专利名称：一种开关控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于控制家用电器、照明设备等负载及电路的开关 控制器。
背景技术：
目前家庭、办公室、酒店宾馆、工厂车间、影剧院、候车室等场所的插 座、照明灯泡、各种电器设备一般都是直接并联在电路中，然后在各自电路 中引出导线到开关处对其负载或电路进行控制，此连接方式结构简单，但如 果在该场所内需要安装大量的照明灯泡、插座等负载时，每个负载都引出导 线到开关盒处，会产生诸多问题，比如布线困难，导线用量大，部分开关需 改变控制位置时，重新布线也非常麻烦。随着通信网络技术的发展以及电脑
的普及，现在行业者开发出一种利用PLC或电脑等软硬件相结合的开关控制 技术，通过控制线路对主电路进行开关控制，克服了传统开关控制的缺点， 但该控制技术投入成本非常高，不利于推广应用，且需要专用低压控制线路， 在接线过程中，如果把主电路不小心接到控制电路，会造成控制电路损坏。
发明内容
本实用新型的目的在于成本低，布线简单，控制灵活，通信接口能适应 强电电压，错误接线也不会对控制器造成损坏的开关控制器。
本实用新型的目的是这样实现的 一种开关控制器，包括控制信号发生 装置、负载驱动装置、电源总线及控制总线，所述控制信号发生装置包括电 源供给单元、开关信号输入单元、IC处理单元、ADD拨码地址单元及控制信 号输出单元，其中电源供给单元与电源总线连接，为控制信号发生装置提 供工作电源；开关信号输入单元将外部开关信号输送到IC处理单元；IC处理 单元对电源供给单元进行交流电源采样后建立以交流工频为参考基准的通信 协议，IC处理单元输入端采集到外部开关信号后，根据ADD拨码地址单元的
地址进行编码，编码后由IC处理单元输出端输出控制指令；控制信号输出单 元将其控制指令升压预加重处理后传送到控制总线；
所述负载驱动装置包括电源供给单元、控制信号接收单元、IC1处理单元、 ADD1拨码地址单元及负载驱动单元，其中电源供给单元与电源总线连接，为 负载驱动装置提供工作电源；控制信号接收单元接收控制总线传输的控制信 号后，对信号进行限幅钳位和非限幅钳位处理后传输给IC1处理单元；IC1处 理单元对电源供给单元进行交流电源采样后建立以交流工频为参考基准的通 信协议，IC1处理单元根据接收到的控制信号，与ADD1拨码地址单元的地址 作比较，当地址相符合时，由IC1处理单元输出驱动指令；负载驱动单元驱 动负载继电器的控制电路导通，使继电器吸合驱动负载工作。
本实用新型的有益效果a、模块电路低成本设计、控制逻辑调整方便。
b、 接线简单，通信接口能适应强电电压，错误接线也不会对模块造成损坏。
c、 通信线路采用普通导线，与强电混合敷设，无需采用专线，无需独立敷设， 便于布线。d、控制信号发生装置发送端采用升压预加重，接收端采取限幅钳 位和非限幅钳位电路相结合抑制交流电网中存在的大量弱电干扰信号。e、通 信协议利用交流工频作为参考基准，自适应同步采样，使通信信号能与强感 应干扰信号同步而不受干扰。
图l为控制信号发生装置电路图； 图2为负载驱动装置电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型具体实施方式
作进一步详细说明。
具体实施方式
本实用新型所述开关控制器包括控制信号发生装置、负 载驱动装置、电源总线及控制总线，控制信号发生装置包括电源供给单元、 开关信号输入单元、IC处理单元、ADD拨码地址单元及控制信号输出单元， 如图1所示，控制信号发生装置的电源供给单元主要由电容Cl至C5、电阻 Rl、 二极管D1、稳压管Z0及稳压集成块V0组成，电容C1、电阻R1并联后 一端经接线端子DN的1脚连接电源总线的AC220V电源，另一端连接Dl的阳 极、Z0的阴极，Dl的另一端连接并联连接的C2、 C3—端、稳压集成块VO的 输入端，V0输出端连接并联连接的电容C4、 C5的一端，电容C2、 C3、 C4、 C5、 Z0的另一端及稳压集成块V0的GND端经DN的2脚连接电源负极，其中 外部AC220V电源经电容Cl、电阻Rl、稳压管Z0降压稳压后对IC处理单元 提供交流工频采样信号源；再经D1、 C2、 C3组成电容式降压整流电路，Dl的 阴极对控制信号输出单元的升压预加重电路提供24VDC的VDD直流电源；VDD 直流电源再经V0、 C4、 C5稳压滤波后得到5V的VCC电源，对IC芯片及开关 信号输入单元的限幅钳位电路提供工作电源。开关信号输入单元由电阻R5、 R6、 R7及二极管D4组成，对外部开关信号进行限幅钳位后输入到IC处理单 元，其中R5—端通过DN的5脚与外部开关电连接，另一端与D4的阴极、R6 的一端连接，R6的另一端接地，D4的阳极连接电阻R7、 IC处理单元的输入 端2脚，电阻R7的另一端连接电源VCC。 IC处理单元的1脚连接电源VCC对 IC处理芯片提供工作电源，14脚接地，2脚接收外部开关信号，4脚输出指 令到控制信号处理单元，Z0的阴极经D2、 R2整流降压后连接13脚建立以交 流工频为参考基准的通信协议，5脚至12脚与ADD拨码地址单元的8脚至1 脚依次连接，ADD拨码地址单元的其余管脚接地。控制信号输出单元由电阻 R4、三极管Q1、 二极管D3、升压变压器T1组成升压预加重电路，电阻R4的 一端连接IC的4脚，另一端连接三极管的基极，三极管的发射极接地，集电 极连接变压器Tl的初级低压绕组一端、二极管D3的阳极，Tl的初级低压绕 组另一端与二极管D3的阴极连接后与电源VDD连接，Tl的次级高压绕组一端 接地，另一端经接线端子DN的3脚连接控制总线。
如图2所示所述负载驱动装置的电源供给单元包括电容C6至C10、电 阻R8、 二极管D5、稳压管Z1及稳压集成块V1，电容C6、电阻R8并联后一 端经接线端子DN1的1脚连接电源总线的AC220V电源，另一端连接D5的阳 极、Zl的阴极，D5的另一端连接并联连接的C7、 C8—端、稳压集成块V1的 输入端，V1输出端连接并联连接的电容C9、 C10的一端，电容C7、 C8、 C9、 CIO、 Zl的另一端及稳压集成块VI的GND端经DN1的2脚连接电源负极，其 中外部AC220V电源经电容C6、电阻R8、稳压管Zl降压稳压后对IC1处理单
元提供交流工频采样信号源；再经D5、 C7、 C8组成电容式降压整流电路，D5 的阴极对负载驱动单元提供24VDC的VDD1直流电源；VDD1直流电源再经VI、 C9、 C10稳压滤波后得到5V的VCC1直流工作电源。控制信号接收单元由电阻 R12至R16、电容Cll、 C12、稳压管Z2、 二极管D8及三极管Q3组成，电阻 R12—端通过DN1的3脚与控制总线连接，另一端连接R13、 Cll、 Z2、 C12的 一端，C12的另一端与D8的阳极、R14的一端连接，D8的阴极与Q3的基极、 R15的一端连接，R13、 Cll、 Z2、 R14、 R15的另一端及Q3发射级接地，Q3的 集电极与R16的一端、IC1处理单元的信号输入端连接，R16另一端接VCC1 电源，其中，R12、 R13、 Z2及C1对外部信号进行限幅衰减去加重，再由C12、 R14、 D8构成非限幅式钳位电路，经R15、 R16及Q2反相放大整形输入IC1的 信号输入端。IC1处理单元的1脚接电源VCC1对IC1处理芯片提供工作电源， 14脚接地，2脚接收控制信号，4脚输出指令到负载驱动单元，Zl的阴极经 D6、 R9整流降压后连接13脚建立以交流工频为参考基准的通信协议，5脚至 12脚与ADD1拨码地址单元的8脚至1脚依次连接，ADD1拨码地址单元的其 余管脚接地。负载驱动单元由电阻Rll、三极管Q2、 二极管D7及继电器RA1 组成，其中R11—端与IC1处理单元4管脚连接，另一端与Q2基极连接，Q2 发射极接地，集电极接D7阳极、RA1控制线一端，D7阴极、RA1控制线另一 端连接电源VDD1，负载驱动单元控制继电器RA1吸合从而对负载工作进行控 制。另外，为了观测到开关控制器是否正常工作，在IC芯片的3脚与电源VCC 之间设有El状态指示灯，IC1芯片的3脚与电源VCC1之间设有E2状态指示 灯。
安装方法及工作原理如下首先对家庭、办公室、工厂车间、影剧院、 候车室等场所进行布线时，均布三根导线(如有地线则增加一根)，其中两根 为电源总线，接外部220V交流电源，另一根作控制总线用。布好线后，每个 负载上安装一个负载驱动装置，两根电源线分别与接线端子DN的1脚、2脚 连接，负载的两端连接在继电器RA1的主触头两端，继电器RA1控制触头分 别与接线端子DN的1脚、5脚连接，控制总线连接DN的3脚，安装好负载端 后，再安装控制信号发生装置，接线端子DN1的1脚、2脚接电源总线，3脚 接控制总线，5脚接外部开关，外部开关两端则连接DN的1脚和5脚。使用
前，先把负载处的ADD拨码开关拨成不同的编码地址，8位拨码开关支持0— 255的数值范围，设定好后，再对开关处信号发生装置的ADD1拨码开关进行 拨码，其数值与所要控制负载处的ADD拨码开关需相同。拨码确定后，按一 下外部开关，信号发生装置采集信号，经开关信号输入单元进行限幅钳位后 输入到IC处理芯片2脚，IC处理芯片接收到信号后，根据ADD拨码开关地址 进行编码，编码后信号由IC处理芯片的4脚输出到控制信号输出单元，控制 信号输入单元的Ql基极获得该信号，经Ql放大并将其加载一个VDD的电压 (VDD电压约为24V)，再经过Tl的升压，在Tl的次级形成约220V的控制信 号传送到控制总线上。负载驱动装置的控制信号接收单元接收到控制总线传 来的控制信号后，对控制信号进行限幅衰减速去加重、非限幅式钳位电路处 理，再经R16、 Q3反相放大整形输入到IC1处理芯片2脚，IC1处理芯片根据 ADD1的地址作比较，当地址相符时，根据接收到的控制指令，由IC1芯片的 4脚输出信号，触发Q2导通，使继电器RA1吸合，负载的主电路导通，负载 开始工作。此结构的开关控制器，可随意改变控制线路，只需通过调整ADD 拨码开关或ADD拨码开关的编码地址，比如把多个信号发生装置的ADD拨 码开关的编码地址改设成与其中一负载驱动装置的ADD1拨码开关相同的编码 地址时，则该负载会有多个开关可以控制，实现多地点控制；反之，将多个 负载驱动装置的ADD1拨码开关改设成与其中一信号发生装置的ADD拨码开关 的编码地址相同时，则一个开关可控制多个负载。在室内外布线中，可能线 路会存在大量的干扰波，升压预加重及降压去加重电路可能不足以滤其干扰 波，会影响开关控制器的正常工作，采用通信协议利用交流工频作为参考基 准，则信号发生装置和负载驱动装置能适应同步采样，使通信信号能与强感 应干扰信号同步而不受干扰。
权利要求1、一种开关控制器，包括控制信号发生装置、负载驱动装置、电源总线及控制总线，其特征在于所述控制信号发生装置包括电源供给单元、外部开关信号输入单元、IC处理单元、ADD拨码地址单元及控制信号输出单元，其中电源供给单元与电源总线连接，为控制信号发生装置提供工作电源；外部开关信号输入单元将外部开关信号输送到IC处理单元；IC处理单元对电源供给单元进行交流电源采样后建立以交流工频为参考基准的通信协议，IC处理单元输入端采集到外部开关信号后，根据ADD拨码地址单元的地址进行编码，编码后由IC处理单元输出端输出控制指令；控制信号输出单元将其控制指令升压预加重处理后传送到控制总线；所述负载驱动装置包括电源供给单元、控制信号接收单元、IC1处理单元、ADD1拨码地址单元及负载驱动单元，其中电源供给单元与电源总线连接，为负载驱动装置提供工作电源；控制信号接收单元接收控制总线传输的控制信号后，对信号进行限幅钳位和非限幅钳位处理传输给IC1处理单元；IC1处理单元对电源供给单元进行交流电源采样后建立以交流工频为参考基准的通信协议，IC1处理单元根据接收到的控制信号，与ADD1拨码地址单元的地址作比较，当地址相符合时，由IC1处理单元输出驱动指令；负载驱动单元驱动负载继电器的控制电路导通，使继电器吸合驱动负载工作。
2、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述控制信号发生装 置的电源供给单元具有提供多级电压的稳压电路，包括电容CI至C5、电阻 Rl、 二极管D1、稳压管Z0及稳压集成块V0，电容C1、电阻Rl并联后一端经 接线端子DN的电源阳极端连接电源总线的AC220V电源，另一端连接Dl的阳 极、Z0的阴极，Dl的另一端连接并联连接的C2、 C3 —端、稳压集成块VO的 输入端，V0输出端连接并联连接的电容C4、 C5的一端，电容C2、 C3、 C4、 C5、 Z0的另一端及稳压集成块V0的GND端接地，其中外部AC220V电源经电 容Cl、电阻Rl、稳压管Z0降压稳压后对IC处理单元提供交流工频采样信号 源；再经D1、 C2、 C3组成电容式降压整流电路，Dl的阴极对控制信号输出单 元提供VDD直流电源；VDD直流电源再经V0、 C4、 C5稳压滤波后得到5V的 VCC工作电源。
3、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述外部开关信号输入单元由电阻R5、 R6、 R7及二极管D4组成，对外部开关信号进行限幅钳位 后输入到IC处理单元，其中R5—端连接接线端子DN的信号端，另一端与D4 的阴极、R6的一端连接，R6的另一端接地，D4的阳极连接电阻R7、 IC处理 单元的输入端2脚，电阻R7的另一端连接电源VCC。
4、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述IC处理单元的1 脚连接电源VCC对IC处理芯片提供工作电源，14脚接地，2脚接收外部开关 信号，4脚输出指令到控制信号处理单元，Z0的阴极经D2、 R2整流降压后连 接13脚建立以交流工频为参考基准的通信协议，5脚至12脚与ADD拨码地址 单元的8脚至1脚依次连接，ADD拨码地址单元的其余管脚接地。
5、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述控制信号输出单 元由电阻R4、三极管Q1、 二极管D3、升压变压器T1组成，电阻R4的一端连 接IC的4脚，另一端连接三极管的基极，三极管的发射极接地，集电极连接 变压器Tl的初级低压绕组一端、二极管D3的阳极，Tl的初级低压绕组另一 端与二极管D3的阴极连接后与电源VDD连接，Tl的次级高压绕组一端接地， 另一端经接线端子DN总线端口连接控制总线。
6、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述负载驱动装置的 电源供给单元具有提供多级电压的稳压电路，包括电容C6至C10、电阻R8、 二极管D5、稳压管Z1及稳压集成块V1，电容C6、电阻R8并联后一端经接线 端子DN1的电源阳极端连接电源总线的AC220V电源，另一端连接D5的阳极、 Zl的阴极，D5的另一端连接并联连接的C7、 C8—端、稳压集成块V1的输入 端，V1输出端连接并联连接的电容C9、 C10的一端，电容C7、 C8、 C9、 CIO、 Zl的另一端及稳压集成块VI的GND端接地，其中外部AC220V电源经电容C6、 电阻R8、稳压管Z1降压稳压后对IC1处理单元提供交流工频采样信号源；再 经D5、 C7、 C8组成电容式降压整流电路，D5的阴极对负载驱动单元提供VDD1 直流电源;VDD1直流电源再经VI、 C9、 C10稳压滤波后得到5V的VCC1直流 工作电源。
7、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述控制信号接收单 元由电阻R12至R16、电容Cll、 C12、稳压管Z2、 二极管D8及三极管Q3组成，电阻R12—端通过DN1总线端与控制总线连接，另一端连接R13、 Cll、 Z2、 C12的一端，C12的另一端与D8的阳极、R14的一端连接，D8的阴极与 Q3的基极、R15的一端连接，R13、 Cll、 Z2、 R14、 R15的另一端及Q3发射级 接地，Q3的集电极与R16的一端、IC1处理单元的信号输入端连接，R16另一 端接VCC1电源，其中，R12、 R13、 Z2及C1对外部信号进行限幅衰减去加重， 再由C12、 R14、 D8构成非限幅式钳位电路，经R15、 R16及Q2反相放大整形 输入IC1的信号输入端。
8、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述IC1处理单元的 1脚接电源VCC1对IC1处理芯片提供工作电源，14脚接地，2脚接收控制信 号，4脚输出指令到负载驱动单元，Zl的阴极经D6、 R9整流降压后连接13 脚建立以交流工频为参考基准的通信协议，5脚至12脚与ADD1拨码地址单元 的8脚至1脚依次连接，ADD1拨码地址单元的其余管脚接地。
9、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述负载驱动单元由 电阻Rll、三极管Q2、 二极管D7及继电器RA1组成，其中Rll—端与IC1处 理单元4管脚连接，另一端与Q2基极连接，Q2发射极接地，集电极接D7阳 极、RA1控制线一端，D7阴极、RA1控制线另一端连接电源VDD1，负载驱动 单元控制继电器RA1吸合从而对负载工作进行控制。
10、 根据权利要求1所述开关控制器，其特征在于所述IC芯片的3脚 与电源VCC之间设有El状态指示灯，IC1芯片的3脚与电源VCC1之间设有 E2状态指示灯。
专利摘要本实用新型涉及一种用于控制家用电器、照明设备等负载及电路的开关控制器，包括控制信号发生装置、负载驱动装置、电源总线及控制总线，所述控制信号发生装置包括电源供给单元、开关信号输入单元、IC处理单元、ADD拨码地址单元及控制信号输出单元；所述负载驱动装置包括电源供给单元、控制信号接收单元、IC1处理单元、ADD1拨码地址单元及负载驱动单元。采用该结构的开关控控制器成本低，布线简单，控制灵活，通信接口能适应强电电压，错误接线也不会对控制器造成损坏。
文档编号G05B15/02GK201060390SQ20072005475
公开日2008年5月14日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者邓伟文 申请人:邓伟文