专利名称：单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电学领域，属于一种用于照明用途的民用电源自动控制开关。
发明背景现有的各种类型自动控制照明开关，在功能上虽然已经接近实际使用所提出的要求，基本能适应一般使用的需要。但是在某些方面它还具有根本的缺陷，如采用主动红外线控制或者无线电等控制形式的遥控自动开关一般均需要三线联接，也就是说它们没有做到免接零设计。在应用于目前的电气安装标准规范的建筑中不修改配线方法就无法采用，所以对多数情况这是个非常大的麻烦。另外，它们也不宜用于节能灯和日光灯，耐用性不够好，很容易发生开关烧毁的现象。不宜用于节能灯和日光灯的其中一个比较重要的原因是“静闪”问题，也即开关处于关态时，对二线连接的单线制自动开关而言，需要它和负载串连，由于开关具有的静态工作电流，这个电流必然流过负载，所以只要这个电流大过能够引发节能灯和日光灯闪烁的最低电流，那么就会发生“静闪”。另一个问题是现有开关产品抵御某些意外情况下产生的大冲击电流的能力薄弱，所以现有开关产品在耐用性上都有欠缺。产生这个问题的根本原因在于目前的开关产品所采用的功率元件的功率余量不足，难于抵抗大电流冲击从而易发生烧毁。而采用超大功率元件的设计，在两线制开关的设计框架下又有特别的困难，特别是二线制的多路自动控制开关。这是一个还没有被完全克服的技术难题，目前这两个问题的完善解决在自动开关的设计中，在国内尚缺乏很成功的案例。
不论何种形式的自动控制开关，它的负荷能力取决于功率开关元件。同时，它的抗烧毁能力也取决于功率开关元件。现有的常见遥控开关，一般采用小功率可控硅或者继电器作为功率开关元件，小功率可控硅它的功率余量不足，在某些特殊情况下，如白炽灯寿命终了灯丝融断的瞬间，有时会出现特别强大的冲击电流，这是造成开关被烧毁的最主要原因。继电器式开关又难做到微耗电单线制设计。因此，抵抗大冲击电流避免它被击坏是提高自动控制开关产品品质和耐久性、可靠性的必然要求。一般情况下，应该采用大功率开关元件，考虑产品的成本等各种因素，以选择大功率可控硅即能满足要求，也是恰当的选择。但是因为大功率可控硅因为其要求很大的触发电流，在产品设计中，做免接零单线制方案，同时满足小导通角(产品电磁兼容指标的要求)，很低的静态电流和大功率负荷等诸多要求往往各项指标难于兼顾。
当前市场上有用无线电或红外线遥控器遥控的墙体开关，也有可通过电话进行远程控制的开关或者电源插板，但是还没有将这些功能整合在一起的产品。现有产品均存在使用上的不便利性，如通过电话进行远程控制的装置在用于照明灯控制时没有专门的布线是不行的，而若做这种特殊布线是非常麻烦的，在实际使用中几乎无法使之控制大部分的照明灯具。采用手持遥控器进行控制和通过电话线或者网络进行远程控制在整合其功能和便于使用上往往会发生很多矛盾，不是布线过于复杂就是使用太过繁琐，以至其丧失掉实用性。用无线电或红外线遥控器遥控的墙体开关，采用的都是需要接零的三线连接方法，在安装上不便不说，也无法用电话或者互连网络的来控制。
发明内容
为了克服既往单线制遥控开关的不足，本实用新型提出一个单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关的解决方案。
本实用新型的目的是提供一种遥控开关电路，在超低静态电流、强负荷能力、抗瞬间超大电流冲击性方面，比较已有遥控开关有更优良的性能，使所负载的节能灯或者日光灯于闭态时彻底消除静态闪烁，其最大功率负荷可达数百瓦以上至千瓦，大幅提高其耐用品质的遥控开关电路，它具有安装使用的方便性好，还可以用它的网络或者电话控制器兼顾控制除照明灯具之外的其他用电器的可遥控电子开关电路。
本实用新型的解决方案是1、墙体开关内使用大功率可控硅元件做功率开关，用触发灵敏度高的小电流双向可控硅引导触发大功率可控硅，采用特殊的设计手段降低开关自身工作耗电，并且可以使之工作于与负载的单线制连接；开关工作静态取电主要从多路负载的其中一路取得，令其他几路的静态工作电流趋近于零。2、使用手持式遥控器进行近距控制和采用电话或者网络控制器，用相同的无线电或者红外线频率编码达到控制合一，既可以用前者也可以用后者来控制。3、电话或者网络控制器兼顾其他用电器的控制。4、开关面板每一路控制单键复用，用一个双色指示灯表示开关是处于长开态还是延时关的暂开态。
本实用新型多路开关的每路控制都有双稳、单稳两种工作状态，对一路控制只需一个键，有几路控制就设有几个对应键。由一个(或者几个)面板上带有按键的可遥控墙体开关，一个手持式小遥控器组成一个系统，另有一个电话接口控制器或者网络接口控制器作为配套品备选。
它的面板之上的每个轻触操作键的功能是双重的，短按它开关处于双稳态工作方式，循环开闭。长按它开关处于单稳态工作方式，手触按键时间持续稍长，开关被打开，经过一段时间延时之后它自动关闭。这样，除了它的可遥控功能之外，其实它也兼有了自动延时开关的功能。既可在开关面板上直接手动操作也能于近程用小遥控器做遥控操作开闭多路照明灯。开关面板每一路控制单键复用，能使操作简单，使用方便，产品外形美观。
本实用新型的有利效果是本开关以及其附属品可与现有的建筑照明施工布线标准配套，可以最大程度方便用户安装使用，直接替换机械式开关。其控制方法多样，可用于控制节能灯和日光灯，产品耐久性好、质量可靠。
本开关除一路主路以外，另外几路开关闭态时耗能趋近于零，使之可用于节能灯或者日光灯负载。由于采用无线电中转续连的信号传输形式，所以几乎不需要考虑额外布线就能通过它的电话遥控器从远程控制。
图1是本实用新型实施案开关面板。
图2是本实用新型遥控电路和控制器部分的示意图和连接方法；图2-1是遥控接收部分，图2-2是发射器。
图3是本实用新型实施案例之一的前置逻辑控制和工作状态显示部分的电路原理图。
图4是本实用新型实施案例之一的执行和功率开关部分的电路原理图。
图5是本实用新型网络控制器部分的方框原理图。
图6是本实用新型电话控制器部分的方框原理图。
其中图1中A B C对应3路控制开关的控制键；3、5、7分别是3路控制开关的对应的工作状态指示灯；2、4、6分别是3路控制开关对应的触摸式控制键。
图2-1中，右侧字母表示它与图3和4所示的电路中对应点的连接方式。
图2-2中，1是发射指示灯，2是按键。有四个键，A、B、C、S。A、B、C与图1中开关面板上的三个键一一对应3路开关的每一路；S键是三路的公共控制键，为“全关”键。
图3中M是触摸式控制键，L1-2是该路开关工作状态指示。
实施方式本实用新型的功能是这样实现的。
本实用新型的由三个方面组成，墙体开关部分、手持近程遥控器部分和电话(或者网络)遥控器部分。其中墙体开关部分又由如下几个部分组成(1)有四路解码输出的无线电(或者红外线等)遥控接收电路；(2)逻辑控制和工作状态显示电路；(3)后级执行和功率开关部分。
其中图2-1和图2-2所示的遥控接收和手持遥控器部分采用成形的普通通用电路，所以只给出示意图；逻辑控制和工作状态显示电路如图3所示，本实施案例选用了三路控制，所以需要3个如图3所示的前级电路并列组成其逻辑控制和工作状态显示电路，为方便只给出其中一路，其他两路可同法取得。后级执行和功率开关部分如图4，此图已包含三个控制路。
以下结合附图的实施例对本实用新型进一步说明图3的前置控制电路的原理是这样的用手触摸M金属片后感应的信号使三极管P1导通，施密特与非门IC2c和C1、R4可使感应信号整形，滤掉杂波输出低电位。原有C3、C2上存有的电荷随触摸时间延长开始放电。C3比C2容值大，如果触摸时间短，则C2放电已完，C3放电未及，IC2a没有翻转IC2b发生翻转，则由D触发器IC1b构成的电路被触发翻转，IC1a状态不变。由于IC1b被连接成双稳态形式，IC1a被连接成单稳态形式，可知当前此路开关工作于双稳态，IC1b随触发次数循环有和无的输出，奇次触发有输出，偶次触发恢复原状态。如果触摸时间较长，则C2、C3放电都已完，IC2a翻转能将IC2b复位，则IC1b输出被复位而IC1a产生输出。此时开关处于单稳态，经过一段延时最终要恢复，所以这个输出是延时输出。IC1b和IC1a两个Q-端只要有一个变负则IC2d就有正输出，可触发图4的执行电路对应的一路的功率开关动作，打开该路负载的电源供应。不论IC1b和IC1a两个Q-端谁电位变负，都有对应的L1或者L2被点亮。L1、L2实际上可用一个共阳的双色发光管，可以用绿色表示开关处于常开态，用红色代表开关处于延时下的暂开态。不发光则该路开关是处于闭态。
在这个三路遥控开关的实施例中，图3所示的电路应该有三个重复的部分。A、B两点分别连接图4和图2-1的对应点，是工作电源的“+”和“-”(虚拟接地点)C点连接到图2-1的对应点，此是三路控制的共用端，它输出高电位可将三路原有的输出状态复位。图3中的D1连接到图2-1的同符号点，这是对应于三路开关的A路的，按下遥控器的A键，D1点接到正输入，效果和按开关面板上的A键相同。同理，B路的连接到D2；C路连接到D3。每一路开关都有相应的控制键对应，E1点连接到图4的同名点。
C点连接到图2-1的同符号点，它实际和图2-2所示遥控器的S按键对应。本来有四路遥控解码输出，把其中一路当成专用的三路公共控制使用。按下遥控器的S按键，接收器C输出端有正输出，由图4和图3可见，C路有正输出实际上让三路开关的前置控制电路的双稳电路都发生复位。这样的处理方法的好处特别在经由电话或者网络的控制形式中表现得特别明显，远程控制往往是不可见的，如果没有共用的关闭控制端用户很难判断用电器在操作开始前是开态还是关态，就会使控制失准。另外，设一个三路公用端在近程遥控情况的使用中也非常方便。按下遥控器的S按键，全部用电器都关闭，这个操作是最常用到的。
再看图4的执行电路部分。它有三个输入端E1、E2、E3，分别接受如图3所示的三路前置控制电路的输入控制。在无输入状态时，开关的自供电是这样得到的交流电的正半波经由D1、R5、D3或者D1、R12、D5或者D1、R21、D7使之得电。可考虑在B、C两路控制的负载使用节能灯等，所以可将R12、R21的阻值选得非常大，甚至取消它们，让主要的静态工作电流从D1、R5、D3途径获取，这样就解决了起码两路用电器因静电流大而发生节能灯类负载使用中存在的闭态静闪的问题，只将A路连接白炽灯等负载。当E1、E2、E3其中任何一路有高电位输入时，开关自身工作电能的取电方式发生变化。设E1有输入，N1导通，使SCR1导通，因为有DW1的作用，有一部分电流被迫经由D1-R4-D2途径，使C1获电储能或者保持原储能不损失。开关于开态获取了新的得电方式。由于SCR1的导通有电流经过R7，这个电流要足够大才能使R7上的压降满足SCR2的控制极被R6限流后所需的能使SCR2被触发所需的电流。如果负载很大，SCR2很快导通，就缓解了SCR1的负担。SCR1是小功率双向硅，SCR2是大功率双向硅。一旦有大电流经过，SCR2快速导通，并不需SCR1负担多大的功率。另外两路功率开关的情况是类同的，所以不论哪一路可控硅导通，情况都类同，整个电路的自供电都有保证。
图6是一个电话远程控制器，只给出其方框原理图而未给出其电路原理，在下只叙述其功能原理，当有振铃进入时它先有模拟摘机动作，双音频解码器在接收到来自外部的双音控制信号时首先将它们送给密码识别电路核定控制密码。如果密码核对成功，密码识别电路允许双音频解码器向后级BCD/十进制译码器送入双音控制信号，同时对外部发出蜂音提示。控制信号被译成十进制码，将与之对应的控制信号交付遥控编码电路，遥控编码电路的特定编码被无线电发射电路送发，再由如图2-1所示的接收模块接收并且译码，送如图3所示的前置控制电路处理再交后级执行电路执行。实际上电话远程控制器和手持遥控器的控制方法是类同的，只不过电话远程控制器可以比手持遥控器多出更多的控制通道，以使它即能用于照明开关的控制也能用于额外的其他用电器的控制。在图6中同样，BCD/十进制译码器也直接给除遥控开关之外控制和执行电路送发指令，控制其他的用电器。
图5的网络远程控制器的基本原理和图6类同，不详述。
技术特征1、本实用新型主要由一个单线安装形式的墙体开关和一个手持遥控器组成，也可配套一个电话远程控制器或者网络电话远程控制器。墙体开关上有和控制通道的路数相等的轻触或者触摸式按键和同样数目的双色发光工作状态指示灯。手持遥控器有比控制通道的路数多出一个的按键S，这个按键是各路的公共控制键，可以用它关闭该开关的所有几路用电器。
2、墙体开关部分的电路由逻辑控制和工作状态显示电路部分、执行电路与功率开关电路部分(包括开关自供电电路)、无线电接收译码电路部分(或红外线接收模块)3个部分组成。
3、墙体开关整体与用电器的连接是和负载串连，免接零的单线制形式。这个开关与市电电路共有四个连接端，分别为火线输入连接端N，与A、B、C路对应的三个火线输出端LA、LB、LC。
4、可以选用几个完全相同的如图3所示的电路作为各单元控制路的前置控制电路，也可以将它们简化为单一的双稳态电路，省去其控制键的单稳态和双稳态工作状态的复合控制功能以及相应的双色显示。
5、如图3所示的电路，它用IC2a、IC2b的施米特非门和几个阻容元件构成时间窗口，触发时间短后面的双稳态电路IC1b受触发，触发时间长则后面的单稳态电路IC1a受触发。IC1b和IC1a受触发后都能彼此抑制对方，使之产生复位。
6、时间窗口的前极有由施密特门构成的滤波整形电路，手动触发方式可以是如图3所示的触摸片加三极管放大触发施密特门，也可以直接用机械式轻触开关取代P1，甚至P1和IC2c两者。由遥控解码电路输入的控制该路的信号可以从时间窗口前引进，也可以直接触发IC2b。
7、来自遥控接收解码电路的公共控制端C通过隔离二极管连接到IC1b的复位端。
8、IC1b和IC1a的各一个输出端各连接有发光二极管L1-2作为工作状态显示。IC2d作为缓冲级，也使前级的负向输出变成“与”的关系，IC1b和IC1a任何一个有负向输出则IC2d产生正输出。
9、如图4所示的电路，以一个控制单元为例，大功率可控硅SCR2的控制极通过一个限流电阻R6与SCR1的T2相连；SCR2的T1极连接市电的火线；SCR1的T1经过稳压管DW1、R1并连与SCR2的T2极也即火线相连。SCR1的T2通过分流电阻R7再与SCR2的T1极也即负载端相连。C3可以和分流电阻R7并连，也可以并到SCR2的控制极和T1极间。SCR1的控制极经过一个限流电阻R2连接到N1的集电极，N1的基极为控制输入端，与图3所示的对应的前级输出端相连。SCR2选用大于6A的可控硅，SCR1选用小于等于1A的双向可控硅。整个电路均不与零线直接相连。
10、图4中二极管D1的正端连接火线，负端连接到整个开关电路的电源正端。整个开关前后两极电路的电源负端为虚拟接地端，通过R5、D3连接到SCR2的T1极即负载功率输出端，又通过R4、D2连接到SCR1的T1端。R5是开关闭态下的自供电降压限流电阻，R4是开关开态下的自供电限流电阻。图中三个单元的另外两个完全与之相同，R12、D5和R21、D7可以不用，或者R12、和R21选用阻值大于2M的电阻。
11、如图5和图6所示，电话或者网络控制器采用和手持遥控器完全相同的遥控和编码方式，有对应路数的编码输出组合。
权利要求1.一种单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，可用于对各种阻性、容性、感性用电器的自动控制。其特征在于其构成具有以下部分带有遥控接收和手触控制键的墙体开关，手持式遥控器和可选用的电话或者网络远程控制器；带有遥控接收和手触控制键的墙体开关的电路由以下几个部分组成四路解码输出的无线电或者红外线遥控接收电路，逻辑控制和工作状态显示电路，后级执行和功率开关电路；逻辑控制和工作状态显示电路分别与解码输出的无线电或者红外线遥控接收电路和后级执行和功率开关电路以同名点A、B、C、D、E相连接。
2.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于墙体开关上有和控制通道的路数相等的轻触或者触摸式按键和同样数目的双色发光工作状态指示灯，手持遥控器有比控制通道的路数多出一个的按键，这个按键是各路的公共控制键，可以用它关闭该开关的所有几路用电器；墙体开关整体上是和负载是串连的，无零线接入；使用手持式遥控器进行近距控制和采用电话或者网络控制器，用相同的无线电或者红外线频率编码达到控制合一，既可以用前者也可以用后者来控制；开关面板每一路控制单键复用，用一个双色指示表示开关是处于长开态还是延时关的暂开态。
3.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于其墙体开关部分的逻辑控制和工作状态显示电路可以选用数个完全相同的电路作为各单元的前置控制电路，也可以将它们简化为单一的双稳态电路；该部分电路(图3)采用施米特非门IC2a、IC2b和几个阻容元件构成时间窗口，触发器门IC1a被连接成单稳态形式，触发器门IC1b被连接成双稳态形式，受前级触发时间短后面的双稳态电路IC1b受触发，时间长则后面的单稳态电路IC1a受触发，IC1b和IC1a受触发后都能彼此令对方复位；时间窗口的前极有由施密特门构成的滤波整形电路，它可以采用触摸片加三极管放大触发施密特门，也可以直接用机械式轻触开关取代P1甚至P1和IC2c两者直接连接到IC1b和IC1a的输入端上。
4.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于其墙体开关部分的逻辑控制和工作状态显示电路由遥控解码电路输入的控制该路的信号可以从时间窗口前引进，也可以直接触发IC2b；来自遥控接收解码电路的公共控制端C通过隔离二极管连接到IC1b的复位端，IC1b和IC1a的各一个输出端各连接有发光二极管作为工作状态显示，IC2d作为缓冲级，也使前级的负向输出变成“与”的关系，IC1b和IC1a任何一个有负向输出则IC2d产生正输出；其连接方法为IC1b和IC1a的Q输出端连接到两个发光管或者一个双色管的一端并与IC2d的两个输入端相连，IC2d的输出端经过一个电阻形成本级电路对后极电路的控制输出。
5.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于其后级执行和功率开关部分的电路，大功率可控硅SCR2的控制极通过一个限流电阻与SCR1的T2相连；SCR2的T2极连接市电的火线，T1极连接到负载输出端其中之1；SCR1的控制极经过一个限流电阻R2连接到N1的集电极，N1的基极为控制输入端，与前级电路的对应输出端相连；SCR1的T1经过并连的稳压管DW1和R1与SCR2的T2极也即火线相连，SCR1的T2极通过分流电阻R7再与SCR2的T1极也即负载端相连；C3可以和分流电阻R7并连，也可以并到SCR2的控制极和T1极；D1的正端连接火线，负端连接到整个开关电路的电源正；整个开关电路的电源负为虚拟接地端，通过R5、D3连接到SCR2的T1极即负载功率输出端，又通过R4、D2连接到SCR1的T1端；R5是开关闭态下自供电降压限流电阻，R4是开关开态下的自供电降压限流电阻。
6.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于其逻辑控制和工作状态显示电路可以在双重工作模式间互相自动转换的电路是双稳态电路和单稳态触发器电路的集成，IC1b的一个输出端用RC微分电路引出，用之触发IC1a的复位端，IC1a的一个输出端用RC微分电路引出，用之触发IC1b的复位端；IC2a的输出端通过二极管D3也连接到IC1b的复位端。
7.如权利要求1所述的开关其特征在于其逻辑控制和工作状态显示电路的单稳态和双稳态触发器可以是采用D触发器，也可以采用任何另一种其他的触发器元件，包括J-K触发器元件；两者的输出端都各连接有发光二极管，以此指示电路的当前工作状态。
8.如权利要求1所述的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，其特征在于墙体开关部分的电路供电措施是双重的，在可控硅功率开关SCR1-SCR6未导通时它的得电是由R5电阻降压、D3整流、稳压管稳压的简单电路供应的；在可控硅功率开关SCR1导通时它的得电是由R4电阻降压、D2整流、稳压管DW1稳压的简单电路供应的，它的得电方式发生改变，利用交流电正半波电流供电；其连接方法是火线输入端N连接C2和D1的正级，D1的负级连接到正个电路的电源+和C1的正端，C1和C2的负端连接到虚拟接地端稳压管DW1、DW2、DW3的一端直接连接到火线输入端N，另一端分别连接SCR1、SCR3、SCR5的T1极，并同时与二极管D2、D4、D6的负极相连，稳压管DW1、DW2、DW3各自并连一个电阻。
专利摘要本实用新型是一种用于民用照明的单线制多路复合控制可遥控可延时墙体开关，它可以使用小型手持式遥控器操作，可以通过一个与电话或者网络有接口的装置进行远程控制，可以在开关面板上进行轻触式或者触摸式操作，兼有单稳态和双稳态工作的特性，可以对三路或者以上的用电器分别控制；它适应各种类型的负载，有极宽的负载范围；用于节能灯、日光灯时，开关在闭态时无闪动，有静态微功耗的特性；开关由本体、手持遥控器和电话控制器或者网络控制器三个部分组成，本体由四路解码输出的无线电或者红外线等遥控接收电路，逻辑控制和工作状态显示电路，后级执行和功率开关三个部分组成，各部分其连接方式按A、B、C、D、E同名点直接连接。
文档编号H04M11/00GK2855001SQ200420112499
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月10日 优先权日2004年4月28日
发明者陈有毅 申请人:陈有毅