一种电器超低待机功耗电路的制作方法

本实用新型涉及一种电器电路，特别是一种电器超低待机功耗电路。

背景技术：

随着人们生活质量的不断提高和办公自动化、信息化的不断深入，越来越多的家庭和办公电器设备都具备了遥控功能；人们在享受到遥控技术带来的便捷的同时，家用电器的遥控电路待机功耗问题也随之摆在了人们面前。

遥控电路待机功耗(以下简称待机功耗)是指家用电器在用遥控器关机之后，为实现随时遥控开启的功能，电器仍需保持工作的部分所消耗的能量。在电器设备所消耗的总的电能中，这部分能耗被看作是无谓的损失。国际经济合作组织的调查报告称，各国因待机而消耗的能量约占能耗总数的3％至13％，而我国的待机能耗高于国际平均水平。中国节能产品认证中心的一项抽样调查表明，中国城市家庭的平均待机耗能已占到了家庭总耗能的10％左右，相当于每个家庭使用着一盏15至30瓦的“长明灯”。

以空调为例，根据中国节能协会的家庭抽样调查给出的数据进行估算，平均待机能耗功率为3.47瓦特，按一台空调一年使用两个月计算，每年关机时间长达7300小时，大部分用户在关机时依旧连通电源，处于待机状态，一台空调年待机能耗就达到25千瓦时，以全国1.3亿台的空调保有量来估算，全国每年仅空调待机所造成的无意识耗电就达到30亿千瓦时以上，相当于一个中型水力发电站的年发电量。

虽然国家已陆续出台待机节能标准的相关法律法规，但是随着社会的发展，用电器的高速增长，待机能耗将逐年增加，待机时的家电功耗积累下来仍然会浪费很大一部分电能，这与我国构建节约型社会的理念是不相符的。

为了解决这些问题，已有的解决办法归纳起来可以分为三类：

(1)采用辅助电池解决遥控接收模块供电问题，采用充电电池保证控制电路在接收端有电源供应。该方法虽然能实现相对较低的待机功耗，但是却存在需要定期更换电池的问题。

(2)基于单片机构建家用电器的待机自动断电电路，当检测到电器的功率较低时，通过单片机输出使能信号，通过继电器完全断开家用电器与市电的物理连接。该方法虽然能完全消除待机功率，但是需要再次使用家电时，需要手动操作来恢复供电，不够便捷。

(3)基于无线射频识别的遥控，通过遥控器发射对执行器进行控制的射频波信号，并接收来自控制器的反馈信号；遥控器在发送控制信号的同时为接收装置提供能量。该方案虽然能有效降低待机功率，但是电路设计复杂，成本也较高。

因此，如何能够通过一种简单的电路，在成本较低的情况下，有效的降低家用电器的待机功率，就成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种电器超低待机功耗电路，通过单色光传感电路接收遥控光线，产生正脉冲，正脉冲经过信号调理电路的放大后，输出到继电器驱动电路，驱动磁保持继电器来控制电器遥控待机电路电源的通断，替代电器本身待机电路的待机作用，从而电器在待机状态下完全与市电的断开，实现超低待机功耗。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型一种电器超低待机功耗电路，包括单色光传感电路、信号调理电路、继电器驱动电路、磁保持继电器和电源电路；

所述单色光传感电路，用于接收遥控光信号，并在特定波长光的作用下，产生脉冲信号；

所述信号调理电路，用于将脉冲信号放大；

所述继电器驱动电路，用于控制磁保持继电器线圈的通电，驱动磁保持继电器的工作；

所述磁保持继电器，用于改变电路的开关状态，控制电器遥控待机电路电源的接通与断开；

所述电源电路，用于提供直流电源，输出直流电压。

作为优选，所述单色光传感电路包括光电二极管D3，D3的负极接直流电压，D3的正极串接电阻R2之后接地，R2两端连接输出电压us。

以上电路，D3和R2组成单色光传感器电路，由电源电路产生的直流电进行供电，其中D3具有只对特定的光敏感的特性，在没有光照或者普通自然光照射光电二极管D3时，其反向截止，此时的D3相当于一个断开的开关，电阻R2两端的输出电压us为0；当特定光线照射在光电二极管D3上时，光电二极管受激发而反向导通，此时D3相当于一个闭合的开关，电阻R2两端的输出电压us为高电平，当光电传感器收到特定光线照射时，us为一个幅值为5V持续时间等于光照时间的正脉冲，该脉冲作为触发信号触发后级的相关电路产生响应的动作。

作为优选，所述信号调理电路包括滤波电容C3，C3一端分别连接射极跟随器A和射极跟随器B；所述射极跟随器A包括基极电阻R3、NPN型三极管Q1和发射极电阻R5，Q1的集电极接直流电压；所述射极跟随器B包括基极电阻R4、NPN型三极管Q2和发射极电阻R6，Q2的集电极接直流电压。

以上电路，单色光传感器电路产生的触发信号us经过C3滤波，防止光照时的抖动造成后级电路的误动作，Q1、R3、R5和Q2、R4、R6组成两路参数对称的射级跟随器，在基本跟随电压的情况下，能放大电流，触发信号us在经过信号调理电路之后，输入继电器驱动电路。

作为优选，所述继电器驱动电路包括驱动电路A和驱动电路B；所述驱动电路A包括开关管Q3，Q3的集电极依次串联有磁保持继电器的置位线圈J1、磁保持继电器的常闭触点K1和直流电压；Q3的基极连接限流电阻R7；Q3的发射极接地；

所述驱动电路B包括开关管Q4，Q4的集电极依次串联有磁保持继电器的复位线圈J2、磁保持继电器的常开触点K2和直流电压；Q4的基极连接限流电阻R8；Q4的发射极接地。

以上电路，继电器驱动电路负责控制磁保持继电器的线圈中是否有电流通过，其中一路的驱动电路由三极管Q3作为开关管，5V直流电源串联常闭触点K1，置位线圈J1之后与Q3的集电极相连，由信号调理电路输出的一路信号经过基极限流电阻R7之后与Q3的基极相连，Q3的发射极直接接地；另一路驱动电路的配置基本相同，只是三极管Q4集电极的配置不同，连接顺序为：5V直流电源串联磁保持继电器的常开触点K2，磁保持继电器的复位线圈J2之后与Q4的集电极相连。

作为优选，所述磁保持继电器包括2个控制线圈和3个触点；2个控制线圈包括置位线圈J1和复位线圈J2；3个触点包括常闭触点为K1、常开触点K2和常开触点K3；所述常开触点K3依次连接限流电阻R11和发光二极管D4，D4的负极和K3一端分别连接电器遥控电路电源的负正极。

以上电路，置位线圈J1中通过正脉冲时，常闭触点为K1断开，常开触点为K2、K3吸合；复位线圈J2中通过正脉冲时，常闭触点为K1吸合，常开触点为K2、K3断开。

作为优选，所述电源电路包括阻容降压电路、桥式整流电路、稳压电路和滤波电路；所述阻容降压电路包括电阻R1，R1并联电容C1；所述桥式整流电路包括二极管整流桥D1；所述稳压电路包括稳压二极管D2；所述滤波电路包括并联的电阻Rc和电容C2；R1一端连接220V交流电，另一端连接D1，D1输出端之间连接有D2，D2两端分别连接Rc和C2；Rc和C2连接输出端。

以上电路，220V交流电经过阻容降压、桥式整流、平滑滤波之后，通过稳压二极管D2得到较为稳定的直流电，为后续的电路提供电源。

工作原理：电源电路从220V交流市电中取电，经过降压整流和稳压滤波之后得到直流电，为后续的电路提供电源；输入特定光信号短时间照射到带有特定波长透色功能的单色光传感器时，单色光传感电路能够产生一个正脉冲；传感器电路输出的正脉冲通过信号调理电路放大之后，输出给磁保持继电器驱动电路，在驱动电路的作用下，磁保持继电器改变电路的开关状态，从而控制后级家用电器的遥控待机电路的电源的接通与断开。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)在现有电器遥控待机电路电源上连接电器超低待机功耗电路，通过电器超低待机功耗电路控制电器遥控待机电路电源的接通与断开，在家用电器没有工作时，直接断开遥控待机电路电源，从而不产生待机功耗，只需要为电器超低待机功耗电路提供少量的电，就能间接控制家电，进行待机，跟现有的待机电路的功耗相比，电器超低待机功耗电路的功耗非常的少，所以有效的降低家用电器的待机功耗。

(2)本实用新型采用单色光传感器接收单色光的照射，来实现电路的远程控制，控制方案简单可靠，成本低廉。

(3)本实用新型将磁保持继电器应用在通断控制电路中，磁保持继电器脉冲触发的特性大幅降低了继电器部分的损耗。

(4)本实用新型采用纯硬件电路实现，电路结构简单，原理容易理解，便于使用分立元器件去组成电路，且电路参数易于调整。

附图说明

图1是具体实施例中电器超低待机功耗电路的结构示意图。

图2是电器超低待机功耗电路中的电源电路图。

图3是电器超低待机功耗电路中的单色光传感电路图。

图4是电器超低待机功耗电路中的信号调理电路及磁保持继电器驱动电路图。

图5是电器超低待机功耗电路中的磁保持继电器电路图。

图6是电器超低待机功耗电路的保持工作状态流程图。

图7是电器超低待机功耗电路的触发开工作状态流程图。

图8是电器超低待机功耗电路的触发关工作状态流程图。

图9是电器超低待机功耗电路的适配遥控器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种家用电器超低待机功耗电路，包括单色光传感电路、信号调理电路、继电器驱动电路、磁保持继电器和电源电路；

其中，电源电路从220V交流市电中取电，经过降压整流和稳压滤波之后得到5V的直流电，为后续的电路提供直流电源；输入650nm红光信号短时间照射到带有650nm波长透色功能的单色光传感器时，单色光传感电路能够产生一个正脉冲；单色光传感器输出的正脉冲通过信号调理电路之后，输出给磁保持继电器驱动电路，磁保持继电器驱动电路触发磁保持继电器的触点，磁保持继电器改变电路的开关状态，从而控制家用电器的遥控待机电路电源的接通与断开，在接通家用电器的遥控电路之后，就能用与家用电器适配的遥控器控制家电。

如图2所示，电源电路直接接到220V交流电上的，采用阻容降压和桥式整流电路；电容C1要求耐压要高、双极性,耐压一般取450V,容量与负载电流和要求的整流电压相关,R1用于系统断电时给C1上电压放电；整流采用桥式二极管整流，降压之后的交流电经过整流桥D1之后，得到脉动的直流电，再经过5V的稳压二极管D2和由Rc、C2组成的RC滤波电路之后，可得到较为稳定的5V直流电；需要合理的设计Rc、C2的值，以延长C2的充电时间，让C2为后级的继电器驱动电路快速提供能量后，需要经过较长的时间才能充满电，为下一次的动作做准备，且C2存储的能量只够让继电器触点动作一次。

如图3所示，单色光传感电路由电源电路产生的5V直流电进行供电，具有650nm滤光功能的光电二极管D3负极接5V，同时与一个阻值较大的电阻R2串联之后接地，输出信号us取自电阻R2两端；在没有光照或者普通自然光照射光电二极管D3时，其反向截止，此时的D3相当于一个断开的开关，电阻R2两端的输出电压us为0；当650nm红光发射电路发出的光线照射在光电二极管D3上时，光电二极管受激发而反向导通，此时D3相当于一个闭合的开关，电阻R2两端的输出电压us为5V高电平，当光电传感器收到短时间的650nm红光照射时，us为一个幅值为5V的正脉冲，该脉冲作为触发信号触发后级的相关电路产生相应的动作。

如图4所示，信号调理电路以单色光传感电路的输出us作为输入，经过滤波电容C3滤波之后分两路输入给两个参数相同的射极跟随器，其中一个射极跟随器由NPN型三极管Q1、基极电阻R3和发射极电阻R5组成，集电极接电源电路输出的5V直流电；另一个射极跟随器的配置完全相同，这两个射极跟随器电压放大倍数接近1，具有一定的电流放大作用，其输出信号取自三极管的发射极，作为磁保持继电器驱动电路的输入。

磁保持驱动电路由NPN型三极管构成，其中一路的驱动电路由三极管Q3作为开关管，工作在饱和导通和截止两种状态下，5V直流电源在串联了磁保持继电器的常闭触点K1、磁保持继电器的置位线圈J1之后与Q3的集电极相连，由信号调理电路输出的一路信号经过基极限流电阻R7之后与Q3的基极相连，Q3的发射极直接接地；另一路驱动电路的配置基本相同，只是三极管Q4集电极的配置不同，连接顺序为：5V直流电源串联磁保持继电器的常开触点K2、磁保持继电器的复位线圈J2之后与Q4的集电极相连。

如图5所示，磁保持继电器由2个控制线圈和3个触点构成，其中，置位线圈为J1，复位线圈为J2，常闭触点为K1，常开触点为K2、K3；常开触点K3串联限流电阻R11以及发光二极管D4之后再串联接入家用电器遥控接收电路的电源中；当控制线圈通过一个高于一定幅值且持续时间大于一段时间的正脉冲时，触点产生相应的动作，且在脉冲消失之后，触点仍然保持在原有状态，直到另一个线圈中通过脉冲；置位线圈J1中通过正脉冲时，常闭触点为K1断开，常开触点为K2、K3吸合；复位线圈J2中通过正脉冲时，常闭触点为K1吸合，常开触点为K2、K3断开。

在图2中电源电路的输出5V直流电分别连接在图3单色光传感电路的D3的负极、图4信号调理电路中的Q1和Q2管的集电极、磁保持继电器驱动电路的常开触点K1和常闭触点K2的一端；图3中单色光传感电路由R2引出的触发信号us连接到图4中信号调理电路的输入端，即与C3的非接地端相连；图5中的磁保持继电器常开触点K3串联接入家用电器遥控接收电路的电源中；即可实现由650nm光信号作为外部控制，控制家用电器的遥控电路的通断，从而降低待机功耗。

本实用新型电路分为三种工作状态：保持、触发开、触发关。

其中，如图6所示，保持工作状态的原理：当外部没有650nm输入光源信号时，触发信号us保持低电平，Q1、Q2管都截止，后级电路都不动作，继电器触点保持当前状态；

如图7所示，触发开工作状态的原理：在K3触点断开，即家用电器遥控电路没有接通的情况下，当外部有持续一定时间的650nm输入光源信号时，触发信号us为高电平脉冲，Q1、Q2管都导通,但是Q4由于连接常开触点，无法导通，只有Q3导通，J1线圈通电，常开触点K2吸合，使Q4具有导通的条件；常开触点为K3吸合，接通家用电器遥控接收电路的电源，同时点亮指示灯D4；常闭触点为K1断开，使J1线圈不再通电。

如图8所示，触发关工作状态的原理：在K3触点闭合，即家用电器遥控电路接通的情况下，当外部再次有持续一定时间的650nm输入光源信号时，触发信号us为高电平脉冲，Q1、Q2管都导通,但是Q3由于常闭触点K1处于断开状态，无法导通，此时只有Q4导通，J2线圈通电，常开触点K1吸合，使Q3具有导通的条件；常开触点为K3断开，断开家用电器遥控接收电路的电源，指示灯D4熄灭；常开触点为K2断开，使J2线圈不再通电。

家用电器只有处在触发开的工作状态下，才能用与其匹配的遥控器使其产生后续的动作；在工作中的650nm红光的发生电路可以直接采用市面上的红色激光笔，容易获取且成本低廉。

如图9所示，本实用新型家用电器超低待机功耗电路的适配遥控器采用现有的家用电器匹配遥控器和与遥控器连接的650nm红光发生电路，通过650nm红光发生电路产生的光信号，控制单色光传感器的输出信号us输出高电平脉冲，经过信号调理之后输入给磁保持继电器驱动电路，进一步触发继电器触点的相应动作，通过常开常闭触点的巧妙组合，构成自锁电路，使其在短时间照射条件下能够在触发开和触发关的工作状态下切换，从而控制家用电器的遥控待机电路电源的接通与断开，间接控制家电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例子而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。