专利名称：声控无触点电子延时自动开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的电子自动开关装置，特别是一种能利用声音开启用电器具、又能延时自动关闭的电子自动开关装置。适合于公共走廊、公厕等场所的照明自控，也适合于各种用电器具的自动控制。
目前在公共场所的照明电灯都是利用普通电气开关来控制的，使用时需要手动启闭开关。由于忘记，便经常造成“长明灯”现象。解决这一问题，最好的方法是提供一种根据使用需要而自动启闭的开关装置，既能使人们感到方便，又节约了电能。
关于这种类型的开关装置，国内外都曾出现过多种设计方案，据报导英国近期研制了一种利用人声(人语声、走路声等)来控制开启的延时自闭开关装置。据检索国内专利申请的相关文件也有数项之多。各种方案的共同点都在于解决延时自闭问题，具体解决方法各有不同，有空气阻尼式延时、弹簧储能式延时、以及电子延时等等。本实用新型采用电子延时自闭的方法，但在供电电源、交流通路、光电控制以及解决启动过电流等问题上提出了较为实际的新方法。
本实用新型的目的是要提供一种自动化程度较高、简便易行、有利于生产和普及的电子自动开关装置。
图1是本实用新型的电路方框图。
电路由声控电路、光控电路、延时电路、控制电路以及电源和负载等六部分组成。声控电路将检测到的击发信号(如拍掌声等)转换成电压信号输出。光控电路则将室内可见光信号转换成电压信号输出。两信号进行比较后，输出一个电压信号至延时电路和控制电路。两信号之间满足“与”的关系，即室内可见光达一定亮度时，光控电路输出低电压信号，使声控电压信号封锁，不能送至延时电路和控制电路，开关不接通；而当室内可见光未达一定亮度时，光控电路输出高电压信号，才能解除封锁，使声控信号送至延时电路和控制电路，开关接通。这样便自动实现了有光照时，开关不动作；而无光照时，开关才动作。
比较后的电压信号送至延时电路和控制电路，使控制电路翻转，一方面经放大后触发双向可控硅导通，使负载回路接通；另一方面解除对延时电路的短路封锁，使延时电路开始延时。特别需要指出的是如果所控负载是照明灯泡，由于灯泡的冷态电阻和热态电阻值的不同，所以在开启的瞬间将会发生过电流现象，其电流值能达到额定电流的20－40倍。这样大的电流对灯丝产生一个很大的冲击作用，並且由于大电流流过螺旋状灯丝时产生的磁力作用，将会使灯丝受到机械振荡的作用力。上述原因是造成灯泡经常损坏的主要原因。为解决这个问题，本实用新型在控制电路内增设了缓冲动作环节，使开关在开启瞬间，双向可控硅是逐渐导通的，从而有效地解决了启动过电流问题，大大延长了灯泡的使用寿命，並节省了启动过程所耗的电能。
延时电路工作达到预定时间后(时间可调节)，由延时电路输出一个电压脉冲信号使控制电路再翻转回初始状态，则双向可控硅失去触发电压，开关断开。
在交流负载回路由于采用了双向可控硅元件，使整个电路作到无触点，从而提高了装置的寿命，並节省了价格较贵又容易损坏的继电器装置。还易于实现整个电路的集成化。
由于电路的耗电量较小，本装置的电源采用电容降压式半波整流电路。这样既节省了价格较贵的变压器元件，使装置的体积重量减小；又使装置具有补偿功率因数的作用。
本实用新型属于电子式自动开关装置，与目前已公布的相关类型开关比较，具有不用手动作、能根据室内光照程度自动控制、装置体积小易于实现集成化、使用寿命长、维修方便等优点。
以下将结合附图对本实用新型的一个实施例结构作进一步描述。
图2是本实用新型一种具体设计的电原理图。
如图2所示，由电容C0、C1、C2，整流二极管D1、D2电阻R1、R2以及稳压管DW组成了电容降压式半波整流电路。按图示参数，则此电路能将220伏交流电压转换成约6伏直流电压，最大输出电流约15毫安。
声控电路由三极管BG1、BG2、BG3以及电容话筒M等元件组成。其中BG1、BG2、C6、R5等元件组成直偶式正反馈放大器，BG3和R9等元件组成反相与输出电位提升器。M将接收到的声音信号经电容C3送至BG1、BG2进行放大。C3的值选为0.1微法，确定对频率为1000赫的声音较为敏感(如拍掌声)。调节电位器W1可改变声音的触发灵敏度。C6和R5构成正反馈回路，使声控信号维持一定的时间和幅度。BG3的作用是将放大的声控信号反相，並通过R9提高输出电位的基准值。C4和C5的作用是防干扰和滤波。
光控电路由光电二极管DG，三极管BG6、BG7，二极管D5以及电位器W3等组成。BG6、BG7组成复合管放大电路，将DG接收到的可见光信号转换放大成电压信号。W3的作用是调节光控触发灵敏度。D5的作用则是控制声控信号通过与否的。当室内可见光达一定亮度时，BG7输出低电位，通过D5钳位使BG3不能输出声控信号至控制电路输入端；当室内可见光未达到一定亮度时，BG7输出高电位，则D5截止使BG3输出的声控信号能到达控制电路输入端。
控制电路由BG8、BG9、BG10，双向可控硅SCR以及缓冲动作环节R19、R20、C10等元件组成。其中BG8、BG9等组成双稳态触发器，BG10等组成射极跟随器。由BG3输出的正声控电压信号经光控电路比较后输入到BG8基极，使BG8导通而BG9截止。BG9集电极上升为高电位，通过R19、R20给C10充电，BG10的基极电位也就逐渐上升而使BG10导通，输出逐渐增大的电流使可控硅SCR逐渐导通，负载通电。按图示的参数，C10的充电时间约0.4－0.6秒，而灯泡的启动冲击过电流时间仅在0.1秒的范围内，这样就有效地制止了启动过电流的发生。另一方面，BG8导通使延时电路中的BG4截止，解除了对延时电路的短路封锁，使延时电路开始工作。
延时电路由三极管BG4和单结晶体管BG5以及电容C7和电位器W2等元件组成。其中BG5和C7、W2、R11、R12、R13组成单结晶体管基本开关电路，BG4的集电极与发射极跨接于C7的两端，组成短路开关。平时由于BG8截止，其集电极高电位通过R15使BG4导通，C7则被短路，延时电路不工作；而当控制电路被触发翻转后，BG8导通使BG4截止，其集射之间电阻很大，解除了对C7的短路，使C7通过R18和W2开始充电延时。调节W2可改变延时时间，按图示参数，时间调节范围为1－6分钟。当C7充电达到BG5的转折电压值时，BG5突然导通，使C7通过R13快速放电，在R13上产生一个正电压脉冲信号，此信号加至BG9的基极，使BG9由截止又变为导通。则BG10也由导通变为截止，SCR失去触发电压而关断，负载断电。同时BG8又由导通变为截止，输出高电位使BG4再次导通，短路C7以便下次延时，C7上的剩余电荷则通过BG4放掉了。另外，BG9的导通也为C10提供了放电通路，使其放掉电荷以便下次开启再充电。
延时电路与声控电路输出端之间还存在着一条通路，由R10、D3D4组成。其作用是当前一个使用者已经开启电灯若干时间后，另一个使用者来到，此时灯仍然亮着，但恐灯亮的时间不够后者的使用时间，则后者来到时发出的声音信号由BG3集电极经R10、D3、D4直接加于BG4基极，使BG4短时间导通，放掉C7已经充上的电荷。声控信号消失后，BG4又恢复截止，则C7充电，重新开始延时。
以下附该实施例元件明细表。
元件明细表代号 名称 型号(数值)代号名称型号(数值)R1电阻 220K C0电容 0.47u/100VR2″″ 220Ω C1电解电容 100u/16VR3″″ 2.2K C2″ ″ ″R4″″ 200K C3电容 0.1R5″″ 82 K C4电解电容 100u/6VR6″″ 5.6K C5电容 0.01R7″″ ″ C6电解电容 10u/6VR8″″ 20K C7″ ″ 330u/6VR9″″ 2.2K C8电容 1000PR10″″ 10K C9″ ″ ″R11″″ 36K C10电解电容 100u/6VR12″″ 510Ω D1二极管 2CP18R13″″ 750Ω D2″ ″ ″R14″″ 1K D3″ ″ 2CP10R15″″ 20K D4″ ″ ″R16″″ 2.2K D5″ ″ ″R17″″ 20K D6″ ″ ″
代号 名称型号(数值) 代号名称型号(数值)R18电阻 20K D7二极管 2CP10R19″″ 2.2K DW 稳压管 2CW54R20″″ ″ DG 光电管 2CU1R21″″ 5.6K SCR 双向可控硅 3CTS1.6A/400VR22″″ 390Ω M 电容话筒W1电位器 220K BG6三极管 3DG6W2″″ 470K BG7″ ″ ″W3″″ 47K BG8″ ″ ″BG1三极管 3DG6 BG9″ ″ ″BG2″″ ″ BG10″ ″ 3DG4BG3″″ ″BG4″″ ″BG5单结晶 BT33体管
权利要求1.一个由声控电路、光控电路、延时电路、控制电路以及整流电源等部分组成的电子自动开关装置，其特征在于a声控电路由三极管BG1、BG2、BG3以及电容话筒M等元件组成，其中BG1、BG2、C6、R5等元件组成直偶式正反馈放大器，BG3和R9等元件组成反相与输出电位提升器，b光控电路由三极管BG6、BG7以及光电二极管DG等元件组成，其中BG6、BG7接成复合管形式，DG串接在BG6基极回路中，c延时电路由三极管BG4和单结晶体管BG5以及电容C7、电位器W2等元件组成，其中BG5和C7、W2、R11、R12、R13组成单结晶体管基本开关电路，BG4的集电极与发射极跨接于C7的两端，组成短路开关，d控制电路由三极管BG8、BG9、BG10和双向可控硅SCR以及电容C11等元件组成，其中BG8、BG9组成双稳态触发器，BG10接成射极跟随器，C10并接在BG10的输入端，与电阻R19、R20构成充电回路，组成缓冲动作环节。
2.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是三极管BG7的集电极通过二极管D5与三极管BG3的集电极相接，然后通过电容C8和二极管D6接于三极管BG8的基极。
3.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是单结晶体管BG5的第一基极通过电容C9和二极管D7接于三极管BG9的基极。
4.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是三极管BG4的基极通过电阻R15接于三极管BG8的集电极，BG4的基极还通过二极管D3、D4和电阻R10接于三极管BG3的集电极。
5.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是双向可控硅SCR的控制极通过电阻R22接于三极管BG10的发射极，R22的阻值在300Ω～500Ω。
6.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是缓冲动作环节的R19、R20和C10的充电时间常数应大于0.2秒。
7.按权利要求1规定的电子自动开关装置，其特征是整流电源为电容降压式半波整流电路，由电容C0、C1、C2、二极管D1、D2、电阻R1、R2以及稳压管DW组成。
专利摘要本实用新型提供了一种新型的电子自动开关装置。适合于公共走廊、公厕等场所的照明自控，也适合于各种用电器具的自动控制。开关由声控电路、光控电路、延时电路、控制电路等部分组成，具有声控开启、延时自闭、有光照时不开启，以及限制启动过电流等功能。从而大大延长了灯泡的寿命，使用方便并节约了电能。
文档编号H03K17/94GK2031179SQ87215369
公开日1989年1月18日 申请日期1987年11月7日 优先权日1987年11月7日
发明者孙祯祥 申请人:吉林职业师范学院