專利名稱：具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種照明燈控制開關(guān)，尤指一種帶有應急控制功能的、由聲音或光強控制燈光亮滅，并可自動切換應急和正常狀態(tài)的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)。
2)輸出功率低。由于開關(guān)是采用串聯(lián)降壓方式供電，從節(jié)能角度考慮，提供的工作電流僅有1mA左右，這就要求必須選取觸發(fā)電流比較小的可控硅做功率器件，而這類可控硅往往輸出功率也比較小，大都在60W以下，直接控制功率很難大于100W。因此，受器件性能及聯(lián)接方式等因素的限制，使燈泡功率較大時，產(chǎn)品可靠性不容易保證，進而影響節(jié)電開關(guān)的進一步推廣應用。
本實用新型進一步的目的是使其更安全、更多樣化；支持的輸出功率范圍更大，進而應用范圍更廣；且能直接串接于普通的燈泡照明電路中，使用戶更新與使用更容易。
本實用新型的技術(shù)方案具體是這樣實現(xiàn)的一種具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，由開關(guān)外殼和安裝于殼內(nèi)的電路板構(gòu)成，該電路板至少包括光線控制電路、聲控處理電路、單穩(wěn)延時電路、電源變換電路；關(guān)鍵在于還進一步包括功率開關(guān)電路該功率開關(guān)電路至少包括一個全波整流橋和一個大功率單向可控硅及其導通角延時觸發(fā)電路，四只整流二極管組成全波橋式整流電路，全波整流橋的一個交流輸入端通過保險絲連接工作相線，另一個交流輸入端連接燈泡，燈泡另一端與零線相連，整流橋的負輸出端接大功率可控硅的陰極，同時做為內(nèi)部直流電源負極，整流橋的正輸出端與大功率可控硅的陽極相連；可控硅的控制極接觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路主要由一積分電容、一雙向觸發(fā)二極管以及一個以上電阻構(gòu)成，積分電容的一端接可控硅的陰極，另一端通過一個雙向觸發(fā)二極管、一個限流電阻接可控硅的控制極，積分電容與雙向觸發(fā)二極管的相接點通過至少一個充電電阻連接至可控硅的陽極；工作相線同時接入電源變換電路和功率開關(guān)電路；整流橋的正輸出端還通過至少一個電阻向前級電路提供低壓直流電源；應急控制電路其與應急相線連接，該應急控制電路主要由起隔離作用的光電耦合器、控制三極管、整流二極管、補償電容和電阻組成，光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管的正極通過電阻、整流二極管連接應急相線，該發(fā)光二極管的負極與整流橋同燈泡相接的一個交流輸入端相連；光電耦合器內(nèi)光電晶體管的發(fā)射極與控制三極管的發(fā)射極和功率開關(guān)中可控硅的陰極相接，該光電晶體管的集電極經(jīng)過另一電阻連至控制三極管的基極，控制三極管集電極接功率開關(guān)中可控硅的控制極，補償電容兩端分別連接光電耦合器內(nèi)光電晶體管的發(fā)射極和集電極相連，光電耦合器內(nèi)光電晶體管的集電極還通過一個隔離電阻與單穩(wěn)延時電路控制信號輸出端相連。
上述應急控制電路中的補償電容為極性電容，該極性電容的正極與光電耦合器內(nèi)光電晶體管的集電極相連。
所述的光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管的負極可直接與零線相連。所述的前級電路至少包括光線控制電路、聲控處理電路、單穩(wěn)延時電路。
所述的外殼為面板式開關(guān)外殼，或為燈座式外殼。該外殼正表面設有接收聲音和光控制信號的聲孔和光孔，外殼上還設有三個接線端，面板式外殼的三個接線端分別連接工作相線、應急相線和燈泡，燈座式外殼的三個接線端分別連接工作相線、應急相線和零線，燈泡在燈座內(nèi)連接。該面板式外殼的正表面也可設置一紅外線感應窗口，用于接收紅外傳感控制信號。
由上述技術(shù)方案可以看出，本實用新型具有以下的優(yōu)點和特點1)可以串接在燈泡回路中工作。該開關(guān)可串接在燈泡回路工作，因此可以直接替換現(xiàn)用的各種墻壁開關(guān)，也可以做成燈座形式，取消墻壁開關(guān)，非常適宜在各種公共場所應用，既方便照明，又能杜絕長明燈，節(jié)省電能，還能延長燈泡使用壽命，在家庭門廊或倉庫使用，還有防盜報警功用，具有更高的社會效益和經(jīng)濟效益。
2)具有應急照明控制功能。在正常情況下，白天或光線強時，開關(guān)為關(guān)閉狀態(tài)，晚上或光線暗時，開關(guān)進入預備工作狀態(tài)，當來人時由腳步聲、說話聲、拍手聲等聲音控制，開關(guān)自動接通燈亮，并在延時一段時間后自動關(guān)閉電燈。當發(fā)生緊急情況時，應急控制端加上同相220V交流控制電壓，開關(guān)強制接通，電燈進入長亮狀態(tài)，切斷應急控制電壓，開關(guān)又可恢復正常聲光控功能。也就是說，本實用新型在正常狀態(tài)下由T1控制開關(guān)通斷，在應急狀態(tài)下光電耦合器啟動工作。
3)可以控制小于200瓦的大功率負載。本實用新型在功率開關(guān)電路中，利用雙向觸發(fā)二極管的負阻特性形成足夠的可控硅觸發(fā)電流，使其輸出控制功率可達200W以上，而且自身工作電流很小，更具有推廣應用價值。
4)安全化、多樣化。本實用新型由外殼和安裝在殼體內(nèi)的電路板及外部接線端組成。根據(jù)用戶安裝需要，外殼可做成多種形式，如面板開關(guān)、拉先開關(guān)、燈口開關(guān)一體等等，且各種開關(guān)的外殼均采用阻燃材料，以防意外事故發(fā)生。
圖5-3為本實用新型開關(guān)又一實施例外觀的側(cè)視圖。
如

圖1所示，本實用新型主要由電源變換電路、聲控處理電路、光線控制電路、單穩(wěn)延時電路、應急控制電路、功率開關(guān)電路、六部分組成。兩根相線分為工作相線和應急相線，應急相線連入應急控制電路，而工作相線同時連接功率開關(guān)電路和電源變換電路，燈泡一端連接零線，一端連入功率開關(guān)電路。
其中，電源變換電路將220V交流電源經(jīng)降壓整流濾波給聲控放大電路、光線控制電路提供5V左右直流電源；聲控處理電路對聲音信號放大整形，形成聲控脈沖；光線控制電路根據(jù)感受光線強弱允許或禁止聲音信號觸發(fā)單穩(wěn)延時電路；單穩(wěn)延時電路是在收到前級觸發(fā)信號之后，為功率開關(guān)電路提供一個延時一定時間的控制電平；應急控制電路是將220V相線強制控制信號變換成門控信號，與單穩(wěn)延時輸出的控制信號形成或邏輯關(guān)系作用于功率開關(guān)控制端，應急控制優(yōu)先；功率開關(guān)電路在單穩(wěn)延時電路輸出電平或應急門控信號的控制下導通或關(guān)斷，為外線用電負載提供足夠的控制功率。
請配合圖1、圖2所示可見，本實用新型各個組成部分的詳細構(gòu)成及其工作原理是這樣的(1)電源變換電路由保險絲BX，整流二極管D1～D4，降壓電阻R9、R10，濾波電解電容C1組成。D1～D4接成橋式全波整流電路，接線端L通過保險絲BX接整流橋的一個交流輸入端A1，接線端B接整流橋的另一個交流輸入端A2，整流橋的負輸出端E2為內(nèi)部直流電源負極VSS，整流橋的正輸出端E1通過降壓電阻R10、R9接濾波電解電容C1正極，濾波電解電容C1正極為內(nèi)部直流電源正極VCC。220V交流電壓由D1-D4全波整流后，經(jīng)R9、R10降壓、C1濾波，在C1兩端形成5V左右直流電壓，做為聲控、光控及延時電路的直流電源。
(2)聲光控制部分主要包括聲控處理電路和光線控制電路，這兩個電路由一只駐極體話筒MC，電容C2、C3，電阻R1～R5，集成電路四二與非門的N1、N2，光敏電阻RG組成，在本實施例中集成電路四二與非門為芯片TC4011，它包括四個二與非門N1、N2、N3、N4，該TC4011的輸入管腳1、2及輸出管腳3分別為N1的輸入、輸出腳；輸入管腳5、6及輸出管腳4分別為N2的輸入、輸出腳；輸入管腳12、13及輸出管腳11分別為N3的輸入、輸出腳；輸入管腳8、9及輸出管腳10分別為N4的輸入、輸出腳。
話筒偏置電阻R1為話筒MC提供偏置電流，其一端接直流穩(wěn)壓電源正極VCC，另一端接話筒的正極，話筒的負極接電源負極VSS，話筒的正極與電容C2的一端相接，C2的另一端與二與非門N1的兩個輸入端并接，電阻R2的一端接N1輸入端，另一端接N1輸出端；電容C3一端接N1輸出端另一端接電源負極VSS，電阻R3接N1輸出端，另一端同二與非門N2的兩個輸入端并接。N2的兩個輸入端還接有電阻R4，R4的另一端接電源負極VSS。
聲音由話筒MC接收，經(jīng)C2耦合至N1、R2組成的自偏置放大器輸入端，N1輸出端輸出放大后的聲音信號，再經(jīng)R3、R4分壓送至N2輸入端，經(jīng)N2整形在N2輸出端形成負向聲控脈沖。C3為消自激電容，并對電源串入的毛刺干擾有較好抑制作用，調(diào)整R3、R4分壓比，可改變聲控靈敏度。
光敏電阻RG、電阻R5構(gòu)成光線控制電路中的分壓電路，R5的一端接N2的輸出管腳4，另一端與單穩(wěn)延時電路與非門N3的一個輸入管腳12和光敏電阻RG的一端并接，RG的另一端接電源正極VCC。后級單穩(wěn)延時電路能夠被觸發(fā)的條件是N3輸入管腳12輸入高于1/2VCC的負脈沖。無聲控時，N2輸出管腳4為高電平，有聲控時N2輸出負向聲控脈沖，當外界光線強時，光敏電阻RG電阻值小于R5電阻值，不能觸發(fā)單穩(wěn)延時電路，當外界光線暗時，光敏電阻RG電阻值大于R5電阻值，負脈沖可以觸發(fā)單穩(wěn)延時電路進入延時狀態(tài)，從而實現(xiàn)了光線控制。
(3)單穩(wěn)延時電路，由集成電路四二與非門的N3、N4，電容C4，電阻R6組成。二與非門N3的一個輸入端接前級的光敏電阻RG與電阻R5相接的一端，N3的另一個輸入端接二與非門N4的輸出端，N3的輸出端接延時電容C4的正極，延時電容C4的負極與N4的兩個輸入端并接。N4的兩個輸入端還接有電阻R6，R6的另一端接電源負極VSS。
常態(tài)時，延時電容C4為放電結(jié)束狀態(tài)，電路中N3輸入管腳12、13及N4輸出管腳10為高電平，N4輸入管腳8、9，N3輸出管腳11為低電平；有聲控信號時，聲控脈沖使N3輸入腳12電壓低于1/2VCC，N3輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖?，由于C4兩端電壓不能突變，因此N4輸入腳8、9也變?yōu)楦唠娖?，N4輸出腳10、N3輸入腳13變?yōu)榈碗娖?，此時即使沒有聲控脈沖，電路的這一暫態(tài)也能維持，而后電源通過R6對C4充電，N3輸入腳8、9電平緩慢下降，當降至1/2VCC以下時，N3翻轉(zhuǎn)，電路恢復常態(tài)，完成一個延時周期。單穩(wěn)延時控制信號由N4輸出端輸出，經(jīng)隔離電阻R7耦合至應急控制電路。需要說明的是，如果需要的延時時間較長時，可將N4的任意一個輸入端改接VCC，提高N4的輸入電阻，增加時間常數(shù)。
(4)應急控制電路，由光耦集成電路LP，二極管D5，電阻R7、R8、R14，電容C5，三極管T1組成，光耦集成電路LP的第一腳通過電阻R13接整流二極管D5負極，D5正極接應急控制端EM；光耦集成電路LP的第二腳接接線端B，與燈泡一端相連；光耦集成電路LP的第三腳與三極管T1的發(fā)射極相連；光耦集成電路LP的第四腳經(jīng)過電阻與三極管T1的基極相連，并接電解電容C5正極，C5的負極接電源負極VSS；R7、R8、C5構(gòu)成T型延時網(wǎng)絡。應急控制信號為同相220V交流火線，由圖中EM點接入，經(jīng)R14、D5降壓、整流，加到光耦集成電路LP發(fā)光二極管兩端，通過控制LP內(nèi)部光電三極管的導通及截止，對開關(guān)控制三極管T1的基極電流進行控制。當應急控制端沒有加入220V控制電壓時，光耦集成電路LP內(nèi)部發(fā)光二極管沒有電流通過，其光電三極管截止，對T1的工作狀態(tài)沒有影響，T1主要受控于前級單穩(wěn)延時電路；當應急控制端加入220V控制電壓時，光耦內(nèi)光控三極管受光導通，使電解電容C5放電，由于R7、R8的隔離作用，不管前級單穩(wěn)延時電路輸出狀態(tài)如何，C5兩端電壓可在交流電的幾個周期內(nèi)維持低電平，開關(guān)控制三極管T1基極電流被短路而強行截止，而使后級可控硅導通，實現(xiàn)應急控制。需要說明的是當C5不接時，應急照明時可控硅為半波導通狀態(tài)，C5接入時，應急照明時可控硅為全波導通狀態(tài)，可防止燈光閃爍不定，這一功能非常方便實用，可根據(jù)實際需要取舍。該開關(guān)可直接串接在燈泡回路中工作，并能實現(xiàn)規(guī)范的全波應急照明控制，極具推廣價值。光電耦合器有多種，四腳封裝的、六腳封裝的，在本實施例中的光電耦合器型號為TLP521-1。
(5)功率開關(guān)電路，由整流二極管D1～D4，單向可控硅SCR，電阻R10、R11、R12，積分電容C6，雙向觸發(fā)二極管D6，開關(guān)控制三極管T1組成。交流220伏相線經(jīng)保險絲BX接整流橋D1～D4的一個交流輸入端A1，零線通過燈泡接整流橋D1～D4的另一個交流輸入端A2，單向可控硅SCR陽極接整流橋的正輸出端E1，陰極接整流橋的負輸出端E2，其控制極通過電阻R12接雙向觸發(fā)管D6的一端，D6的另一端通過電阻R11、R10接可控硅的陽極。D6與R11的相接點接積分電容C6，C6的一端接可控硅陰極，三極管T1的集電極與可控硅控制極相接，T1的發(fā)射極與可控硅的陰極相接，T1的基極通過電阻R8、R7接前級單穩(wěn)延時電路N4輸出端。220V交流電壓串接燈泡后，由D1～D4全波整流加至可控硅SCR陽極和陰極，可控硅SCR的通斷形成外負載功率開關(guān)，R10、R11同C6組成積分電路，利用雙向觸發(fā)二極管的負阻特性形成足夠的可控硅觸發(fā)電流，調(diào)整R11可改變對電容C6的充電時間常數(shù)，從而改變可控硅的導通角，使得可控硅延時導通，這一特性可以使在可控硅導通情況下仍能從R10、R11相接點通過電阻R9降壓向前級提供3V以上的VCC工作電壓。R12為限流電阻，可有效消除觸發(fā)脈沖對前級的干擾，T1為開關(guān)控制三級管，其基極為控制端，受單穩(wěn)延時電路及應急控制電路共同作用，T1受控導通時，可控硅SCR觸發(fā)電流被短路，呈關(guān)斷狀態(tài)，外電路負載燈泡為滅態(tài)；T1受控截止時，可控硅SCR得到觸發(fā)電流導通，外電路燈泡得電燃亮。
上述六部分電路安裝在一塊電路板上，電路板上還設有L、B、EM三個接線端。產(chǎn)品外殼采用阻燃塑料或膠木，可做成通用面板暗裝形式，也可做成燈座形式或其他形式。外殼由前面板和后殼組成，采用螺絲或其他方式固定，前面板設有光孔和聲孔，電路板安裝在前后殼內(nèi)部。三個接線端對外接線是這樣的接線端L接交流220V相線，接線端B通過燈泡接零線，接線端EM接應急控制交流220V相線。
由于開關(guān)正常工作時不需引入零線，本實用新型的延時開關(guān)可直接與原串接在電路中的控制開關(guān)互換，如面板開關(guān)、拉線開關(guān)。如圖3-1所示，開關(guān)面板34上設有固定孔31、聲孔32和光孔33，聲孔32和光孔33分別用于接收聲音或光控制信號。開關(guān)背面的接線柱35的B、L、EM三個端子分別接燈泡、工作相線和應急相線，如圖3-2。圖3-3為此種開關(guān)的側(cè)視圖。
圖5所示為另一種形式的開關(guān)外殼，如圖5-1所示，在開關(guān)殼體55表面設有聲孔52和光孔53，分別用于接收聲音或光控制信號。同時，在開關(guān)殼體55表面設有三個接線端54，分別接燈泡、工作相線和應急相線，如圖5-1、5-3所示。圖5-2為該開關(guān)的后視圖。
本實用新型的控制開關(guān)由于不需要人工控制，因此可做成燈口與開關(guān)一體形式，取消傳統(tǒng)的控制開關(guān)，使用戶既施工方便，又能減少布線費用，降低成本。參見圖4所示，在燈口表面設置光孔41及聲孔42，以接收聲音或光控制信號。由于開關(guān)部分可引入零線，光電耦合器的2腳可與零線相接，由此控制應急效果更佳。
本實用新型不僅可用于接收聲光信號，也可用來接收其它的控制信號，比如紅外感應信號，只需將功率開關(guān)電路中觸發(fā)電路和應急控制電路的前級電路中的接收部分，改為紅外傳感接收部件及相應的信號處理即可形成應急控制的感應控制開關(guān)?？傊?，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，由開關(guān)外殼和安裝于殼內(nèi)的電路板構(gòu)成，該電路板至少包括光線控制電路、聲控處理電路、單穩(wěn)延時電路、電源變換電路；其特征在于還進一步包括功率開關(guān)電路該功率開關(guān)電路至少包括一個全波整流橋和一個大功率單向可控硅及其導通角延時觸發(fā)電路，四只整流二極管組成全波橋式整流電路，全波整流橋的一個交流輸入端通過保險絲連接工作相線，另一個交流輸入端連接燈泡，燈泡另一端與零線相連，整流橋的負輸出端接大功率可控硅的陰極，同時做為內(nèi)部直流電源負極，整流橋的正輸出端與大功率可控硅的陽極相連；可控硅的控制極接觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路主要由一積分電容、一雙向觸發(fā)二極管以及一個以上電阻構(gòu)成，積分電容的一端接可控硅的陰極，另一端通過一個雙向觸發(fā)二極管、一個限流電阻接可控硅的控制極，積分電容與雙向觸發(fā)二極管的相接點通過至少一個充電電阻連接至可控硅的陽極；工作相線同時接入電源變換電路和功率開關(guān)電路；整流橋的正輸出端還通過至少一個電阻向前級電路提供低壓直流電源；應急控制電路其與應急相線連接，該應急控制電路主要由起隔離作用的光電耦合器、控制三極管、整流二極管、補償電容和電阻組成，光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管的正極通過電阻、整流二極管連接應急相線，該發(fā)光二極管的負極與整流橋同燈泡相接的一個交流輸入端相連；光電耦合器內(nèi)光電晶體管的發(fā)射極與控制三極管的發(fā)射極和功率開關(guān)中可控硅的陰極相接，該光電晶體管的集電極經(jīng)過另一電阻連至控制三極管的基極，控制三極管集電極接功率開關(guān)中可控硅的控制極，補償電容兩端分別連接光電耦合器內(nèi)光電晶體管的發(fā)射極和集電極相連，光電耦合器內(nèi)光電晶體管的集電極還通過一個隔離電阻與單穩(wěn)延時電路控制信號輸出端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述的光電耦合器內(nèi)發(fā)光二極管的負極可直接與零線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述的前級電路至少包括光線控制電路、聲控處理電路、單穩(wěn)延時電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述應急控制電路中的補償電容為極性電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述極性電容的正極與光電耦合器內(nèi)光電晶體管的集電極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述的外殼為面板式開關(guān)外殼，或為燈座式外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述的外殼正表面設有接收聲音和光控制信號的聲孔和光孔，外殼上還設有三個接線端。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述面板式開關(guān)外殼上所設的三個接線端分別連接工作相線、應急相線和燈泡。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述燈座式開關(guān)外殼上所設的三個接線端分別連接工作相線、應急相線和零線，燈泡在燈座內(nèi)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān)，其特征在于所述的面板式開關(guān)外殼正表面還可設置一紅外線感應窗口。
專利摘要一種具有應急控制的大功率聲光控延時開關(guān),由開關(guān)外殼和內(nèi)部電路板構(gòu)成,該電路板至少包括聲控處理電路、光線控制電路、單穩(wěn)延時電路、電源變換電路;關(guān)鍵在于還進一步包括功率開關(guān)電路和應急控制電路,交流220V電壓與燈泡串接經(jīng)電源變換全波整流后接功率開關(guān)電路;由大功率單向可控硅做開關(guān)部件,由積分電容、雙向觸發(fā)二極管、電阻構(gòu)成導通角延時觸發(fā)電路;應急控制電路與應急相線連接,由光電耦合器實現(xiàn)同線開關(guān)隔離,由三極管、電容、電阻組成全波應急控制,應急相線不加220V交流電壓時,該開關(guān)具有正常聲光控延時功能,應急相線端加入220V交流電壓時,該開關(guān)強制導通,實現(xiàn)應急照明,該開關(guān)可串接在燈泡回路工作,因此更方便用戶使用。
文檔編號H05B37/02GK2492034SQ0123153
公開日2002年5月15日 申請日期2001年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月16日
發(fā)明者張群宜 申請人:張群宜