专利名称：多功能红外遥控、触摸调光开关的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种二线制微电脑红外遥控、触摸式调光开关。
随着人民生活水平的迅速发展，人们对室内外灯具的控制要求越来越高。白炽灯的各种控制开关应运而生。在市场上销售的白炽灯开关有调光型、光控型、声控型，人体感应型等。以各种灯控专用集成电路为核心组成的控制器是当代灯控技术的代表，如LS723X系列，SM7232为触摸无级调光开关(见图3)，M668、HT7713为触摸分挡调光开关(见图4)，集成电路HT-7706以按键开关实现无级调光、分挡调光、延时和闪烁(见图5)。已有调光开关存在如下缺点一、在已有技术中，以具有触摸调光功能的灯控开关较为先进，但其自身的直流供电都采用电阻串联降压方式。在这种方式中，可控硅导通角越大，供电充电时间越短，供电充电电流越小，可控硅全周期导通，将造成供电枯竭。另外，当可控硅导通角很大，灯泡为高亮度时，电容充电时间将大大小于放电时间，很可能造成直流工作电压不稳定，使主控器(专用集成电路)不能正常工作，引起灯泡闪烁。
二、在已有技术中，绝大多数触摸调光芯片都要求其公共端与相线连接，使布线和应用受到限制。
三、遥控是调光开关控制手段的改进，已有的专用控制芯片功能组合少，特别是至今还没有适应二线制红外遥控、触摸调光开关的专用线路和芯片。
本实用新型的目的，是提供一种多功能红外遥控、触摸调光开关。
本实用新型包括主控电路、稳压电源、红外遥控信号接收单元电路、桥连触摸电路、主控器、时钟和壳体。
本实用新型的要点，是上述的稳压电路为小导角开关稳压电源电路，上述桥连触摸电路为桥式初相触摸电路。小导角开关稳压电源电路，是串联在单向可控硅SCR与公共地之间的一个自身直流供电单元电路。既完成自身明态供电，又为主控回路提供通路，该单元电路分为两部分，一部分为受控开关稳压电路，另一部分为贮能滤波电路。受控开关稳压电路由三极管G1、G2，稳压管JW1和电阻14组成。当主控器P1的12脚输出高电平时，G1、G2受控饱和导通，其作用相当于连接主控回路的一导线，主控电流直接通过。当主控器P1的12脚输出低电平时，该部分等效为大功率的稳压管，流通的主控电流为稳压导通。贮能滤波电路由二极管D1，稳压管JW2，电解电容C5、C8、电容C4、电阻R10和R15组成。D1单向充电可防止贮能倒流。JW2为直流稳压，并起到意外过压保护作用，其余阻容元件，是贮能滤波。
小导角开关稳压源是针对串接电阻在白炽灯明态供电不足而设计的明态直流供电电路。在可控硅SCR处于关断时，控制器P1.12(主控器12脚)输出低电平，令三极管G1截止，可控硅SCR阴极被悬浮，可防止误触发。当需要触发可控硅SCR时，P1.12输出高电平，令G1饱和导通，连SCR阴极至地提供触发条件，提供主控回路通路。在白炽灯处于暗弱光的情况下，这种状态保持不变。当白炽灯处于中等以上亮度时，在基本工作周期的小导角供电段P1.12输出低电平，控制P1稳压导通，呈功率稳压管状态。主控电流经D1向贮能滤波电路短时浪涌充电补充电源，多余部分由三极管G1分流。这种状态一直持续到可控硅SCR零流自动关断。小导角开关稳压电源只在小导角期为明态供电，与R15暗态供电形成互补，从而具有以下特点1、明暗态互补供电，各展所长，使直流供电平稳稳定。
2、小导角期的交流电压平均值明显低于全周期平均值，串联供电效率有所提高，另一部分为白炽灯发光消耗，没有电能浪费。
3、小导角期供电，G1稳压导通时间不及饱和导通的十分之一，且瞬时电流也小，使得G1功耗很小，又提高了电能发光效率。
桥式初相触摸技术实施在交流电半波的初相阶段，占用极小的初相角，由P1控制SCR在关断状态。由于SCR关断无主控电流，白炽灯灯丝相当于一导线。主控回路等效为桥式整流电路。在桥臂二极的引导下，不论相线还是零线，桥式整流器DD总是把交流电的低电位端连通至整流输出的负极，即P1的公共地。在交流电的上半周期，零线处于低电位，与P1公共地通连，即P1与大地同电位，不能产生触摸电压源场。在交流电的下半周期相线处于低电位，必然通过DD与P1的公共地形成通连。因而调光开关的公共地相对于交流电零线与大地将形成交流电下半周电场，即触摸电压源场。人体触摸将形成正极性触摸电压电流输入。由于交流电初相电压变化率最大，以小电容作为输入元件最为适合，它即能很好的传送交流电初相瞬变信号，又对人身安全起到极好的静电隔离作用。桥式初相触摸技术的主要特点1、触摸信号半周有、半周无，间隔传送。很适用于微单片机定时定位检测，能排除其它时刻的各种干扰。
2、本触摸传感技术是以交流电初相电压变化量为触摸信号源，以电容为基本触摸传感介质，较之电阻媒介传感具有传输阻抗小，适用面宽，信号特异性强，抗静电干扰的特点。
3、初相检测占用交流半波相角少，电压瞬时值低，与SCR调相分段实施，互不影响，是较为理想的组和。
4、桥式初相触摸检测技术充分利用了桥路特点，不管调光开关引入线与相线、零线，白炽灯如何串接，都是在交流电的下半周初相段产生触摸信号，触摸信号的大小与引入线的接法关系极小，从而实现了无极性接法的触摸技术。
综上所述，本调光开关的触摸技术是初相检测和二极管桥引导共同作用的结果。
在
图1电路中，PIN1触摸输入端为调暗，PIN2为调亮，PIN3为开/关。输入电容和接地下拉电阻都可调节触摸灵敏度。
本实用新型的主控器P1采用微单片机PIC16C54，P1内固化了实施本技术方案的自编专用控制程序。P1的时钟电路由晶振C9及电阻R7、电容C7、C8组成。晶振C9采用1,843兆赫。红外遥控信号接收单元电路由红外接收专用集成电路CX20106A，接收光敏二极管D′1和电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3组成。解调输出的红外遥控信号经R9送入P1。触摸为三个输入端，由触摸极板PIN1、PIN2、PIN3，电容C10、C11、C12，电阻R11、R12、R13组成。触摸技术在此称为桥式初相触摸技术。回零脉冲取样电路，由三极管G3，电阻R4、R5组成，替代常见的电阻分压回零脉冲取样电路。本回零脉冲取样电路对呈小尖峰的回零脉冲有很好的展宽和整形作用。
R15为调光暗态供电电阻，在正常工作中与明态小导角开关稳压源互补为调光开关供电。K为放电按键开关，有重启动作用。
本调光开关以交流电半周期为基本工作周期，在时序上将每个工作周期分解为回零脉冲检测段(上个交流半波的178°～180°和本次半波的0°～2°)，初相触摸检测段(2°～4.5°)，调相调光段(4.5°～161°)，小导角直流供电段(162°～177°)四个阶段。个别段界是交叉衔接的。
本实用新型的主控器P1采用PIC16C54微单片机并在其内固化自编专用程序制造。PIC16C54是八位全静态EPROM单片机，CMOS工艺制造。内部EPROM512×12位。RAM32×8位，分为26个通用寄存器，6个特殊功能寄存器。外部18只引脚，12只I/O引脚，分为A口4位(F5)，B口8位(F6)。本方案使用了B口的8位，A口闲置未用。I/O引脚定义功能如下F8.0-P1.8遥控信号控制，F8.1-P1.7触摸调暗控制，F8.2-P1.8触摸调亮控制，F8.3-P1.9触摸开/关控制，F8.4-P1.10回零脉冲控制，F8.5-P1.11SCR触发脉冲输出，F8.8-P1.12小导角开关电压输出，F8.7-P1.13特异开关控制。
其中，三个触摸输入端两两组合还有以下三种输入控制功能。
F8.1与F8.2组合定时关灯控制，F8.1与F8.3组合交替亮灭定时控制。F8.2与F8.3组合交替渐暗渐明控制。
其余引脚P1.1，P1.2，P1.17，P1.18为A口闲置I/O，接地或接高电平。P1.15为V88公共地负电源，P1.14为正电源VDD，P1.15、P1.16晶振时钟输出输入端。P1.4是启动复位接正电源。P1.3为外计数输入无用接正电源。P适用电源电压2.5V～6.25V。采用1，843兆赫晶振时钟，静态功耗小于1MA，输出驱动电流高电平最大20MA，低电平最大25MA控制器P具有如下主要功能1、64个亮度等级的调光信号记忆和输出。
2、控制小导角开关稳压源。
3、渐变式调光，分为快速渐变，中速分段渐变，慢速分段渐变。
4、三个触摸输入端组合实现六种功能；单端输入三种，双端组合三种，全部触摸输入均延时0.32S动作，以克服各种干扰。调光均为渐变式。触摸输入将电容去掉，可实现按键开关控制。
PIN1调暗兼开灯及取消双键记忆，PIN2调亮兼开灯及取消双键记忆，PIN3开关灯兼取消双键定义复位，PIN1与PIN2组合定时关灯，定时为1分钟至4小时15分，设定时关灯时以灯闪烁计时，每闪一次为定时一分钟，累计闪烁次数即为定时分钟数。
PIN1与PIN3组合为变速交替亮灭，可调2秒至4分15秒，以灯闪烁指示，闪一次为一秒，累计数即为交替秒数。
PIN2与PIN3组合为定速渐明渐暗交替变化。
5、红外遥控信号的六种功能，开关兼取消双端组合操作的内容。调亮，调暗，直置强光，直置中光，直置弱光。红外遥控信号由P1直接解码。解码方式为脉冲数制，只解单发码数为5、7、9、11、13、15六种。由P1的F6位读取，单发码脉冲串频率要求为500至1500赫芝，占空比50％，下面将六种遥控码对应的控制功能介绍如下(1)、5为调亮、13为调暗，在关灯状态，5、13开灯操作。在开灯状态5、13第一单发码开始调光，速率按慢分段渐变式。第二单发码则停止调光并记忆。如果第一单发码调光达最亮或最暗则自动停止并记忆。
(2)、9为开关，开至记忆亮度，关至熄灭，无触发SCR脉冲。开关动作为中速分段渐变调光。并解除双触摸。
(3)、定值亮度，11为强亮，7为中亮，15为弱亮。定值单发码将白炽灯从任意状态快速渐变到定值亮度。
6、特异开关P1.18保留一特异开关输入端，特异开关可直接用脉冲开灯和关灯，也适用电平双位变化开灯和关灯。
本实用新型具有如下优点本实用新型采用微电脑控制、集二线制、红外遥控、触摸、开关、无级调光、分档调光、定时关灯、调宽交替亮灭、渐明渐暗循环、特异开关于一体，比之已有技术功能齐全、多样、实用。
本实用新型的二线制接法适用全部布线情况，即两根连接线与相线、零线，白炽灯可任意串接。不影响功能实现，既可包容三线制又特别适用于白炽灯控制升级改造。
本实用新型的桥式初相触摸技术采用桥式初相检测法，触摸信号传输域广，灵敏度高，抗干扰性能好，外围电路简单，实现了无极性接法。
采用小导角开关稳压源与电阻降压互补供电，解决了二线制下可控硅全周期调角的自身供电问题。
图1是本实用新型的电路原理图，图2是本实用新型的外观结构示意图，图3、图4、图5分别是SM7232触摸无级调光开关、M668、HT7713触摸分挡调光开关、HT-7706无级调光，分挡调光开关电路原理图。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
多功能红外遥控、触摸调光开关，包括主控器p1、红外遥控信号接收单元电路、回零脉冲取样电路、主控电路、稳压电源电路、桥连触摸电路、时钟和壳体。主控器P1采用PIC16C54微单片机，主控器P1的时钟电路由晶振C9、电阻R7、电容C7、C8组成。电容C7一端接P1的16脚，另一端接地。C8一端通过电阻R7接P1的15脚，另一端接地。晶振C9一端接P1的16脚，其另一端与C8、R7之间的节点A2连接。
红外遥控信号接收单元电路，由红外接收单元集成电路CX20106A、接收光敏二极管D1′、电阻R1、R2、R3，电容C1、C2、C3组成。D1′一端接CX20106A的1脚，另一端接地，C3与R1串联后，R1接CX20106A的2脚，C3接地，C1正极接CX20106A的3脚，负极接地，R2一端接CX20106A的5脚，另一端接正极，R6一端接P1的3脚，另一端接正极。R3一端接CX20106A的7脚，另一端接正极，R9一端接P1的6脚，另一端接CX20106A的7脚。即解调出的红外信号，经R9送入P1。C2一端接CX20106A的6脚，另一端接地。红外遥控信号接收单元电路除接收光敏二极管D1′外，用铁皮全屏蔽起来。
回零脉冲取样电路，由三极管G3、电阻R5、R4组成。G3的基极经R5接正极，G3的集电极接P1的10脚。R4一端接G3的集电极，另一端接桥式整流器DD的输出正端。
主控电路，由桥式整流器DD，可控硅SCR、三极管G1和电阻R3组成。桥式整流器DD的输出负端接地，输出正端接可控硅SCR阳极，桥式整流器DD的输入端与电网、白炽灯泡接通。可控硅SCR阴极接三极管G1的集电极，可控硅SCR的触发极经R8接主控器P1的11脚。
稳压电源电路，是一个串联在可控硅SCR与公共地之间，既能完成自身明态供电和暗态供电，实现明、暗态供电互补，又能为主控电路提供通路的小导角开关稳压电源电路。该电路由受控开关稳压电路和贮能滤波电路组成。受控开关稳压电路，包括三极管G1和G2(复合管)及稳压管JW1、电阻R14。G1和G2的集电极与SCR的阴极连接，G1和G2的发射极接地。G1和G2的基极经R14与P1的12脚连接，经JW1与G1、G2的集电极连接。贮能滤波电路由二极管D1、稳压管JW2、电解电容C5、C8、电容C4、电阻R10、R14和R15组成。C8与R15串联，C8负极接地，R15接桥式整流器DD输出正端。D1正极接G1的集电极，其负极接于C8与R15之间连线上的节点A1。C5负极接地，另一端接正极。C4、JW2的一端接地，另一端接正极。电阻R10一端接节点A1，另一端接主控器P1的14脚。在小导角开关稳压电源电路中，可设置开关K。开关K的一端接地，另一端接电源A8端。桥连初相触摸电路，是一个总是在交流电的下半周初相段产生触摸信号，可实现无极性接法的桥式初相触摸电路，它包括桥式整流器DD，触摸极板PIN1、PIN2、PIN3，电容C10、C11、C12，电阻R11、R12、R13组成。PIN1与C10的一端连接，C10与R11串联后，R11接地，C10、R11分压点A3接P1的7脚。PIN2与C11一端连接，C11与R12串联后，R12接地，C11、R12分压点A4接P1的8脚，PIN3与C12连接，C12与R13串联，C12与R13串联，R13接地，C12、R13分压点A5接P1的9脚。桥式整流器DD总是把交流电的低电位，与P1公共地通连，即P1与大地同电位，不能产生触摸电压源场。在交流电的下半周期相线处于低电位，必然通过桥式整流器DD与P1的公共地形成通连。
本实用新型的电器元件设置在电路板1上，电路板1固定在壳体2内，触摸极板PIN1、PIN2、PIN3设置在壳体2的面板3上，在壳体2的面板3上还设置有红外透过窗4。红外遥控信号接收单元电路的接收光敏二极管D1′位于红外透过窗4后面，红外遥控信号接收单元电路的其余元器件，用铁皮全屏蔽起来。接收光敏二极管D1′用双层铁筛网屏蔽起来。
权利要求1.多功能红外遥控、触摸调光开关，包括主控器P1，红外遥控信号接收单元电路、回零脉冲取样电路、主控电路、时钟电路、稳压电源、桥连触摸电路和壳体，其特征在于所述的主控器P1为PIC16C54微单片机；所述的主控回路，由桥式整流器DD，可控硅SCR、三极管G1和电阻R8组成，桥式整流器DD的输出负端接地，输出正端接可控硅SCR阳极，可控硅SCR阴极接三极管G1的集电板，其触发板经R8接主控器P1的11脚，三极管G1的发射极接地；桥式整流器DD的输入端与电网和白炽灯泡接通；所述的稳压电源电路，是一个串联在可控硅SCR与公共地之间，既能完成自身明态供电和暗态供电，又能为主控电路提供通路的，由受控开关稳压电路和贮能滤波电路组成的小导角开关稳压电路；受控开关稳压电路由三极管G1、G2，稳压管JW1和电阻R14组成，三极管G1、G2的集电极与可控硅SCR的阴极连接，三极管G1、G2的发射极接地，三极管G1、G2的基极经R14与主控器P1的12脚连接，经稳压管JW1与三极管G1、G2的集电极连接；贮能滤电路由二极管D1、稳压管JW2、电解电容C5、C6、电容C4、电阻R10、R14、R15组成，C8与R15串联，C8负极接地，R15接桥式整流器DD输出正端，二极管D1正极接三极管G1的集电极，其负极接于C8与R15之间连线上的节点A1，电解电容C5负极接地，另一端接正极，电容C4、稳压管JW2的一端接地，另一端接正极，电阻R10一端接节点A1，另一端接主控器P1的14脚；所述的桥连触摸电路，是一个总是在交流电的下半周初相段产生触摸信号，可实现无极性接法的，由桥式整流器DD和触摸电路组成的桥式初相触摸电路；桥式整流器DD输出负端接触摸电路的输入电路公共端；触摸电路由触摸极板PIN1、PIN2、PIN3，电容C10、C11、C12，电阻R11、R12、R13组成；PIN1与C10一端连接，C10与R11串联后，R11接地，C10与R11串联分压点A3接主控器P1的7脚，PIN2与C11一端连接，C11与R12串联其分压点A4接主控器P1的8脚，R12接地，PIN3与C12一端连接，C11与R13串联，C12与R13串联分压点A5接主控器P1的9脚，R13接地；所述的回零取样电路，由三极管G3，电阻R5、R4组成，三极管G3的基极经R5接正极，三极管G3的集电极接主控器P1的10脚，电阻R4一端接三极管G8的集电极，另一端接桥式整流器DD的输出正端；所述的红外遥控信号接收单元电路，回零取样电路、主控电路、时钟电路、稳压电源、桥连触摸电路的电器元件和主控器P1，设置在电路板1上，电路板1固定在壳体2内，红外遥控信号接收单元电路的电器元件除接收光敏二极管D1′外，用铁皮全屏蔽，接收光敏二极管D1′位于红外透过窗口4后面，用双层铁筛网屏蔽起来，在壳体2的面板3上设置有红外透过窗口4、触摸极板PIN1、PIN2、PIN3。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能红外遥控、触摸调光开关。这种开关包括主控器PIC16C14、红外遥控信号单元电路和回零脉冲取样、主控、稳压及桥连触摸电路。其特点是稳压电路是一个串联在可控硅SCR与公共地之间的由三极管G
文档编号H03K17/94GK2245318SQ9523181
公开日1997年1月15日 申请日期1995年7月28日 优先权日1995年7月28日
发明者刘霖春 申请人:刘霖春