专利名称：无源红外感应自动开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种无源红外感应自动开关。
红外感应自动开关能构在不少行业和领域中使用，特别是在节能、报警和对保护人身安全有特殊意义及要求的领域和地方能发挥优异的作用和效果，因而具有广泛的使用价值和前景。在这类产品中，无源式红外感应自动开关由于其自身工作系统无需再专门另外设置供电电源或系统，更加方便实用。如，中国专利91217694.6公开的无源热释红外线全自动电子开关就属于此类产品。其基本结构原理是将负载电器2与可控硅开关元件串接于外供电电路中；与红外透镜相配合的热释型红外传感器电路经放大电路、比较电路、驱动及延时电路与可控硅开关元件的控制端相联接，其中并设置有带整流电路的直流供电稳压电路，作为维持自身系统工作的直流电源。其一主要问题在于，虽然就整体而言维持该产品自身系统工作的直流电源无需自外电源另行专门设置，但其仍是由同一外电源接口经变压器转换后提供，不仅体积大，而且只能经电源接插座而使用，尚无法直接替代现有的，及已在使用当中的开关器件，因而还不是真正“无源”意义上的开关产品。
本实用新型的目的是针对上述情况，提供一种能直接替换现有的开关器件，因而可被广泛使用的真正“无源”型开关产品，并且能具有更好的使用效果和实用价值。
本实用新型无源红外感应自动开关的结构中，与负载电器串接于外电源电路中的可控硅开关元件联接有经整流稳压的的直流供电电路。与红外透镜相配合的热释型红外传感器电路经放大电路、比较电路、驱动及延时电路与可控硅开关元件的控制端相联接。其驱动电路后，经前后联接的延时电路和可实现短时关断的可控硅触发控制电路而联接于可控硅开关元件的控制端，直流供电电路中整流电路的输入端跨接于可控硅开关元件的两端。在此结构中，与实现红外感应自动开关的基本工作原理和过程相关的配合有红外透镜的热释型红外传感器电路，以及其后所联接并最终联接于可控硅开关元件控制端的放大电路、比较电路、驱动及延时电路等，根据情况和需要可以在已有报导的现有结构类形中选用。将维持其自身工作必不可少的直流供电电路中整流电路的输入端跨接于可控硅开关元件的两端，并有设置于驱动电路与可控硅开关元件控制端之间的前后联接的延时电路及可实现短时关断的可控硅触发控制电路相配合后，当无触发信号而可控硅开关元件未被导通时，其两端的外电源就一直处于向直流供电电路中的整流电路输入端维持供电的状态；当红外传感器电路将接收到的红外信号经转换和上述一系列电路的处理，并经该触发电路触发而使可控硅开关元件导通，并使负载电器工作时，由于该可控硅触发控制电路在触发过程中有短时间的关断存在，当其处于此短时或瞬间的关断状态时，其两端的外电源电压就同时转而处于了向直流供电电路供电的状态。其结果是，即使在有红外传感信号使可控硅开关元件导通并使负载电器工作时，产品自身系统也仍然可以保持有维持正常工作所必须的直流供电。因此，本实用新型产品可以直接替换现有的，以及正在使用当中的开关器件而成为真正“无源”性的开关产品。其中所说的可控硅开关元件触发过程中的短时关断的时间长短及其间隔时间，可以根据不同使用领域和目的、不同负载电器及其实际使用功率等因素或要求进行所需要的适当调整，并且这种调整根据目前可被采用的电路结构类型，通常都是不难实现的。
上述的可控硅触发控制电路可以采用由至少三个依次连接的“与非门”电路组成的形式。其前端可设置一个延时电路。该延时电路的输出与位于首端的“与非门”电路各输入端相连，其输出与位于中部的“与非门”电路的各输入端相连，且至少一个中部“与非门”电路有一输入端同时设有接地电容，位于尾端的“与非门”电路的输入端除与中部“与非门”电路的输出相连外，并有一输入端与延时电路的输出直接相连，该尾端“与非门”电路的输出与可控硅开关元件的控制端相联接。由于上述的可控硅触发控制电路中至少设置有一个能起延时作用的电容，因此当来自传感器电路并经放大、比较等处理后的驱动信号经延时电路输出和经上述可控硅触发控制电路送至可控硅开关元件控制端的通、断信号，在时序上必然存在一个按所需要求调整的短时或瞬间的时间差。按工作时序设置的不同，在可控硅开关元件被导通时，此时间差就能使该可控硅开关元件在被触发导通的过程中实现短时或瞬间的关断，从而保证了向自身工作系统的直流供电。如果在可控硅开关元件控制端之前再加设有如触发二极管等作单向导通的二极管元件，使用上将会有更加可靠保证。
上述的可控硅触发控制电路也可以采用分立元件的结构形式。如，可在驱动电路后设置有由并联的两个延时相同输出波形相反的延时电路组成的逻辑控制延时电路。其中之一的延时电路联接一支路，其输出与一个三极管的基极联接并同时连有接地电容，三极管的集电极接电源正极；另一延时电路联接另一支路，其输出经另一个三极管的基极和集电极与又一个以集电极接电源正极的三极管的基极联接，其与前一支路中的三极管的发射极同接于可控硅开关元件的控制端。利用两延时电路延时相同输出波形相反的特点和前一支路中可起延时作用的电容的配合，同样可以使经两支路送至可控硅开关元件控制端的每次触发信号都可产生一短时或瞬间的时间差，以实现对正常直流供电的维持。
上述的可控硅触发控制电路还可以采用由常规形式的它控振荡器和脉冲变压器依次连接的结构形式。除此以外，上述的可控硅触发控制电路也可以采用其它所希望和适用的适当结构形式。
在上述结构的基础上，由“与非门”电路作为驱动电路，还可以进一步简化结构，并可根据不同外部环境的需要，选择相应的检测传感元件，使本实用新型的自动开关实现按所需的要求起控或不起控的目的。如，将其一输入端联接于比较电路的输出端，另一输入端与跨接于直流电源两端的分压电阻和光敏电阻形式的检测传感元件相连，就可实现白天不起控，而只在夜晚才发挥其自动起控开关作用的目的；采用检测煤气、瓦斯或其它有毒有害气体的检测传感元件后，就可在有这些危险气体存在时才起控报警，没有这些气体时则不起控；又如，当采用的是与特定的声、光检测传感元件或系统相配合而用于自动门或其它“锁闭”系统的控制时，则只有当与特定的声音或图像、印迹等光信号吻合时才会起控，否则不起控。
此外，本实用新型上述结构中的比较电路可以采用双运放电路，其各级运放均有一输入端同接于放大电路的输出端，另一输入端分别联接在至少三个首尾相连方式跨接于直流电源两端间的电阻中的中部电阻两端的形式。此结构的优点在于可以设置有高低两个比较电压，因而可以使在红外传感装置监测范围内，红外辐射体的进入、移动或离开等不同性质变化所产生的信号变化均可被比较和判断而产生必要的输出信号至驱动电路，使本实用新型的产品比只有单一电压比较结构的产品在使用时更具有了实际使用意义和价值。例如，若负载电器是电灯而用于室内或公共场所的照明时，无论有人员短暂性的出现，还是长时间有活动的驻留，照明灯都可以保持相应时同长短的照明状态；若负载是防盗或有毒有害环境的报警装置并有危险情况存在时，在监视范围内一旦有人员出现，无论其存在时间长短，报警装置也均可在其存在的期间内发出相应时间长短的报警信号。
在传感装置中，与热释型红外传感器电路相配合的红外透镜若采用带有光栅膜的红外透镜，可以大大提高传感装置的灵敏程度，更增强其使用意义和实用性。例如，与抗干扰电路相配合，可以能检测和识别人体与猫狗等小动物的不同红外辐射特征，而只对人体的活动作出起控的信号输出。
以下用附图所示的实例对本实用新型的上述内容作进一步说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于下述的实例。
图1本实用新型的方框结构图图2本实用新型中可控硅触发控制电路的一种结构形式图3本实用新型中可控硅触发控制电路的另一种结构形式图4本实用新型中可控硅触发控制电路的又一种结构形式图5本实用新型的传感、放大和比较电路的结构形式图6本实用新型的直流供电电路的结构形式图7图6中可选用的串联稳压电路的一种结构形式图8带光栅膜的红外透镜如图所示，图1是本实用新型无源红外感应自动开关的方框结构。与负载电器Z串接于外电源电路中的可控硅开关元件联接有经整流电路设置的直流供电稳压电路。与如图8所示的带光栅膜的红外透镜相配合的热释型红外传感器电路后依次连接有放大电路、比较电路、驱动电路和可控硅触发控制电路而联接于可控硅开关元件的控制端。直流供电电路中整流电路Q的输入端如图6所示的方式跨接于可控硅开关元件的两端。
图2是本无源红外感应自动开关中可控硅触发控制电路的可以采用的一种结构形式，其前可联接一常规的延时电路。该可控硅触发控制电路由三个依次连接的CD4011或7400型的“与非门”电路IC1、IC2、IC3组成。延时电路的输出与位于首端的IC1的各输入端相连，其输出与中部的IC2的各输入端相连，且其有一输入端同时设有接地电容C1，尾端的IC3的输入端除与IC2的输出相连外，并有一输入端与延时电路的输出直接相连，IC3的输出经触发二极管D1与可控硅开关元件的控制端相联接。当来自传感器电路并经放大、比较等处理后的驱动信号经延时电路后，再经过IC1和IC2两个“与非门”的逻辑判别及C1的延时作用，使其与直接送至IC3的驱动信号有一个按要求所调制的短时的时间差，经IC3逻辑判别后即可使送至可控硅开关元件触发端的导通触发信号产生相应的短时关断，保证了自身工作所需的直流供电的维持。
图3是本无源红外感应自动开关中可控硅触发控制电路的可以采用的另一种结构形式。在驱动电路后由并联设置的CD4541、CD4593或74LS123等型号的CMOS系列、74系列等延时相同输出波形相反的两延时电路IC4和IC5组成的逻辑控制延时电路，其中延时电路IC5的输出与三极管T3的基极联接并同时连有接地电容C2，T3的集电极接电源正极；另一延时电路IC4的输出经三极管T2的基极和集电极与三极管T1的基极联接，T1的集电极接电源正极。T1与T3的发射极同接于可控硅开关元件的控制端。利用两延时电路IC4与IC5延时相同但输出波形相反的特点和其中IC5支路中电容C2延时作用的配合，同样可以使经IC4和IC5两输出支路送至可控硅开关元件控制端的触发信号的变化产生可被利用而使可控硅开关元件产生短时关断的时间差，实现对自身系统直流供电的维持。
图4是本无源红外感应自动开关中可控硅触发控制电路的可以采用的又一种结构形式，由并联的三极管T4、T5及相应的电阻、电容元件构成的常规的它控振荡器和其后联接的脉冲变压器组成。它控振荡器控制端联接一延时电路。脉冲变压器的脉冲频率可根据需要调节，其输出与可控硅开关元件的控制端联接。
在上述结构的基础上，本无源红外感应自动开关对与红外透镜相配合的热释型红外传感器电路及其后所联接的放大电路、比较电路、驱动电路等电路，实际并无特殊要求，可以采用目前同类产品中已有使用的各种电路，也可以采用如图5所示的电路。
在图5中，与带光栅膜的红外光栅透镜相配合的热释型红外传感器电路H后至少联接一个由如CA3260和LF353等集成电路构成的放大电路IC9。其后连接可由上述同样的集成电路IC7、IC8组成的双运放电路构成的比较电路，其各级运放均有一输入端同接于放大电路的输出端，另一输入端分别联接在以首尾相连方式跨接于直流电源两端间的三个电阻中该居中电阻的两端。驱动电路可由CD4000系列、74系列等“与非门”电路IC6构成，其一输入端与比较电路的输出端联接，另一输入端与跨接于直流电源两端的分压电阻和光敏电阻RG或其它所需要的检测传感元件相联，IC6的输出端接延时电路。
直流供电电路的结构可如图6所示，其结构原理与常规并无本质不同。其中桥式整流电路Q的输入端跨接于可控硅开关元件的两端，其后经常规形式的稳压电路结构而提供直流工作电源。其中的稳压电路W可以采用如78系列等型式的三端稳压电路，也可以采用如图7所示由三极管T6、T7等分立元件组成的常规形式的串联型稳压电路。
权利要求1.一种无源红外感应自动开关，与负载电器Z串接于外电源电路中的可控硅开关元件联接有经整流电路设置的直流供电稳压电路，与红外透镜相配合的热释型红外传感器电路经放大电路、比较电路、驱动及延时电路与可控硅开关元件的控制端相联接，其特征在于驱动电路后，经前后联接的延时电路和可实现短时关断的可控硅触发控制电路而联接于可控硅开关元件的控制端，直流供电电路中整流电路Q的输入端跨接于可控硅开关元件的两端。
2.如权利要求1的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的可控硅触发控制电路前设置有一个延时电路，该触发控制电路由至少三个依次连接的“与非门”电路(IC1)、(IC2)、(IC3)组成，延时电路的输出与位于首端的“与非门”电路(IC1)的各输入端相连，其输出与位于中部的“与非门”电路(IC2)的各输入端相连，且至少一个中部“与非门”电路有一输入端同时设有接地电容(C1)，位于尾端的“与非门”电路(IC3)的输入端除与中部“与非门”电路(IC2)的输出相连外，并有一输入端与延时电路的输出直接相连，该尾端“与非门”电路(IC3)的输出与可控硅开关元件的控制端相联接。
3.如权利要求2的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的尾端的“与非门”电路(IC3)与可控硅开关元件的控制端之间设有可使驱动信号单向导通的二极管元件(D1)。
4.如权利要求3的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的二极管元件(D1)为触发二极管。
5.如权利要求1的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的驱动电路后设置有由并联的两个延时相同输出波形相反的延时电路(IC4、IC5)组成的逻辑控制延时电路，其中一延时电路(IC5)的输出与三极管T3的基极联接并同时连有接地电容C2，T3的集电极接电源正极，另一延时电路(IC4)的输出经三极管T2的基极和集电极与三极管T1的基极联接，T1的集电极接电源正极，T1与T3的发射极同接于可控硅开关元件的控制端。
6.如权利要求1的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的可控硅触发控制电路前设置有一个延时电路，该触发控制电路由依次连接的它控振荡器和脉冲变压器组成，脉冲变压器的输出与可控硅开关元件的控制端联接。
7.如权利要求1至6之一的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的驱动电路由“与非门”电路(IC6)构成，其一输入端联接于比较电路的输出端，另一输入端与跨接于直流电源两端的分压电阻和检测传感元件(RG)相连，该“与非门”电路(IC6)的输出端接延时电路。
8.如权利要求7的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的检测传感元件(RG)为光敏电阻。
9.如权利要求1至6之一的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的比较电路由双运放电路(IC7、IC8)构成，其各级运放均有一输入端同接于放大电路的输出端，另一输入端分别联接在至少三个首尾相连方式腾接于直流电源两端间的电阻中的中部电阻的两端。
10.如权利要求1至6之一的无源红外感应自动开关，其特征在于所说的与热释型红外传感器电路相配合的红外透镜为带有光栅膜的红外透镜。
专利摘要本实用新型涉及的是一种无源红外感应自动开关,与负载电器串接于外电源电路中的可控硅开关元件联接有经整流电路设置的直流供电电路。与红外透镜相配合的热释型红外传感器电路经放大电路、比较电路、驱动及延时电路与可控硅开关元件的控制端相联接。其驱动电路后经前后联接的延时电路和可实现短时关断的可控硅触发控制电路而联接于可控硅开关元件的控制端,直流供电电路中整流电路的输入端跨接于可控硅开关元件的两端。
文档编号H01H43/00GK2300184SQ97207729
公开日1998年12月9日 申请日期1997年3月12日 优先权日1997年3月12日
发明者慕金柱 申请人:四川电子测试技术应用研究所