专利名称：一种家电待机保护控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及家用电器用的一种家电待机保护控制装置，特别涉及其用在电视、空调的机内或单独用在电视、电脑、空调的机外能起到待机零功耗和保护防护的作用，以及自身的低功耗特性。
背景技术：
在现有技术中，电视、空调等家用电器，虽有遥控操作，但其待机功耗仍有几瓦至十几瓦，要完全关断只有去关电器的开关或拔掉插头，有些电视虽有交流关机功能，能完全关断电器，但开机时又要去开开关或插上插头，这样操作对人们的习惯使用性和方便性又带来不便。随着现在对家用电器待机功耗的要求越来越高，目前电视待机能耗的国家标准为每小时3w，欧洲标准每小时1w，电器生产厂家一般都在电源的电路设计上下功夫和采用新型的电源专用芯片来达到要求，这样一来又增加了电路的复杂性，同时现在新型的线路和芯片都由国外企业所垄断，也增加了成本等方面的问题。在使用和待机中，电器内部电路长期通着市电，当电网电压因故过压时很容易对电器造成损坏。有的电器内部虽有过压保护线路，但对过高的电压和长时间的过压其保护作用却很小。
现虽有各类节电保护器，但都是采用分散元件和普通的集成块，特别是电流分流器都是用几欧的大功率电阻，当电器工作时电阻上的电压降一般都有几伏，这样加大了电阻的发热量和自身的耗能，同时又带来了工作时的不稳定性。现有的各类节电保护器其自身始终都与市电相联接，如果市电有故障时容易对其造成损坏。还有都是功能单一、结构复杂、以及设计结构上的缺陷和自身的耗能，不能完全满足人们的使用性。大多数人们在关电器时，都没有将电源、闭路、电脑网络线拔掉，同时现有的各类节电保护器控制电源的通断都是用的普通继电器，其触点间的间隙很小，在雷雨季节时很容易被强大的感应雷电击坏。现在的电视、电脑、空调普遍都使用开关电源，使电器在宽范围内的电压适应性得到了提高，但高于250V以上的电压却极易受损。现在的家用电器所使用的都是为其设计的专用大规模芯片，还不能达到微功耗，同时受成本和技术等方面的原因，所有电器都没有待机零功耗和保护防护的功能。我国每年因待机功耗、雷击、电网电压升高造成的经济损失在几百亿元左右。
发明内容
因循社会生活的发展趋势，家用电器的技术发展朝着节能、安全、健康、快捷便利、经济效率等方向迈进。可以根据周围环境的不同自动作出响应，不需要人为干预。在设计方向上，广泛采用模糊控制，力争达到功能多样化、操作简单化的效果。
本发明的目的就是提供一种家电待机保护控制装置，在家电的生产中与其现有电路相结合，也可单独作为一个家电待机保护控制器，用在电器的机外，通过本装置使原有的电器达到待机零功耗和带保护防护功能的家电。控制装置待机时由电池供电，在人们需要使用电器时，只需按住所用电器的遥控器，待机保护控制装置将自动接通电器的电源、闭路、网络线，本控制器的供电也自动转为交流供电。当不需用电器时，和平常使用电器一样，只需用遥控器关机即可，待机保护控制装置将关闭开关组件，完全切断了控制器的电源以及电器的电源、天线、网线等外部输入，开关组件内部也将完全隔断内外线间的开关通道，同时控制器的供电也自动切换到电池供电。电器在工作中如果停电，待机保护控制装置也将自动关闭开关组件，防止雷电和待机时电压突然升高对电器造成的损坏，这样可起到保护和待机零功耗的作用。
本发明通过以下技术方案实现的一种家电待机保护控制装置，应用微功耗单片机芯片和软件程序做主控，包括与单片机芯片输入端口直接相连的电流分流、电源分压、电源切换、交流供电和电池供电电路，通过单片机I/O端口控制其供电的红外接收电路及控制电源、闭路、网线通断和隔离的开关组件。
本发明通过微功耗单片机芯片和软件程序，在控制装置待机时通过电源切换由电池供电，使待机保护控制装置处于间断工作方式，即休眠1-2秒后进入工作方式0.15秒，如没有遥控信号又进入休眠。这样控制器的待机功耗几乎为零，其平均电流只有几十微安只相当于电池本身的自放电，从而达到了由电池供电系统长期工作所需要的低功耗要求。使用时只须按动所用电器遥控器上的任意按键1-2秒以上，在工作方式的0.15秒内，单片机I/O端口控制接通红外接收头的电源，在此时间内如有红外信号输入，单片机芯片将接收到的红外信号进行处理，如是正确信号将控制开关组件的电机运转，当接通电器的电源等进线后，电机通过位置开关的检测而停转，本控制器的供电也自动转为交流供电，进一步减小了电池的消耗。在10秒内只须按动所用电器遥控器上的电源开关键即可开启电器，如超过10秒的时间待机保护控制装置也将自动关闭开关组件，进入待机状态。
电器在工作过程中，控制器随时监测着电网的电压，经分压后的交流输入电压接到单片机芯片的I/O端口，经内部A/D模数转换，与所存储的电压数据进行比较，只要电压升高超过250V时，单片机控制开关组件的电机运转，将快速切断控制器和电器的电源。遥控关机和停电后，电器处于待机和零工作状态，电流分流器上产生的微弱交流压降直接接到单片机芯片的I/O端口，经内部A/D模数转换，与所存储的待机数据进行比较，控制器检测到电器待机和停电5-10秒后将关闭开关组件，同时控制器的供电也自动切换到电池供电。
开关组件包括电机、齿轮、减速涡杆、凹轮、开关隔离主体、弹片顶杆、开关隔板、弹片，与电源进线、闭路、网线入和电源出线、闭路、网线出相连接。开关组件由低压微型直流电机经齿轮和涡杆齿减速，通过单片机控制电机的转动使凹轮上的凹槽带动开关隔板的进退。开机时隔板进到位后停止，隔板离开进出线弹片触点的位置，同时隔板上的斜凸处将弹片顶杆的一头顶起，另一头将弹片压下使进出线的弹片触点完全接触，从而接通电器。关机时单片机控制电机的转动，凹轮上的凹槽带动开关隔板后退，使弹片顶杆退起，进出线的弹片触点也分离开，隔板也挡住进出线弹片触点的位置，完全隔断了内外线间的开关通道，切断了控制器的电源以及电器的电源、天线、网线等外部输入，防止雷电和待机时电压突然升高对电器造成的损坏，有效地保护了电器和控制器自身的安全。
通过本控制器的功能和作用，它满足了人们平常的使用习惯，再也不用为开关机和拔插线而烦恼了，将能弥补现有电器和各类节电保护器的不足，达到待机零功耗和保护防护的智能家电的功能，达到减小因待机功耗、雷击、电网电压升高造成的经济损失，同时具有使用方便，小巧美观，经济高效的特点。
图1是本发明开关组件的正面分解图。
图2是本发明开关组件的右面分解图。
图3是本发明开关组件的仰视分解图。
图4是本发明开关组件的电机减速和凹轮驱动图。
图5是本发明的电路控制示意图。
图6是本发明单片机芯片控制电路的软件程序流程图。
图7是本发明的供电切换和红外接收头连接电路示意图。
附图中，30.开关组件，1.开关隔离主体，2.弹片顶杆，3.进线弹片主体，4.开关隔板，5.出线弹片主体，13.弹片，34.电机，26.凹轮，24.减速涡杆，36.单片机主控板，33.电流分流，38.电源分压，39.交流供电，40.电池装置，41.红外接收头，37.按键，35.位置开关，31.电源进线，32.电源出线，41闭路、网线入，42.闭路、网线出，48.电源切换。
具体实施方试本发明由微功耗单片机芯片和软件程序组成的单片机主控板36与红外接收头41、电流分流33、电源分压38、电源切换48、开关组件30的电机34相连接。电源切换48的V+电压由电器的+5V或交流供电39的+5V经二极管D2的VCC和电池装置40经二极管D1的VDC相连接。控制装置待机时，电池装置40提供的3V电池电压VDC经过电源切换48的二极管D1提供给V+作系统的工作电压，由于二极管D2具有的单向导通特性，电流不会流向VCC。电器开机工作时，由电器的+5V或交流供电39的+5V电送至二极管D2的VCC端，经二极管D2流向V+，由于VCC的电压大于VDC和二极管的反偏压特性，电池电压VDC不能流向V+而自行截止，当无电器或交流供电提供的+5V电压时，VDC电压大于VCC而自然流向V+，这样将起到自动切换电源的作用。
电池装置40由两只电池串接为3V电压，装在一抽屉状的电池盒内，出线接在盒的顶端，由控制装置内的两弹片与其相连接。装换电池时抽出电池盒，装换好电池后插入控制装置内即可。
红外接收头41的电源端与V+相连接，GND和OUT端口接到IC1单片机芯片端口，GND端口由单片机芯片端口控制，OUT输出端口或经一射随放大电路后接至电视、空调CPU处理器的遥控信号输入端。单片机电路通过软件程序的作用处于间断工作方式，在休眠1-2秒的期间，单片机芯片端口将红外接收头的GND端置为高电平，红外接收头无电流流过而不工作，在工作方式中的0.15秒内，单片机芯片端口将红外接收头的GND端置为低电平，红外接收头有电流流过进行工作，这样将起到降低其平均工作电流的作用。有正确红外信号时单片机芯片将控制开关组件30的电机34运转，接通电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42。开关组件30包括电机34、齿轮23、减速涡杆24、凹轮26、开关隔离主体1、弹片顶杆2、开关隔板4、弹片13，与电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42相连接。
实施例1，待机保护控制装置用在电视、电脑、空调等家用电器的机外时，将其装在一机壳内，开关组件30与电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42相连接。电源输入线的一端接至开关组件30的电源进线31，电源出线32接至机壳上的插座。闭路、网线入41和闭路、网线出42也接至机壳上的插座，组数将根据应用在不的电器其所需用的组数而增减，电器的电源、闭路、网线的进线直接插到控制装置机壳的插座上。
控制装置待机时，电源进线31和闭路、网线入41由于开关组件30的作用与电器相连的电源出线32和闭路、网线出42均处于完全隔断状态，单片机主控板36的V+工作电压通过电源切换48与电池装置40相连接为其供电，通过程序使单片机电路处于间断工作方式，即休眠1-2秒后进入工作方式0.15秒。红外遥控器发送的脉冲周期一般不大于0.13秒，在工作方式中的0.15秒内向红外接收头41供电，如没有遥控信号又进入休眠方式1-2秒，并停止向红外接收头41供电。需用电器时只须按动控制装置上的开机按键37或所用电器遥控器上的任意按键1-2秒以上，单片机主控板36将按键37或红外接收头41接收到的红外信号进行处理，如是正确信号将控制开关组件30的电机34运转，由电机34上的齿轮23带动减速涡杆24，再经凹轮26进一步减速，开关隔板4的凸柱9经凹轮26上的凹槽25的推动沿开关隔离主体1的导槽6向前推进，开关隔板4的边端19也离开弹片触点14的位置，在推进的途中开关隔板4上的斜凸18将弹片顶杆2的斜凸12顶起，另一头弹片压杆10将弹片13压下使进线的弹片触点14和出线的弹片触点16完全接触，凸柱9到达凹轮26的凹轮上止点21后，电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42也都接通，位置开关35将到位信号送入单片机主控板36控制电机34停转，电器通电进入待机状态，控制装置的供电也自动转为交流供电39供电。在10秒内只须按动所用电器遥控器上的电源开关键即可开启电器，如超过10秒的时间待机保护控制装置也将自动关闭开关组件，同时控制装置的供电也自动切换到电池装置40，控制装置进入待机状态。
电器工作中，交流电压经电源分压38分压后进入单片机主控板36的单片机内，经内部A/D模数转换，与所存储的电压数据进行比较，只要电压升高超过250V时，控制开关组件30的电机34向同一方向继续运转，凹轮26上的斜凹槽25将开关隔板4的凸柱9反向带动，开关隔板4上的斜凸18也离开弹片顶杆2的斜凸12，弹片压杆10在弹片13的自然弹力下回位，同时开关隔板4上的弹片顶柱8也将弹片13的中部顶起，这样即能可靠地将进线的弹片触点14和出线的弹片触点16完全分离，又能防止弹片的疲痨变形。凸柱9到达凹轮26的凹轮下止点27后，位置开关35将到位信号送入单片机主控板36控制电机34停转，其行程只有1/4周，将快速切断控制装置和电器的交流电源，同时控制器的供电也自动切换到电池装置40。开关隔板4的边端19也回到原位，和隔离主体1形成一隔离密封体，使各个进线的每一端均处于一个独立的隔离通道内，防止雷电和待机时电压突然升高对电器造成的损坏，有效地保护了电器和控制器自身的安全。遥控关机和停电后，电器处于待机和零工作状态，电流分流器上产生的微弱交流压降直接接到单片机芯片的I/O端口，经内部A/D模数转换，与所存储的待机数据进行比较，控制器检测到电器待机和停电5-10秒后将关闭开关组件30，控制装置进入待机状态。通过以上的功能和作用，将成为一种具有待机零功耗和保护防护的家电控制器。
实施例2，待机保护控制装置用在电视、空调等家用电器的机内时，开关组件30与电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42相连接。电器的电源和闭路的进线直接接到开关组件30的电源进线31(和闭路、网线入41)，电源出线32(和闭路、网线出42)接至电器的主电源(和高频头)，不要电器的待机副电源、红外接收头，也可不要电源开关。单片机主控板36与电视、空调CPU处理器的电源开关端口相连接，红外接收头41的OUT输出端经一射随放大电路后接至电器CPU处理器的遥控信号输入端。不用待机保护控制装置的交流供电39和电流分流33，电源切换48的VCC接至电器的+5V。待机时单片机主控板36的V+工作电压通过电源切换48与电池装置40相连接为其供电，通过程序使单片机电路处于间断工作方式，即休眠1-2秒后进入工作方式0.15秒。红外遥控器发送的脉冲周期一般不大于0.13秒，在工作方式中的0.15秒内向红外接收头41供电，如没有遥控信号又进入休眠方式1-2秒，并停止向红外接收头41供电，这样即能可靠地接收红外遥控信号又能达到由电池供电系统长期工作所需要的低功耗要求。需用电器时只须按动控制装置上的开机按键37或所用电器遥控器上的任意按键1-2秒以上，单片机主控板36将按键37或红外接收头41接收到的红外信号进行处理，如是正确信号将控制开关组件30的电机34运转，由电机34上的齿轮23带动减速涡杆24，再经凹轮26进一步减速，开关隔板4的凸柱9经凹轮26上的凹槽25的推动沿开关隔离主体1的导槽6向前推进，开关隔板4的边端19也离开弹片触点14的位置，在推进的途中开关隔板4上的斜凸18将弹片顶杆2的斜凸12顶起，另一头弹片压杆10将弹片13压下使进线的弹片触点14和出线的弹片触点16完全接触，凸柱9到达凹轮26的凹轮上止点21后，电源进线31、(闭路、网线入41)和电源出线32、(闭路、网线出42)也都接通，位置开关35将到位信号送入单片机主控板36控制电机34停转，电器通电进入工作状态，控制装置的供电也自动转为电器提供的+5V供电。待机保护控制装置用在空调机内时可不用(闭路、网线入41)和(闭路、网线出42)。
电器工作中，交流电压经电源分压38分压后由光电耦合隔离后进入主控板36的单片机内，经内部A/D模数转换，与所存储的电压数据进行比较，只要电压升高超过250V时，控制开关组件30的电机34向同一方向继续运转，凹轮26上的斜凹槽25将开关隔板4的凸柱9反向带动，开关隔板4上的斜凸18也离开弹片顶杆2的斜凸12，弹片压杆10在弹片13的自然弹力下回位，同时开关隔板4上的弹片顶柱8也将弹片13的中部顶起，这样即能可靠地将进线的弹片触点14和出线的弹片触点16完全分离，又能防止弹片的疲痨变形。凸柱9到达凹轮26的凹轮下止点27后，位置开关35将到位信号送入单片机主控板36控制电机34停转，其行程只有1/4周，将快速切断控制装置和电器的交流电源，同时控制器的供电也自动切换到电池装置40。开关隔板4的边端19也回到原位，和隔离主体1形成一隔离密封体，使各个进线的每一端均处于一个独立的隔离通道内，防止雷电和待机时电压突然升高对电器造成的损坏，有效地保护了电器和控制装置自身的安全。遥控关机和停电后，电器处于待机和零工作状态，单片机主控板36根据电器CPU处理器的电源开关端口的电平变化和+5V电压的状态，控制电机34运转直接关闭开关组件30。通过以上的功能和作用，将成为一种具有待机零功耗和保护防护的家电产品。
实施例3，待机保护控制装置用在电视、空调等家用电器的机内时，不要电器的待机副电源、红外接收头，也可不要电源开关。单片机主控板36与电视、空调CPU处理器的电源开关端口相连接，红外接收头41的OUT输出端经一射随放大电路后接至电器CPU处理器的遥控信号输入端，不用待机保护控制装置的开关组件30、交流供电39、电流分流33和电源分压38。电源切换48的VCC接至电器的+5V，单片机主控板36的开关机控制接至电器的电源开关机继电器或电源的光电耦合。待机时单片机主控板36的V+工作电压通过电源切换48与电池装置40相连接为其供电，通过程序使单片机电路处于间断工作方式，即休眠1-2秒后进入工作方式0.15秒。红外遥控器发送的脉冲周期一般不大于0.13秒，在工作方式中的0.15秒内向红外接收头41供电，如没有遥控信号又进入休眠方式1-2秒，并停止向红外接收头41供电，这样即能可靠地接收红外遥控信号又能达到由电池供电系统长期工作所需要的低功耗要求。需用电器时只须按动控制装置上的开机按键37或所用电器遥控器上的任意按键1-2秒以上，单片机主控板36将按键37或红外接收头41接收到的红外信号进行处理，如是正确信号将控制电器的电源开关机继电器或电源的光电耦合进入开机状态，控制装置的供电也自动转为电器提供的+5V供电。遥控关机和停电后，电器处于待机和零工作状态，单片机主控板36根据电器CPU处理器的电源开关端口的电平变化和+5V电压的状态，将控制电器的电源开关机继电器或电源的光电耦合进入关机状态，控制装置也进入待机状态。通过以上的功能和作用，将成为一种具有待机零功耗的家电产品。
权利要求
1.一种家电待机保护控制装置由单片机主控板36、红外接收头41、开关组件30、电流分流33、电源分压38、电源切换48构成，其特征在于，微功耗单片机芯片和软件程序组成的单片机主控板36与红外接收头41、电流分流33、电源分压38、电源切换48、开关组件30的电机34相连接；开关组件30包括电机34、齿轮23、减速涡杆24、凹轮26、开关隔离主体1、弹片顶杆2、开关隔板4、弹片13，与电源进线31、闭路、网线入41和电源出线32、闭路、网线出42相连接。
2.根据权利要求1所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述单片机主控板36由软件程序控制，待机时V+工作电压通过电源切换48与电池装置40相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述电源切换48的V+电压由电器的+5V或交流供电39的+5V经二极管D2的VCC和电池装置40经二极管D1的VDC相连接。
4.根据权利要求2或3的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述电池装置40是将电池装在一抽屉状的盒内，通过弹片与控制装置相连接。
5.根据权利要求1所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述红外接收头41的电源端与V+相连接，GND和OUT端口接到IC1单片机芯片端口，GND端口由单片机芯片端口控制，OUT输出端口或经一射随放大电路后接至电视、空调CPU处理器的遥控信号输入端。
6.根据权利要求1所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述开关隔板4设有凸柱9、斜凸18、弹片顶柱8，凸柱9在凹轮26上的凹槽25内，凹轮26经减速涡杆24，齿轮23和电机34相连。
7.根据权利要求1所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述弹片顶杆2设有斜凸12、弹片压杆10，弹片顶杆2的斜凸12由开关隔板4上的斜凸18的到位而顶起，弹片压杆10与弹片13相接触。
8.根据权利要求1或2所述的一种家电待机保护控制装置，其特征在于，所述单片机主控板36与电视、空调CPU处理器的电源开关端口相连接，单片机主控板36的开关机控制接至电视、空调的电源开关机继电器或电源的光电耦合。
全文摘要
一种家电待机保护控制装置，由电流分流33、电源分压38、电源切换48、红外接收头41、开关组件30的电机34与单片机主控板36相连接。使用时只须按动所用电器遥控器，待机保护控制装置将自动接通电器的电源、闭路、网络线。遥控关机和停电后，待机保护控制装置将关闭开关组件，切断了控制器的电源以及电器的电源、天线、网线等外部输入，完全隔断了内外线间的开关通道，防止雷电和待机时电压突然升高对电器造成的损坏，有效地保护了电器和控制器自身的安全，通过本装置使原有的电器达到待机零功耗和带保护防护功能作用的家电。
文档编号H03K17/94GK101079543SQ20061002086
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月22日 优先权日2006年5月22日
发明者何建军 申请人:何建军