专利名称：断电保护、安全节能多用途拉线开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的拉线开关，特别是一种简单易制，成本较低的多用途的拉线开关。适合于照明灯(特别是日光灯)电风扇、电炉的及其它用电器断电保护和安全节能。还可以把它所具备的功能使用在多种用电控制场合。
现有拉线开关，由于内部主要由拉线绳、转动臂、园柱弹簧、棘轮、铜弹簧片、接线端子等构成转换开关，由拉线绳操作转换开关完成对外电路通或断控制，例如重庆塑料厂生产的GX5－3，4A250V拉线开关就具这种功能。无论是开关通或断均是操作拉线实现的。所以在有电的情况下，人们通常是由用电器的反映来判断拉线开关里面的转换开关当时的状态。仅由拉线开关的外观是无法判断通或断的。若发生突然停电，而人们当时又没注意灯或用电器的状态，在公共场合，办公室、教室、宿舍等照明灯较多的地方尤其如此，那就很可能发生人走后再来电时灯或用电器一直工作的现象，一方面存在安全隐患，另一方面也是对电力和照明灯或用电器具的浪费。
对需要实行灯火集中管制的场合，如学校教室、办公大楼、部队营房、宿舍、医院病房等处。现在一般采取晚上定时拉总电闸，早晨定时合总电闸的办法进行管理。因各种原因，很可能在定时拉电闸后许多房间的拉线开关仍没有关，因此第二天早晨合总电闸时许多灯又不开自亮。甚至灯亮的房间电风扇在转而门却是锁了的。而且，这种带较大负荷合总电闸对电网也是不利的。
另外，对需要实行灯火集中管制的场合，晚上定时拉总电闸后一般要到第二天早晨才合闸送电，这就给半夜里因突发事故而急需用电的人们带来不便。
综上所述，可见使用现有的拉线开关是无法达到断电保护、安全节能的效果。而且在需要实行灯火集中管制的场合使用现有的拉线开关也无法有效地进行管理以及解决集中管制和具体个别使用的矛盾。
本发明的任务是利用晶闸管控制技术对现有的拉线开关进行改进。改进后的拉线开关的外形大小与现有拉线开关一样，可以完全不改动原来墙上的布线，并且利用原来拉线开关的木螺丝孔直接进行安装，有很好的互换性。经装上该拉线开关后，便可以对照明灯、用电器实现断电保护、安全节能。还可以利用它所具备的功能，使用在需要实行灯火集中管制的场合内，以作到有效管理和解决集中管理与具体、个别使用的矛盾。
本发明的任务是如下方式完成的该拉线开关串联接于交流电源和常用小功率用电器电路中，在该拉线开关内，除保留现已有拉线开关内的转换开关外，另设置了一个与转换开关连动的动合(常开)触点开关。每操作拉线绳一次，在转换开关动作的同时，动合触点开关也瞬时接通一次。该拉线开关与外线路有两个接线端子，其中一个接线端子通过转换开关接至全波整流桥输入一端，另一个接线端子则直接接至全波整流桥输入的另一端。全波整流桥输出正端经晶闸管阳极和阴极回到其负端，构成该拉线开关的主电路。由电阻和动合触点开关相串联后接至晶闸管阳极和控制极两端，并且把电容器接至晶闸管控制极和阴极两端，以共同构成该拉线开关控制电路。在不停电情况下，操作该开关拉线绳时转换开关接通使外线路交流电源经全波整流桥后变为直流电压正向加于晶闸管两端，与此同时因动合触点开关瞬时接通后送出一触发信号至晶闸管控制极，使晶闸管导通，从而该拉线开关处于导通状态。当再次操作该开关拉线绳使转换开关断开，虽动合触点开关也瞬时接通一次，但因主电路已被切断，则该拉线开关处于关闭状态，可见该拉线开关在不停电时对外电路的通断控制作用与现已有拉线开关无异。若因故停电后再来电或人为拉总电闸后再重合闸时，该拉线开关无论原来处于哪种状态，因其中的动合触点开关未动作，晶闸管控制极无触发信号晶闸管保持截止，使该拉线开关处于关闭状态自动切断外电路，从而起到了断电保护、安全节能的作用。此时只有操作拉线绳使转换开关接通，动合触点开关也接通情况下才能使该拉线开关处于导通状态。(以控制灯为例，若操作拉线绳一次使灯亮，则表明再来电以前拉线开关内的转换开关已断开，即已关灯。若操作拉线绳二次使灯亮，则相当于提示用户停电后忘记了关灯)。由于该拉线开关具有以上的断电保护、安全节能，用户再不必担心停电后因忘记关闭用电器而离去造成再来电时可能出现的危险和浪费情况发生。
该拉线开关除了以上的用途外，还可以运用于需要对灯火(或用电器)集中管制的场合。当夜晚定时拉总电闸后，相当于人为停电，所控制区间灯灭。估计到照明场合内人已离去或宿舍里人们已入睡再采取重合总电闸方式供电。这时无论各照明场合灯开关原来状态如何，灯均不会亮。由于重合总电闸是完全不带负荷，因此，操作安全，对电网无影响。若个别房间半夜里的确需要用电，也可以拉开关使灯亮，这样就能有效地解决灯火集中管制方面存在的问题。
以下将结合附图对发明作进一步的详细描述。
图1是本发明的拉线开关底座正面形状和其上元件布置示意图。
图2是该拉线开关的原理电路图。其中的电子元件安装在图1底座反面的槽腔内。
参照图1该拉线开关的塑料底座1的形状、大小及所用材料与现有GX5－3，4A，250V型拉线开关(重庆塑料厂生产，以下简称GX型开关)基本相同，仅仅增加了安装静触点5，接线端子10的螺钉穿孔以及接线端子8的穿孔。该开关的盒盖也与现有GX型开关完全相同。此外，底座上安装的铜弹簧片2，棘轮3及轮上零件，接线端子4，开关拉线绳6，园柱弹簧7，轴9，转动臂11的结构形状及在底座上的布置、安装与现有GX型开关完全相同。因此，该拉线开关内保留了现有GX型拉线开关内的转换开关部分和功能。但是另外在底座1上增设了一个动合触点开关等，下面结合图1叙述增设部分内容。
1、增设了动合触点开关的静触点5。它是一个弯曲成90°，0.8mm左右厚，具有一定弹性的铜片，它的一面(与图1的图面垂直)贴近底座1上的穿线孔槽的侧面，另一面如图1所示由镙钉12固定在底座1上，螺钉12的另一个作用是穿过底座正面作为静触点5与底座反面电路的连接线。
2、增设了接线端子8，以作为动合触点开关动触点13的接线端子。它是弯曲成90°，0.3mm左右厚的铜片，它的一面(与轴9垂直的面)中央有园孔，转轴9从该孔中穿过，从而使该铜片由轴9和园柱弹簧7固定在底座1上。它的另一面轴向穿通底座1插入到其背面，作为底座反面控制电路与动合触点开关的接线端。
3、增设了动触点13。它是一个螺杆中段有一穿孔，螺纹直径3mm的半园头螺钉。穿孔用于固定拉线开关的拉线绳。该螺钉穿过现有GX型开关转动臂11上的穿线孔，由螺母14固定在转动臂11上。因此，每当拉动该开关拉线绳(如开灯或关灯)时，转动臂11上的动触点13就随转动臂11绕轴9旋转，直至与静触点5的铜片接触一下为止。所以静触点5和转动臂11上的半园头螺钉13分别构成了动合触点开关的静、动触点。当动合触点开关的动、静触点接触时，安装在底座1反面的电路就通过接线端子8，园柱弹簧7(或轴9)，转动臂11，动触点13与静触点5接通一次。
4、增设了接线端子10，其实是为便于与电路上的连接把现已有GX型开关中与铜弹簧片2相接的接线端子移至图1中接线端子10的位置处，接线端子10的形状，大小以及安装方式与接线端子4基本相同。外线路通过接线端子10与安装在该拉线开关背面电路中的全波整流桥输入一端连接。
下面将主要结合图2来说明该拉线开关的电路构成，电路工作原理以及电气元件的安装情况。
该拉线开关通过接线端子4与10与外线路相连接，形成与小功率用电器(如日常用的照明灯、电扇等)相串联后接于供电交流电源两端的通断控制电路。接线端子4经过转换开关A42(用图2或图1中接线端子4和2定名)接至全波整流桥15输入的一端。接线端子10接至全波整流桥15输入的另一端。全波整流桥15的输出正端经过晶闸管16阳级和阴极回到全波整流桥15的输出负端，构成了该拉线开关的主电路。由保护电阻17和动合触点开关B58(用图2或图1中静触点5和接线端子8定名)相串联后接至晶闸管16的阳极和控制极两端，电容器18接至晶闸管16的控制极和阴极两端，以上元件的连接方式便构成该拉线开关的控制电路。这里需要说明两点，其一是设置保护电阻17在电路中是专门对晶闸管16控制极起保护作用的，因为若出现电容器18支路发生断路故障时，当开通该拉线开关，很可能会使晶闸管16控制极瞬间过电流损坏，因此，当选择合适电阻值可以起到过电流保护作用的，但在电路正常的情况下，因有电容器18并接在晶闸管16的控制极和阴极间，在开通该拉线开关瞬间电容器18端压不能突变。所以可以说，保护电阻17的设置对该拉线开关实现予定功能方面不起什么作用。其二是由于在一般情况下，操作拉线绳仅使动合触点开关B58瞬时接通一下，因此为保证那些具有延滞启动特性的用电器(比如日光灯、电扇等类)能够正常启动和运行，要根据用电器和晶闸管16容量的具体情况，选择电容器18的电容量至满足需要，而对于阻性负载的用电器(比如白炽灯、小电炉等类)则可选择较前述小得多的电容器容量。
下面以该拉线开关控制照明灯为例来说明其工作原理在有电的情况下，当操作拉线绳使转换开关A42接通，此时动合触点开关B58也瞬时接通一下。全波整流桥15输出电压正向加于晶闸管16两端，同时电流经保护电阻17，动合触点开关B58至晶闸管控制极使晶闸管16被触发导通，这时灯亮。因动合触点开关B58仅是瞬时接通一下，故晶闸管16控制极原触发电路切断，在晶闸管16两端电压过零时晶闸管16欲阻断，然而对于并联接在晶闸管控制极与阴极间的电容器18而言，因曾给晶闸管16触发脉冲的同时也对电容器18瞬时充电，加之晶闸管16导通后其控制极和阴极间存在的电压对电容器18的充电作用，使电容器18两端保持的电压值足以使晶闸管16端电压过零的下一个半波及以后，因其控制极仍然有触发电压而继续保持导通，即灯亮状态不变。当操作拉线绳使转换开关A42断开，此时虽动合触点开关B58也瞬时接通一下，但因主电路已被切断，灯则由亮转灭。
若意外或人为停电，此时晶闸管16恢复阻断。若停电后又再来电时，即使转换开关A42此时已是接通的，且晶闸管16两端被施加了正向电压，但因未操作拉线绳使动合触点开关B58动作。故晶闸管16因控制极无控制电压而仍处于阻断状态，被该拉线开关所控制的用电器也不会通电，这就是断电保护的原理。
若因意外原因造成全波整流桥15或晶闸管16击穿短路，该拉线开关也可以当一个仅作通断电路用的现已有拉线开关来使用(参见图2)。若全波整流桥15或晶闸管16被损坏断路，这时可很方便地把接线端子10与铜弹簧片2的安装螺钉短接后当作现已有拉线开关使用(参见图2图1)，这种较好的适应能力正是该拉线开关的特点之一。
从简单易制，降低成本，互换性好诸方面考虑，把该拉线开关的电气元件均安装在底座1的背面。因所用电气元件体积小，数量少，加之底座1的背面尚有一些空间位置，接线又很方便，且不影响该拉线开关的安装。经实践完全能够满足要求。另外，在接线端子2、5、10与电气元件相连接中，可以利用接线端子的安装螺钉尾部压接引出导线的方法。
权利要求1.一个串联接于交流电源和常用小功率用电器电路中，采用晶闸管控制技术的断电保护、安全节能多用途拉线开关，其特征在于该拉线开关内增设了一个被拉线绳带动的，并且与由接线端子4与2构成开关引出头的转换开关A42连动的动合触点开关B58，由静触点5与接线端子8构成B58的开关引出头；还设置了下述电路，即由接线端子4经过转换开关A42后与全波整流桥15的输入一端相连接，接线端子10与全波整流桥15输入的另一端相连接，全波整流桥15的输出正端经过晶闸管16阳极和阴极回到全波整流桥15的输出负端，由保护电阻17和动合触点开关B58相串联后接至晶闸管16的阳极和控制极两端，电容器18接至晶闸管16的控制极和阴极两端。
2.根据权利要求1所述的拉线开关，其特征在于动合触点开关B58的动触点13安装在动作时转动幅度较大的转动臂11的端部，由园柱弹簧7紧压着的接线端子8作为动触点13的引出线端，动合触点开关B58的静触点5用L型弹性铜片制作，它的一面设置在贴近底座1上的穿线孔槽的侧面，另一面由螺钉12固定在底座1上，静触点5利用穿过底座1正面的螺钉12作为连接线与底座1背面电路相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种用晶闸管控制技术改进现已有拉线开关的功能，即保留拉线开关内的转换开关，另增设一个与转换开关连动的动合触点开关。这两个开关与由晶闸管、全波整流桥及阻容元件组成的电路相配合，既可完成通断电路功能，又可在停电后再来电时无论该拉线开关原处于何状态均能自动切断电路，起到断电保护、安全节能作用。该拉线开关广泛适用于家庭，特别是办公室、教室、宿舍、医院等公共场合，当安装在灯火集中管制场合，便可巧妙解决灯火集中管制与个别使用的矛盾。
文档编号H02H3/24GK2184291SQ9324682
公开日1994年11月30日 申请日期1993年12月8日 优先权日1993年12月8日
发明者胡世江 申请人:胡世江