专利名称：学校公用电器多功能自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及学校公用电器多功能自动控制器，尤其涉及一种集微电脑技术、光控技术、温控技术于一体，用时控、光控、温控三种方式分别或组合控制大功率用电器的全自动控制设备。
现有技术目前学校公用电器的控制仅有用单片机设计的微电脑时控设备，如自动打铃器，多路时控器等，只能实现对教室灯、吊扇、路灯等公用电器进行定时开关，其不足之处是1、白天不能随自然光线的变化自动开关教室灯。
2、对深夜要关的路灯，如教室走廊灯早晚的开关时间，随季节变化需要调整。
3、对教室吊扇或空调进行时控，只能实现高温季节在上课时间内给吊扇或空调供电，低温季节又得将相应程序取消。不能实现随每时的温度变化进行控制。
4、有的中学校初三或高三要多上一节晚自习，统一开关教室灯不方便。
本实用新型的目的在于提供一种实现对学校教室灯、吊扇、路灯等大功率公用电器用时控、光控、温控三种方式分别或组合控制的学校公用电器多功能自动控制器。
技术方案如下见图1，学校公用电器多功能自动控制器，包括电源电路联接微电脑时控器、多路执行机构和机壳，其特征包括电源电路1输出端子分别连接微电脑时控器2、温控、光控检测电路3、多路时控、光控、温控重组电路4和多路执行机构5；微电脑时控器2设定的8路时控开关指令d1-d8由输出端连接至多路时控、光控、温控重组电路4；温控、光控检测电路3的路灯光控信号端D3、教室灯光控信号端D1、吊扇温控信号端D2连接至多路时控、光控、温控重组电路4；多路时控、光控、温控重组电路4包括继电器K1-K9分别所在多个混合、放大、驱动电路或放大、驱动电路，8路时控开关指令d1-d8分别连接多个混合、放大、驱动电路或放大、驱动电路；再连接多个指令混合与门电路；再接多路执行机构5包括交流接触器KM1-KM7和教室灯、吊扇灯、路灯、广播室输出接插件。
并在机壳的面板和背板上设置开关的控制键和各发光二极管。方便调整。
本实用新型的优点如下1、用微电脑进行时间设定，更改方便，能根据学校作息时间和光线明暗程度自动开、关1-2路教室日光灯，第二路可供毕业班多上一节晚自习用。
2、在上课时间内，能根据温度的高低自动开、关1-2路教室吊扇或空调。
3、早晨和晚上自动开关学生寝室灯。
4、能根据光线强弱在早晨或晚上自动关、开通夜路灯和深夜要关的路灯，后者的深夜关、开时间自行设定。
5、早晨起床、做操、课间做操时，可自动接通广播设备电源。
6、时控部分精确到分，月误差小于10秒，光控灵敏度和吊扇开启温度均可方便调整。
7、学生不在校时，可使用节假日开关关掉除路灯外的其余受控电器。
8、使用本实用新型后，彻底消除了人工开关的不准时和偶尔造成的失误，使学生的学习更加规律化。深夜不关教室灯、早晨路灯迟迟未关、吊扇转通夜等浪费电的现象被完全杜绝。
图1本实用新型的电路方框图。图2本实用新型的电源电路1、光控、温控检测电路2和多路时控、光控、温控重组电路4和多路执行机构5电路原理图。图3本实用新型的微电脑时控器2电路原理图。图4本实用新型的外壳面板图。图5本实用新型的外壳背板图。
表1图2中本实用新型的各个交流接触器控制的公用电器列表。
图2，温控、光控检测电路3包括运放块LM324及其外围元件所组成的路灯光控电路、教室灯光控电路、吊扇温控电路，其中由稳压块7812输出端联接光敏二极管UD1、电容C8、电阻R5、LM324的4脚、电阻R8、R9、R12、R13，得到电压；电位器W1、电阻R6、R10、R14接地，光敏二极管UD2、热敏电阻Rt接地，LM324的9、10、11脚接地；路灯光控电路包括电阻R5、R6接5脚，电阻R7接5脚和7脚，电容C8接6脚，光敏二极管UD1、电阻R4接6脚，电位器W1接电阻R4；信号输出端为7脚，即D3；教室灯光控电路包括电阻R9、R10接2脚，电阻R8接电位器W2，电容C9与光敏二极管UD2并联，电阻R11接1脚、3脚，电位器W2接电阻R11和光敏二极管UD2，信号输出端为1脚，即D1；吊扇温控电路包括电阻R13、R14接12脚，电阻R12接电位器W3，热敏电阻Rt接13脚、电阻R15接12、14脚，电位器W3接热敏电阻Rt，信号输出端为14脚，即D2；图2，电源电路1中有防掉电作用的备用电源检测电路6；见图3，微电脑时控器2中有自动消隐电路7；防掉电作用的备用电源检测电路6包括继电器K10与检测按钮SB1串联于电源电路1中二极管VD3和地之间，继电器K10的转换触点与电源电路1中二极管VD6联接，继电器K10的动触头联接电池G正极，电池G负极接地，继电器K10常开触头联接发光二极管LED2和电阻R3,R3的另一端接地，电阻R2并联在K10定触头与地之间；
见图3，自动消隐电路7包括电阻R33左端联到稳压块7805输出端，R33右端联接三极管VT10基极，三极管VT10发射极联接R35，三极管VT10集电极联接电源VCC。
图3中，微电脑时控器的型号是PIC16C57C，微电脑时控器的8个输出端为RB0-RB7，分别联接d1-d8各点。有设置时间的按键SB2、SB3、SB4,RC0-RC7各脚接电阻R34-R52,6-9脚接数码管8的HIC、HI、MN、MI，电阻R47-R52接地，电阻R39-R46接数码管a-g。
多路时控、光控、温控重组电路4包括继电器K1-K10上端接电源正极，二极管VD7-VD16分别并联在各个继电器K1-K10线圈两端，发光二极管LED3-LED13、分别与相应的限流电阻R16-R23串联后再分别并联到继电器K1-K10的线圈上；继电器K1-K9下端分别联接三极管VT1-VT9的集电极，三极管VT1-VT3、VT6、VT7的发射极接开关SA2，三极管VT8、VT9的发射极接地；d1接二极管VD17,d2接二极管VD18，后接电阻R24，再接三极管VT1基极；d3接二极管VD19,d4接二极管VD20，后接电阻R25，后接三极管VT2基极；二极管VD19接二极管VD21，二极管VD17接二极管VD22，后接电阻R26，后接三极管VT3基极；教室灯光控指令D1接电阻R27后接三极管VT4基极；温控指令D2接电阻R28，后接三极管VT5基极，VT4、VT5发射极接继电器K3的触点，K3另一触点接开关SA2；d5接电阻R29，后接三极管VT6基极；d6接二极管VD23,d7接二极管、VD24后接电阻R30，再接三极管VT7基极；d8接电阻R31，后接三极管VT8基极；路灯光控信号D3接电阻R32，后接三极管VT9基极；执行机构5包括220V交流电源相线L接继电器K4、K5、K6、K7、K9-2触点，继电器K4另一触点接K1的触点K1-1，接输出端A1，后接交流接触器KM1；继电器K4的另一触电还接继电器K2的触点K2-1，接输出端A2，再接交流接触器KM2；继电器K5另一触点接K1的触点K1-2，接输出端A3，后接交流接触器KM3；继电器K5的触点的另一端还接继电器K2的触点K2-2，接输出端A4，再接交流接触器KM4；继电器K6的触点接输出端A5，再接交流接触器KM5；继电器K7的触点接至广播室；继电器K9的触点K9-2下端，接继电器K8的触点，接输出端A7后接交流接触器KM6；继电器K9的触点K9-2的下端又接输出端A8，再接交流接触器KM7；交流接触器KM1-KM7的另一端接220V的另一端N；学校公用电器多功能自动控制器输出端A1-A8用8芯电缆线通过插件XP分别与各交流接触器线包相连。
见图4，面板上设置数码管显示窗，指示灯教室灯1、教室吊扇1、光控、温控、教室灯2、教室吊扇2、学生寝室灯、通夜路灯、广播室、路灯；功能键、时调整、分调整；假日开关、检验按钮、备用电源指示灯、电源开关。
见图5，背板上设置温度调节、温度指示、教室光控调节、光控指示、路灯光控调节、光控指示、光控探头、温控探头、输出插座、外接电源插座。
下面分别叙述各部分的工作原理。
电源电路1见图1,2、闭合电源开关SA1，市电经电源变压器T降压后，由次级双12V交流绕组经二极管VD2、VD3全波整流，电容C1滤波后向各继电器K1-K10及相关的驱动电路、各路输出指示灯LED3-LED13供电。由由次级18V绕组经VD1半波整流、C2滤波、稳压块7812稳压、C3、C4再次滤波后向运放集成块LM324提供稳定的12V电压。再由稳压块7805稳压，二极管VD4、VD5、VD6降压，电容C6、C7滤波后获得稳定的3V电压向微电脑PIC供电，同时通过继电器K10的常闭触点向备用电源G，备用电源G由两节可充电电池串联而成。按检验按钮SB1，继电器K10吸合，其转换触点将电池G正极与市电提供的3V电压断开，而与小阻值电阻R2和带限流电阻R3的发光二极管LED2接通，电池G通过电阻R2以较大的电流放电，若此时LED2仍较亮，说明电池G还有电可继续使用。若LED2发光微弱，提示应更换备用电池G了。市电停电时，继电器K10不动作，按检验按钮SB1不起作用，防止了停电时，检测使用过久、内阻增大的电池G在大电流放电的条件下，端压大幅下降使微电脑内所设程序丢失。F为保险管，压敏电阻RV起吸收电源浪涌电流的作用。
微电脑时控器2图3所示的微电脑时控器是PIC系列单片机设计而成的8路定时器，通过其三个按键SB2功能键、SB3时间调整、SB4分调整，每路每天可设置2个时段即2开2关定时，设置方法省略，8路定时器输出端d1-d8由RB接口接出，其中有一路达到设定的开通时间时，输出高电平，反之达到设定的关闭时间时，输出为零。
原8路定时器中，电阻R35上端与VCC间串的是一个单刀单掷消隐开关，停电时，须人工断开此开关，使数码管熄灭以延长备用电池的使用时间，来电时，由须人工闭合此开关，使数码管恢复显示，很不方便。
现将此开关用一个三极管BT10和一只电阻R33代替，并使R33左端接到7805输出端，就构成了自动消隐开关。停电时，因三极管VT10截止，数码管熄灭，来电时，V10通过电阻R33获得足够的基极电流而饱和导通，数码管自动恢复显示。这样，显示屏又起到了电源指示灯的作用，因此面板上省去了电源指示灯。
图2中，光控及温控检测电路3路灯光控电路12V电压经R5、 R6分压后，使运放块LM324的5脚获得基准电压V5，天黑时，照射到路灯光敏探头中光敏二极管UD1上的光线逐渐减弱，使得光敏二极管UD1反向电阻值逐渐增大，进而使与之串联的电阻R4和电位器W1上分得的电压，即加在LM324同一运放单元6脚上的电压V6逐渐减小，当光线减弱到使得V6＜V5时，LM324第7脚即D3输出高电平；反之，早晨天亮时，光敏二极管UD1反向阻值逐渐减小，使V6逐渐升高，当B6＞V5时，LM324第7脚即D3输出低电平；调节电位器W1或改变光控探头的采光角度，均可调整路灯光控器的灵敏度，使之早晨在刚能看清走路时，就自动关掉路灯。
教室灯光控电路12V电压经R9、R10分压后获得基准电压V2，加于运放块LM324的2脚上，白天当光线变暗时，装于光敏探头内的光敏二极管UD2反向阻值增大，使运放LM324的3脚电位V3升高，当V3＞V2时，1脚即D1输出高电平；反之，当白天光线足够亮时，1脚即D1输出低电平；起控灵敏度可通过调节电位器W2或改变光敏探头采光角度实现。两只光敏二极管上所并联的电容C8、C9能消除或减小瞬间光线变化引起的干扰。
吊扇温控电路DM324的12脚上的基准电压V12由电阻R13、R14分压获得，Rt为NTC高灵敏度温度传感器，用屏蔽线连于机外的温度探头内，当室温升至一定温度时，由于Rt阻值减小，使运放LM324的13脚电位V13降到小于V12时，运放14脚即D2输出高电平，反之，室温降低至一定程度时，运放14脚即D2输出低电平，吊扇开启温度可通过调节电位器W3实现。
电阻R7、R11、R15分别为3组运放的负反馈电阻，起稳定3组运放工作的作用。
多路时控、光控、温控重组电路4及执行机构5平时，假日开关SA2闭合，使只受时间控制的继电器K1、K2、K3、K6、K7所在的各路电源接通。
8路定时器的输出端d1、d2两路通过二极管VD17、VD18合成一路，经电阻R24、三极管VT1控制继电器K1的吸放，使K1成为每天最多能开关4次的控制元件；同理，d3、d4两路通过二极管VD19、VD20合成一路，使K2也成为每天最多能开关4次的控制元件；d1、d2和d3、d4两路的开关指令又分别通过二极管VD22、VD21合成一路，经电阻R26、三极管VT3控制继电器K3的吸放，使得d1-d4四路中，有任意一路开通时，K3均能吸合，其触电使继电器K4、K5所在的电路接通电源，进入工作状态；反之，d1--d4四路均未开通时，K3释放，使继电器K4、K5停止工作。
在上课时间内，d1、d2路或d3、d4路中，总有一路或两路是开通的，因此，K1、K2、K3都处于吸合状态，其触点K1-1、K1-2、K2-1、K2-2、K3全部闭合。
当早、晚天黑时，和白天光线较暗时，运放LM324第一脚输出的高电平经电阻R27、三极管VT4使继电器K4吸合，其触点使交流接触器KM1、KM2的线圈回路接通，交流接触器KM1、KM2同时吸合，2路教室灯同时开亮；白天，当光线亮到不用开灯照明时，运放LM324第一脚输出为零，继电器K4释放，交流接触器KM1、KM2失电，也跟着释放，2路教室灯同时熄灭；夏天，当温度升到需要开吊扇时，LM324第14脚输出高电平，通过电阻R28、三极管VT5使继电器K5吸合，交流接触器KM3、KM4得电吸合，两路教室吊扇同时开通。当气温降到不需要用吊扇时，温控器又会使K5断开，KM3、KM4同时断电，所有教室吊扇停止转动。
八路定时器的输出端d5通过电阻R29、三极管VT6、继电器K6、交流接触器KM5控制学生寝室灯早、晚的开、闭。
d6、d7、两路又通过VD23、VD24合为一路，直接通过继电器K7控制广播扩音设备电源的开、闭。完成早操、课间操、下午课间保眼操的播放。
定时器第八路输出端d8，用于控制深夜要关的路灯深夜的关、开时间。该路路灯晚上开启时间应设置早点，使K8早些吸合，因触点K9-2未闭合，该路路灯不会亮。当晚上光线暗到需要开路灯时，LM324第7脚输出高电平，经电阻R32、三极管VT9使继电器K9吸合，K9的一组常开触点K9-2闭合，使交流接触器KM6、KM7同时得电吸合，所有路灯同时开亮。K9的另一组触点K9-1将发光二极管LED11接通发光，指示该路路灯已接通供电。早晨光线亮到一定程度时，光控器使K9释放，为使所有路灯同时熄灭，时控器d8路第二次的关闭时间应设置晚点。
发光二极管LED3、LED4分别用着2路教室灯的时控指示。LED5、LED6用作教室灯光控指示。LED7、LED8用于温控指示。LED9、LED10分别用于学生寝室灯和广播室供电指示。LED11用于深夜要关的路灯指示。LED12、LED13用于通夜路灯指示。
过节假日，断开假日开关，(开关上所罩的指示灯LED1发光)，继电器K1-K7所在电路断电，除路灯外的所有用电器全部关闭。
见附图4、5，教室光控、路灯光控、吊扇温控指示灯均采用两个发光二极管串联而成。分别装于控制器的面板和背板上，便于在背板上调试时观察方便。(因三个电位器均装在背板上)。
面板上指示灯的 符号表示当相邻的两个指示灯同时亮时，相应的用电器才供电工作。
微电脑时控器的型号是PIC16C57C。
权利要求1.学校公用电器多功能自动控制器，包括电源电路联接微电脑时控器、多路执行机构和机壳，其特征包括电源电路1输出端子分别连接微电脑时控器2、温控、光控检测电路3、多路时控、光控、温控重组电路4和多路执行机构5；微电脑时控器2设定的8路时控开关指令d1-d8由输出端连接至多路时控、光控、温控重组电路4；温控、光控检测电路3的路灯光控信号端D3、教室灯光控信号端D1、吊扇温控信号端D2连接至多路时控、光控、温控重组电路4；多路时控、光控、温控重组电路4包括继电器K1-K9分别所在多个混合、放大、驱动电路或放大、驱动电路，8路时控开关指令d1-d8分别连接多个混合、放大、驱动电路或放大、驱动电路；再连接多个指令混合与门电路；再接多路执行机构5包括交流接触器KM1-KM7和教室灯、吊扇灯、路灯、广播室输出接插件。
2.根据权利要求1所述的学校公用电器多功能自动控制器，其特征包括温控、光控检测电路3包括运放块LM324及其外围元件所组成的路灯光控电路、教室灯光控电路、吊扇温控电路，其中由稳压块7812输出端联接光敏二极管UD1、电容C8、电阻R5、LM324的4脚、电阻R8、R9、R12、R13，得到电压；电位器W1、电阻R6、R10、R14接地，光敏二极管UD2、热敏电阻Rt接地，LM324的9、10、11脚接地；路灯光控电路包括电阻R5、R6接5脚，电阻R7接5脚和7脚，电容C8接6脚，光敏二极管UD1、电阻R4接6脚，电位器W1接电阻R4；信号输出端为7脚，即D3；教室灯光控电路包括电阻R9、R10接2脚，电阻R8接电位器W2，电容C9与光敏二极管UD2并联，电阻R11接1脚、3脚，电位器W2接电阻R11和光敏二极管UD2；信号输出端为1脚，即D1；吊扇温控电路包括电阻R13、R14接12脚，电阻R12接电位器W3，热敏电阻Rt接13脚、电阻R15接12、14脚，电位器W3接热敏电阻Rt，信号输出端为14脚，即D2
3.根据权利要求1或2所述的学校公用电器多功能自动控制器，其特征包括电源电路1中有防掉电作用的备用电源检测电路6，微电脑时控器2中有自动消隐电路7；防掉电作用的备用电源检测电路6包括继电器K10与检测按钮SB1串联于电源电路1中二极管VD3和地之间，继电器K10的转换触点与电源电路1中二极管VD6联接，继电器K10的动触头联接电池G正极，电池G负极接地，继电器K10常开触头联接发光二极管LED2和电阻R3,R3的另一端接地，电阻R2并联在K10定触头与地之间；自动消隐电路7包括电阻R33左端联到稳压块7805输出端，R33右端联接三极管VT10基极，三极管VT10发射极联接R35，三极管VT10集电极联接电源VCC。
4.根据权利要求3所述的学校公用电器多功能自动控制器，其特征包括多路时控、光控、温控重组电路4包括继电器K1-K10上端接电源正极，二极管VD7-VD16分别并联在各个继电器K1-K10线圈两端，发光二极管LED3-LED13分别与相应的限流电阻R16-R23串联后再分别并联到继电器K1-K10的线圈上；继电器K1-K9下端分别联接三极管VT1-VT9的集电极，三极管VT1-VT3、VT6、VT7的发射极接开关SA2，三极管VT8、VT9的发射极接地；微电脑时控器的8个输出端为d1-d8，d1接二极管VD17,d2接二极管VD18，后接电阻R24，再接三极管VT1基极；d3接二极管VD19,d4接二极管VD20，后接电阻R25，后接三极管VT2基极；二极管VD19接二极管VD21，二极管VD17接二极管VD22，后接电阻R26，后接三极管VT3基极；教室灯光控指令D1接电阻R27后接三极管VT4基极；温控指令D2接电阻R28，后接三极管VT5基极，VT4、VT5发射极接继电器K3的触点，K3另一触点接开关SA2；d5接电阻R29，后接三极管VT6基极；d6接二极管VD23,d7接二极管VD24后接电阻R30，再接三极管VT7基极；d8接电阻R31，后接三极管VT8基极；路灯光控信号D3接电且R32，后接三极管VT9基极；执行机构5包括220V交流电源相线L接继电器K4、K5、K6、K7、K9-2触点，继电器K4另一触点接K1的触点K1-1，接输出端A1，后接交流接触器KM1；继电器K4的另一触点还接继电器K2的触点K2-1，接输出端A2，再接交流接触器KM2；继电器K5另一触点接K1的触点K1-2，接输出端A3，后接交流接触器KM3；继电器K5的触点另一端还接继电器K2的触点K2-2，接输出端A4，再接交流接触器KM4；继电器K6的触点接输出端A5，再接交流接触器KM5；继电器K7的触点接至广播室；继电器K9的触点K9-2下端接继电器K8的触点，接输出端A7后接交流接触器KM6；继电器K9的触点K9-2的下端又接输出端A8，再接交流接触器KM7；交流接触器LM1-KM7的另一端接220V的另一端N；学校公用电器多功能自动控制器输出端A1-A8用8芯电缆线通过插件XP分别与各交流接触器线包相连。
5.根据权利要求4所述的学校公用电器多功能自动控制器，其特征包括面板上设置数码管显示窗，指示灯教室灯1、教室吊扇1、光控、温控、教室灯2、教室吊扇2、学生寝室灯、通夜路灯、广播室、路灯；功能键、时调整、分调整；假日开关、检验按钮、备用电源指示灯、电源开关。背板上设置温度调节、温度指示、教室光控调节、光控指示、路灯光控调节、光控指示、光控探头、温控探头、输出插座、外接电源插座。
专利摘要学校公用电器多功能自动控制器，包括电源电路1联接微电脑时控器2和多路执行机构5，其特征包括温控、光控检测电路3联接多路时控、光控、温控重组电路4，并在机壳的面板和背板上设置开关的控制键和各发光二极管；温控、光控检测电路3包括运放块LM324及其外围元件；并有防掉电作用的备用电源检测电路6和自动消隐电路7；微电脑时控器的型号是PIC16C57C；全自动控制教室灯、寝室灯、路灯、吊扇、广播播放。
文档编号G05D23/19GK2452239SQ00244910
公开日2001年10月3日 申请日期2000年11月7日 优先权日2000年11月7日
发明者张廷荣, 张春宁 申请人:张廷荣