专利名称：红外线感应开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种墙壁开关，特别是一种红外线感应开关，用于家庭及公共场所的灯具或电器的自动控制。
现有墙壁开关大多是机械触点式，需要用手按动来实现开启或关闭，既不安全又不卫生，尤其是用湿手去触摸开关更容易触电。开关用久了会沾染许多细菌和病毒，又由于安全的因素不便擦洗，因此会导致细菌和病毒对使用者的交叉感染。开关使用时间长久容易因机械磨损导致损坏，另外，因需要一定的力量按动，使用者感觉不太方便。
现有技术中有几种类型的热释红外线感应开关，当检测到人体释放的热能时开灯，人离开后延时关灯，只适合走廊及卫生间使用。申请(专利)号为93230652.7的感应开关实用新型设有连接板，在连接板一面设有触片，另一面设有电路板，靠人手触摸触片将人体的感应电荷传导给电路板来实现触摸开启，延时、自动关闭功能。类似靠人体触摸触片释放感应电荷的感应开关和电子开关的专利申请和产品较多，但它们并不能实现非接触式感应开启关闭功能。
本实用新型的目的在于提供一种新型的红外线感应开关，通用型使用时只需在开关前伸一下手不必触摸开关便可开灯，再伸一下手便可关灯，还可随时启用延时关闭功能，可用于室内的普通房间；专用型只需人体经过开关便可开灯或关灯，可用于卫生间。具有较强的抗干扰能力由于避免了人体与开关的直接接触，使用更加安全、卫生、方便。
本实用新型的技术方案是一种红外线感应开关，包括壳体、面罩、后盖，安装在壳体与后盖中的电路板，设置在电路板上的可控硅开关电路，供电电路，其特征在于在壳体的外表面设置感应窗，在电路板上靠近感应窗的位置安装红外线发射元件和接收元件，红外线发射元件连接电路板上的感应控制电路并由其驱动发出一定波形和频率的红外线，经人体的反射后被红外线接收元件接收转换为电信号传输给与其相连接的感应控制电路，感应控制电路发出控制信号给与其连接的可控硅开关电路便可实现对灯具的开关控制。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点使用者只需在开关前伸一下手不必触摸开关便可开灯，再伸一下手便可关灯，还可随时启用延时关闭功能，使用起来更具有安全感，彻底避免了病菌的交叉感染，甚至可以用手里拿的物品点亮电灯，使用更加方便，更适合老年人及儿童使用。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
附
图1是本实用新型第一实施例的主视图；附图2是本实用新型第一实施例的侧剖视图；附图3是本实用新型第一实施例的电路原理图；附图4是本实用新型的方框图；附图5是本实用新型第三实施例的示意图。
参见附图四，由感应控制电路C产生的数据信号传输给红外线发射单元A发出相应波形和频率的红外线信号，如果人手伸向感应窗，此红外线信号被手反射后由红外线接收单元B接收并转换为数据信号输入到感应控制电路C，由感应控制电路C发出控制命令给可控硅开关电路D，由可控硅开关电路D来实现对负载F的开启或关闭。供电电路E给感应控制电路C提供电源。
参见附图一和附图二，在壳体5的外表面设置感应窗3，在电路板7上靠近感应窗3的位置安装红外线发射元件9和隔离套8及红外线接收元件11和隔离套10。隔离套8和10起阻止红外线在开关内部直接由发射元件9泄漏到接收元件11。也可在红外线发射元件9和红外线接收元件11前面分别设两个感应窗。在电路板7上安装有夜间显示开关位置的指示灯2和延时关闭指示灯4，并在壳体正面开设相应的指示窗口。在电路板7上还安装有单片微处理器芯片12以及接线端子6。电路板7固定在壳体5上并由后盖13盖上。面罩1镶嵌在壳体5上以便遮挡安装螺丝及螺孔。为了散热，可在面罩1和壳体5的周边开设散热孔。
参见附图三，红外线发射元件是红外线发射二极管LED2，它串联在电阻R6和三极管VT2的发射极和集电极组成的回路中，并由三极管VT2驱动。三极管VT2的基极通过电阻R7和可调电阻RP与单片微处理器芯片IC2的一个IO口RB3连接。红外线接收元件是一体化的小型红外线接收头IC1，其信号输出端与单片微处理器芯片IC2的一个IO口RBO连接。感应控制电路由单片微处理器IC2和相应的晶振XTA，电容C4、C5，电阻R6、R7、R8、R9，可调电阻RP，三极管VT2以及发光二极管LED3～LED6组成。延时关闭指示灯由发光二极管LED3～LED6担任，其具体数量可根据产品的型号、档次决定，对于单功能产品也可取消此功能。IC2可选用EM78P156。可控硅开关电路由单向可控硅SCR1、SCR2，电阻R3、R4、R5，三极管VT1以及二极管组VD6～VDn组成。可控硅SCR1可选用额定正向平均电流IT大于负载额定电流的可控硅，可控硅SCR2的额定正向平均电流IT可小一些，触发电流IGT应较小。由于本实施例开关采用两线制接线方式，零线不能接入开关，因此，供电电路由开关关闭和开关打开两种状态下都可给感应控制电路正常供电的关态供电电路和开态供电电路组成。关态供电电路由电阻R1和与其串联的发光二极管LED1连接在稳压二极管VD5和滤波电容C1的上端组成。发光二极管LED1只要开关关闭就要流过电流为感应控制电路供电而发光，因此可作为在夜间显示开关位置的指示灯。开态供电电路由在可控硅SCR1阴极与整流桥VD1～VD4的负极(公共地端)之间串联的二极管组VD6～VDn(n为二极管的数量)，电阻R2的一端和二极管组VD6～VDn连接，另一端和稳压二极管VD5、电容C1连接组成。二极管组VD6～VDn为可控硅开关电路和开态供电电路共用元件。当开关打开时，可控硅SCR1导通负载电流流过二极管组VD6～VDn，在其两端产生一定的压降并通过电阻R2经稳压二极管VD5、电容C1得到要求的电压。二极管组的数量n由感应控制电路所需的电压决定，其额定整流电流应大于负载的额定电流。为了避免短路造成对开关元件的损坏，在火线的输入端设一保险管F。
对于控制负载较小的开关电路可将功率较大的单向可控硅SCR1改为功率较小的单向可控硅，并取消SCR2及电阻R3、R4，直接将SCR1的控制极接在VT1与R5接点上即可。
开关的工作过程及单片微处理器的程序编写要求如下开关接入负载L后有微弱电流通过负载L经整流桥VD1～VD4由正极流经电阻R1、发光二极管LED1，在稳压二极管VD5及滤波电容C1两端建立稳定电压供给感应控制电路和红外线发射管及接收头。在待机状态由IC2产生的数据信号由三极管T1驱动红外线发射管LED2始终发射出相应波形及频率的红外线，只要人手伸到感应窗前迅速离开，红外线经人手的反射由红外线接收头IC1接收到一组数据信号经过IC2处理后通过电阻R9控制可控硅开关电路使可控硅SCR1导通点亮负载灯泡L，若人手再次伸到感应窗前迅速离开，红外线接收头IC1又接收到一组数据信号再经过IC2处理后控制可控硅开关电路使可控硅SCR1关断并熄灭负载灯泡L。若人手伸到感应窗前暂短停留，开关开启点亮灯泡的同时启动延时关闭程序，延时关闭指示灯LED3～LED6依次交替显亮，若在哪一个指示灯显亮时手离开感应窗便进入了那个指示灯指示的延时关闭程序，这个指示灯会一直闪亮直到延时到时随着开关关闭熄灭负载灯泡的同时熄灭。在开关已经开启后也可按上述方法启动延时关闭程序。延时关闭指示灯的个数可根据产品的不同型号及要求选取。
以上是本实用新型的第一实施例。
本实用新型的第二实施例与第一实施例的不同之处在于所述的写入程序的单片微处理器芯片和相应的晶振、电容由数字电路及分立元件替代。
本实用新型的第三实施例与前两个实施例的不同之处如下参见附图五，在壳体5的外表面上设一突起部14，在突起部14与外表面主平面的垂直面上设置感应窗3，取消或仅保留一个延时关闭指示灯，并调整可调电阻RP增加红外线发射管LED2的发射强度使感应距离增加。这种开关可安装在卫生间门口的墙壁上，只要人们进出卫生间便可感应人体的进出自动开启和关闭电灯或电器设备，是卫生间或其它特殊场合专用的一种实施例。
本实用新型可控硅开关电路也可以改用双向可控硅，并调整相关元件及连接，将开态供电电路中的串联的二极管组的两端反向并联二极管或二极管组，增加相应的整流元件，或选用其它开态供电电路，现有技术在这方面已有描述，这里不再详细陈述。
权利要求1.一种红外线感应开关，包括壳体、面罩、后盖，安装在壳体与后盖中的电路板，设置在电路板上的可控硅开关电路，供电电路，其特征在于在壳体的外表面设置感应窗，在电路板上靠近感应窗的位置安装红外线发射元件和接收元件，红外线发射元件连接电路板上的感应控制电路并由其驱动发出一定波形和频率的红外线，经人体的反射后被红外线接收元件接收转换为电信号传输给与其相连接的感应控制电路，感应控制电路发出控制信号给与其连接的可控硅开关电路便可实现对灯具的开关控制。
2.如权利要求1所述的红外线感应开关，其特征在于所述的感应控制电路由写入控制程序的单片微处理器芯片和相应的晶振、电容，用于驱动红外线发射管的三极管及电阻组成。
3.如权利要求2所述的红外线感应开关，其特征在于所述的写入控制程序的单片微处理器芯片和相应的晶振、电容由数字电路及分立元件所替代。
4.如权利要求1所述的红外线感应开关，其特征在于感应控制电路包括延时关闭指示灯，并在壳体上开设指示窗口。
5.如权利要求1所述的红外线感应开关，其特征在于可控硅开关电路和供电电路包括夜间显示开关位置的指示灯，并在壳体上开设指示窗口。
专利摘要本实用新型涉及一种红外线感应开关，包括壳体、面罩、后盖，电路板及可控硅开关电路，供电电路，其特征是在壳体的外表面设置感应窗，在电路板上安装红外线发射元件和接收元件，红外线发射元件由感应控制电路驱动发射出一定波形和频率的红外线，通用型只需人手伸向感应窗或专用型只需人体经过感应窗便可反射后被红外线接收元件接收至感应控制电路并通过可控硅开关电路实现对灯具的开关控制，使用更加安全、卫生、方便。
文档编号H03K17/968GK2521826SQ01276059
公开日2002年11月20日 申请日期2001年11月20日 优先权日2001年11月20日
发明者金德奎, 任福君 申请人:任福君, 金德奎