专利名称：串接型多功能电子灯控开关的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种交流照明灯用电子开关，特别是能与普通单触点式灯开关互换、相容的串接型多功能双稳态灯控开关。
普通灯开关(如拉线式、按键式)为单触点式机械开关结构，从发明到现在已使用了近百年，它们为我们步入现代文明作出了历史性贡献。随着时代的发展这类传统的灯开关与高度发达的科学技术及不断创新的现代灯具相比，正愈来愈显得不相适应。为此，科技人员已经开始多方位地研制电子灯控开关产品。涌现出各种功能控制的电子灯控开关，如调光开关，节能自熄开关，及各种双稳态开关。已知的各种双稳态灯控电子开关，一般为插座式结构，或装入灯具内部实现各种操作控制。实际上在接线上不能实现象普通灯开关一样的串接工作形式。这类电子开关接入现有照明线路作开关运用时，必须另外走线，这使得它们的推广应用受到极大限制。
人们研制电子灯控开关的目的，在于更新、取代不合时代的普通灯开关产品，但只有解决电子开关与普通灯开关在接线上的互换性、相容性问题，才能达到上述目标。电子开关与普通灯开关互换、相容、实际上就是电子开关与照明负载，交流电源实现完全串联式接线工作，而且不分接线极性。一般的电子开关是难以实现的。电子开关取代、更新普通灯开关的意义还在于能为灯控开关增添实用、方便的各种控制功能。
本实用新型的任务是提出一种串接式多功能双稳态电子灯控开关方案，并据此开发实用的新型电子灯控开关。
图1给出了实现上述目标的电路方案框图。由图1可见，本实用新型电子灯控开关由稳压电路(1)、双稳逻辑电路(2)、触发控制电路(3)、操作信号传感器(4)、光线识别开关(5)、光敏信号传感器(6)、及模拟功率开关(7)构成，其中稳压电路(1)的输入电压从模拟功率开关(7)的两端引出，输出电压供电路的(2)，(3)，(4)，(5)，(6)部分工作；光线识别开关(5)的两个信号输入端，分别接在光敏传感器(6)的输出端及双稳逻辑电路(2)的输出信号端上，其输出信号加到双稳逻辑电路(2)的自动复位端上。
上述方案的优点是1.所制的电子开关与普通灯开关通用性强，可直接使用在现有照明线路开关接线处；2.具有光线识别功能，实现了白天自动节电控制，夜间正常使用的目的，并且电子开关自控光源不会对其自身的工作形成干扰，使用接线不受位置限制。
附图给出了本实用新型的三种具体实施实例及使用接线电路图。下面就结合附图及实施例对本实用新型灯控开关加以详细说明。
图1所示的电路方案中，稳压电路(1)接在模拟功率开关(7)的两端，由交流电源经照明负载RL、模拟功率开关(7)提供电能，即(7)中的可控硅截止时，由交流电源供电，可拉硅触发导通后，由可控硅两端产生的干扰脉冲能量提供电能。其输出直流电压供电路其余部分工作，以支持其逻辑功能的实现。双稳逻辑电路(2)有两个信号输入端，分别接受触发控制电路(3)提供的操作控制信号及光线识别开关(5)提供的复位控制信号，输出信号分别加到模拟功率开关(7)中的可控硅触发极上和光线识别开关(5)中的电子开关控制极上。电子灯控开关通过可控硅的触发导通使摸拟功率开关(7)的交流输入回路产生开关控制作用完成对照明负载的控制功能。光线识别开关接受双稳逻辑电路输出端控制，以实现灯控开关开启后自动解除复位控制功能。这样保证了自控光源不会形成光波干扰。触发控制电路(3)接收操作信号传感器(4)输入的人工信号(如感应、声音、红外线等)，光线识别开关(5)接收光敏传感器(6)输入的光线信号(环境光强信号)，以实现整个开关白天节电及夜间实用的双重目的。本电路方案中，模拟功率开关(7)触发导通后，其脉冲供电支路与直流触发支路恰好形成负反馈回路，使本实用新型电子开关能稳定工作。
图2所示为实施例1的电路原理图。由图2可见，它由电阻R1～R11，电容C1～C6、三极管BG1～BG2、集成电路(双D触发器)IC、稳压管DW、发光管LED、单向可控硅3CT、桥式整流器Q、及触模感应极片M组成。其中稳压电路(1)部分由稳压管DW、电容C1、电阻R11组成，电阻R11从模拟功率开关(7)中的单向可控硅3CT阴极引接到电容C1正极上，单向可控硅3CT阴极与电容C1负极连接，稳压管DW与电容C1反向相接，其稳压直流从电容C1的两极端输出；光线识别开关(5)由电阻R5～R8、电容C5～C6、三极管BG2组成，光敏信号传感器(6)由其中的R6光敏电阻担任；电阻R5～R7依次串接在稳压电路输出正负极之间，电容C5正极接稳压电路正极输出端，负极接在电阻R6、R7的连接点上；三极管BG2集电极接在电容C5负极及双稳逻辑电路(2)中D2触发器的复位端上，BG2的发射极接稳压电路负极输出端，BG2的基极通过电阻R8接在双稳逻辑电路(2)中D2触发器的输出端上，电容C6正极接BG2的基极，负极接在BG2的发射极上；其光线识别开关(5)电路部分的光线信号从光敏电阻R6输入，光线识别开关三极管BG2的基极控制信号由电阻R5输入，输出信号从三极管BG2的集电极接出。
其余电路部分均是常规方式设计的。双稳逻辑电路(2)部分、由集成电路IC(双D触发器即D1、D2触发器)及外围元件电容C4，电阻R3、R9，发光管LED等组成。D1触发器的作用是接收外来触发控制信号并产生单稳脉冲信号，使双稳态逻辑电路可靠触发，D2触发器的作用是在D1触发器输出脉冲及光线识别开关(5)部分的共同作用下，实现光控(环境光线)自锁及双稳态输出功能。电阻R4、电容C4为单稳脉冲延时元件，发光管LED起状态显示及夜明开关位置显示的作用。触发控制电路(3)由三极管BG1、电阻R1～R3，电容C2～C3等组成。为单管交流放大器结构，操作信号传感器为一导电极片M。人体感应信号从M极片上输出，并经电容C2耦合，三极管BG1放大，加在D1触发器的同步触发端CL1上。电阻R1的作用为人体保安隔离之用，电阻R2起抗干扰作用。本电路的其它元件，如电阻R5，R9为限流元件，电容C5起加电复位作用，电容C4为抗干抗元件。
由上可知本实旋例1实际上是一种4。具有触摸感应式操作信号传感器(4)的灯控开关。
图2所示实施例1的工作原理是初始加电时，电容C5充电瞬间，D2触发器自动复位输出低电平信号，单向可控硅3CT截止，照明负载RL不能点亮。此时，交流电源通过照明负载加在桥式整流器Q输入端上，Q输出全波整流电压，经电阻R11降压，在电容C1、稳压管DW两端产生了直流电压，使整个逻辑功能电子电路部分得电处于准备工作状态，同时，D2触发器输出低电平信号，通过电阻R8作用，使三极管BG2截止，光线识别电路处于光线警戒状态。由于电阻R7阻值较大，桥式整流器Q输出电流极小，故此时照明负载处于微导通予热状态，不会点亮工作。环境光线较亮时(如白天)，光敏电阻R6阻值较小(R6＜＜R7)，D2触发器复位端电压为VDDR7／(R5＋R6＋R7)≥ 2/3 VDD(设VDD为稳压直流电压符号)，D2触发器强致复位，故D2触发器输出锁定在低电平上，照时负载不会被触发点亮。环境光线较暗时(R6≥R7)，其电压VDDR7／(R5＋R6＋R7)＜ 2/3 VDD，D2触发器复位信号解除。此时，如有感应信号输入时(如人手触及M极片)，三极管BG1集电极输出信号，触发D1触发器，产生单稳脉冲信号，D2触发器被脉冲触发翻转，输出高电平信号。这个高电平信号，其一，导致可控硅3CT直流触发，经桥式整流器Q交流输入端点亮照明负载；其二，经电阻R8控制，三极管BG2变为导通，电阻R7被短路，D2触发器的复位端被迫接地，以解除光线识别电路的控制作用，克服照明负载光线对电子灯控开关产生可能的光线干扰；其三，单向可控硅3CT触发导通交流电流时，产生的倍频干扰脉冲(100Hz)恰好接替了整流电压为稳压电路部分的供电，保证了本电子灯控开关的工作稳定、可靠性。这种稳压电路的供电方式，可能是降额工作的(VDD有一定下落)，但通过电阻R10的触发及R11反馈作用，其稳压供电、稳定触发能够自动达到一种平衡状态。此后，需要关灯时，人手再次触摸M极片后，D1触发器又输出单稳信号，D2触发器发生翻转，输出低电平，照明负载又自动熄灭，整个电路回到初始状态。这样周而复始的操作，可完成电子灯控开关的控制目的。
图3所示为实施例2的电路原理图。图3与图2的区别在于稳压电路(1)部分由稳压管DW，电容C1、C7，二极管D1～D2组成，电容C7从模拟功率开关(7)中的双向可控硅3CTS第一阳极经D1接电容C1正极上，双可控硅3CTS的第二阳极与电容C1负极连接，稳压管DW与电容C1反向并接，输出直流电压从电容C1的两极端输出。
模拟功率开关(7)部分由双向可控硅3CTS承担。
触发控制电路(3)由三极管BG1、电阻R1～R3、电容C2～C3组成，为单管音频放大电路，操作信号传感器为驻极体话筒(麦克风)MIC。操作信号由人工声波(如掌声等)输入，经电容C2耦合、三极管BG1放大，其音频控制信号加在D1触发器的控制端上产生触发控制作用。其中电阻R1，R2，R3为直流偏置元件，电容C2起抗干扰的作用。
本实施例2的逻辑控制原理与例1是基本一致的。实际上它是一种具有声控式操作信号传感器(4)的灯控开关。
本实施例2与实施例1相比，在稳压电路中采用了电容C7降压或脉冲吸收式供电方式，加上D1D2倍压整流电路的作用，其稳压及直流供电效率大大提高，稳压输出电压在开灯前后，波动不大，其电子灯控开关工作的稳定性更高。由于采用声音传感器元件，其电子灯控开关，可以实现非接触式声波遥控的开关功能。
本实施例2中，改变电阻R3的阻值可以调节声控开关的灵敏度，使之在灵敏度较低时，有较强的抗杂声干扰的能力；在灵敏度较高时，使所控彩灯负载随声闪烁起到音乐彩灯的控制效果。
图4所示为实施例3的电路原理图，图4电路实际上是在图3的基础上，将操作信号传感器(4)触发控制电路(3)部分换为了红外线接收、触发控制电路，以实现红外遥控灯控开关的目的。
本电路中，操作信号传感器(4)由红外接收二极管DU担任，触发控制电路(3)由专用集成电路(红外线放大，解调器)IC′、电阻R1′～R8′，电容C1′～C7′二极管D1′～D2′，三极管BG1′～BG2′组成。其中IC′、电阻R1′～R3′、电容C1′～C5′组成红外线信号放大、解调电路；二极管D1′～D2′、电容C6′～C7′、电阻R5′～R6′组成红外解调脉冲直流检波电路；三极管BG′～BG2′、电容C8′、电阻R7′～R8′组成直流触发控制输出电路。此部分电路的工作原理是当有人工红外脉冲调制信号发出时，如用电视机遥控器发出信号，红外接收二极管DU输出感应信号，此微弱的脉冲调制感应信号，经集成电路IC′等进行放大、解调处理，由电容C5′输出与原发端一样的脉冲信号；再经D1′、D2′倍压整流、电容C6′，滤波，在C6′上产生直流波动电压；此电压经电阻R5′、R6′分压，电容C7′滤波，加在三极管BG′1的基极上。这样三极管BG1′导通、BG2′随之截止，在BG2′的集电极上输出高电平触发信号，完成对双稳逻辑电路部分的触发控制。未发射红外脉冲调制信号时，其环境的低频杂波，经红外接收管DU及集成电路IC′等处理，电容C5′上不会输出直流信号、电容C6′保持低电平，从而三极管BG1′保持截止，BG2′导通、BG2′集电极锁定在低电平上，不会触发双稳逻辑电路部分工作。
此红外接收、触发控制电路部分中，电阻R4′，电容C1′为直流偏置元件，并起电路隔离及滤波作用；电容C7′～C8′起抗干扰作用。
从上可知，本实施例3实际上是一种具有红外线遥控操作信号传器(4)的灯控开关。
由于本实施例3可以使用普通彩电遥控器进行远距离操作，故本实施例3电子灯控开关的实用性能更加优越。
图5所示为本实用新型电子灯控开关的外接使用线路图，图中，电子灯控开关与照明负载RL，交流电源的连接为完全串接形式，这与普通灯开关的接法是一致的。经实验验证，本实用新型电子灯控开关在其所控照明负载的交流电路中，其功能与接线位置无关，与接法的极性无关，这样就实现了与普通灯控开关互换的目的；本电子灯控开关与普通灯开关亦可组合连接，如相串、或相并联，这说明它与普通灯开关也具有良好的相容性。故本实用新型电子灯控开关是现代灯具控制理想的适用开关。
权利要求1.一种交流照明灯用电子开关，特别是能与普通单触点灯开关互换、相容的串接型多功能双稳态灯控开关，其特征在于它由稳压电路(1)、双稳逻辑电路(2)、触发控制电路(3)、操作信号传感器(4)、光线识别开关(5)、光敏信号传感器(6)、及模拟功率开关(7)构成，其中1.1稳压电路(1)的输入电压从模拟功率开关(7)的两端引出，输出电压供电路的(2)，(3)，(4)，(5)，(6)部分工作；1.2光线识别开关(5)的两个信号输入端，分别接在光敏传感器(6)的输出端及双稳逻辑电路(2)的输出信号端上，其输出信号加到双稳逻辑电路(2)的自动复位端上。
2.如权利要求1.所述的灯控开关，其特征在于2.1稳压电路(1)由稳压管DW、电容C1、电阻R11组成，电阻R11从模拟功率开关(7)中的单向可控硅3CT阳极引接到电容C1正极上，单向可控硅3CT阴极与电容C1负极连接，稳压管DW与电容C1反向相接，其稳压直流从电容C1的两极端输出；或2.2稳压电路(1)由稳压管DW，电容C1、C7，二极管D1～D2组成，电容C7从模拟功率开关(7)中的双向可控硅3CTS第一阳极经D1接电容C1正极上，双向可控硅3CTS的第二阳极与电容C1负极连接，稳压管DW与电容C1反向并接，输出直流电压从电容C1的两极端给出。
3.如权利要求1所述的灯控开关，其特征在于光线识别开关(5)由电阻R5～R8、电容C5～C6、三极管BG2组成，光敏信号传感器(6)由其中的R6光敏电阻担任；电阻R5～R7依次串接在稳压电路输出正负极之间，电容C5正极接稳压电路正极输出端，负极接在电阻R6、R7的连接点上；三极管BG2集电极接在电容C5负极及双稳逻辑电路(2)中D2触发器的复位端上，BG2的发射极接稳压电路负极输出端，BG2的基极通过电阻R8接在双稳逻辑电路(2)中D2触发器的输出端上，电容C6正极接BG2的基极，负极接在BG2的发射极上；其光线识别开关(5)电路部分的光线信号从光敏电阻R6输入，光线识别开关三极管BG2的基极控制信号由电阻R5输入，输出信号从三极管BG2的集电极接出。
4.如权利要求1，2，3所述的灯控开关，其特征在于具有触摸感应式操作信号传感器(4)的灯控开关。
5.如权利要求1，2，3所述的灯控开关，其特征在于具有声控式操作信号传感器(4)的灯控开关。
6.如权利要求1，2，3所述的灯控开关，其特征在于具有红外线遥控操作信号传感器(4)的灯控开关。
专利摘要普通的灯开关，功能单调，接线简单，而一般的电子灯控开关功能多样，却接线复杂。本实用新型取之所长，补之不足，提供一种串接型多功能电子灯控开关。它由稳压电路、双稳逻辑电路、触发控制电路、光线识别开关、模拟功率开关等电路部分构成，操作触发涉及触摸感应、声音控制、及红外遥控三种形式。它采用的特殊的脉冲供电方式，解决了电子开关串接维持工作的问题；其光线识别开关电路，实现了白天节电，夜间使用，及自控灯光不会形成干扰的控制效果。它是一种集节电、实用(与普通灯开关通用)及方便(声控或遥控方式)于一体的高级灯控开关。
文档编号H03K17/94GK2141160SQ9224123
公开日1993年8月25日 申请日期1992年11月15日 优先权日1992年11月15日
发明者李维安 申请人:李维安