专利名称：一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器。
背景技术：
目前市场上的电动窗帘用直线电机大多采用红外线遥控，其功能较为单一。由于直线电机的启动特性较硬，启动电流很大，对电机的冲击很严重，直接影响电机的使用寿命。并且，启动时电机会踹动，难以对其进行控制，容易造成电机和窗帘的损坏。
发明内容
本实用新型要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种具有软启动开关特性的直线电机驱动的电动窗帘机控制器。
本实用新型还要提供一种具有调速功能的直线电机驱动的电动窗帘机控制器。
本实用新型还要提供一种具有自动断电功能的直线电机驱动的电动窗帘机控制器。
本实用新型还要提供一种具有编码功能的直线电机驱动的电动窗帘机控制器。
解决上述问题采用的技术方案是一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器，包括依次串联的用于跟随市电频率且在零点过后的一个相位差(ΔQ)时触发并输出脉冲信号的过零触发电路、用于对所述脉冲信号保持和整形的脉冲保持和整形电路、用于接收所述整形后的脉冲信号并进行放大的驱动电路以及由一个或者多个接收所述的驱动信号后触发导通的晶闸管构成的输出电路，所述的过零触发电路的输入端与包括至少一个遥控信号和/或手控信号的触发信号连接。
根据本实用新型，市电～220V经整流电路整流后输出给过零触发电路；过零触发电路将该交流电压与触发信号进行逻辑运算后输出一个脉冲信号，该脉冲信号与所述的交流电压的零点具有一个相位差ΔQ；脉冲保持和整形电路对接收到的所述脉冲信号保持和整形后输出，使脉冲信号的电平转换时间趋于零，便于准确和可靠地触发导通；驱动电路接收所述的经整形后的脉冲信号，进行放大后输出给晶闸管的控制极触发导通；将负载串联到市电和晶闸管回路中，当晶闸管触发导通后，相应回路中的负载工作。由于晶闸管在导通后的管压降很小。晶闸管一旦导通以后，控制极失去控制作用。所以，为了使晶闸管导通，加到门极和阴极之间的电压，只要是一个正向的脉冲电压就够了。在晶闸管导通情况下，随着主电路的电压的降低，当主回路电流降低到维持电流以下就关断了。等下一个脉冲信号到来时，晶闸管又被触发导通，晶闸管就是按照这些条件不断地导通和关断。最后加在负载上的实际电压是一个按时间积分的值，因而直线电机的启动电压是逐渐上升的，达到软启动的效果。由于移相角ΔQ的移相范围在电路设计中极为宽泛，从ΔQ＝10°～180°均可，因而，上述软启动特性就很容易实现了。
根据本实用新型，所述的输出电路可以是一个或者多个，当采用多路输出时，所述的每个输出回路包括一个晶闸管和一个负载，不同输出回路的晶闸管，其控制极均连接到驱动电路的输出端，当一个控制触发信号产生时，各个输出电路同时开通，可同时控制一对或数对窗帘的开合。
根据本实用新型，所述过零触发电路的输出端还设有用于调节所述过零点触发相位差的移相控制电路。所述的移相控制电路包括一个运放器，其反相输入端与所述的触发信号相连，其输出端通过一个三极管、两个电阻和两个电容连接到所述过零触发电路的输出端。由触发信号控制运放器的输出电压，进而控制所述三极管的导通状态，这样过零触发电路的输出波形会根据所述的两个电阻和两个电容的不同数值以及所述三极管的导通程度的不同而改变，通过选定合适的参数，可以实现调节电机运动速度的功能。
根据本实用新型，所述的移相角ΔQ与三极管的集电极电阻成正比，即当集电极电阻越小，移相角ΔQ也越小。从三极管的特性曲线可知，在低电流的放大区域内，移相角ΔQ值最大，理论上可以做到ΔQ＝180°。在大电流的放大区域内，随着三极管的基极电压增加，ΔQ向小的方向偏移。在饱和区域内，移相角ΔQ基本与三极管无关，根据本实用新型，在所述移相控制电路的运放器的同相输入端连接一个对地电容，每次利用反相输入端的触发信号S1、S2、……、Sn，在有信号的开始T0时刻，同相端的电压为“0”，然后在R9*C的时间内逐渐上升到1/2Vcc。此时运放器的输出电压从小于0.7V在3～5倍的上述升压时间内增加到原充值，对应地，相位差ΔQ从180°移到原先设定值。这样，使软启动效果更为明显。上述时间常数与触发信号之间的关系可用下式表示(1-1/n)*180°/((3～5)*R9*C)。
式中，n表示触发信号的个数，R9表示同相端输入阻抗，C表示同相端时间常数电容。
所述的过零触发电路包括一个整流电路和一个与非门，所述的与非门的一个输入端与所述的整流电路的输出端和所述的触发信号连接，另一个输入端连接到电源。
所述的脉冲保持和整形电路包括三个串联的非门。
所述的驱动电路包括三极管和基极电阻，所述三极管的集电极串联电阻后连接到所述的晶闸管的控制极上。
作为本实用新型的进一步改进，直线电机的控制器还设有一个自动断电电路，所述的自动断电电路包括依次串联的用于接收所述遥控信号/或手控信号产生触发信号的触发电路、用于接收所述触发信号后输出控制信号并延时复位的时控电路、用于接收所述时控电路的控制信号并进行放大输出的驱动电路、接收所述的驱动信号后导通和定时关断主回路的执行电路。
根据本实用新型，该自动断电电路在收到一个遥控信号或手控信号后，触发电路将该遥控信号或手控信号转换成一个时控电路能接收的触发信号并输出；所述的时控电路接收到所述触发信号后立即输出一个控制信号，并延时一个设定的时间后复位到初始状态；所述的驱动电路接收到所述的时控电路发出的控制信号后，将该控制信号进行放大后输出驱动信号给执行电路；所述的执行电路在接收到所述驱动信号后导通主回路，并在所述的驱动信号过后关断所述的主回路。因此，本实用新型可避免操作不当或者误动作而引起的电机堵转的现象。
根据本实用新型，所述的触发电路可以采用制式结构，简单的方式如包括两个三极管及其基极电阻，在所述的输出端还设防止反向输入的二极管。
根据本实用新型，所述的时控电路包括一个串行计数器，所述串行计数器的清零端连接到所述触发电路的输出端，所述串行计数器的输出端连接到所述驱动电路的输入端。由所述的串行计数器可以采用二进制或者八进制，其振荡器可以是内置式或者加在外电路上。串行计数器的例子是CD4060、CC4060。延时关断的时间由振荡器的时间常数及不同的输出端口来确定，可根据用户的需求而随机设定。
根据本实用新型，所述的驱动电路和执行电路可以采用任何常规的制式结构，所述的驱动电路的一个例子是由一个三极管及其基极电阻构成，所述的执行电路的一个例子是采用一个电磁继电器，该电磁继电器的开关串联在主回路上，电磁线圈设置在驱动电路的输出端。
作为本实用新型的更进一步的改进，所述的控制器还包括一个遥控器，所述的遥控器采用编码方式进行。所述的遥控器包括遥控发射器和遥控接收器，所述的发射器具有数码遥控编码器，发射无线电射频信号，经接收器接收，经解码后送入执行机构。根据指令性质，选定电移相角ΔQ的初始值和常态值，在设定的时间范围内对磁驱动直线电机进行控制，使得窗帘电机运行有序，具有高度的人性化。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型具有软启动和调速功能控制器的电路框图。
图2是本实用新型具有软启动和调速功能控制器的电路图。
图3是与非门各端口的波形图。
图4是非门T2的输出端波形与交流电之间产生移相角的示意图。
图5是本实用新型自动断电电路的电路框图。
图6是本实用新型自动断电电路的电路图。
图7是红外发射器的编码器采用机械开关编制的示意图。
图8是红外发射器的编码器采用coms集成块进行编制的示意图。
图9是红外接收器及后置电路框图。
图10是红外接收器及后置电路的电路图。
具体实施方式
参照图1、2，一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器，包括依次串联的用于跟随市电频率且在零点过后的一个相位差(ΔQ)时触发并输出脉冲信号的过零触发电路、用于对所述脉冲信号保持和整形的脉冲保持和整形电路、用于接收所述整形后的脉冲信号并进行放大的驱动电路以及由一个或者多个接收所述的驱动信号后触发导通的晶闸管BTA1、BTA2……BTAn构成的输出电路，所述的过零触发电路的输入端与包括至少一个遥控信号和/或手控信号的触发信号连接。所述过零触发电路的输出端还设有用于调节所述过零点触发相位差ΔQ的移相控制电路。
所述的移相控制电路包括一个运放器T3，其反相输入端与所述的触发信号S1、S2、……、Sn相连，同相输入端串联电阻R9后接地，其输出端通过一个电阻R6连接到一个NPN三极管T13的基极；所述NPN三极管T13的发射极接地，集电极串联电阻R5后连接到电容C1、C2和过零触发电路的输出端，电容C1、C2的另一端接地。在此基础上，在所述的运放器T3的同相输入端连接有一个对地电容C，可进一步提高电机的软启动性能。
所述的过零触发电路包括一个全波整流电路和一个与非门T1。所述的与非门T1的其中一个输入端a串联电路R3后连接到电源VCC，所述的任何一个触发信号S1、S2、……、Sn各串联一个电阻后连接到一个NPN三极管的基极，所述NPN三极管的发射极接地，各个NPN三极管的集电极并联后串联电阻R1连接到电源VCC，该集电极的并联端同时还连接到另一个三极管T11的基极。所述三极管T11的发射极接地，集电极连接到所述的与非门T1的另一个输入端b、整流电路的输出端以及另一个电阻R2。所述电阻R2的另一端接地。
所述的脉冲保持和整形电路包括三个依次串联的非门T2、T4、T5。
所述的驱动电路包括一个三极管T12，所述三极管T12的基极串联电阻R10后连接到所述最后一个非门T5的输出端，发射极接地，集电极串联电阻R4后连接到所述的晶闸管BTA1、BTA2……BTAn的控制极上。
参照图3，～220V市电通过整流电路整流后输入到与非门T1的一个输入端b，遥控信号或手控信号S1、S2、……、Sn也连接到该输入端b，与非门T1的另一个输入端a接电源Vcc，所以该端一直保持高电平u。由非门T1的真值表可见，当输入端a为“1”时，输入端b为“0”，则输出端c为“1”；反之当输入端b为“1”，则输出端c为“0”。
非门T1的真值表
上述信号经非门T1后在输出端c输出一组脉冲信号，该脉冲信号的宽度为tw，脉冲间距为tH。该脉冲波通过非门T2后反相，tH由低电平改变为高电平，其转换时间与交流电的零点形成一个相位差ΔQ，如图4所示。由于ΔQ可根据电容C1、C2和电阻R5以及三极管T13的导通情况进行设定，这样就可做到在过零点的任意相位进行触发，使直线电机的调速变得非简单。由于T13的导通更是由运放器T3的输出电压而改变的，因此同时可做到随控制信号S1、S2、……、Sn的不同而产生固定或随时在变化的移相触发。
并且，所述的移相角ΔQ的移相范围在电路设计中极为宽泛，理论上在ΔQ＝10°～180°范围内均可，在每次开启时ΔQ/Δt的变量可以任意设定。在经过Δt时间后达到指定ΔQ的运行值。因此，同时也实现了软启动特性。
参照图5、6在此基础上，控制器还设有一个自动断电电路，所述的自动断电电路包括依次串联的用于接收所述遥控信号和/或手控信号产生触发信号的触发电路、用于接收所述触发信号后输出控制信号并延时复位的时控电路、用于接收所述时控电路的控制信号并进行放大输出的驱动电路、接收所述的驱动信号后导通和定时关断主回路的执行电路。
所述的触发电路包括一个NPN管T21和一个PNP管T22，所述的NPN管T21基极串联电阻R21后与遥控信号和/或手控信号连接，集电极串联电阻R22后与所述的PNP管T22的基极相连；所述PNP管T22的发射极连接到电源VCC，集电极串联一个二极管D1后输出。该二极管D1可防止信号反向输入到PNP管T22。
所述的时控电路包括一个CD4060的二进制串行计数器IC，外接电阻R23、R24和电容C21构成一个振荡器电路，所述串行计数器的清零端Cr连接到所述触发电路的二极管D1的阴极。
所述的驱动电路包括一个PNP三极管T23，其基极串联电阻R25后与串行计数器的任一输出端Qn相连，发射极连接到电源VCC。
所述的执行电路包括一个电磁继电器J。该电磁继电器的一对常开触点构成的开关K串联在主回路上，电磁线圈跨接在驱动电路的PNP三极管T23的集电极和接地端。
上述自动断电电路的工作原理如下电路静止状态，二进制串行计数器的输出端Qn是高电平，PNP三极管T23截止，电磁继电器J的电磁线圈被释放，常开触点开关K断开，负载RL无工作电压。给电路施加一个遥控信号或手动信号S1，三极管T21、T22相继导通，高电平通过二极管D1给计数器IC的清零端Cr，使计数器IC复位，此时，所有的计数器IC的输出端Q1、Q2、……、Qn均为“0”，端口Qn处当然为低电平，三极管T23导通，电磁继电器J的电磁线圈被吸合，常开触点开关K导通，工作电压加到负载RL上；当遥控信号或手动信号S1过后，三极管T21、T22截止，计数器IC的外接振荡电路就以T＝2*R23*C21的周期振荡，输出端Q1、Q2、……、Qn按二进制的序列逐位变成“1”即高电平，直到第Qn位。当计数器输出端Qn变成高电平后，此时三极管T23截止，电磁继电器J的电磁线圈被释放，常开触点开关K断开，切断主回路；同时计数器输出端Qn的高电平通过二极管D2施加到振荡电路上并迫使其停止振荡。由于计数器输出端Qn始终保持停振前的高电平状态，直到重新有复位信号产生，因此主回路保持在断电状态。
本实用新型的控制器还具有一个遥控器，所述的遥控器包括遥控发射器和遥控接收器，所述的发射器包括按键和数码遥控编码器，当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。设计地址码有8位三态，数据码有4位二态，因此在编码使用过程中极为灵活。发射器可以采用机械开关对地址码进行固态编制，如图7所示。发射器也可以采用coms集成块对地址码进行编制，如CD4066，CD4047，CD4051等，如图8所示。
参照图9、10，接收器利用数据码进行选通，从图中可见，由于Vcc和Vss一直加在接收器上，使接收器处为待命状态。发射器先发射D0、D1信号，即二进制的“11”，十进制的“3”。由解码CD4051在第12输出高电平。高电平打通了四双向开关CD4066，可以使得D0、D1、D2、D3分别按需要进入执行器。
应该理解到的是上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的发明创造，均落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于包括依次串联的用于跟随市电频率且在零点过后的一个相位差(ΔQ)时触发并输出脉冲信号的过零触发电路、用于对所述脉冲信号保持和整形的脉冲保持和整形电路、用于接收所述整形后的脉冲信号并进行放大的驱动电路以及由一个或者多个接收所述的驱动信号后触发导通的晶闸管(BTA1、BTA2、……、BTAn)构成的输出电路，所述的过零触发电路的输入端与包括至少一个遥控信号和/或手控信号的触发信号(S1、S2、……、Sn)连接。
2.如权利要求1所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于在所述过零触发电路的输出端还设有用于调节所述过零点触发相位差(ΔQ)的移相控制电路。
3.如权利要求2所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的移相控制电路包括一个运放器(T3)，其反相输入端与所述的触发信号(S1、S2、……、Sn)相连，其输出端通过一个三极管(T13)、两个电阻(R5、R6)和两个电容(C1、C2)连接到所述过零触发电路的输出端。
4.如权利要求3所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的运放器(T3)的同相输入端连接有一个对地电容(C)。
5.如权利要求1或2所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的过零触发电路包括一个整流电路和一个与非门(T1)，所述的与非门(T1)的一个输入端与所述的整流电路的输出端和所述的触发信号(S1、S2、……、Sn)连接，另一输入端连接到电源(Vcc)。
6.如权利要求1或2所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的脉冲保持和整形电路包括三个串联的非门(T2、T4、T5)。
7.如权利要求1或2所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的驱动电路包括三极管(T12)和基极电阻(R10)，所述三极管(T12)的集电极串联电阻(R4)后连接到所述的晶闸管(BTA1、BTA2……BTAn)的控制极上。
8.如权利要求1所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于还设有一个自动断电电路，所述的自动断电电路包括依次串联的用于接收所述遥控信号/或手控信号产生触发信号的触发电路、用于接收所述触发信号后输出控制信号并延时复位的时控电路、用于接收所述时控电路的控制信号并进行放大输出的驱动电路、接收所述的驱动信号后导通和定时关断主回路的执行电路。
9.如权利要求8所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的触发电路包括两个三极管(T21、T22)及其基极电阻，在所述的输出端还设防止反向输入的二极管(D1)。
10.如权利要求8所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的时控电路包括一个串行计算器，所述串行计算器的清零端(Cr)连接到所述触发电路的输出端，所述串行计算器的输出端连接到所述驱动电路的输入端。
11.如权利要求8所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的驱动电路包括一个三极管(T23)及其基极电阻。
12.如权利要求8所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于所述的执行电路包括一个电磁继电器(J)。
13.如权利要求1所述的直线电机驱动的电动窗帘机控制器，其特征在于控制器还包括一个遥控器，所述的遥控器采用编码方式控制。
专利摘要本实用新型涉及一种直线电机驱动的电动窗帘机控制器，包括依次串联的用于跟随市电频率且在零点过后的一个相位差(ΔQ)时触发并输出脉冲信号的过零触发电路、用于对所述脉冲信号保持和整形的脉冲保持和整形电路、用于接收所述整形后的脉冲信号并进行放大的驱动电路以及由一个或者多个接收所述的驱动信号后触发导通的晶闸管构成的输出电路，所述的过零触发电路的输入端与包括至少一个遥控信号和/或手控信号的触发信号连接。通过晶闸管的间隙导通，使直线电机的启动电压逐渐上升，达到软启动的效果。由于移相角(ΔQ)的移相范围在电路设计中极为宽泛，从ΔQ＝10°～180°均可，因而，上述软启动特性就很容易实现了。
文档编号H02P1/16GK2728095SQ200420090199
公开日2005年9月21日 申请日期2004年9月15日 优先权日2004年9月15日
发明者赵德荣, 蒋绍心, 陈红, 张勇 申请人:杭州通驰机电有限公司