專利名稱：開(kāi)關(guān)裝置的直流電源控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)通過(guò)使用一個(gè)低壓直流控制電路發(fā)出命令和實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的供電的切換來(lái)控制市電對(duì)電子設(shè)備供電的啟動(dòng)的系統(tǒng)。本發(fā)明已經(jīng)被開(kāi)發(fā)，并且后文中將以系統(tǒng)實(shí)例的方法進(jìn)行描述，該系統(tǒng)利用一個(gè)中央處理器，該中央處理器被配置為對(duì)命令信號(hào)起作用和發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，以在家庭住宅或其它建筑物中切換對(duì)設(shè)備的供電。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)中，普通控制電路的導(dǎo)線被用來(lái)在一個(gè)足夠進(jìn)行開(kāi)關(guān)繼電器的啟動(dòng)的電平上載運(yùn)命令信號(hào)、啟動(dòng)信號(hào)和電流。這種方法使一個(gè)給定系統(tǒng)設(shè)施所要求的導(dǎo)線的數(shù)量最小化，但卻強(qiáng)加了對(duì)電壓調(diào)節(jié)的要求，以便在電路條件的改變、包括設(shè)施尺寸的變化時(shí)能進(jìn)行可靠的運(yùn)行。象這樣的電壓可調(diào)節(jié)的、直流電源的包含關(guān)系并不出現(xiàn)任何困難，但是，當(dāng)試圖采用命令和/或啟動(dòng)信號(hào)來(lái)調(diào)制其它恒定的控制電路電壓時(shí)問(wèn)題就出現(xiàn)了，也就是說(shuō)，傳統(tǒng)的可調(diào)節(jié)電源對(duì)交變的信號(hào)將出現(xiàn)零阻抗，因此，明顯地吸收命令和啟動(dòng)信號(hào)。
為了避免這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)作了一個(gè)嘗試，即通過(guò)使電壓調(diào)節(jié)的響應(yīng)時(shí)間相對(duì)于命令信號(hào)和啟動(dòng)信號(hào)所使用的調(diào)制頻率要慢。然而，這種解決方案需要引入R.C時(shí)間常數(shù)電路成分，這將相應(yīng)導(dǎo)致電能損耗，并對(duì)可能與給定設(shè)施相連接的負(fù)載設(shè)備的數(shù)量強(qiáng)加限制。
發(fā)明描述本發(fā)明試圖避免這個(gè)問(wèn)題，同時(shí)又不增加控制電路導(dǎo)線的數(shù)量，即通過(guò)使控制電路的電壓以控制和啟動(dòng)信號(hào)的調(diào)制速率在兩個(gè)電平之間被調(diào)節(jié)。
因此，本發(fā)明可以廣義地限定為提供一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的方式控制電源到電子設(shè)備之間的連接的系統(tǒng)，其包括一個(gè)低壓直流電源、在電源和開(kāi)關(guān)裝置之間的電連接、和用來(lái)向電連接產(chǎn)生和饋入脈沖狀控制信號(hào)的裝置。該系統(tǒng)的特征在于電源包括用來(lái)探測(cè)脈沖狀(pulse-form)控制信號(hào)的存在的裝置和用來(lái)在兩個(gè)分立的電平之間響應(yīng)于脈沖狀控制信號(hào)和以與脈沖狀控制信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率來(lái)調(diào)制電源的輸出電壓的裝置。
本發(fā)明更具體的優(yōu)選形式可以限定為提供一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的方式控制電源到電子設(shè)備之間的連接的系統(tǒng)，其包括一個(gè)低壓直流電源、通過(guò)電連接方式與電源相連接并由電源供電的多個(gè)命令單元、和通過(guò)電連接方式與電源相連接并由電源供電的多個(gè)開(kāi)關(guān)裝置。各命令單元的相應(yīng)單元被配置成產(chǎn)生獨(dú)特編碼的脈沖狀命令信號(hào)和通過(guò)電連接方式把命令信號(hào)饋入中央處理單元，這個(gè)中央處理單元被配置成產(chǎn)生具有由多個(gè)命令信號(hào)確定的代碼的脈沖狀啟動(dòng)信號(hào)并通過(guò)電連接方式把啟動(dòng)信號(hào)饋入開(kāi)關(guān)裝置。該系統(tǒng)的特征在于電源上設(shè)有一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器，這個(gè)電壓調(diào)節(jié)器包括用來(lái)探測(cè)脈沖狀信號(hào)的存在的裝置和用來(lái)在兩個(gè)分立的電平之間響應(yīng)于脈沖狀信號(hào)應(yīng)和以與脈沖狀信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率調(diào)制電源的輸出電壓的裝置。
這二個(gè)分立的電源輸出電壓電平包括對(duì)應(yīng)于未調(diào)制的電源電壓電平的高電平和對(duì)應(yīng)于命令和/或啟動(dòng)信號(hào)所要求的最小電壓電平的低電平。高電壓電平典型地將在15至30V的范圍內(nèi)，而高電壓電平與低電壓電平之間的差值典型地將在1至5V范圍內(nèi)。
在上面所限定的系統(tǒng)(當(dāng)在它的優(yōu)選形式中時(shí))的使用中，響應(yīng)于開(kāi)關(guān)裝置對(duì)適當(dāng)編碼的啟動(dòng)信號(hào)的探測(cè)，開(kāi)關(guān)裝置被配置成使電源與各電子設(shè)備中的相關(guān)一個(gè)連接。本發(fā)明的優(yōu)選特征命令單元最好包括信號(hào)產(chǎn)生器，當(dāng)被操作時(shí)它產(chǎn)生數(shù)字形式的編碼信號(hào)。操作可以通過(guò)手動(dòng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)操作一個(gè)按鈕型開(kāi)關(guān)，或從另一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，例如一個(gè)紅外信號(hào)發(fā)射裝置，通過(guò)遙控方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
開(kāi)關(guān)裝置最好包括具有觸點(diǎn)的電磁繼電器，這些觸點(diǎn)根據(jù)需要由繼電器來(lái)切換電源的電子設(shè)備而常打或常閉。另一方面，開(kāi)關(guān)裝置可以包括雙穩(wěn)繼電器單元。在這兩種情形中，開(kāi)關(guān)繼電器的每一個(gè)均包括被配置成探測(cè)來(lái)自中央處理單元的適當(dāng)編碼的啟動(dòng)信號(hào)的存在和根據(jù)適當(dāng)?shù)膯?dòng)信號(hào)的探測(cè)起動(dòng)開(kāi)關(guān)操作的電路。
中央處理單元可以包括任何傳統(tǒng)類型的獨(dú)立處理器或計(jì)算機(jī)，它最好設(shè)有鍵盤或其它機(jī)構(gòu)，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入和有可能對(duì)系統(tǒng)編程以滿足特殊的操作要求。
系統(tǒng)可以在多種復(fù)雜的層次上操作，和在最簡(jiǎn)單的層次上系統(tǒng)可以被用于響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)操作開(kāi)關(guān)的命令單元的手動(dòng)啟動(dòng)來(lái)控制預(yù)定房間照明的供能。另外，在一個(gè)簡(jiǎn)單的層次上，系統(tǒng)可以被編程以用來(lái)控制預(yù)先確定的內(nèi)部和/或外部照明的供能，并在由類似于探測(cè)器形式的命令單元探測(cè)到存在一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的情況下提供闖入者報(bào)警。作為一個(gè)進(jìn)一步的實(shí)例，該系統(tǒng)可以被編程為以預(yù)定次數(shù)對(duì)照明和其它電子設(shè)備供能，或者用于準(zhǔn)備好一個(gè)住所打算居住的目的或者當(dāng)?shù)氐淖艚o試圖闖入者一個(gè)深刻印象。過(guò)載控制可以編程到該系統(tǒng)中，以例如阻止在高的環(huán)境光條件下對(duì)照明的供能或禁止對(duì)被選擇的電子設(shè)備的啟動(dòng)。
從下面的對(duì)用來(lái)控制市電對(duì)家庭住宅中的電子設(shè)備供電的啟動(dòng)的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的描述中可以更全面地理解本發(fā)明。該描述是通過(guò)參照附圖進(jìn)行的。
附圖簡(jiǎn)述在附圖中—

圖1顯示完整系統(tǒng)的示意圖；圖2顯示設(shè)置在圖1中的系統(tǒng)中的電源的電路圖；圖2A是電源的輸出電壓的一個(gè)實(shí)例的示意圖；和圖3顯示設(shè)置在圖1中的系統(tǒng)中的命令單元的信號(hào)產(chǎn)生器的示意圖。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述正如所圖示的，完整的控制系統(tǒng)包括一個(gè)電源10，它與一個(gè)單相交流市電電源11相連接。該電源設(shè)有一個(gè)變壓器/橋式整流電路12，如圖2所示，和它提供直流電輸出到電壓調(diào)節(jié)器13。來(lái)自電壓調(diào)節(jié)器13的輸出保持在20V的額定電壓上，和被連接到雙線控制電路導(dǎo)線14上。
盡管典型的系統(tǒng)通常采用非常多的命令單元，但這里顯示了三個(gè)命令單元15A、B和C與控制電路導(dǎo)線14相連接。每一個(gè)命令單元15上設(shè)有一個(gè)可手動(dòng)操作的按鈕型開(kāi)關(guān)16和一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器17。與每個(gè)命令單元15相關(guān)聯(lián)的信號(hào)產(chǎn)生器顯示在圖3中，它通過(guò)控制電路導(dǎo)線14來(lái)供電，并被配置成用來(lái)產(chǎn)生由控制電路電壓的數(shù)字調(diào)制構(gòu)成的獨(dú)特的命令信號(hào)。
來(lái)自命令單元15的命令信號(hào)由中央處理單元18來(lái)探測(cè)，這個(gè)中央處理單元18與控制電路導(dǎo)線14相連接和由市電電源11來(lái)供電。中央處理單元18被編程為把探測(cè)到的命令信號(hào)轉(zhuǎn)換成啟動(dòng)信號(hào)，這個(gè)啟動(dòng)信號(hào)被饋入控制電路導(dǎo)線中以由開(kāi)關(guān)繼電器單元(acutator relay wnit)19A、B和C來(lái)探測(cè)。中央處理單元被編程為排除在控制電路導(dǎo)線上二個(gè)或多個(gè)命令和/或啟動(dòng)信號(hào)的同時(shí)疊加。
此外，中央處理單元18包括編程設(shè)施，其通過(guò)使用一個(gè)鍵盤(圖中未示出)進(jìn)行局部編程或系統(tǒng)的再編程，以便擴(kuò)展系統(tǒng)和/或修正中央處理單元的轉(zhuǎn)換功能。
開(kāi)關(guān)繼電器單元19的每一個(gè)設(shè)有一個(gè)雙穩(wěn)繼電器20和探測(cè)器/信號(hào)處理電路21，后者被配置成探測(cè)來(lái)自中央處理單元18的適當(dāng)編碼的啟動(dòng)信號(hào)，在接收啟動(dòng)信號(hào)時(shí)把繼電器操作信號(hào)施加到相關(guān)的繼電器20上。當(dāng)被啟動(dòng)到一個(gè)閉合狀態(tài)時(shí)，每一個(gè)繼電器20把相關(guān)的負(fù)載22與市電電源11相連接。
作為系統(tǒng)的一種可能的操作狀態(tài)的一個(gè)例子，命令單元15A中開(kāi)關(guān)16的操作可以產(chǎn)生一個(gè)含有一個(gè)代碼的命令信號(hào)，這個(gè)代碼由中央處理單元18來(lái)識(shí)別作為可以轉(zhuǎn)換成啟動(dòng)信號(hào)的代碼，這個(gè)啟動(dòng)信號(hào)由繼電器單元19C來(lái)探測(cè)。然后，在已經(jīng)探測(cè)到啟動(dòng)信號(hào)之后，繼電器單元19C使它的繼電器20閉合以便使市電與負(fù)載22C相連接。
在控制電路導(dǎo)線14上沒(méi)有任何命令或啟動(dòng)信號(hào)的狀態(tài)下，在圖2中所示的電源保持對(duì)控制電路導(dǎo)線14的20V供電。為了這個(gè)目的，電源電路上設(shè)置一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器22。為了防止命令或啟動(dòng)信號(hào)的“吸收”，作為由電源完成的正常電壓調(diào)節(jié)的一個(gè)結(jié)果，在圖2中所示的電源被配置成用來(lái)在兩個(gè)電平之間以與編碼的命令和啟動(dòng)信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率調(diào)節(jié)，或，用另一種方式表達(dá)，調(diào)制對(duì)控制電路導(dǎo)線14的輸出電壓，該被編碼的命令和啟動(dòng)信號(hào)在任何一個(gè)時(shí)間出現(xiàn)在控制電路導(dǎo)線上。因此，電源具有如下的作用，即探測(cè)由命令單元15或由中央處理單元18產(chǎn)生的脈沖狀信號(hào)的存在，和調(diào)制被施加到其上出現(xiàn)信號(hào)的相同控制電路導(dǎo)線14上的供電電壓。供電電壓的調(diào)制是響應(yīng)于命令或啟動(dòng)信號(hào)的存在和以與被編碼的命令或啟動(dòng)信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率而發(fā)生的。因此，供電電壓在兩個(gè)電平(高電平和低電平)之間和以模擬命令或啟動(dòng)信號(hào)的代碼的方式被調(diào)制。正如上面所述的，電源電壓的高電平是+20V，而它的低電平典型地為+17V，正如在圖2A中圖示出來(lái)的電壓信號(hào)所表示的。
電壓調(diào)節(jié)器22包括一個(gè)LM 350可調(diào)線性電壓調(diào)節(jié)器，它的輸出電平由電阻比R2/R1來(lái)確定，或當(dāng)比較器23被有效地控制以使電阻R2和R3并聯(lián)設(shè)置時(shí)，它的輸出電平由電阻比R2·R3/R1(R2+R3)來(lái)確定。
采用在圖3中所示的具體電路結(jié)構(gòu)和根據(jù)由電阻比R2/R1確定的輸出電壓值，當(dāng)在控制電路導(dǎo)線14上設(shè)有命令或啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，輸出電壓被保持在20V的電平上。
比較器23包括一個(gè)運(yùn)算放大器，這個(gè)運(yùn)算放大器具有由比率R4/R5確定的細(xì)小漂移，由于這個(gè)細(xì)小漂移，設(shè)置分離調(diào)節(jié)的電壓源24以確保對(duì)比較器電路23的恒壓源。調(diào)節(jié)器24包括一個(gè)78L12恒壓源集成電路裝置。
當(dāng)系統(tǒng)在控制電路導(dǎo)線14上沒(méi)有命令或啟動(dòng)信號(hào)時(shí)操作時(shí)，比較器23的非反相輸入端保持在高電平上，并且調(diào)節(jié)器22的輸出電壓電平(由電阻比R2/R1來(lái)確定)被保持在20V的高電平上。然而，如果在圖3中所示的命令單元之一被啟動(dòng)時(shí)，流過(guò)信號(hào)產(chǎn)生器17中的集電極電阻R6的電流將被探測(cè)作為流過(guò)在圖2的電源電路中的電阻R7的電流。作為由電阻R4和R5的量值建立起來(lái)的低漂移結(jié)果，比較器23的反相輸入端相對(duì)于它的非反相輸入端將變成高電平，致使比較器的輸出處在低電平上，并有效地使電阻R3與電阻R2并聯(lián)設(shè)置。然后，采用由大約17V的電平所表示的電路分量值，調(diào)節(jié)器的輸出將變低。
調(diào)節(jié)器輸出電壓將一直處于低電平狀態(tài)直到流過(guò)電阻R6和R7的電流終止，此時(shí)，調(diào)節(jié)器輸出電壓將返回到高電平的狀態(tài)。在系統(tǒng)中隨著啟動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生將發(fā)生相同的電路操作。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的手段來(lái)控制電源與電子設(shè)備之間的連接的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)低壓直流電源、一個(gè)在電源和開(kāi)關(guān)裝置之間的電連接、和用來(lái)向電連接產(chǎn)生和饋入脈沖狀控制信號(hào)的裝置；其特征在于，電源包括用來(lái)探測(cè)脈沖狀控制信號(hào)的存在的裝置和用來(lái)響應(yīng)于脈沖狀控制信號(hào)和以與脈沖狀控制信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率在兩個(gè)分立的電平之間調(diào)制電源的輸出電壓的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征還在于，用來(lái)產(chǎn)生脈沖狀控制信號(hào)的裝置包括可啟動(dòng)的諸命令單元，這些命令單元被配置成當(dāng)被啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生數(shù)字編碼的命令信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征還在于，用來(lái)產(chǎn)生脈沖狀控制信號(hào)的裝置包括可啟動(dòng)的諸命令單元和一個(gè)中央處理單元，各命令單元的相應(yīng)單元被配置成當(dāng)被啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生獨(dú)特?cái)?shù)字編碼的命令信號(hào)，中央處理單元被配置成用來(lái)探測(cè)數(shù)字編碼的命令信號(hào)和產(chǎn)生由各個(gè)數(shù)字編碼的命令信號(hào)確定的數(shù)字編碼的啟動(dòng)信號(hào)，并且各開(kāi)關(guān)裝置的相應(yīng)裝置被配置成響應(yīng)于對(duì)各數(shù)字編碼的啟動(dòng)信號(hào)的預(yù)定信號(hào)的存在的探測(cè)進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征還在于，中央處理單元被編程為把探測(cè)到的所述命令信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成預(yù)定的所述啟動(dòng)信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征還在于，中央處理單元被編程為用來(lái)排除在電源和開(kāi)關(guān)裝置之間的電連接上兩個(gè)或多個(gè)命令和/或啟動(dòng)信號(hào)的同時(shí)疊加。
6.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征還在于，各命令單元的每一個(gè)包括一個(gè)可手動(dòng)操作的開(kāi)關(guān)、和用來(lái)響應(yīng)于開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)字編碼的命令信號(hào)的裝置。
7.如權(quán)利要求1至4的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其特征還在于，開(kāi)關(guān)裝置包括電磁繼電器，這個(gè)電磁繼電器被配置成把市電電源與電子設(shè)備連接在一起。
8.如前述權(quán)利要求的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其特征還在于，電源被配置成當(dāng)在電源和開(kāi)關(guān)裝置之間的電連接上沒(méi)有任何所述脈沖狀控制信號(hào)的狀態(tài)下提供具有高電壓電平的輸出，并且電源被配置成響應(yīng)被探測(cè)到存在于電連接上的任何所述脈沖狀控制信號(hào)和以這個(gè)脈沖狀控制信號(hào)的速率來(lái)降低輸出的電壓電平。
9.如前述權(quán)利要求的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其特征還在于，電源包括一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器電路，其當(dāng)在電源和開(kāi)關(guān)裝置之間的電連接上沒(méi)有任何所述脈沖狀控制信號(hào)的狀態(tài)下提供具有高電壓電平的輸出，該電源包括用來(lái)探測(cè)由于在電連接上任何所述脈沖狀控制信號(hào)的存在而引起的流過(guò)電源的電流的變化的裝置，并且提供了用來(lái)響應(yīng)于在所述電流中探測(cè)到的變化和以在所述電流中所探測(cè)到的變化的速率來(lái)降低調(diào)節(jié)器電路的輸出的電壓電平的裝置。
10.一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的手段來(lái)控制電源與電子設(shè)備之間的連接的系統(tǒng)，其包括一個(gè)低壓直流電源、多個(gè)通過(guò)電連接方式與電源相連接并由電源供電的命令單元、和多個(gè)通過(guò)電連接方式與電源相連接并由電源供電的開(kāi)關(guān)裝置，各命令單元的相應(yīng)單元被配置成用來(lái)產(chǎn)生獨(dú)特編碼的脈沖狀命令信號(hào)并通過(guò)電連接方式把命令信號(hào)饋入中央處理單元，并且該中央處理單元被配置成用來(lái)產(chǎn)生具有由各個(gè)所述命令信號(hào)確定的代碼的脈沖狀啟動(dòng)信號(hào)和通過(guò)電連接方式把啟動(dòng)信號(hào)饋入開(kāi)關(guān)裝置；其特征在于，電源包括用來(lái)探測(cè)脈沖狀信號(hào)的存在的裝置和用來(lái)在兩個(gè)分立電平之間響應(yīng)于脈沖狀信號(hào)和以與脈沖狀信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率來(lái)調(diào)制電源的輸出電壓的裝置。
11.一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的手段來(lái)控制電源與電子設(shè)備的連接的系統(tǒng)，其基本上如附圖所示，和基本上參照附圖如前所述。
全文摘要
一種用來(lái)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置(19)的手段來(lái)控制從市電電源(11)到電子設(shè)備(22)之間的供電連接的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括一個(gè)低壓直流電源(10)、多個(gè)通過(guò)電連接(14)方式與電源相連接和由電源供電的命令單元(15)、和多個(gè)通過(guò)電連接(14)方式與電源相連接和由電源供電的開(kāi)關(guān)裝置(19)。命令單元的相應(yīng)單元(15A、15B和15C)被配置成用來(lái)產(chǎn)生獨(dú)特編碼的脈沖狀命令信號(hào)和通過(guò)電連接(14)方式把命令信號(hào)饋入中央處理單元(18),并且該中央處理單元被配置成用來(lái)產(chǎn)生具有由命令信號(hào)的相應(yīng)信號(hào)確定的代碼的脈沖狀啟動(dòng)信號(hào)。該中央處理單元被配置成通過(guò)電連接(14)把啟動(dòng)信號(hào)饋入開(kāi)關(guān)裝置(19)。電源(10)上設(shè)有一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器(13),電壓調(diào)節(jié)器(15)包括用于探測(cè)在電連接(14)上的脈沖狀信號(hào)的存在的電路,并且該電壓調(diào)節(jié)器包括用來(lái)在兩個(gè)分立的電平之間響應(yīng)于脈沖狀信號(hào)和以與脈沖狀信號(hào)的速率相對(duì)應(yīng)的速率調(diào)制電源的輸出電壓的裝置。
文檔編號(hào)H02J13/00GK1200205SQ96197701
公開(kāi)日1998年11月25日 申請(qǐng)日期1996年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月15日
發(fā)明者澤諾恩·索斯諾斯基 申請(qǐng)人:H·P·M·工業(yè)有限公司