专利名称：基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种红外线遥控装置，特别涉及一种基于红外线遥控的零功耗安全待
机电源控制装置。
背景技术：
众所周知，红外线遥控技术由于家用电器的使用，成为当今全世界使用最为普遍的遥控技术。 应用了红外线遥控技术的电器的主机必须采用电源加载待机方法使接收机的中央处理器随时在电能维持下保持工作状态才能随机接收、处理来自红外线发射器的红外线控制信号。遥控电器待机耗能问题是举世关注的一个相当严重的问题，曾有栏目播出美国探讨全球气候变暖的一个新闻，报道如果全美国使用了遥控技术的电器取消带电待机，将省掉18座火电站。据此的调查的遥控电器待机耗电结果令人吃惊不论大小电器，待机功耗均在5瓦上下。目前，具有遥控功能的各种电器已极为普遍，然而为了随时能处理遥控发射器的开机指令，主机待机状态需要耗电，这是长期以来困扰科研技术人员的问题。社会发展到了今天亟待使用技术手段解决这个问题。若采用各种电子耦合器件作为隔离控制的装置，都需要有源加载待机，即便做到零功耗待机，但均不属于安全待机，主机将会存在危险的漏电隐患。 现有的单用红外线作为遥控媒介的专利申请文件中也提到有关技术的改进，但其技术方案的实质是微功耗，而不是零功耗。因为只解决了被控主电器设备待机状态下不耗电，而作为控制设备的遥控接收器因其耗电小便独立用电池供电。所以整个系统还是有功待机。 因此，提供一种设计合理、应用简便、效果显著的基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置，是该领域技术人员和有志于进行环保节能科学之路探索的人们亟待解决的重要课题之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种设计合理、应用简便、效果显著的一种基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置。 为实现上述目的本发明所采用的技术方案是一种基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置，其特征在于 该装置包括发射器和接收器；所述发射器包括红外线编码发射电路、受开关键控制的红外持续光能发射电路；所述接收器包括触发式电源扫描电路(IC2)、红外线接收解码电路(IC1)、继电器触发驱动电路(IC3)、微功耗电磁继电器(J)、全波段光伏探测器(CR);红外遥控接收器不仅与市电空间隔离，而且与被控主电器设备空间隔离；
当按动发射器的开关键时，发射器输送能量的红外光和红外编码开机信号同时射向了接收器上安装在一起的光伏探测器(CR)和红外接收管(D2)，电路中负责储能的电容(C)被充电且使电源(+E)端电压上升超过预定值一定幅度时，电路中的触发式电源扫描电路(IC2)才被触发使电源(+E)端与电源供电端(Vcc)接通为红外线接收解码电路(IC1)提供电能使其工作；红外线接收解码电路(IC1)迅速解调出开关指令去触发继电器驱动电路(IC3);当电容放电使其电压下降到预定值以下时，触发式电源扫描电路(IC2)截止不再给红外线接收解码电路(IC1)的电源供电端(Vcc)供电，不再耗能，红外线接收解码电路(IC1)也因无电源供给停止工作，且也不再耗能；但继电器驱动电路(IC3)被触发后不再需要开关指令便会保持导通状态，去直接消耗电源(+E)驱动继电器J;所述继电器J吸合后再去控制下一级大功率继电器，从而控制大功率电器工作。 本发明的有益效果是能耗问题，环境问题，生存问题，地球在难以承受的时候终于把压力又还给了人类。面对压力，本发明研究成功的"零功耗待机红外线电子遥控技术方案"可以作为献给地球母亲的一份厚礼。这三项空间隔离集于一项遥控装置上是绝无仅有的，更何况还是基于红外线遥控技术的零功耗待机遥控装置。本发明的设计是非常节俭能耗的，就整个发射、接收系统而言，实现了真正意义上的安全隔离零功耗待机，比较现有技术向前跨出了一大步。本发明结构简单、设计合理、应用效果非常显著。
图1是本发明红外发射器电路示意 图2是本发明红外接收器电路示意 图3是本发明驱动电路应用扩展电路示意图。
具体实施例方式
以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
、结构、特征详述如下 如图1-图3所示，一种基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置，该装置包括发射器和接收器。发射器包括红外线编码发射电路、受开关键控制的红外持续光能发射电路。接收器包括触发式电源扫描电路IC2、红外线接收解码电路IC1、继电器触发驱动电路IC3、全波段光伏探测器CR。当按动发射器的开关键时，发射器输送能量的红外光和红外编码开关信号同时射向了接收器上安装在一起的光伏探测器CR和红外接收管D2，电路中负责储能的电容C被充电且使+E端电压上升超过预定值一定幅度时，电路中的触发式电源扫描电路IC2才被触发使+E端与Vcc端接通为红外线接收解码电路IC1提供电能使其工作；红外线接收解码电路IC1迅速解调出开关指令去触发继电器驱动电路IC3 ;当电容放电使其电压下降到预定值以下时，触发式电源扫描电路IC2截止，不再给红外线接收解码电路IC1的Vcc端供电，不再耗能，红外线接收解码电路IC1也因无电源供给停止工作，且也不再耗能；但继电器驱动电路IC3被触发后不再需要开关指令便会保持导通状态，去直接消耗电源+E驱动继电器J ;所述继电器J吸合后再去控制下一级大功率继电器，从而控制大功率电器工作。 本发明在其中的触发式电源扫描电路IC2未被触发前，电路是没有能耗的，因此，在正常的室内自然光或灯光下，储能电容C很快积蓄并保持3V左右的电压，而遥控器发出的光能只负责电容C从3V升到3. 2V时的需要。如果是夜间频繁开机，则需要遥控器单位秒级的时间启动接收电路。只要有微弱的光亮或不可见的红外光，全波段光伏探测器都会为电容C充电至3. 2V，3. 2V是触发电路开始工作的电压，此时若没有接到遥控发射器发射的红外编码开关信号，也就是后级的继电器驱动电路未得到触发，电容C上的电压下降到3V时IC2截止，整个电路又不再耗电。周而复始，电路电源+E总是在约3V到3. 2V的0. 2V动态区间扫描，随时捕获来自发射器的红外编码开关信号，也只有再漆黑的夜晚，若频繁开关，遥控发射器上发射的持续红外光能才起到为接收器输送电能的作用，因此发射器上负责发射红外光能的发射管也受控于环境光检测电路，在按下开关键后此电路也接通，先检测环境光，在决定是否发射持续的红外光能。
以下具体说明
发射器 图1中的IC01是编码信号和恒定红外光控制电路，由两部分组成一部分是编码电路，通过驱动红外发射二极管DOl发射红外编码信号；另一部分是受开关键控制的开关电路，驱动红外发射二极管D02发射恒定的红外光。 IC01和D01组成传统的红外遥控发射器，负责编码、发射各种遥控指令。D02的功能是在传统红外遥控发射器的基础上增加的。当按动发射器的开关键时，一方面通过DOl发射开关编码指令，另一方面通知驱动D02的开关电路给D02接通电源使其发射红外光，用来给接收机提供电能。D02只受控于发射器面板上的开关键，与其它功能键无关联。
实施中，单独做了一个驱动D02的模块与传统发射器电路并联在一起。
接收器 图2是一个独立于传统电器之外的红外遥控接收器。CR为全波段光伏探测器，用来接收发射器D02发出的红外光能，将其转为电能通过二极管Dl向电容C充电，用以储备电路工作时的主要电能。IC1与红外接收二极管D2组成微功耗红外接收译码模块，负责给触发开关模块IC3提供开关触发电平，IC3驱动电磁继电器J吸合。IC2是电源扫描开关模块，+E电源通过IC2的开关控制输送给IC1。 J吸合的能耗直接来自+E。
零功耗待机问题是国际性的技术难题，一般电器待机功耗都在5W至IOW范围。日本已有IW待机电器，而且最新报道说O. 1W待机技术即将走出实验室。有的号称零功耗待机的技术是在微功耗芯片中植入永久性电池。只要是做功，就必定需要能量，无功耗而做功是不存在的。但是，待机时间很长，开关机动作却是刹那间，大有"养兵千日，用兵一时"的战略。由此，要界定纯粹的零功耗待机，开关机所需要的能量必须来自开关机指令发出的"刹那间"，也就是从外部给主机送去与开关机指令同步的刹那间能量。待机有安全和非安全之分。安全待机就是待机状态下电路元件与交流电要达到空气隔离；非安全待机就是就是待机状态下交流电加载或连通电子元件，哪怕不耗电，也是非安全待机。电磁继电器是符合安全隔离标准的电子器件，触点之间能实现空间隔离。然而要实现零功耗待机，还要驱动一个电磁继电器，绝非易事，这也是挡住了所有科研人员的最大障碍，所以在很多低功耗的待机技术中都采用了非安全隔离的电子开关技术。本发明终于攻克了这个障碍，研制了在iv到3V电压下微安级能吸合的电磁继电器，与本发明电路上的技术巧妙相结合，最终实现了零功耗安全待机的概念标准。 本发明中的继电器，是不受重力干扰的超微功耗轴对称旋转式电磁继电器。使机械能发生明显变化的最小耗电技术装置应该首推钟表芯里的微功耗步进电机。如果以转子轴为对称，垂直于轴在其上安装两头带触点的摆臂，可以在定子与被吸转子之间的间隙保持不变的情况下使带触点的摆臂有大幅度的角度变化，半径的外端点也便有了大幅度的位置变化，作为继电器的触点，轻而易举地能满足安全隔离的要求。指针式电子挂钟的工作电流从几百微安到2毫安不等，指针式电子手表的工作电流在1. 5微安至2微安之间，去掉时钟芯片的耗电量，表芯步进电机的耗电量还要少一些。传统电磁继电器无法做到很小很灵敏，会因使用角度的变化而受到重力的干扰。另外也有技术用电动机原理作继电器，但都不是以转子轴对称安装触点摆臂的结构和轴两边均衡分配摆臂的质量，在做到微功耗时超灵敏状态时，也会因使用角度的变化而受到重力的干扰。
图2中的J就是本发明研究的微功耗电磁继电器。 合理利用能源，IC2模块担当分配能源的重任。节减能耗与合理分配仅有的能源都是系统重要的有机成分。本发明设计了 IC2模块对能源的分配使用有着简明的办法，对提高系统的功效起了重要的作用。 以下示出该装置工作系统是怎样达到目标的 发射器的输送能量的红外光和红外编码开机信号同时射向了接收器上安装在一起的红外硅光电池CR和接收管D2，电容C迅速被充电(电容C的容量不能太大，否则会延长充电时间，不超过0.5秒为宜)。电容C上的电压一旦超过3.2V， IC2被触发开始工作，打开通道，将+E输送到Vcc端让IC1工作，因D2在持续接收者红外编码信号，此时IC1赶紧将译码结果通知给IC3， IC3被触发导通，J开始做功，而+E点电位开始下降低于3V， IC2关闭通道不再给IC1提供能源，IC1被停止工作，IC2自己也停止工作停止耗能，而将电容C中剩下的3V以下的电能留给了触发开关IC3控制的电磁继电器J，使J有足够的吸合时间去开启下一级更大功率的交流电源自锁开关。此刻，如果是在电视机上应用着，用户仍是一如既往的按着频道健、按着音量键，电视机上原有的红外接收头继续接收着它所识别的编码信号，仅仅是去掉了原有CPU的开机功能。其它电器的应用不再一一列举。
图3是本发明的应用扩展电路。 将图2中的"IC3和J"扩展成如图3虚线框中的"IC4与J1"和"IC5与J2"。其中Jl为常开继电器，J2为常闭继电器。Jl吸合后为下一级大功率具有自锁功能的继电器接通电磁线圈的供电电源，大功率继电器吸合后自锁稳态，允许Jl吸合的触点再断开。J2的常闭触点是串接于大功率自锁继电器的自锁供电回路中，动作后会使触点断开，大功率继电器无控制电源而释放衔铁，使被控主电器断电。因此，IC1接收到开机信号时会从"1"端输出开机指令给IC4 ;IC1接收到关机信号时会从"2"端输出关机指令给IC5。
经上电路应用扩展，本技术发明保证了能够实现一个由市电220伏供电的被控家用电器有如下工作状态 1、遥控器发出开机指令后，Jl动作吸合，如果市电存在，大功率继电器被驱动吸合自锁，家用电器接通电源工作。 2、遥控器发出开机指令后，J1动作吸合，如果市电不存在，大功率继电器无法吸合(因为自锁使用市电)，家用电器无电源接通不工作。 3、在电器正常开机状态下，遥控器发出关机指令后，J2动作断开，大功率继电器自锁回路断开，其衔铁释放，触点断开，家用电器无电源接通不工作。 4、在电器正常开机状态下，如果市电出现断电，大功率自锁继电器断电释放衔铁，家用电器无电源接通停止工作。此状态下，如果市电恢复正常供电，家用电器也无法自动接通电源。 以上4种状态，实现了家用电器使用过程控制的安全。所以本发明在控制的结果上是完善的。
由以上工作原理可知，本技术发明的设计是非常合理的。不仅实现了红外线遥控待机安全隔离零功耗，而且控制结果的4种状态也实现了对控制安全要求的技术规范。
基于红外线遥控技术的零功耗安全待机遥控技术是不含有利用声能、交变磁场及电磁波等发射能量控制的遥控技术。因为红外线遥控是靠近人体、在人的生活空间使用起来最安全也是国际上目前使用最为普遍、适用、成熟的控制媒介。 被控主电器设备工作后，也无需为本遥控装置提供电源。红外遥控接收器不仅与
市电空间隔离，而且与被控主电器设备空间隔离，待机状态下，被控主电气设备也实现了与
市电的空间隔离，这会为电器内部零件减少灰尘、减少因潮湿使灰尘在元器件表面轻微电
解而导致元器件寿命降低和减少直接导致电气故障等起到重要作用。当然，最重要的还是
给人的使用带来了巨大的安全。这三项空间隔离集于一项遥控装置上是绝无仅有的，更何
况还是基于红外线遥控技术的零功耗待机遥控技术，实现了真正的安全隔离零功耗待机。 待机能耗是一种非必要能耗，是对电力资源的极大浪费。它不但增加了消费者的
日常电费开支，浪费了国家的能源，还破坏了环境。减少和消除待机能耗正在引起社会的关
注，成为节能降耗的重要课题，待机能耗问题正在引起整个社会的极大关注。减少待机能耗
正是我们每个社会成员的应尽的义务和责任。其实，社会上还有很多运行环境较好的简单
电器可以采用非安全隔离待机模式，这样可以去掉电磁继电器J，用译码器译出的开机电平
直接驱动下一级大功率的电子开关，不仅使整体电路简化很多，还可以使本技术中接收器
的耗电量大幅下降，最终可以再降低发射器的发射能量。 总之，应用本项目的技术不仅可以整合、改良现有的电器产品，即便是做成独立的控制电源开关，其应用价值和范围也是也是相当广泛的。 上述参照实施例对该基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的；因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
权利要求
一种基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置，其特征在于该装置包括发射器和接收器；所述发射器包括红外线编码发射电路、受开关键控制的红外持续光能发射电路；所述接收器包括触发式电源扫描电路(IC2)、红外线接收解码电路(IC1)、继电器触发驱动电路(IC3)、微功耗电磁继电器(J)、全波段光伏探测器(CR)；红外遥控接收器不仅与市电空间隔离，而且与被控主电器设备空间隔离；当按动发射器的开关键时，发射器输送能量的红外光和红外编码开机信号同时射向了接收器上安装在一起的光伏探测器(CR)和红外接收管(D2)，电路中负责储能的电容(C)被充电且使电源(+E)端电压上升超过预定值一定幅度时，电路中的触发式电源扫描电路(IC2)才被触发使电源(+E)端与电源供电端(Vcc)接通为红外线接收解码电路(IC1)提供电能使其工作；红外线接收解码电路(IC1)迅速解调出开关指令去触发继电器驱动电路(IC3)；当电容放电使其电压下降到预定值以下时，触发式电源扫描电路(IC2)截止不再给红外线接收解码电路(IC1)的电源供电端(Vcc)供电，不再耗能，红外线接收解码电路(IC1)也因无电源供给停止工作，且也不再耗能；但继电器驱动电路(IC3)被触发后不再需要开关指令便会保持导通状态，去直接消耗电源(+E)驱动继电器J；所述继电器J吸合后再去控制下一级大功率继电器，从而控制大功率电器工作。
全文摘要
本发明涉及一种基于红外线遥控的零功耗安全待机电源控制装置，包括红外遥控发射器和接收器。发射器包括红外线编码发射电路、受开关键控制的红外持续光能发射电路。接收器包括触发式电源扫描电路、红外线接收解码电路、继电器触发驱动电路、微功耗电磁继电器、全波段光伏探测器。红外遥控接收器不仅与市电空间隔离，而且与被控主电器设备空间隔离。在保证电气设备安全使用的基础上，待机状态时被控主电气设备实现与市电的空间隔离；这会为电器故障的减少和人员使用安全性的提高起到重要作用。遥控接收器以接收发射器的红外光能为工作电能，实现了真正的安全隔离零功耗待机红外线遥控。本发明结构简单，设计合理，应用效果非常显著。
文档编号H02J15/00GK101789635SQ20101030056
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月22日 优先权日2010年1月22日
发明者李畅 申请人:李畅