专利名称:微型多功能固态控制器的制作方法
本实用新型涉及一种微型多功能固态控制器。
中国发明专利，申请号85100975公开了一种多敏固态控制器，它具有无触点、无干扰、控制方式灵活、体积小等优点，但由于多敏固态控制器中的触发器是采用全交流工作方式，不适用其它传感器电路，限制了使用范围和扩展其他功能，同时，该控制器中的触发器由于采用交流微电流触发，不可避免地要受到容性电流(分布电容)的影响，从而降低灵敏度和可靠性。
本实用新型的目的是研制一种微型多功能固态控制器，能与各种常见的传感器电路相配合，制成各种功能的微型固态控制器。本实用新型是这样实现的本装置包括一个利用电容元件，直接取于电网交流电压，提供一个恒定交流电流，经双向开关电路、双向可控硅的触发极，形成交流触发电流回路，分别控制作为交流开关元件的两只双向可控硅的通与断，并具有常开与常闭触点功能。在交流触发电流回路中，串接桥式整流电路，输出稳压直流电源，供给双向开关电路工作，同时，向外提供十几毫安的工作电流，可供给内接和外接各种传感器电路工作用，因而，扩大了本固态控制器的功能和应用范围。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点
(1) 双向开关电路采用一片CMOS六反相器数字电路块，输入阻抗极大，能方便地与其它传感器电路相配合。
(2) 功耗小，一般为0.15W，而控制功率可达2.2KW。
(3) 具有触摸开关功能、漏电流保护、过载保护、湿敏控制等功能。
(4) 本装置体积可做得很小，基本电路体积为60×60×30立方毫米。
(5) 本装置可根据需要内接或外接各种传感器电路，从而可制成各种功能的微型控制器，如红外遥控开关、声控开关、光电开关、触摸开关、家用保安器、定时器、各种警报器等。
下面结合附图详细说明本实用新型。
图1是本实用新型微型多功能固态控制器的原理方框图。
图2是本实用新型实施例的电路结构原理图。
如图1所示，电网交流电压经电容元件降压，提供一个恒定的交流电流，该电流经直流稳压电源电路、开关电路，向双向可控硅触发极提供一个与电网电压相位相差90°的交流触发电流。
直流稳压电源由桥式整流、滤波、稳压电路组成，供给双向开关电路和传感器电路以及其它控制电路工作。
双向开关电路由数字电路控制并接的不同极性的三极管组成，根据传感器电路的输出信号，双向开关导通或截止，由此来决定交流触发电流是流入双向可控硅1的触发极或是流入双向可控硅2的触发极，控制可控硅的导通或截止，实现控制器常开触点和常闭触点功能。如实际运用只需其中的一个触点功能，则可以取消另一触点功能的有关电路，以便降低成本。
传感器电路可根据需要选择对应传感器以及控制电路，例如湿敏、气敏、磁敏、力敏传感器以及红外遥控、声控、无线电遥控、光电控制、定时器等电路，根据选用不同的传感器和控制电路，可制成各种微型固态控制器和报警器。
过零检测是由电压控制器件CMOS数字电路组成，检测电网交流电压，只有当电网交流电压过零时，才输出信号，允许双向开关电路翻转，保证了双向可控硅只有在电网交流电压过零时，才导通，消除了对电网的高频干扰。
漏电保护、过流保护由零序电流互感器、交流信号放大器、过流检测电路组成，当负载端对地产生漏电电流(如人触电)或负载超过设定电流时，零序电流互感器输出微弱的交流电流，经交流放大输出信号控制开关电路翻转，关闭双向可控硅，切断对负载的供电，起保护作用。
图2是本实用新型实施例的电路结构原理图，图中，C1为降压元件，D1－D4、DW2、C3组成直流稳压电源，BCR1、BCR2、为双向可控硅元件，DW1为双向稳压二极管，BG1－2、BG3－4组成双向开关，G1、G2组成双向开关控制电路，G3、G4、R8、R9、D5－8、R10、R11组成零电压检测电路，G5、G6、R14、R15、D10、D11组成RS触发器，在此作为触发信号记忆单元，零序电流互感器IL、C5、BG5、C4组成漏电流检测电路，D12、D9、R6组成与门，D13、R18D10组成与门。P端为电网电源相线，O端为零线，B端为常闭触点功能输出，K端为常开触点功能输出，WR为负载。
由C1作为降压元件，提供一个恒定交流电流，经D1－D4整流，输出直流电，并经DW2和C3滤波，变成稳压直流电源，供给各控制电路工作电源；该恒定交流电流同时作为BCR1、BCR2的触发电流，由非门G2、G1的输出状态决定触发电流经R2、BG1、BG2或是经R3、BG3、BG4流入BCR1或BCR2的触发极，达到控制BCR1、BCR2的开或关。
因C1是电容元件，所以，得到的交流触发电流的相位和双向可控硅BCR1、BCR2两端的电压相位差约90°。
当负载端电压过零时，正是触发电流最大值，因此，用该交流电流触发BCR1，输出交流电压波形不会产生缺口，得到完整的交流电压波形。
非门G3、G4等组成零压检测电路，当BCR1两端有交流电时(BCR1为开路状态)，经R8、R9将正负电压加在G3或G4的输入端，使G3输出端为“0”使G2为“1”，G1为“0”，此时为关状态。
只有当负载端电压过零时，G4输入端为“1”，输出端为“0”，G3输入端为“0”，输出端为“1”，允许非门G2和G1翻转，控制BCR导通或截止。
当非门G2输入端无控制信号时为“1”，输出端为“0”，G1输出为“1”，当电网电压P端为正电压时，经BCR2控制极、BG3e、b极，R4，G2“0”端(负电压端)，再经D1整流桥臂，C1，R1形成电流回路，此电流即为BG2基极电流，使BG3饱和导通，由C1降压的交流电流经R3、BG3形成触发电流回路，BCR2导通。
当P端为负电压时，正电压经R1、C1、D4、非门G1“1”端(正电压端)、R5、BG4的b、e极、BCR2的触发极形成电流，此电流回路为BG4的基极电流，使BG4导通，由C1降压的交流电流，经R3、BG4、BCR2触发极形成触发电流回路，使BCR2导通。BCR1因无触发电流，截止。当非门G2有控制信号加在输入端时，输出端为“1”，G1为“0”，根据以上同样道理，双向开关BG1、BG2为导通状态；BG3、BG4为截止状态。触发电流经R2、BG1或BG2流入BCR1触发极，BCR1导通，BCR2截止，实现开关功能。DW1和R2、R3组成瞬间突变电压而引起的过电流保护回路，因C1作为降压元件，当有瞬态电压时，C1阻抗很小，会产生很大的电流，R1限制过大电流，R2、R3作为限制触发电流过大流入BCR的触发极，当有过大触发电流时，在R2、R3产生较大的压降，使DW1导通，过大的触发电流经DW1形成电流回路，避免了BCR的损坏。
S为湿敏传感器，电源经D16整流，经C2滤波，C2两端产生高压，如电网为交流220伏时，此高压约为310伏，当湿敏传感器因受潮产生浅漏电流时，经R12使G2输入端电位下降(假如此时G6输出高电平)，G2、G1翻转，控制BCR1、BCR2动作，R7为反馈电阻，与G1、G2、R6、R12组成施密特触发器，由于存在回差特性，克服了当触发器工作在临界触发电流时引起的控制器时通时断现象，提高了工作可靠性。
G5、G6、D10、D11组成双稳态触发器，作为触发信号记忆单元，实现触摸开关功能，通过R16、R17与外界触摸极相连。
零序电流互感器IL作为漏电流检测，当负载端对地产生漏电时，IL中的主回路线圈产生的磁场失去了平衡，感应的微弱电流经C5藕合，加在BG5基极上，在集电极输出放大信号。当漏电达到一定值时，BG5输出交流信号幅度低于G5复位电平时，经C4、D13使G5输入端为低电平，G5翻转，使G2、G1同时翻转切断对负载的供电(对常开触点功能而言)。
R22、R21、D14、D15组成过电流保护，当负载电流超过额定值时，R22两端产生压降，使D14、D15克服正向电压降，便产生分流，使IL主回路线圈产生的磁场失去了平衡，产生类似漏电流功能，切断了对负载的供电(对常开触点功能而言)。
权利要求
1.一种微型多功能固态控制器，包括传感器组合部分，交流触发电流回路，控制触发电流的双向开关电路和固态开关，其特征在于(1)所说的交流触发电流回路中，串接了一个桥式整流电路；(2)所说的控制触发电流的双向开关电路，包括一个控制触发电流导通和截止的双向开关和一个过零检测电路。
2.如权利要求
1.所述的微型多功能固态控制器，其特征在于，所说的双向开关电路是由数字电路控制并接的不同极性的三极管组成。
3.如权利要求
1.所述的固态控制器，其特征在于，它是由高输入阻抗的CMOS数字电路组成。
专利摘要
微型多功能固态控制器。包括能感受外界环境中待测因素变化并输出控制信号的传感器组合部分；根据传感器输出信号产生动作控制交流触发电流，使其流入或不流入可控硅触发极的双向开关电路部分；一个串接在交流触发电流回路中，并能提供传感器电路和双向开关电路工作直流电源的桥式整流电路和一个接受双向开关电路控制的触发电流时立即动作并且不流入时也能立即动作的固态开关部分。
文档编号G05B11/01GK86206771SQ86206771
公开日1987年3月25日 申请日期1986年9月8日
发明者徐国良 申请人:徐国良导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan