專利名稱：改進(jìn)型復(fù)合雙控制模式民用電源開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域，是一種用于一般照明用途的民用電源控制開關(guān)。
發(fā)明背景現(xiàn)有的電源控制開關(guān)沒有將自動延時和普通開閉式開關(guān)兩種功能配合在一起的產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)使用中多有不便，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。此外對于和負(fù)載相串連，不接零線的二線自動開關(guān)而言，都是可控硅式設(shè)計(jì)的，它有控制負(fù)荷功率小，開關(guān)內(nèi)部發(fā)熱大，造成電源電磁污染的弊端。一般的自動控制開關(guān)很少能做到比較大的負(fù)荷功率，且常容易燒毀。
本實(shí)用新型是在本人的原“可即時轉(zhuǎn)換的雙控制模式新型民用電源開關(guān)”實(shí)用新型專利(02253935.2)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。改進(jìn)的目的在于使其功率負(fù)載能力進(jìn)一步擴(kuò)大，以適應(yīng)更寬的范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型改進(jìn)型復(fù)合雙控制模式民用電源開關(guān)是一種全新類型的照明控制開關(guān)，它兼普通電源控制開關(guān)和延時開關(guān)為一體，有雙重控制功能，并且兩種控制模式可以方便的相互轉(zhuǎn)換。本裝置做成的實(shí)際產(chǎn)品是墻體嵌入式的，面板上有兩個按鍵和兩只發(fā)光二極管指示燈可以提示開關(guān)當(dāng)前工作狀態(tài)。其中一個按鍵是開、關(guān)控制鍵，另一個鍵是延時控制鍵。開關(guān)共有三種工作狀態(tài)，關(guān)斷、開啟和延時。二只指示燈全亮?xí)r是關(guān)斷態(tài)，一只黃色指示燈對應(yīng)于開、關(guān)控制鍵，另一綠色指示燈對應(yīng)于延時控制鍵。按下開、關(guān)控制鍵電源開啟，對應(yīng)的黃色指示燈熄滅，再按一下開、關(guān)控制鍵電源關(guān)斷，如此循環(huán)。不論開關(guān)處于開啟或關(guān)斷，按下延時控制鍵后開關(guān)轉(zhuǎn)向延時工作狀態(tài)，延時時間完了，照明燈自動熄滅。當(dāng)按下延時控制鍵本裝置處于延時工作狀態(tài)時(綠色指示燈處于熄滅狀態(tài))，在延時段內(nèi)按開、關(guān)控制鍵，照明燈就轉(zhuǎn)于常亮狀態(tài)，再按一下開、關(guān)控制鍵照明燈熄滅。由此可見，這兩種工作模式是完全可以互相轉(zhuǎn)換的。
本實(shí)用新型的自動開關(guān)不但使用靈活，功能非常強(qiáng)，而且在它豐富的功能之外還因它有清晰鮮明的工作狀態(tài)顯示，如果配以巧妙的工業(yè)美術(shù)設(shè)計(jì)，它能給人們帶來非常良好的感覺。因此這樣的照明開關(guān)很適用于制作高檔的家用開關(guān)產(chǎn)品和一些在特定場合所使用的特種開關(guān)。比如在家庭衛(wèi)生間，它的延時性能可以在人走之后讓排風(fēng)扇繼續(xù)排風(fēng)一段時間以消除室內(nèi)異味；在儲物間、倉庫庫房、公共盥洗間以及其他許多場合它的雙重功能將能給人們以更多的便利。本裝置采用了非常巧妙的設(shè)計(jì)，它采用繼電器作為功率開關(guān)觸點(diǎn)，并且像普通機(jī)械式開關(guān)一樣是兩線制的接線方式，所以用它可以直接代換普通機(jī)械式開關(guān)安裝于通用制式的墻體開關(guān)槽內(nèi)，并且它像普通機(jī)械式開關(guān)一樣可以應(yīng)用于包括感性負(fù)載和容性負(fù)載在內(nèi)的各式用電器。在未來的現(xiàn)代家庭的家用照明系統(tǒng)和公共場所使用環(huán)境中，這種雙控制模式的自動開關(guān)必然占據(jù)主流的地位。此外，本實(shí)用新型的自動開關(guān)的設(shè)計(jì)充分考慮到開關(guān)產(chǎn)品國家強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(3C認(rèn)證)的要求，并按IEC體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足產(chǎn)品達(dá)到國標(biāo)和市場發(fā)展國際化需要。
技術(shù)方案原有技術(shù)的所有兩線制的任何一種電源自動控制開關(guān)由于設(shè)計(jì)上的困難，它們都以可控硅作為功率開關(guān)元件，這樣的開關(guān)往往因可控硅器件的耐受過電流能力差，常引起可控硅燒壞，造成該開關(guān)產(chǎn)品報(bào)廢，使用繼電器器件將大大減少自動控制開關(guān)的損壞幾率，繼電器比可控硅器件有更好的耐受大電流沖擊的能力。但是以繼電器作為功率開關(guān)元件，在兩線制的接線方式也就是無零線接入、開關(guān)和負(fù)載相串連的設(shè)計(jì)框架中，它是一個長期懸而未決的技術(shù)難題。本實(shí)用新型很好的突破了這個設(shè)計(jì)難點(diǎn)，并且開關(guān)可以設(shè)計(jì)成工作于包括雙穩(wěn)態(tài)工作模式在內(nèi)的任何一種控制方式。另外，采用繼電器作為開關(guān)元件，不像可控硅式開關(guān)那樣必然產(chǎn)生諧波污染電源，所以它又是一種“綠色產(chǎn)品”，對解決電網(wǎng)的電磁干擾問題非常有利。這種類型的電路設(shè)計(jì)，實(shí)際產(chǎn)品能做成同普通機(jī)械式開關(guān)一樣的免零線的墻體嵌入式開關(guān)，有靜耗電少、抗干擾能力強(qiáng)，產(chǎn)品成本低廉，負(fù)載不僅限于純阻性負(fù)荷的特點(diǎn)。在除本發(fā)明人以外的以往的中國實(shí)用新型專利里是沒有的，更無實(shí)際產(chǎn)品問世。


附圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖，附圖2是本實(shí)用新型的外觀結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施方式本實(shí)用新型的電路原理請見附圖1，介紹如下附圖中ICA和ICB是一塊普通的雙D觸發(fā)器，其中一個連接成標(biāo)準(zhǔn)的雙穩(wěn)態(tài)電路，另一個則連接成標(biāo)準(zhǔn)的單穩(wěn)態(tài)電路形式。除此之外，又各將兩者的一個輸出端用RC微分電路引出，用之互相觸發(fā)各自的復(fù)位端，這樣如果ICA的時鐘輸入觸發(fā)了ICA的翻轉(zhuǎn)，那么不論現(xiàn)時ICB處于何種狀態(tài)，必然被ICA的輸出復(fù)位；反之如果ICB的時鐘輸入觸發(fā)了ICB的翻轉(zhuǎn)，那么不論現(xiàn)時ICA處于何種狀態(tài)，必然被ICB的輸出復(fù)位。通過這樣的辦法使兩者互相變換工作狀態(tài)，實(shí)際上就實(shí)現(xiàn)兩種工作模式的自動轉(zhuǎn)換。由圖可見ICB的輸出經(jīng)C9、R8組成的微分電路微分后通過D5連到了ICA的R端。ICA的輸出經(jīng)C3、R5組成的微分電路微分后直接連到了ICB的R端。附圖電路選擇了一個雙D觸發(fā)器，但它也可以是任何另一種其他的觸發(fā)器元件，包括J-K觸發(fā)器元件。
ICA和ICB的一個輸出端都各連接有一只發(fā)光二極管，可以指示電路的當(dāng)前工作狀態(tài)。開關(guān)面板上和兩個按鍵對應(yīng)的兩只發(fā)光二極管指示燈可以提示開關(guān)當(dāng)前工作狀態(tài)。其中一個按鍵是開、關(guān)控制鍵，另一個鍵是延時控制鍵。開關(guān)共有三種工作狀態(tài)，關(guān)斷、開啟和延時。二只指示燈全亮?xí)r是關(guān)斷態(tài)，一只指示燈對應(yīng)于開、關(guān)控制鍵，另一指示燈對應(yīng)于延時控制鍵。按下哪個控制鍵對應(yīng)的指示燈熄滅，說明它正處于相應(yīng)的工作模式。
兩個觸發(fā)器的輸出端各經(jīng)一個二極管導(dǎo)向，匯合在一起輸出給三極管開關(guān)N1，使用二極管導(dǎo)向是為兩個電路不致互相影響。在任何一個觸發(fā)器有輸出時，三極管開關(guān)N1都導(dǎo)通，使繼電器動作，負(fù)載被接通。負(fù)載接通后，有半波的電流是要流經(jīng)繼電器回路的，這樣比較強(qiáng)的電流可以保證繼電器保持鎖定，直到三極管開關(guān)N1截止為止。
本實(shí)用新型專利比較本人的前一專利(02253935.2)所增加的部分在SCR、DW2、R13、R14和D10、R15。這部分電路所起到的作用是當(dāng)開關(guān)功率負(fù)荷很大時，因?yàn)槔^電器是串連于負(fù)載的，所以需要流過非常大的電流。前方案采用普通的穩(wěn)壓二極管旁路掉對滿足繼電器吸合過剩的電流起到穩(wěn)壓的作用。但是當(dāng)功率負(fù)荷過大時，這只穩(wěn)壓管自身的實(shí)際載荷也相對增加。盡管可以選用大功率的穩(wěn)壓管，但是它的發(fā)熱問題難以解決。對500W的功率負(fù)荷而言，在半波狀態(tài)，流過的電流也有2A以上，這樣開關(guān)內(nèi)部的通態(tài)總發(fā)熱功率可能達(dá)到6W甚至10W以上。顯然這將嚴(yán)重危及產(chǎn)品的性能可靠性，甚至造成開關(guān)失效。本改進(jìn)設(shè)計(jì)可以解決這個問題。它采用一種特殊的可控硅電路來滿足穩(wěn)壓和旁路過剩電流的需要。由附圖可知，當(dāng)交流電從零相角開始，電壓漸增時，當(dāng)它達(dá)到DW2的導(dǎo)通電壓前，C10可以得到充電補(bǔ)充。超過DW2的導(dǎo)通電壓后，DW2的導(dǎo)通讓可控硅導(dǎo)通，從而旁路掉大相角時流過的大電流。可控硅的通態(tài)壓降僅在1V左右，這就大大降低了開關(guān)的開態(tài)時開關(guān)內(nèi)部的實(shí)耗功率，使之在可容許的范圍之內(nèi)。
發(fā)明特點(diǎn)附圖1所示的電路的特點(diǎn)特別表現(xiàn)在1、由附圖1可以看到，整體電路和負(fù)載是串連的，沒有零線接入。2、ICA和ICB和周圍元件所組成的電路分別是一個雙穩(wěn)態(tài)電路和一個單穩(wěn)態(tài)電路，它們是由一種帶有復(fù)位端的集成電路觸發(fā)器元件構(gòu)成。3、兩者的一個輸出端分別用RC微分電路引出，用之互相觸發(fā)各自的復(fù)位端。ICA的Q+端通過C3連接到ICB的R端；ICB的Q+端通過C9、D5連接到ICA的R端。4、電路的功率開關(guān)采用繼電器元件。5、電路的功率開關(guān)部分的連接方法如圖所示，功率開關(guān)繼電器的供電措施是雙重的，在繼電器未吸合時它的得電是由電阻降壓、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的簡單電路(D7、R12、DW2、C10)供應(yīng)的；在繼電器吸合時它的得電方式發(fā)生改變，被自身的觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換為直接串連于負(fù)載回路中，只受D8的整流，利用半波電流供電。6、前級電路和繼電器開關(guān)電路分別經(jīng)不同的降壓電阻R11和R12，由兩套不同的供電電路供電，但是在繼電器吸合后，繼電器的觸點(diǎn)將自身鎖于和負(fù)載相串連的狀態(tài)，使之繼續(xù)得電，維持其獲得足夠的維持電流。同時由于DW2也串連于回路中，產(chǎn)生了一個電位，所以經(jīng)D6和R9，前級電路的供電也得到了維持。7、兩只發(fā)光二極管指示燈可以提示開關(guān)當(dāng)前工作狀態(tài)，開關(guān)共有三種工作狀態(tài)，關(guān)斷、開啟和延時。二只指示燈全亮?xí)r是關(guān)斷態(tài)，一只指示燈對應(yīng)于開、關(guān)控制鍵，另一指示燈對應(yīng)于延時控制鍵。按下哪個控制鍵對應(yīng)的指示燈熄滅，說明它正處于相應(yīng)的工作模式。8、采用了一個特別的可控硅穩(wěn)壓、旁路過剩電流的電路，使開關(guān)內(nèi)部實(shí)耗功率大大降低，解決產(chǎn)品內(nèi)部通態(tài)發(fā)熱過大的問題。9、這種類型的電路適用于任何以繼電器為開關(guān)觸點(diǎn)，整體開關(guān)電路和負(fù)載相串連的無零線設(shè)計(jì)框架的單穩(wěn)態(tài)延時開關(guān)和雙穩(wěn)態(tài)控制開關(guān)的電路當(dāng)中。
本實(shí)用新型的有利效果是它解決了無零線接入的設(shè)計(jì)框架下，采用繼電器作為功率開關(guān)的技術(shù)問題，它采用電阻降壓，靜態(tài)電流非常小，利用大容量電解電容儲存可以讓繼電器吸合所應(yīng)滿足的電能。這是一種全新的設(shè)計(jì)，它有非常重要的意義。以繼電器觸點(diǎn)為功率開關(guān)的電路有如下的特點(diǎn)1、負(fù)載不僅限于純阻性負(fù)荷，這樣的開關(guān)可以用于排風(fēng)扇、日光燈、節(jié)能燈的控制。2、它的抗過電流能力強(qiáng)，開關(guān)不易因負(fù)載燈泡壽命臨終所發(fā)生的大電流燒毀，大大增加了產(chǎn)品的耐用性。3、不產(chǎn)生可控硅電路不可避免的電網(wǎng)電磁污染問題，因此它是一種“綠色產(chǎn)品”，并為產(chǎn)品滿足EMC電磁檢測標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造非常良好的條件。它所能解決的問題是非常廣泛的。以繼電器為功率觸點(diǎn)，并和負(fù)載串連的無零線接入的開關(guān)設(shè)計(jì)方法，是本實(shí)用新型最具創(chuàng)新性的特點(diǎn)。另外本實(shí)用新型提供了一種全新的照明開關(guān)形式，它是一個雙控制模式的電子開關(guān)，除常規(guī)的開、關(guān)模式外還集成了延時控制模式，每一次操作這兩種控制模式間都可以完成自動轉(zhuǎn)換。同時它有一種特有的工作狀態(tài)顯示，非常鮮明，易于使用者分辨，所以它的使用帶特殊的方便性。
應(yīng)用前景本實(shí)用新型方案不僅是一個相當(dāng)成熟具體的技術(shù)方案，在新穎性、實(shí)用性方面都有體現(xiàn)，同時它解決了一個非常重要的技術(shù)問題——在整個開關(guān)和功率負(fù)載相串連，無零線接入的情況下采用繼電器作為功率開關(guān)的所有開關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，這類產(chǎn)品普遍適用于各種嵌壁式的墻體開關(guān)。由于目前的建筑配電安裝大多都不在開關(guān)槽內(nèi)配置零線(多布一條零線的工程耗材成本增加許多，需要耗去更多的銅線，而銅是貴重資源，無論對使用者或者從整個社會資源利用的綜合效益的角度出發(fā)，在經(jīng)濟(jì)上都非常不劃算)，所以市場上非常需要的是免接零線的二線開關(guān)產(chǎn)品，而本設(shè)計(jì)改變了墻體嵌入開關(guān)沒有零線無法采用繼電器元件做產(chǎn)品設(shè)計(jì)的業(yè)界現(xiàn)狀。另外，本實(shí)用新型的自動開關(guān)的設(shè)計(jì)充分考慮到開關(guān)產(chǎn)品國家強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(3C認(rèn)證)的要求，并參照IEC體系的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使產(chǎn)品可以滿足國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)。這對產(chǎn)品拓展國際市場有極大的幫助作用，所以本實(shí)用新型方案所潛在的經(jīng)濟(jì)意義是非同尋常的。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)型復(fù)合雙控制模式民用電源開關(guān)，可即時轉(zhuǎn)換控制模式，它可用于對照明燈或其他任何用電器進(jìn)行雙重工作模式的控制，其特征在于其構(gòu)成具有以下部分以繼電器為功率開關(guān)的電路和可以在雙重工作模式間互相自動轉(zhuǎn)換的雙穩(wěn)態(tài)電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的集成，它兼普通開和關(guān)的電源控制開關(guān)和延時開關(guān)為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置其特征在于其電路以繼電器為功率開關(guān)觸點(diǎn)，整體電路和負(fù)載是串連的，沒有零線接入，功率開關(guān)繼電器的供電措施是雙重的，在繼電器未吸合時它的得電是由電阻降壓、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的簡單電路供應(yīng)的；在繼電器吸合時它的得電方式發(fā)生改變，被自身的觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換為直接串連于負(fù)載回路中，利用半波電流供電。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于可以在雙重工作模式間互相自動轉(zhuǎn)換的電路是雙穩(wěn)態(tài)電路和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的集成，①兩者的一個輸出端分別用RC微分電路引出，用之互相觸發(fā)對方的復(fù)位端；②觸發(fā)器可以是D觸發(fā)器，也可以采用任何另一種其他的帶有R復(fù)位端和S置位端的觸發(fā)器元件，包括J-K觸發(fā)器元件；③兩者的一個輸出端都各連接有一只發(fā)光二極管，可以指示電路的當(dāng)前工作狀態(tài)；④前級電路和繼電器開關(guān)電路分別經(jīng)不同的降壓電阻由兩套不同的供電電路供電，但是在繼電器吸合后，繼電器的觸點(diǎn)將自身鎖于和負(fù)載相串連的狀態(tài)，使之繼續(xù)得電，維持其獲得足夠的維持電流，同時借D6和R9，前級電路的供電也得到了維持；④用一種特殊的可控硅穩(wěn)壓/電流旁路電路，代替穩(wěn)壓二極管對功率開關(guān)繼電器的自身工作用電進(jìn)行穩(wěn)壓；目的在于減少開關(guān)通態(tài)時開關(guān)內(nèi)部的實(shí)耗功率，降低發(fā)熱效應(yīng)。
4.權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于這種類型的電路適用于任何以繼電器為開關(guān)觸點(diǎn)，整體開關(guān)電路和負(fù)載相串連的無零線設(shè)計(jì)框架的單穩(wěn)態(tài)延時開關(guān)和雙穩(wěn)態(tài)控制開關(guān)的電路當(dāng)中。
5.權(quán)利要求1所述的裝置其特征在于在開關(guān)面板上和兩個按鍵對應(yīng)的兩只發(fā)光二極管指示燈可以提示開關(guān)當(dāng)前工作狀態(tài)，其中一個按鍵是開、關(guān)控制鍵，另一個鍵是延時控制鍵，開關(guān)共有三種工作狀態(tài)，關(guān)斷、開啟和延時，二只指示燈全亮?xí)r是關(guān)斷態(tài)，一只指示燈對應(yīng)于開、關(guān)控制鍵，另一指示燈對應(yīng)于延時控制鍵。按下哪個控制鍵對應(yīng)的指示燈熄滅。
6.權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于ICA的Q+端通過C3連接到ICB的R端ICB的Q+端通過C9、D5連接到ICA的R端。
專利摘要本實(shí)用新型是一種可即時轉(zhuǎn)換的雙控制模式的復(fù)合型新型民用電源開關(guān)。它兼普通電源控制開關(guān)的功能和延時開關(guān)為一體，有雙重控制功能，并且兩種控制模式可以方便的相互轉(zhuǎn)換。本裝置做成的實(shí)際產(chǎn)品是墻體嵌入式的，面板上有兩只發(fā)光二極管指示燈可以提示開關(guān)當(dāng)前工作狀態(tài)?？捎糜趯φ彰鳠艋蚱渌魏斡秒娖鬟M(jìn)行雙重工作模式的控制。它適用于任何整體電路和負(fù)載是串連的，沒有零線接入的繼電器開關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。本實(shí)用新型的獨(dú)特設(shè)計(jì)可以解決一個業(yè)界一直存在的產(chǎn)品設(shè)計(jì)難題——如何在和負(fù)載串連的無零線設(shè)計(jì)框架中采用繼電器式設(shè)計(jì)。同時它不像可控硅開關(guān)產(chǎn)生電網(wǎng)的電磁污染，是一種“綠色”產(chǎn)品，并可以滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)的電磁檢測要求。新的專利在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上采取措施，增大開關(guān)負(fù)荷的能力，使其范圍可以達(dá)到5W——1000W。
文檔編號H05B37/02GK2657289SQ02256930
公開日2004年11月17日 申請日期2002年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者陳有毅 申請人:陳有毅