专利名称：：手动、遥控两用开关的制作方法
技术领域：
：手动、遥控两用开关是一种对日用电器实现远距离开关控制的新颖装置。技术上属于电气控制领域。现有市售的遥控开关是一种亚超声波遥控开关，其常见电路及有关介绍登载于1993年12月23日《北京电子报》第6版。该开关的发射器靠一皮囊挤捏发出亚超声波，主波约28KHZ，控制距离约5米。这种亚超声波遥控开关发射不可靠，接收部分易受干扰。功耗15W，日耗电约0.3度，为耗能型产品。它的接收器采用电源插座式，即先将接收器插入电源插座，再把日用电器的插头插在接收器上自备的插座上，位置不固定，安全性能差。本实用新颖的目的是要设计一种安全、可靠、节电，既能遥控又能保留现用墙壁开关手动特点的实用开关装置。本实用新型的技术解决方案本开关由小型手持发射器和暗装在墙壁上的接收装置所组成。发射器用一只三极管与电容、电感组成最简单的LC振荡器，启动超声波换能器发射40KHZ超声波。接收器对信号进行选频放大，整流、脉冲变换，手动、自动转换，启动双稳电路去驱动双向可控硅进行日用电气的通电与断电。其具体解决方案是一种由手持式遥控发射器和固定的接收装置组成的手动、遥控开关，其特点在于1.采用国家标准GB1245-87规定的86HS50型标准暗盒作为接收器外壳，无需另行设计。通用性强，安装方便。2.采用手动、遥控两种控制方式，既可遥控、又可手控，保留了现用墙壁开关的使用习惯。3.采用新型杠杆式按钮，无需繁杂设计，省去了传统的弹簧、螺丝等多个零件。组装方便，用料极省。4.采用可靠的高通滤波放大及脉冲抗干扰转换电路，抗干扰功能强；采用集成触发电路，双稳翻转可靠。5.控制回路和双向可控硅触发回路采用两路分开供电方式。用小电流驱动大电流，用小电流触发高灵敏度单向可控硅，再由导通的小型单向可控硅去触发大电流双向可控硅。用电极省，功耗仅0.51W，非常实用。本实用新型的优点1.这种两用开关手动，保留了现用墙壁开关的手动特点，只要轻轻一按，即可对家用电器进行开关控制；但它又能遥控，只要把发射器朝向接收器轻轻一按，便也能对电器进行开关控制。手动、遥控两种功能，互相独立，互不干扰。设计者把手动、遥控两种开关控制功能都精心地容纳在86×86面板及接线盒组成的一个极小的空间内，这种设计具有新颖性和实用性。2.发射器小巧，发射电路简单可靠。遥控距离大于8m，控制角度大于120°，驱动功率1000W，自耗电只有0.51W(220V，2.3mA)，属节能型新产品。超声波与现用家电遥控广泛使用的红外光之间互不干扰。接收器电路设计巧妙，抗干扰性强，采用两路供电方式，用小电流去控制大电流。3.本装置采用无触点开关，按钮由一片磷铜片(强力弹簧片)与一小型塑料按键配合组成一杠杆式按钮，使用寿命在10万次以上。这种手动、遥控两用开关与市售亚超声波遥控开关的性能比较表见表格1。(见本说明书最后一页)附图1——市售亚超声波遥控开关电原理图(本图登载于1993年12月23日《北京电子报》)附图2——杠杆式按键。附图3——本实用新型发射器电原理图。附图4——本实用新型接收器电原理图。以下结合附图，对本实用新型的结构特点和工作原理作较为详细的描述。一、发射电路一种比迄今为止其它任何有源遥控发射器都要简单而效率又较高的发射电路见附图3。它只有5个元件。电路组成发射电路由三极管V1，超声波换能器T1，谐振电容C1，电感L1，偏流电阻R1及电源组成。连接关系C1、L1接在V1的集电极回路上，T1接在C1、L1与V1的基极之间，L1的中间抽头与电源正极相连。工作原理L1C1组成并联谐振回路，晶体三极管V1进行信号放大，R1是基极偏流电阻。电感L1采用中间抽头方式，向V1的b、e极之间提供正反馈信号，合理地选择其变比，可有效地解决晶体管输入输出阻抗与L1C1谐振回路之间的阻抗匹配，使电路产生自激振荡。超声波发射器T1接在L1、C1与晶体管b极之间，既是正反馈器件也是超声波换能器，因而使振荡器的振荡频率能够稳定在超声波换能器的固有工作频率40KHZ上，在其两端能建立起幅度接近电源电压两倍的振荡信号。换能器将这一信号转换成机械能发射出去。二、接收电路附图4的接收电路由6个单元电路组成(1)选频放大电路。(2)整流限幅及脉冲变换电路。(3)手动—自动选择电路。(4)双单稳电路。(5)控制回路供电电源。(6)双向可控硅触发、供电开关电路。(1)选频放大电路电路组成本电路由超声波换能器T2、放大管V1、V2，偏流电阻R1、R3，集电极负载电阻R2、R4及耦合电容C1、C2组成。连接关系T2接在V1基极与发射极地之间，R1、R3分别接在V1、V2的集电极与基极之间，形成电压并联负反馈。工作原理晶体管V1、V2组成前置高通放大器，接成高增益的共发射极形式，对T1超声波接收器换能感应的40KHZ振荡信号进行有效地放大，而对20KHZ以下的次声波和干扰信号衰减大于60dB，有效地抑制了音频信号的干扰。为了加强电路的稳定性，V1、V2均采用了局部电压并联负反馈，输入电阻小，适合于高频放大，稳定了电路增益和静态工作点。(2)整流限幅及脉冲变换电路电路组成D1、D2、D3组成整流限幅电路。三极管V3、V4及其周围元件组成脉冲选择及放大电路，R5是偏流电阻，R6既是V3的负载又是R4的偏流电阻，R8是V4的负载，R7、C6是正反馈阻容元件。连接关系D1正端通过C3接前级放大电路的输出，负端接地。D2负端按D1正端，D3负端接D2正端，D3正端接地。信号从D3、D2之间取出后经C4积分送入V3的基极。V3与V4通过D4直接耦合。V3的集电极经C5接地，信号经C4积分后送入V4。反馈元件R7、C6接在V4集电极与V3基极之间。工作原理整流电路将放大了的交流信号变成脉动的直流电，通过限幅，限制了正半周波形，仅留下幅度在-0.6～-1.4V之间脉动的负电流信号。脉冲变换电路采用特殊的变换方式，它只对一连串的连续脉动的负信号串响应，而将单个脉冲的杂散干扰排除在外。且其连续负信号必须使得C4在静态时建立的电荷放尽，让V3由饱和变为截止，并持续一定的时间，使得C5上建立的电压高于D4、V4两个元件的PN结，让V4集电极形成跳变为止。级间采用的交流电压并联正反馈，对工作点的稳定没有影响，但对负信号的加强和脉冲转换的可靠性带来好处。本电路的采用，有效地抑制了前级窜入的单个干扰信号脉冲，接收了连续变化的有用信号，增强了整机的抗干扰能力。(3)手动—自动转换电路电路组成本电路由级间耦合电阻R9、手动信号输入元件手动按钮S1、电阻R11、电容C7，三极管V5和负载电阻R10组成。连接关系R9与V5基极相连。手动按钮S1一端接地，一端接在R11、C7之间，R11另一端接V5基极，C7另一端接地。工作原理平时S1悬空，遥控跳变信号经R9输入V5，使V5从饱和变为截止，V5的集电极形成由低电平到高电平的正跳变。手动时，按下S1，使得V5基极接地，也能使V5的集电极形成由低到高的跳变，与遥控信号起着同样的作用。C7的作用是吸收S1的瞬间抖动信号。(4)双单稳电路电路组成本电路的核心元件是集成电路双D触发器。R13、C8为单稳所需阻容元件，R14、C9为开机清零阻容元件。连接关系D1接电源，Q1输出一路经R13、C8接地，另一路接CP2。R13、C8的中点接第一个D触发器的置零端。C9的中点接第二个D触发器的置零端，C9、R14串接在电源与地之间。接D2，Q2输出信号经R15限流降压后去触发单向可控硅SCR1。置位端S1、S2均接地。工作原理IC1为CMOS型双D触发器，D1接高电平。V5集电极输出信号的上升沿作用于IC1的CP1，使得Q1输出高电平。该跳变的电平传入CP2，使Q2翻转为高电平。第一个D触发器接成平稳态脉冲展宽电路。当Q1输出高电平时，经R13给C8充电，超过R1端的转换电压时，Q1翻转为低电平。Q1输出的脉冲宽度T≈0.7R13C8。由于CMOS输入阻抗高，故R13可取大一些，C8取小一些。第二个D触发器接成T型翻转触发器，C9、R14接在R2端，接通电源的瞬间给R2端输入正脉冲，将Q2清成零状态，保证了开机或停电后再来电时，整机处于关闭状态。(5)控制回路供电电源D5、R12、C1、Dw1组成控制回路的供电电源。D5半波整流，R12限流降压电阻，阻值较大，实际取43KΩ。C1滤波，Dw1为稳压管。D5的一端直接与220V交流市电相连。控制回路供电电源的地接单向可控硅SCR1的负极，与SCR1共地。(6)双向可控硅触发、供电开关电路电路组成本电路由单向可控硅SCR1、整流桥堆D6-9，双向可控硅SCR2、电阻R16组成。ZD1为用电器。连接关系Q2的输出信号经R15与SCR1门极G相连。SCR1的电源单独取自D6-9组成的桥式整流电路。桥式整流电路一端接交流市电，并与双向可控硅SCR2的T2相连，另一端接SCR2的G极并通过电阻R16接SCR2的T1。用电器ZD1一端接双向可控硅的T1，另一端接市电。工作原理SCR1是桥堆的负载。SCR1导通，桥堆中便有电流流过，通过电阻R16将触发电压加到SCR2的控制极上，使SCR2导通。SCR1为高灵敏度单向小型可控硅，门极触发电流小于200μA，可直接与CMOS电路相连。其额定通态电流可达800mA，用该电流通过R16去触发双向可控硅，该电流足以使任何额定通态电流足够大的双向可控硅被触发导通。这样，实现了用小电流控制大电流，从而实现了对大功率用电器的开关控制。按常规，控制回路的输出端Q2可直接接在双向可控硅SCR2的门极G端，但如果那样，SCR2G端需要的30～100mA电流必然要由控制回路本身提供，则必然加大整机静态消耗。本电路采用了用小电流去控制大电流的方式，控制回路以极小的电流去驱动SCR1，再由SCR1利用单独从市电取来的导通电流去驱动SCR2，这就大大地减少了整机静态电流的损耗。目前市售的亚超声波遥控开关，由于双稳和继电器吸合需要约60mA电流，所以降压电容取1u/400v，实际电流约69mA。这种电路只要一接上市电，不管用电器开不开，都在耗电，其耗电功率为69mA×220V＝15W，且日夜不停。再如，市售《触摸式台灯》《自动照明开关》及《冰箱用电保护器》等等用阻容降压的电器产品，其取用电流均在50-150mA之间，降压电容取0.47-2u之间，这样功耗都在10-30W之间，日夜耗电。这些电器产品，如果采用以上用小电流控制大电流的方式，控制回路的供电与触发回路的供电相隔离，那么将节省可观的电能。表1手动遥控两用开关与亚超声波遥控开关性能比较表</tables>权利要求1.一种手动、遥控两用开关由一个小型手持发射器和一个安装在墙壁上的接收装置组成，其特征是发射器谐振元件C1、L1与三极管V1并联接在V1的集电极回路里，超声波换能(发射)器T1接在C1、L1与V1的基极之间，L1的中间抽头与电源正极相连；接收器由86×86面板和86HS型线盒组成，面板上装有手动按钮S1、超声波换能(接收)器T2，手动和遥控接收两种开关控制电路都安装在面板和线盒组成的一个极小的盒体内。2.根据权利要求1所述两用开关，其特征是D1正端通过C3接选频放大电路的输出，负端接地；D2负端接D1正端，D3负端接D2正端，D3正端接地；信号从D3、D2之间取出后经C4积分送入V3基极，V3与V4通过D4直接耦合，V3的集电极经C5接地，信号经C5积分后送入V4，正反馈元件R7、C6接在V4集电极与V3基极之间。3.根据权利要求1所述两用开关，其特征是控制回路与双向可控硅触发、供电开关回路分开供电；单向可控硅SCR1接在D6-9组成的桥式整流输出回路上，作为其负载；桥堆输入端，一端接市电并与双向可控硅SCR2的T2极相连，另一端接SCR2的G极并通过电阻R16接SCR2的T1极。专利摘要手动、遥控两用开关由可移动的小型手持发射器和暗装在墙壁上的接收装置所组成。既可遥控又能手控，互不干扰。两种功能都容纳在86×86开关面板及86HS型接线盒组成的一个极小的空间内。发射器简单而效率高，只有五个元件。接收器通过放大、整流和有效的抗干扰波形变换电路去驱动双向可控硅进行负载的开闭。控制与触发回路采用双路供电，小电流驱动大电流，用电极省，实现对大功率电器的开关控制。文档编号H03K17/94GK2239682SQ94242988公开日1996年11月6日申请日期1994年12月1日优先权日1994年12月1日发明者何兴申请人:何兴