专利名称：延时声响开关的制作方法
技术领域：
延时声响开关属于电开关装置。
目前为解决城市能源紧张，电力不足而出现了各种节能和延时开关，如中国专利CN2043034U《多功能照明开关》。但是这些开关一般只有延时功能，满足不了人们日益增长的物质和文化生活的需要。
本实用新型的目的是提供几种(同类产品)线路简单的延时声响开关，使其不仅具有软启动、延时关断的功能，而且在开关延时期间还能发出声响，可作为带音乐的延时开关或作为门铃延时开关使用，并且安装使用方便，适用于多种场合，对其他电器和电网无干扰，能直接替代现有开关或门铃。
本实用新型主要由可控硅触发延时电路、直流电源电路、负载DZ、音响电路、电致发声器件所组成，它还可以设置有位置指示电路。这里可控硅触发延时电路是提供可控硅导通所需的触发信号和提供可控硅导通和延时期间所需的可控硅控制极的电流信号，使开关处于接通状态时实现软启动功能。直流电源电路是提供音响电路所需的电源。音响电路和电致发声器件是用于使电路发出声音。位置指示电路是在开关处于延时状态时提供有无交流电压指示和看不见开关时，指示开关所在位置的信号。
这样，这种开关最少具有如下六种功能1.指示作用，指示有无交流电源，指示开关所在位置，指示开关或负载是否正常。
2.延时开关，作为一般延时开关使用。
3.软启动作用，对负载的供电电压总是逐步上升的，减小了负载上骤增电流的冲击、延长了负载寿命。
4.延时、零压关断，在关闭开关时，负载上的电源并不马上关断，而是经一段延时时间后，在脉动电源电压为零时关断。
5.可作为延时音响开关或作为延时门铃开关使用6.节能。
此外，这种开关既可以采用单线进出方式，也可以采用双线进出方式，对于负载既可以提供交流电源，即将负载与开关串联，也可以对负载提供直流电源，即将负载和可控硅的主控回路连接在一起，从而使得它的适用范围更为广泛。
本发明的任务可结合附图作详细说明，
图1－－图6是具体的实施例。
图1是使用压电陶瓷片的按键式延时声响开关原理图。
图2是使用电动喇叭的按键式延时声响开关原理图。
图3是使用压电陶瓷片的触摸式延时声响开关原理图。
图4是使用电动喇叭的触摸式延时声响开关原理图。
图5是使用电动喇叭的按键式延时门铃开关原理图。
图6是使用电动喇叭的触摸式延时门铃开关原理图。
在图1的延时声响开关电路中，其可控硅触发延时电路包括开关S1，二极管D6，电容C1、C2、C3，电阻R2，二极管D7和单向可控硅T1。它充分地利用了二极管D6的单向导电性，使其在开关S1合上时，成为一个正向压降很小的导体或半波整波器件，使电容C1、C2、C3迅速充电，提供可控硅控制极G1所需的触发信号和维持可控硅导通所需的电流，并使加在可控硅两端的高电压迅速下降到接近于零伏的状态。由于电容C1的充电时间通过合理的设计可以大于可控硅的导通时间，使得电容C1的两端总是承受较低电压，因而降低了对电容C1的耐压要求，在开关启动时电容C3上的电压总是逐渐升高的，这使得可控硅T1的导通角逐渐增大，使负载DZ上的电压和电流逐渐增大，实现了对负载DZ的软启动。在开关S1断开时，由于二极管D6的反向电阻很大，使电容C1的电荷不能通过二极管D6泄放掉和产生火花放电，因而能部分提供开关S1断开后可控硅延时所需的电能。该电路中的C2主要是用于延缓电容C1的放电作用，使由电容C1、C2、C3，电阻R2，二极管D7所组成的充放电电路的放电时间常数延长，有效地提高多功能延时开关的延时时间。电容C3的作用是它在延时电路的开关S1合上时，吸收部分电能，在S1断开后，当电容C1、C2的电荷足以保证可控硅导通时，电容C3继续充电到可控硅控制极所需的触发电压和向可控硅的控制极放电，当电容C1、C2上的电荷经一段延时后，不足以维持可控硅导通时，电容C3在脉动电压为零时向可控硅的控制极放电，电容C1、C2也向可控硅的控制极放电，使可控硅导通，当可控硅导通后，由于电容C3直接接在可控硅的控制极上，因而可控硅控制极上的部分电流流给C3，使电容C3充电，同时电容C1、C2也通过电阻R2、D7给电容C3充电，当脉动电压又为零时，电容C1、C2、C3又放电，触发可控硅使其导通。随着电容C1、C2上的电压继续下降和电容C3从控制极上所取得的电流总是有限的，当这些的充电电流及C3所能提供的输出电流下降到不足以维持向可控硅控制极提供足够的触发电压和电流时，若脉动电压再次为零，与控制极相连的电容C3的电荷及C1、C2所能提供的电流不能触发可控硅导通，于是，可控硅截止，用电设备不能与电源构成回路，电源关断，这样就使得在延时开关的开关K2合上再断开后，要么使得电源开始时处于软启动状态，启动后电源一直接通，要么使得在交流零压时关断，而不能重新启动，这有效地防止了骤增电流对用电设备的冲击和防止了电磁辐射干扰的影响。
这里增大电容量，可明显的提高延时时间，但电容C3的最大取值不能超过C30。它是由下式决定的C30＝︳ (IG·tG)/(VG2-VG1) ︱式中VG2可控硅控制极G1的上限触发电压；VG1可控硅控制极G的下限触发电压；IG可控硅控制极G的有效触发电流；tG可控硅控制极G的触发时间。
当C3的电容量超过C30时，可控硅被触发导通后C3在可控硅导通期间所吸收的电荷，将能维持可控硅的控制极G1在下一次导通时所需的全部触发电流，使可控硅导通，开关不能关断。延时电路的延时时间是由电容C1、C2、C3，电阻R2、二极管D7及可控硅控制极G1的触发电压，触发电流等所共同决定的。电路中为使延时时间加长，还可以继续增加R、C滤波网络，或改变电路中的阻容值。
表1为一个具体电路的实测数据，它充分地说明了电容C2、C3对开关的延时特性和电磁辐射情况的影响。
表1正触发可控硅延时电路的实测数据。
整流电路既可以采用全波整流也可以利用半波整流或直接使用交流电源。当使用全波整流电路D1－－D4时，在该开关处于延时状态时，就不会使负载DZ如灯泡出现闪烁现象，当使用半波整流或直接使用交流电源时，在延时期间，会使负载DZ如灯泡产生闪烁现象。
该数据是采用全桥整流电路、可控硅型号为REC103D，负载功率为45瓦的白炽灯泡实测的。
该开关的位置指示电路是由电致发光器件D15和电阻R1串联而成的，并跨接在脉动电源的B、E两端，这种电致发光器件D15可以采用发光二极管或氖泡。当该开关处于断开状态时，D15上就承受一定的电压而发光，取到指示有无交流电源和指示开关所在位置的作用，当然也可以采用自发光物质来指示开关所在位置。
直流电源电路包括D8和C4，它串联在可控硅T1的阴极K1和电源E端之间，用于提供音乐IC所需的电源。
音乐电路块IC和电致发声器件RL共同来组成音响电路。这里IC的电源输入端和C4相并联，压电陶瓷片连接在电源正极和IC的音乐输出端之间，触发端通过电容C5和IC的电源输入端相连。当延时电路开始工作时，D8和电容C4组成IC工作所需的直流电源，并通过电容C5藉合至IC的触发端，提供IC一个触发信号，使音乐电路工作。
图2电路和图1电路的原理相同，其区别在于提供音乐电路块IC的直流电源电路的位置作了一些变动，在IC的输出级加了一级功放，发声器件为喇叭。这里稳压二极管D8和电容C4相并联，并连接在C1、C2和C3的并联接点和E端之间，三极管BG3的基极连在IC的输出端，发射极接E端，集电极通过喇叭RL接在直流电源电路的正极。
图3是触摸式延时声响开关，它与图1的区别在于，延时电路不同。这里延时电路是由触发电极B1，二极管D5，电阻R2，R3，电容C1、C2、C3，三极管BG1，BG2和可控硅T1所组成。这里触发电极B1和D5的阳极相连D5的阴极通过电阻R1和三极管BG1的基极相连，电阻R2连在整流电源的B端，并和电容C1、C2相串联，C2接地，BG1的基极和C1、C2的串联接点相连，发射极接地，集电极与R2、C1的串联接点相连，BG2的基极与BG1的集电极相连，发光二极管D6与电阻R3相串联，并连接在整流电源正极和BG2的集电极之间，其发射极接地或通过直流电源电路和地相连，可控硅T1的控制极G1和BG2的集电极相连，当人们不触摸B1时，BG1截止，BG2导通，可控硅T1的门极G1上的电压为零，可控硅T1截止，电源不接通，当人们触摸B1时，BG1导通，C1上的电压立即下降为零，BG2截止，整流后的电压通过R3使可控硅的门极G1获得触发电压和电流，可控硅T1导通，可控硅导通后，整流电源通过R2给C1缓慢充电，使可控硅处于延时状态，当C1上的电压上升到一定的程度，BG2又导通，可控硅截止，延时结束。其音响电路和图1的连接方式完全一样。
图4电路和图3电路的原理基本相同，其区别在于供给IC电源的电路有些变化，电路的发声器件改为喇叭和增加了一级功率放大电路。这里稳压二极管D8和电容C4相并联，并连接在BG1和BG2的发射极与E端之间，IC的输出端与三极管BG3的基极相连，集电极通过喇叭RL与IC的电源正极相连，发射极接地。
图5是一个按键式延时门铃开关，它与图2的电路原理相差不大，只是为了提高其直流电源的稳定性，增加了由电阻R4，二极管D9、D10、D11组成的辅助直流电源回路，这里R4与D10或通过电阻与D10相串联，并连接在整流电源的B端和E端之间，D9的阳极与D8的阴极相连，D9的阴极连接在R4与D10的串联接点上，D11的阳极与D9的阴极相连，D11的阴极连接在电容C4的一端。当开关处于断开状态时，整流电源通过R4、D11给电容C4充电，提供IC静态工作时所需的电源。增加了二极管D6、电阻R6和开关S2组成的门铃触发延时开关电路，并设置了一个防止误触发的电容C6。这里D6的阳极通过开关S2与整流电源的B端相连，D6的阴极与D5的阳极相连，电阻R6连接在D6的阳极和IC的触发端之间，电容C6连接在IC的电源端和触发端之间。在该电路中，如果按动开关S1，开关处于延时开关状态，按下S2开关电灯处于延时状态，同时IC的触发端被输入一个触发信号，喇叭发出声音，即可作为门铃开关使用。
图6是一个触摸式延时门铃开关，它采用了图4的延时电路，图5的直流电源电路和音响电路，与图5的音响电路略有区别的是，这里D6的阳极是和触模电极B2连在一起，二极管D14连在触模电极B2和触发端之间，借助于图3、图5的分析，即可理解其工作原理。
这里的IC是市售的各种音响集成电路块，如CW9300，KD153等等。
权利要求1.延时声响开关，包括直流电源电路1，负载DZ，电致发声器件RL，可控硅控制电路，其特征在于还包括延时电路2，音响电路3。
2.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于延时电路2包括开关S1，二极管D6，电容C1，C2，C3，电阻或二极管R2、D7，可控硅T1，这里开关S1、二极管D6和电容C1相串联，并连接在B、E或B、K1之间，电阻或二极管R2，D7串联，并连接在D6和C1的串联接点F和可控硅T1的门极G1上，电容C2连接在R2，D7的串联接点H和可控硅T1的阴极K1或E端上，电容C3连接在可控硅T1的门极G1和阴极K1或脉动电源的E端，可控硅T1的阳极A1连接在B端，阴极K1和直流电源电路1相连。
3.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于延时电路2或是为包括开关S1，S2，二极管D5、D6，电容C1、C2、C3、C6，电阻或二极管R2、R6、D7，可控硅T1，这里开关S1、二极管D6和电容C1相串联，并连接在B、E或B、K1之间，电阻或二极管R2，D7串联，并连接在D5和C1的串联接点F和可控硅T1的门极G1上，电容C2连接在R2，D7的串联接点H和可控硅T1的阴极K1或E端上，电容C3连接在可控硅T1的门极G1和阴极K1或脉动电源的E端，可控硅T1的阳极A1连接在B端，阴极K1和直流电源电路1相连，D6阳极通过开关S2与B端相连，阴极与D5的阳极相连，R6的一端连接在D6的阳极，另一端连接在IC的触发端，C6连接在IC电源端和触发端之间。
4.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于延时电路2或是为包括触模电极B1，二极管D5，电容C1、C2，电阻R2、R3，三极管BG1、BG2，可控硅T1，这里B1与D5阳极相连，D5阴极通过电阻或直接连接在BG1的基极上，R2与C1相串联并连接在脉动电源的B端和BG1的基极上，C2连接在BG1的基极和E端或K1端之间，BG1的集电极与C1和R2的串联接点相连，BG1的发射极连接在K1或E端上，BG2的基极连接在BG1的集电极上，BG2的集电极通过R3和B端相连接，其发射极与K1或E端相连，可控硅T1的门极G1连接在BG2的集电极上，其阳极A1与B端相连，阴极K1连接在E端或通过直流电源电路1连接在E端。
5.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于延时电路2或是为包括触模电极B1、B2，二极管D5、D6、D14，电容C1、C2，电阻R2、R3，三极管BG1、BG2，可控硅T1，这里B2连D6阳极，B1与D6阴极、D5阳极相连，D5阴极通过电阻或直接与BG1的基极相连，R2与C1相串联并连接在脉动电源的B端和BG1的基极上，C2连接在BG1的基极和E端或K1端之间，BG1的集电极与C1和R2的串联接点相连，BG1的发射极连接在K1或E端上，BG2的基极连接在BG1的集电极上，BG2的集电极通过R3和B端相连接，其发射极与K1或E端相连，可控硅T1的门极G1连接在BG2的集电极上，其阳极A1与B端相连，阴极K1连接在E端或通过直流电源电路1连接在E端，二极管D14的阳极连接在D6的阳极上，阴极连接在IC的触发端之间，C6并联在IC电源端和触发端之间。
6.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于音响电路3包括声响集成电路IC，电容C5，电致发声器件RL，这里IC的电源端与直流电源电路1的正极相连，C5连接在IC的电源端和IC触发端之间，电致发声器件RL连接在IC的电源端和IC的输出端之间。
7.根据权利要求1所述的延时声响开关，其特征在于音响电路3包括声响集成电路IC，三极管BG3，电致发声器件RL，这里IC的电源端与直流电源电路1的正极相连，电致发声器件RL一端连接在IC的电源端，另一端连接在BG3的集电极上，BG3的发射极接地，基极连接在IC的输出端。
专利摘要本实用新型延时声响开关属于电开关装置。它将延时开关、可控硅、直流电源电路、集成音乐电路和电致发声器件有机地结合在一起，充分地利用了延时和音乐电路的功能，使该开关不仅具有延时关断功能，而且能发出音响声。
文档编号H03K17/28GK2116305SQ9122786
公开日1992年9月16日 申请日期1991年11月9日 优先权日1991年11月9日
发明者王新生 申请人:王新生