專利名稱：具有工作狀態(tài)顯示的通用型雙端電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
目前已廣泛應(yīng)用的可控硅為開關(guān)元件的電子開關(guān)大致可分為兩類，一類是雙線制作工作的，另一類是三線制工作的。雙線制開關(guān)由于僅有兩個(gè)端子所以可以方便地和機(jī)械開關(guān)互換，施工和使用都很方便。但是在這一類開關(guān)中由于驅(qū)動(dòng)電路電源問題沒有很好的解決，所以僅有一些短時(shí)間專用于樓道的定時(shí)開關(guān)產(chǎn)品，及一些導(dǎo)通角不大的調(diào)壓開關(guān)，如使用S576的調(diào)光器可控硅的導(dǎo)通角很難超過160度，至使220伏電網(wǎng)電壓時(shí)負(fù)載兩端最高僅為200伏特，而且僅適合白熾燈類負(fù)載，其應(yīng)用的局限性是顯而易見的。另一類開關(guān)是三線制的，除開關(guān)等效觸點(diǎn)的兩端以外尚需第三根電源線，這類開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)很完善的功能，但是三線工作對于獨(dú)立的開關(guān)來說是極為不便的，所以這類開關(guān)僅僅適合在固定裝置內(nèi)使用。
本實(shí)用新型以通用的雙端電子開關(guān)為目的，除具有定時(shí)開關(guān)的功能外也有持續(xù)通和關(guān)斷的普通開關(guān)功能。開關(guān)的工作狀態(tài)由面板進(jìn)行一目了然的顯示，開關(guān)的靜態(tài)功耗微小導(dǎo)通壓降低，除適應(yīng)阻性、容性以及感性負(fù)載外也適應(yīng)氖泡啟輝的熒光燈等特殊負(fù)載，并且具有停電自鎖的節(jié)能功能。
附

圖1是本發(fā)明的一種具體電路，由兩部分組成。圖1a是一個(gè)可以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路并由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)的通用可控硅開關(guān)，由雙向可控硅VS1，為主開關(guān)器件，在VS1的陽極與控制極間接有全橋UR，UR的另一側(cè)接有單向可控硅VS2，由VS2的導(dǎo)通控制VS1的導(dǎo)通。AB等效為無源觸點(diǎn)的兩端與負(fù)載串聯(lián)。C、D、E與驅(qū)動(dòng)電路的對應(yīng)端相聯(lián)，其中C端輸出驅(qū)動(dòng)電路所需電源，D端輸入驅(qū)動(dòng)電路的輸出，E為驅(qū)動(dòng)公共端。當(dāng)D端無輸入時(shí)V2、V1不導(dǎo)通VS2不觸發(fā)，VS1不觸發(fā)AB開路，電網(wǎng)電壓經(jīng)負(fù)載完全施加于AB兩端，驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)R2限流供電，VD1亮。當(dāng)D端有輸入時(shí)，V2、V1導(dǎo)通VS2觸發(fā)，經(jīng)R6、R7、C2、C3延遲VS1觸發(fā)，AB導(dǎo)通閉合。在VS2導(dǎo)通后VS1導(dǎo)通前驅(qū)動(dòng)電路供電回路C、E通過R1、UR、VS2、VD2與負(fù)載回路串聯(lián)供電，在工頻交流電的每個(gè)半波發(fā)生一次。所以無論一關(guān)是否閉合D端均可向驅(qū)動(dòng)電路提供電源。
圖1b是驅(qū)動(dòng)電路，由V5、V6組成的雙穩(wěn)電路和由V3、V4組成的定時(shí)清零電路組成。C’，D’，E’分別與C，D，E相聯(lián)。當(dāng)AB與負(fù)載串聯(lián)并送電時(shí)，VS1、VS2因無觸發(fā)不導(dǎo)通。A、B關(guān)斷，電網(wǎng)電壓完全施于AB兩端，經(jīng)全橋UR及R2、VD1對C1充電C點(diǎn)對E點(diǎn)電位逐漸上升。由V5、V6組成的雙穩(wěn)電路由于V5集電極接有R8、D5的負(fù)載而V6無額外負(fù)載，所以停電后每次送電時(shí)，均可保證進(jìn)入V5的飽和、V6截止的初始位置。這時(shí)V2無輸入AB關(guān)斷，開關(guān)具有停電自鎖功能。
由于開關(guān)均在火線上與負(fù)載串聯(lián)，所以整個(gè)開關(guān)對地均有交流電壓。當(dāng)人體觸摸M3時(shí)V6有基極電流輸入，V5V6翻轉(zhuǎn)、V5載止，V2有輸入AB導(dǎo)通。同理觸摸M1時(shí)AB關(guān)斷。若觸摸M2，V4導(dǎo)通對C1充電，通過VD4、R9使V2導(dǎo)通AB閉合，待C4放電完畢后AB關(guān)斷。在觸摸M2鍵時(shí)除R16使V4導(dǎo)通外還通過R13使V5、V6處于“關(guān)”的穩(wěn)態(tài)，所以無論開關(guān)狀態(tài)如何，只要觸摸M2均可使開關(guān)進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)。與M1相聯(lián)的有R10與R12，所以無論開關(guān)處于何態(tài)，只要觸摸M1均可實(shí)現(xiàn)關(guān)斷。同樣，無論開關(guān)處于何態(tài)，只要觸摸M3均可使開關(guān)進(jìn)入持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)。所以本開關(guān)的操作完全隨操作者之意，且各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換只須一次操作即可完成。
VD1、VD6、VD7為發(fā)光二極管。不難看出，關(guān)斷時(shí)VD1、VD6亮，開關(guān)持續(xù)閉合時(shí)只有VD7亮，定時(shí)狀態(tài)則只有VD6亮，停電時(shí)所有發(fā)光管均不亮，所以根據(jù)三只發(fā)光管的亮與否即可明確開關(guān)的工作狀態(tài)。實(shí)際產(chǎn)品上述三只發(fā)光管可分別使用紅、黃、綠三種顏色與“關(guān)”、“定時(shí)”、“開”三態(tài)一一對應(yīng)。由于人們對紅黃綠的交通信號已很熟悉，所以這樣顯示很便于直觀和適應(yīng)。
由于發(fā)光管導(dǎo)通時(shí)近似恒壓，不導(dǎo)通時(shí)又存在一定的死區(qū)電壓，所以接入R18、R19、R20、R21以提高V5、V6的飽和深度和截止時(shí)集電極電壓。VD8、VD9的接入使得R22、R23取小值以在提高V5、V6的飽和深度的同時(shí)得到較高的觸發(fā)靈敏度。加深飽和深度可以提高抗干擾性和工作穩(wěn)定性，提高觸發(fā)靈敏度可以通過很高阻值的觸摸電阻獲得安全性。
本開關(guān)可以雙觸摸點(diǎn)的方式工作，例如將M1、M3二鍵合一并使R12開路，在V4的集電極串一個(gè)電阻，這時(shí)原M2即為雙功能鍵，具有關(guān)和進(jìn)入定時(shí)的功能，快速觸摸可置關(guān)，慢速觸摸可置定時(shí)。原M3亦為雙功能，具有開與解除定時(shí)的功能，若從定時(shí)狀態(tài)置關(guān)只需做一次開，關(guān)操作。雙鍵工作的另一個(gè)方案是取消定時(shí)鍵及R13、R16、R17、VD4、V4，使R8與C2正極相聯(lián)，并在V3集電極串入一電阻器，這時(shí)M1具有置關(guān)與解除定時(shí)的功能，快速觸摸時(shí)置關(guān)并轉(zhuǎn)入定時(shí)，慢速觸摸時(shí)并可解除定時(shí)。
若使用通用觸發(fā)器構(gòu)成開關(guān)和定時(shí)器，也可方便地實(shí)現(xiàn)單鍵操作，例如一只4013其中一半構(gòu)成單穩(wěn)，另一半構(gòu)成雙穩(wěn)等等。無論是單鍵或雙鍵，其操作的隨意性及直觀性均不如前述三鍵的方式。
若使用按鍵操作V3、V4可以用相應(yīng)置并連動(dòng)的觸點(diǎn)代替，同時(shí)V5、V6可改由集電極觸發(fā)。與觸摸工作程式比較按鍵操作時(shí)電路有所簡化，同樣可以實(shí)現(xiàn)三鍵或雙鍵工作模式。
當(dāng)不需要定時(shí)功能時(shí)可將圖中的定時(shí)電路取消，僅保留V5、V6組成的雙穩(wěn)電路即可。
以上我們使用阻容定時(shí)的方法構(gòu)成定時(shí)回路，這種方法對數(shù)分鐘以內(nèi)的定時(shí)是非常有效的，當(dāng)放寬定時(shí)精度時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)十分鐘。若要長時(shí)間定時(shí)就要使用多次分頻的方法確保定時(shí)精度。目前各種通用分頻計(jì)數(shù)器已應(yīng)用十分普遍，如4040、4020，以及帶振蕩器的4060，這些電路均擁有清零端，此外使用一些通用計(jì)數(shù)器如4017，銷存器74HC273、373等可以方便地構(gòu)成多位互鎖開關(guān)，使其中的兩位分別對應(yīng)開關(guān)其余各位分別對應(yīng)不同的定時(shí)時(shí)間，配上相應(yīng)的顯示裝置即是一個(gè)功能完備的電子定時(shí)器。圖2即是使用十進(jìn)制計(jì)數(shù)器IC1(4017)和帶振蕩器的14級分頻器IC2(4060)構(gòu)成的具有多位選擇的電子定時(shí)開關(guān)。
在圖2中AN1，AN2分別為IC1的清零和預(yù)置鍵。初次送電時(shí)C3、C4使IC1、IC2均清零。IC1的Q0為高電位經(jīng)VD13使IC2置零。并保持D’端無輸出，開關(guān)關(guān)斷。按AN2一次IC1計(jì)數(shù)一次Q1為高電位，D’端有輸出，開關(guān)導(dǎo)通，同時(shí)VD14繼續(xù)保持IC2置零。再按AN2，Q2---Q8中的任何一位為高電位均使D’有輸出，但I(xiàn)C2計(jì)數(shù)，IC1亦計(jì)數(shù)，這時(shí)開進(jìn)入定時(shí)狀態(tài)，直到Q9為高電位時(shí)IC1復(fù)位Q0為高電位，IC2置零并保持D’無輸出開關(guān)關(guān)斷。按AN2可以預(yù)置不同的定時(shí)間或者置開關(guān)并由VD15---VD23顯示，開關(guān)定時(shí)工作時(shí)VD15---VD21并可顯示剩余時(shí)間。AN1用于快速關(guān)斷。按照本電路制做開關(guān)的定時(shí)時(shí)間以等差排列，若需要等比排列或混合排列可以引入數(shù)據(jù)選擇器或者門以選擇不同的IC2輸出端。當(dāng)不需要設(shè)定8種定時(shí)時(shí)間時(shí)VD10可往前接。
盡管一些通用電路使用很方便成本也不高，但其使用畢竟不便，所以最好使用專用的定時(shí)電路以方便制做和使用。無論使用何種電路均要注意限制其功耗，最好在1mA以下或更小。
在圖2的基礎(chǔ)上使IC1的Q1端不再經(jīng)VD14作用于IC2的R端(即使VD14開路)就構(gòu)成不具備持續(xù)導(dǎo)狀態(tài)的開關(guān)，當(dāng)該態(tài)的定時(shí)時(shí)間是夠長時(shí)(如4---5小時(shí))，可用于有可能忘記關(guān)燈的公共場合，具有一定的節(jié)能作用。
權(quán)利要求1.具有工作狀態(tài)顯示的通用型雙端電子開關(guān)，本開關(guān)是由可控硅為開關(guān)器件，由電子線路控制的；其特征在于由雙向可控硅VS1為主開關(guān)器件，在VS1陽極與控制極間接有全橋UR，UR的另一側(cè)接有單向可控硅VS2，由VS2的導(dǎo)通控制VS1的導(dǎo)通，在VS2一側(cè)接有控制開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路；并且通過發(fā)光二極管顯示工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是該驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)雙穩(wěn)電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是該驅(qū)動(dòng)電路由一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)單穩(wěn)態(tài)路電路構(gòu)成，該單穩(wěn)態(tài)電路可以通過電容充電或放電的方法進(jìn)入或解除暫穩(wěn)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是該驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)由電子線路構(gòu)成的多位開關(guān)，其中兩位對應(yīng)開關(guān)的開和關(guān)的狀態(tài)，其余各位分別對應(yīng)不同的定時(shí)時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征是該驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)由電子線路構(gòu)成的多位開關(guān)，其中一位對應(yīng)開關(guān)的關(guān)斷狀態(tài)，其余各位分別對應(yīng)不同的定時(shí)時(shí)間。
專利摘要本實(shí)用新型是可控硅構(gòu)成的通用開關(guān)，其使用狀態(tài)為一個(gè)雙端無源無極性器件，適應(yīng)各種負(fù)載，完全可以與機(jī)械開關(guān)互換。本開關(guān)除具有一般開關(guān)的功能外還具有定時(shí)開關(guān)的功能，并且使用不同顏色的發(fā)光二極管分別顯示開、關(guān)、定時(shí)以及剩余時(shí)間等工作狀態(tài)。本開關(guān)具有極低的靜態(tài)漏電流和導(dǎo)通壓降。
文檔編號H03K17/72GK2153908SQ9220898
公開日1994年1月19日 申請日期1992年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月30日
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