大減少了功耗。根據(jù)實際電路測試得出各模塊的最大待機功耗包括:供電模塊為30mW，紅外控制裝置為
2.8mff (單片機)+6mW (紅外收發(fā))，電流檢測模塊為52mW，開關(guān)控制模塊為2mW。在待機狀態(tài)下的總消耗功率小于0.1W。如果交流節(jié)電開關(guān)控制裝置一直工作，其一年消耗的電量為:0.lW*24h*365=876Wh=0.876度；也即是說，交流節(jié)電開關(guān)控制裝置一年消耗的電量小于I度，幾乎為“O”功耗。
[0084]綜上所述， 本實用新型提供的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，在需要開機時，由開關(guān)控制模塊根據(jù)第一電平的開關(guān)信號導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路，給電器供電。當(dāng)電流檢測模塊檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置，紅外控制裝置延遲預(yù)設(shè)時間后輸出第二電平的開關(guān)信號控制延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路，停止供電、以減少待機功耗。由于所述開關(guān)控制模塊采用固態(tài)控制電路結(jié)構(gòu)，比市面上常見的電磁繼電器控制方式具有更安全、壽命長、無噪聲污染、電磁輻射小等優(yōu)點。同時，交流節(jié)電開關(guān)控制裝置的電路設(shè)計和電子器件的型號選擇使其一年消耗的電量小于I度，不僅自身能耗低、還通過待機后關(guān)閉電源來大大降低待機能耗。
[0085]可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本實用新型的技術(shù)方案及其實用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，與紅外控制裝置連接，其特征在于，包括: 用于根據(jù)第一電平的開關(guān)信號導(dǎo)通電器與電源接口之間的供電通路，以及根據(jù)紅外控制裝置延遲預(yù)設(shè)時間后輸出的第二電平的開關(guān)信號、延遲關(guān)斷電器與電源接口之間的供電通路的開關(guān)控制模塊； 用于檢測電器處于待機狀態(tài)時，輸出檢測信號給紅外控制裝置的電流檢測模塊； 用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電給開關(guān)控制模塊、電流檢測模塊和紅外控制裝置供電的供電模塊； 所述供電模塊連接開關(guān)控制模塊、電流檢測模塊和紅外控制裝置，所述開關(guān)控制模塊連接電流檢測模塊和紅外控制裝置，所述電流檢測模塊連接紅外控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊包括: 用于將紅外控制裝置輸出的開關(guān)信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號并輸出的驅(qū)動單元； 用于根據(jù)所述驅(qū)動信號控制電源單元的輸出通路的通斷的開關(guān)單元； 用于根據(jù)其輸出通路的通斷控制電器與電源接口之間的供電通路的通斷的電源接口單元； 所述驅(qū)動單元、開關(guān)單元和電源接口單元依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括第一三極管、光耦可控硅、第一電阻、第二電阻和第三電阻，所述第一三極管為NPN三極管，第三電阻為限流電阻；所述第一三極管的基極連接第一電阻的一端，第一電阻的另一端連接紅外控制裝置、還通過第二電阻接地，第一三極管的發(fā)射極接地，第一三極管的集電極連接光耦可控硅的陰極，所述光耦可控硅的陽極通過第三電阻連接供電模塊，光耦可控硅的第一端子和第二端子連接開關(guān)單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述開關(guān)單元包括雙向可控硅、第四電阻、第五電阻和第六電阻，所述第六電阻為用于保護雙向可控硅的壓敏電阻；所述雙向可控硅的控制極連接所述光耦可控硅的第一端子、還通過第五電阻連接雙向可控硅的第一陽極、第六電阻的一端和電源接口單元，雙向可控硅的第二陽極連接第六電阻的另一端和電源接口單元、還通過第四電阻連接光耦可控硅的第二端子。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述電源接口單元包括電源輸入接口、電源輸出接口和第七電阻，所述第七電阻為正溫度系數(shù)熱敏電阻；所述電源輸入接口的火線端通過第七電阻連接第一電流檢測端，第二電流檢測端連接第六電阻的另一端，電源輸入接口的零線端連接電源輸出接口的N-220V端口，電源輸出接口的L-220V端口連接第六電阻的一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述電流檢測模塊包括: 用于檢測電源接口單元內(nèi)的交流電流、將所述交流電流與預(yù)置電流轉(zhuǎn)換為對應(yīng)壓值的電壓信號輸出的電流電壓轉(zhuǎn)換單兀； 用于對所述電壓信號按照預(yù)設(shè)比例放大后輸出放大信號的放大單元； 用于將所述放大信號與預(yù)置的比較電壓進行比較后輸出交流的電平信號的比較單元;用于將交流的電平信號轉(zhuǎn)換為直流的脈沖電壓信號并進行檢波后輸出檢測信號給紅外控制裝置的整流檢波單元； 所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元、放大單元、比較單元和整流檢波單元依次連接，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元連接電源接口單元，整流檢波單元連接紅外控制裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述電流電壓轉(zhuǎn)換單元包括電流傳感器芯片、第一電容和第二電容，所述電流傳感器芯片的IP+端、IP-端均連接電源接口單元，電流傳感器芯片的VCC端連接供電模塊、還通過第一電容接地，電流傳感器芯片的FILTER端通過第二電容接地，電流傳感器芯片的V1UT端連接放大單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述放大單元包括第一運算放大器、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻和第三電容；所述第一運算放大器的反相輸入端通過第八電阻連接電流傳感器芯片的V1UT端，第一運算放大器的正相輸入端通過第九電阻連接供電模塊、還通過第十電阻接地，第一運算放大器的輸出端通過第十一電阻連接第一運算放大器的反相輸入端，第一運算放大器的輸出端還連接比較單元，第三電容與第十一電阻并聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述比較單元包括第二運算放大器、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻；所述第二運算放大器的正相輸入端連接第一運算放大器的輸出端，第二運算放大器的反相輸入端通過第十二電阻連接供電模塊、還通過第十三電阻接地，第二運算放大器的輸出端連接整流檢波單元、還通過第十四電阻連接供電模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述整流檢波單元包括第一二極管、第十五電阻、第十六電阻、第四電容和第五電容；所述第一二極管的正極連接第二運算放大器的輸出端，第一二極管的負極通過第四電容接地、還通過第十五電阻連接第十六電阻的一端，所述第十六電阻的一端通過第五電容接地，第十六電阻的另一端連接紅外控制裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流節(jié)電開關(guān)控制裝置，其特征在于，所述供電模塊包括AC/DC轉(zhuǎn)換器和第六電容，所述AC/DC轉(zhuǎn)換器的VACINL端連接電源接口單元，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VACINN端連接零線端，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO+端連接電流檢測模塊、開關(guān)控制模塊和紅外控制裝置，AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO-端接地；第六電容為濾波電容，其正極連接AC/DC轉(zhuǎn)換器的VO+端、負極接地。
【文檔編號】H01R13/717GK203859335SQ201420197207
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】陳新剛, 張惠興, 鐘文濤 申請人:Tcl集團股份有限公司