專利名稱：一種智能電氣控制器的制作方法
一種智能電氣控制器[技術(shù)領(lǐng)域]本發(fā)明涉及智能照明和低壓電氣控制領(lǐng)域，尤其涉及一種智能電 氣控制器。[背景技術(shù)〗傳統(tǒng)的智能電氣控制器，包括燈光控制器、窗簾控制器、調(diào)光控 制器和場(chǎng)景控制器等，它們都有一個(gè)缺陷就是在遭遇突發(fā)性的干擾，或 遭遇停電再來(lái)電后，或瞬間掉電，或自身控制電路中某些部分故障，智 能低壓電氣控制器就不能正常工作下去。這種智能低壓電氣控制器在 驅(qū)動(dòng)電路中采用的是常規(guī)的非磁保持繼電器電路或可控硅驅(qū)動(dòng)電路， 一旦失電或受到外界干擾或電路中某些元件故障，控制器就不能正常 工作或工作狀態(tài)發(fā)生變化，給使用者帶來(lái)使用上的不安和不方便。同 時(shí)，傳統(tǒng)的燈光控制器采用普通的繼電器，繼電器的吸合(常開(kāi)型繼電 器)和斷開(kāi)(常閉型繼電器)是靠持續(xù)通電消耗電能來(lái)得以保持的。負(fù) 荷工作時(shí)，繼電器需要消耗電能，這對(duì)于一個(gè)龐大的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， 因?yàn)闊艄饪刂破餍枰姸嗬^電器，為了維持照明系統(tǒng)工作，燈光控制 器的繼電器就要消耗大量的電能。[發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在受到外界干擾或失電恢復(fù)后，能自動(dòng)恢復(fù)原始工作狀態(tài)的智能電氣控制器。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是， 一種智能電 氣控制器，包括輸入接口、通信接口、微處理器、驅(qū)動(dòng)單元、停電檢 測(cè)單元、儲(chǔ)能單元、輸出單元和低壓電源，所述的輸入接口用以外接輸入單元，向微處理器輸送控制信號(hào)；所述的通信接口與微處理器連 接，實(shí)現(xiàn)微處理器與外部通信；所述的驅(qū)動(dòng)單元受微處理器控制，向 輸出單元發(fā)出控制信號(hào)；所述的低壓電源向智能電氣控制器的低壓元 件供電，所述的輸出單元包括可控硅輸出單元，所述的驅(qū)動(dòng)單元包括 可控硅驅(qū)動(dòng)單元；所述的微處理器向可控硅驅(qū)動(dòng)單元輸出控制信號(hào)， 并暫存控制數(shù)據(jù)，由可控硅驅(qū)動(dòng)單元對(duì)可控硅輸出單元的輸出進(jìn)行控 制；所述的停電檢測(cè)單元連接市電，當(dāng)市電斷電時(shí)，向微處理器發(fā)出 保存控制數(shù)據(jù)的信號(hào)；所述的儲(chǔ)能單元當(dāng)市電斷電時(shí)，提供微處理器 保存暫存控制數(shù)據(jù)所需的電能。以上所述的智能電氣控制器，所述的輸出單元包括磁保持繼電器， 所述的驅(qū)動(dòng)單元包括繼電器驅(qū)動(dòng)單元；所述的^f敬處理器向繼電器驅(qū)動(dòng) 單元輸出控制信號(hào)，所述的繼電器驅(qū)動(dòng)單元向磁保持繼電器發(fā)出脈沖 控制信號(hào)控制》茲保持繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)閉。以上所述的智能電氣控制器，所述的可控硅驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)光電耦 合器與可控硅輸出單元連接。以上所述的智能電氣控制器，所述的停電檢測(cè)單元包括共模抑制 線圈、降壓變壓器和整形取樣電路，所述共模抑制線圈的2個(gè)輸入端 接市電，2個(gè)輸出端接降壓變壓器的2個(gè)輸入端，降壓變壓器的2個(gè)輸出端接整形取樣電路的輸入端，整形取樣電路的輸出端接所述的微處 理器的停電檢測(cè)信號(hào)端。以上所述的智能電氣控制器，所述的整形取樣電路包括2個(gè)光電 耦合器，整形取樣電路2個(gè)光電耦合器的輸入端反向并接后接降壓變壓器的2個(gè)輸出端；整形取樣電路2個(gè)光電耦合器的輸出端并接后， 其正極接微處理器的停電檢測(cè)信號(hào)端并通過(guò)下拉電阻接正電源，負(fù)極 接地。以上所述的智能電氣控制器，所述的輸入接口與微處理器通過(guò)光 電耦合器連接，所述的通信接口通過(guò)光電耦合器與微處理器連接。以上所述的智能電氣控制器，所述的通信接口為2個(gè)，2個(gè)通信 接口并接。以上所述的智能電氣控制器，所述的低壓電源包括二極管和穩(wěn)壓 電路，所述的二極管接通信接口并從通信接口取電，經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓 后向智能電氣控制器的低壓元件供電。以上所述的智能電氣控制器，所述的低壓電源包括整流電路和穩(wěn) 壓電路，所述的整流電路接市電，經(jīng)整流和穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向智能電 氣控制器的低壓元件供電。本發(fā)明智能電氣控制器中包括停電檢測(cè)單元和儲(chǔ)能單元，當(dāng)市電 斷電時(shí)，停電檢測(cè)單元向微處理器發(fā)出保存控制數(shù)據(jù)的信號(hào)，儲(chǔ)能單 元向微處理器保存暫存控制數(shù)據(jù)提供所需的電能，微處理器可以把停 電前調(diào)光控制器的調(diào)光狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到內(nèi)部的電可4寮存儲(chǔ)器中，待下 次上電時(shí)自動(dòng)將數(shù)據(jù)讀出來(lái)將調(diào)光控制器恢復(fù)到掉電前的狀態(tài)，為使用者帶來(lái)了方i更。 [


]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。 圖l是本發(fā)明智能電氣控制器的原理框圖。圖2是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例微處理器單元電路圖。 圖3是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例輸入接口電路前的光電耦合 單元電路圖。圖4是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例驅(qū)動(dòng)單元與微處理器單元間的光電隔離電路圖。圖5是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例驅(qū)動(dòng)單元1與孩i處理器單元間的光電隔離電i 各圖。圖6是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例輸入接口單元電路圖。圖7是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例通信接口及其光電隔離單元電路圖。圖8是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例驅(qū)動(dòng)單元電路圖。圖9是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例輸出單元電路圖。圖10是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例通信接口的供電電路圖。圖11是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例低壓電源單元電路圖。圖12是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例降壓變壓器單元電路圖。圖13是本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例過(guò)零點(diǎn)的停電檢測(cè)單元電路圖。 [具體實(shí)施方式
]如圖l所示，本發(fā)明智能電氣控制器，包括輸入接口、通信接口、 微處理器、驅(qū)動(dòng)單元、停電檢測(cè)單元、儲(chǔ)能單元、可控硅輸出單元、 繼電器輸出單元和光電耦合器。輸入接口用以外接輸入單元，向微處 理器輸送控制信號(hào)，輸入接口與微處理器間通過(guò)光電耦合器連接。可 控硅輸出單元和繼電器輸出單元分別接負(fù)荷可調(diào)的負(fù)載和負(fù)荷固定的 負(fù)載。驅(qū)動(dòng)單元受微處理器控制，向可控硅輸出單元和繼電器輸出單 元發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)光電耦合器與可控硅輸出單元連接。 通信接口外接外部控制器，并通過(guò)光電耦合器與微處理器元連接，向微處理器發(fā)送外部控制信號(hào)。當(dāng)按下遠(yuǎn)離智能電氣控制器的墻壁開(kāi)關(guān)(輸入單元)時(shí)，微處理 器感知后做出反應(yīng)，是開(kāi)關(guān)用電負(fù)荷信號(hào)就輸出一組脈沖編碼信號(hào)給 驅(qū)動(dòng)單元，繼電器驅(qū)動(dòng)單元向磁保持繼電器發(fā)出脈沖控制信號(hào)控制磁保持繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)閉；是調(diào)光或調(diào)速信號(hào)就輸出一組P麵(脈寬調(diào)制) 信號(hào)給驅(qū)動(dòng)單元，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力后再調(diào)制到光電耦合器上，由過(guò)零檢 測(cè)的光電耦合器來(lái)控制可控硅的導(dǎo)通，通過(guò)可控硅輸出單元調(diào)節(jié)用電 負(fù)荷白熾燈的亮度或電機(jī)的速度。通信接口接收到其它外部控制器(電 腦或無(wú)線信道)來(lái)的數(shù)據(jù)指令包，通過(guò)具有高傳輸數(shù)據(jù)速率和能隔離 外來(lái)高電壓的光電耦合器進(jìn)入到微處理器，微處理器在微秒級(jí)內(nèi)做出 反應(yīng)控制輸出單元的動(dòng)作。停電檢測(cè)單元連接市電，當(dāng)市電斷電時(shí)， 向微處理器發(fā)出保存控制數(shù)據(jù)的信號(hào)；儲(chǔ)能單元當(dāng)市電斷電時(shí)，提供 微處理器保存暫存控制數(shù)據(jù)所需的電能，待下次上電時(shí)微處理器將數(shù) 據(jù)讀出來(lái)恢復(fù)智能電氣控制器掉電前的狀態(tài)。在圖2至圖13所示的本發(fā)明智能電氣控制器實(shí)施例中，智能電氣控制器中有并接的485網(wǎng)線雙接口 J5和J6(如圖IO所示)，這樣的雙 接口 一進(jìn)一 出便于各控制器通信單元電路串接。在控制器中通信單元 低壓元件的供電回路是由防反向電流的二極管和穩(wěn)壓IC 78L05通過(guò)網(wǎng) 線提供，圖10中的D13和U10分別是二極管和穩(wěn)壓IC。對(duì)于燈光控制器，圖2是微處理器單元電路的電路圖。其中U3(STC89C54RD+)是微處理器，它通過(guò)5， 6， 7引腳與圖7所示的485 通信接口及其光電隔離單元電路中的光電耦合IC U5,U6和Ull連接， 以9600的波特率對(duì)485通信IC Ul進(jìn)行串口通信，分析、執(zhí)行和反饋 接收到的指令數(shù)據(jù)包。微處理器U3可以感知墻壁開(kāi)關(guān)上送來(lái)的信號(hào)， 例如圖3中的光電耦合IC U12的輸入引腳22與圖6中的外接線端子 J6的l腳相連，如果外接的復(fù)位開(kāi)關(guān)被執(zhí)行按下一次，那么圖3中光 電耦合IC U12的第1腳電平就被拉低一次，也就是連到微處理器U3 上的第40引腳電平有一次變動(dòng)，即有一次從高到低再回到高的變化， 微處理器U3感知到這次變化后，就給相應(yīng)口線第18引腳和第19引腳 輸出100mS寬度的組合脈沖，這對(duì)組合脈沖通過(guò)光電耦合IC U2和U14(圖4和圖5所示)的第16引腳加到圖8中的編碼驅(qū)動(dòng)ICU7(BL8023 ) 的第3和第7引腳上。這樣U7根據(jù)第3和第7引腳上的組合脈沖，在 第1腳和第5腳上輸出相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)脈沖電流，使圖9中的磁保持繼電 器K5改變一次狀態(tài)，即磁保持繼電器輸出觸點(diǎn)原來(lái)是斷開(kāi)的現(xiàn)在就閉 合，或原來(lái)是閉合的現(xiàn)在就斷開(kāi)(這里假設(shè)原來(lái)是斷開(kāi)的)，當(dāng)微處理 器U3輸出的脈沖過(guò)后，編碼驅(qū)動(dòng)IC U7 (圖8 )也就不理會(huì)其它的各種形式的干擾脈沖.微處理器U3編碼脈沖的時(shí)序和脈沖的寬度是特定 的，不符合其特征的干擾脈沖編碼驅(qū)動(dòng)IC U7是不會(huì)理會(huì)的。磁保持 繼電器就持續(xù)的維持這種閉合的狀態(tài)，這時(shí)的磁保持繼電器K5不再需 要電流。因?yàn)榫幋a驅(qū)動(dòng)IC U7的第1腳和第5腳輸出的是高阻抗，磁 保持繼電器K5的線圏也就得不到電流，它的輸出觸點(diǎn)是靠?jī)?nèi)部的永磁 鐵穩(wěn)定吸合而閉合著。如果K5是非》茲保持繼電器，那么電路突遭干擾 或突然掉電，K5的線圈電流就會(huì)不穩(wěn)定，造成輸出觸點(diǎn)亂動(dòng)作，接在 輸出觸點(diǎn)上的用電器例如電燈泡就會(huì)狂亂閃爍，引起用戶的不安，有 時(shí)甚至燒毀用電器。如果控制部分的電路遭遇強(qiáng)大的雷擊感應(yīng)而損壞 了微電腦處理芯片時(shí)，同時(shí)雷擊常常又總是伴隨著停電，當(dāng)再次恢復(fù) 供電時(shí)，控制器就失去了記憶，非磁保持繼電器就會(huì)使連接到輸出觸 點(diǎn)的用電器停止使用，而磁保持繼電器就不會(huì)失去了記憶，它牢牢的 記住了你按過(guò)一次開(kāi)關(guān)的這個(gè)命令，使接在輸出觸點(diǎn)上的用電器得以 繼續(xù)正常使用。這種自保持的功能是傳統(tǒng)控制器無(wú)法能做到的。具有 自保持功能的窗簾控制器也可以上述的電路結(jié)構(gòu)和i茲保持繼電器。
在圖2中，與孩i處理器U3連接的U20和U21是可控硅輸出單元的 驅(qū)動(dòng)芯片，通過(guò)光耦驅(qū)動(dòng)可控硅輸出單元，可以進(jìn)行調(diào)光或調(diào)速，如 調(diào)節(jié)白熾燈的亮度或電器電機(jī)的速度。
如圖ll所示，本實(shí)施例低壓電源包括整流電路和穩(wěn)壓電路，市電 經(jīng)降壓后再經(jīng)整流和穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向智能電氣控制器的低壓元件供 電。如圖12所示，220V的交流電通過(guò)接線座Jl，共才莫抑制線圈CT2 和變壓器T2的次級(jí)線圏PortC——PortD加到圖13的光電耦合IC U16 和U18的輸入端上。共模抑制線圈CT2起濾波的作用，因?yàn)槔^電器的 輸出觸點(diǎn)在切換負(fù)載時(shí)有電弧火花產(chǎn)生的電磁干擾，通過(guò)本身的供電 回路干擾外界，而485的通信回路最易受到干擾。為了降低電壓和保 持足夠小的體積，變壓器T2的次級(jí)線圏做得線圈匝數(shù)多而線徑小，220V 的交流電在次級(jí)線圈得到足夠的降壓后還保持一個(gè)50Hz的正弦交流信 號(hào)給后面的整形取樣電路整形，取樣。圖13中的U16和U18組成整形 取樣電路，U16和U18的輸出端第4引腳合并在一起，即把交流電的正 半周和負(fù)半周匯集一起給到圖2中微處理器U3 (STC89C54RD+)的第 8引腳，這個(gè)引腳是個(gè)中斷引腳，作為停電檢測(cè)信號(hào)端。如果微處理器 U3在50Hz的交流電中，T = 20mS的一個(gè)周期中找不到交流脈動(dòng)的波 形(經(jīng)過(guò)整形是一個(gè)接一個(gè)的負(fù)跳變脈沖)就認(rèn)為是掉電或停電，微 處理器U3就把當(dāng)前調(diào)光控制器的調(diào)光狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到內(nèi)部的電可擦存 儲(chǔ)器中，待下次上電時(shí)將數(shù)據(jù)讀出來(lái)恢復(fù)掉電前的狀態(tài)。這種存儲(chǔ)過(guò) 程需要的時(shí)間只需2mS左右的時(shí)間，而微處理器在掉電后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所 需的電能由二極管Dx和電容Cx所組成的儲(chǔ)能電路提供。
權(quán)利要求
1.一種智能電氣控制器，包括輸入接口、通信接口、微處理器、驅(qū)動(dòng)單元、輸出單元和低壓電源，所述的輸入接口用以外接輸入單元，向微處理器輸送控制信號(hào)；所述的通信接口與微處理器連接，實(shí)現(xiàn)微處理器與外部通信；所述的驅(qū)動(dòng)單元受微處理器控制，向輸出單元發(fā)出控制信號(hào)；所述的低壓電源向智能電氣控制器的低壓元件供電，其特征在于，包括停電檢測(cè)單元和儲(chǔ)能單元，所述的輸出單元包括可控硅輸出單元，所述的驅(qū)動(dòng)單元包括可控硅驅(qū)動(dòng)單元；所述的微處理器向可控硅驅(qū)動(dòng)單元輸出控制信號(hào)，并暫存控制數(shù)據(jù)，由可控硅驅(qū)動(dòng)單元對(duì)可控硅輸出單元的輸出進(jìn)行控制；所述的停電檢測(cè)單元連接市電，當(dāng)市電斷電時(shí)，向微處理器發(fā)出保存控制數(shù)據(jù)的信號(hào)；所述的儲(chǔ)能單元當(dāng)市電斷電時(shí)，提供微處理器保存暫存控制數(shù)據(jù)所需的電能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的輸出 單元包括;茲保持繼電器，所述的驅(qū)動(dòng)單元包括繼電器驅(qū)動(dòng)單元；所 述的微處理器向繼電器驅(qū)動(dòng)單元輸出控制信號(hào)，所述的繼電器驅(qū)動(dòng) 單元向磁保持繼電器發(fā)出脈沖控制信號(hào)控制磁保持繼電器觸點(diǎn)的 開(kāi)閉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的可控 硅驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)光電耦合器與可控硅輸出單元連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的停電檢測(cè)單元包括共模抑制線圈、降壓變壓器和整形取樣電路，所述共模抑制線圈的2個(gè)輸入端接市電，2個(gè)輸出端接降壓變壓器的2個(gè) 輸入端，降壓變壓器的2個(gè)輸出端接整形取樣電路的輸入端，整形 取樣電路的輸出端接微處理器的停電檢測(cè)信號(hào)端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的整形 取樣電路包括2個(gè)光電耦合器，整形取樣電路2個(gè)光電耦合器的輸 入端反向并接后接降壓變壓器的2個(gè)輸出端；整形取樣電路2個(gè)光 電耦合器的輸出端并接后，其正極接微處理器的停電檢測(cè)信號(hào)端并 通過(guò)下拉電阻接正電源，負(fù)極接地。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的 輸入接口與微處理器通過(guò)光電耦合器連接，所述的通信接口通過(guò)光 電耦合器與微處理器連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的 通信接口為2個(gè)，2個(gè)通信接口并接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的 低壓電源包括二極管和穩(wěn)壓電路，所述的二極管接通信接口并從通 信接口取電，經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向智能電氣控制器的低壓元件供電。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能電氣控制器，其特征在于，所述的 低壓電源包括整流電路和穩(wěn)壓電路，所述的整流電路接市電，經(jīng)整 流和穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后向智能電氣控制器的低壓元件供電。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種智能電氣控制器，包括輸入接口、通信接口、微處理器、驅(qū)動(dòng)單元、停電檢測(cè)單元、儲(chǔ)能單元、輸出單元和低壓電源，微處理器向可控硅驅(qū)動(dòng)單元輸出控制信號(hào)，并暫存控制數(shù)據(jù)，由可控硅驅(qū)動(dòng)單元對(duì)可控硅輸出單元的輸出進(jìn)行控制；停電檢測(cè)單元連接市電，當(dāng)市電斷電時(shí)，向微處理器發(fā)出保存控制數(shù)據(jù)的信號(hào)；儲(chǔ)能單元當(dāng)市電斷電時(shí)，提供微處理器保存暫存控制數(shù)據(jù)所需的電能。本發(fā)明智能電氣控制器中的微處理器可以把停電前調(diào)光控制器的調(diào)光狀態(tài)數(shù)據(jù)保存到內(nèi)部的電可擦存儲(chǔ)器中，待下次上電時(shí)自動(dòng)將數(shù)據(jù)讀出來(lái)將調(diào)光控制器恢復(fù)到掉電前的狀態(tài)，為使用者帶來(lái)了方便。
文檔編號(hào)G01R19/165GK101556465SQ200910106558
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
發(fā)明者永 劉, 雄 劉, 葉惲春, 孫益明, 曾文德, 石成海, 胡曉霞 申請(qǐng)人:卓靈智能(深圳)有限公司