專利名稱：二線制寬相角紅外遙控觸摸多功能調(diào)光開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種二線制多功能調(diào)光開關(guān)。
目前，以各種燈控專用集成電路為核心組成的調(diào)光開關(guān)最具代表性。如LS723X系列、SM7232為觸摸無級(jí)調(diào)光開關(guān)(見圖3)，M668為分檔調(diào)光開關(guān)(見圖4)，已有的二線制調(diào)光開關(guān)存在如下缺點(diǎn)；燈控開關(guān)自身的直流供電都采用電阻串聯(lián)降壓方式。在這種方式中，燈的亮度越高，可控硅導(dǎo)通角越大，供電充電時(shí)間就越短，供電充電電流越小，可控硅全周期導(dǎo)通，將造成供電枯竭。即所謂明態(tài)供電不足。因而，必須留出一段可控硅關(guān)斷期為自身供電，一方面限制了可控硅的最大導(dǎo)通角，即調(diào)光范圍受到限制。另一方面，供電電流也小，且串聯(lián)供電電阻的阻值必須按可控硅最小關(guān)斷期取值，顯然這個(gè)阻值比全周期供電的取值要小許多，電阻小靜態(tài)功耗就大。同時(shí)，自身供電不足限制了遙控接收單元的采用。
本發(fā)明的目的，是提供一種采用新的供電技術(shù)的二線制紅外遙控、觸摸多功能調(diào)光開關(guān)。
本發(fā)明的主控回路是單硅全橋方案的變形。在常見二極管橋、單向可控硅為主控回路的方案中串入一明態(tài)自身供電電路單元。
本發(fā)明的要點(diǎn)，是上述的明態(tài)自身供電電路為主控器控制的小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源電路。小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源電路，是串聯(lián)在主控回路中單向可控硅與公共地之間的一個(gè)明態(tài)直流供電單元電路。該單元電路能夠受控飽和導(dǎo)通或穩(wěn)壓導(dǎo)通，在穩(wěn)壓導(dǎo)通時(shí)為自身貯能濾波電路充電。所述小導(dǎo)角指交流電半周期的一個(gè)明態(tài)供電的小期間，這個(gè)小期間包含在單向可控硅的導(dǎo)通角內(nèi)，一般安排在交流電半周期的末期較為合適。
小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源是針對(duì)串接電阻在白熾燈明態(tài)供電不足而設(shè)計(jì)的配合暗態(tài)串聯(lián)供電電阻合成供電的明態(tài)直流供電電路。在交流電半周期，主控元件可控硅可存在關(guān)斷期和導(dǎo)通期，在導(dǎo)通期內(nèi)存在小導(dǎo)角期。當(dāng)單向可控硅處于關(guān)斷期，主控器發(fā)出控制信號(hào)，令小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源處于穩(wěn)壓導(dǎo)通狀態(tài)(因無主控電流，實(shí)際小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源截止)，單向可控硅陰極懸浮，可防止誤觸發(fā)。當(dāng)觸發(fā)可控硅時(shí)，主控器在發(fā)出觸發(fā)脈沖的同時(shí)，發(fā)出信號(hào)令小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源飽和導(dǎo)通，連接單向可控硅陰極至地提供觸發(fā)條件，為主控回路提供通路。而后在小導(dǎo)角期主控器發(fā)出信號(hào)令小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源穩(wěn)壓導(dǎo)通，使主控電流向貯能濾波電路短時(shí)浪涌充電補(bǔ)充電能。如果小導(dǎo)角期安排在交流電半周期的末期，則穩(wěn)壓狀態(tài)一直持續(xù)到單向可控硅零流自動(dòng)關(guān)斷。
改變小導(dǎo)角期的大小，可以改變明態(tài)供電電流。改變暗態(tài)串聯(lián)供電電阻的大小，可以改變暗態(tài)供電電流。二者互補(bǔ)供電，從而具有以下特點(diǎn)；1.串聯(lián)供電電阻在單向可控硅關(guān)斷時(shí)供電，小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源在單向可控硅接通時(shí)供電，二者明暗態(tài)互補(bǔ)供電，各展所長，可使全周期直流供電平穩(wěn)穩(wěn)定，供電能力增強(qiáng)，從而可以增加如遙控接收解調(diào)等電路單元以增強(qiáng)調(diào)光開關(guān)的功能和性能。
2.由于小導(dǎo)角明態(tài)供電是可控硅導(dǎo)通時(shí)的供電方式，因而可以取消對(duì)可控硅導(dǎo)通角的限制，實(shí)現(xiàn)全周期調(diào)光。
3.小導(dǎo)角期明態(tài)供電是主控電流，只一小部分電能用作供電，大部分用作白熾燈燈絲發(fā)光，沒有電能浪費(fèi)。
4.小導(dǎo)角穩(wěn)壓源小導(dǎo)角期穩(wěn)壓導(dǎo)通的時(shí)間不及交流半周期的十分之一，且瞬時(shí)電流也小，使得小導(dǎo)角穩(wěn)壓源功耗很小。
下面，結(jié)合一個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述

圖1是實(shí)施例的電路原理圖，圖2是實(shí)施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3、圖4分別是SM7232觸摸無級(jí)調(diào)光開關(guān)、M668觸摸分檔調(diào)光開關(guān)電路原理圖。下面結(jié)合附圖進(jìn)行說明。
實(shí)施例包括主控器、主控電路、明態(tài)自身供電電路、暗態(tài)自身供電電路、貯能濾波電路、紅外遙控接收解調(diào)單元電路、觸摸信號(hào)電路、回零脈沖取樣電路和時(shí)鐘電路。
主控器P1采用微單片機(jī)PIC16C54，經(jīng)在其內(nèi)固化本技術(shù)方案的控制程序制造。
PIC16C54是八位全靜態(tài)EPROM微單片機(jī)，CMOS工藝制造。內(nèi)部EPROM512×8位，通用寄存器26個(gè)，特殊功能寄存器6個(gè)。外部18只引腳，12個(gè)是輸入輸出端，分為A口4位，B口8位，每個(gè)輸入輸出端都具有二個(gè)反接的保護(hù)二極管。本方案使用了B口的7位，A口P1的1、2、17、18腳閑置可作它用。附圖1將其接地。下面將P1各引腳的功能及定義介紹如下P1的11腳可控硅控制輸出端，P1的12腳小導(dǎo)角開關(guān)控制電壓輸出端。
P1其它引腳的功能和設(shè)置情況如下P1的6腳遙控信號(hào)輸入端，P1的7腳觸摸調(diào)暗輸入端，P1的8腳觸摸調(diào)亮輸入端，P1的9腳觸摸開關(guān)輸入端，P1的10腳回零脈沖取樣輸入端，P1的13腳未用接地。P1的15腳接VSS公共地電源負(fù)端，P1的14腳為正電源VDD，P1的15、16腳晶振時(shí)鐘輸出輸入端。P1的14腳是啟動(dòng)復(fù)位接正電源。P1的3腳為外計(jì)數(shù)輸入無用接正電源。
P1適用電源電壓2.5～6.25伏，輸出驅(qū)動(dòng)電流高電平最大20MA，低電平最大25MA。
控制器P1具有如下主要功能；1.調(diào)光信號(hào)記憶和輸出。124個(gè)亮度等級(jí)。
2.控制小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源。
3.觸摸信號(hào)檢測(cè)。
4.漸變式調(diào)光。分為快速漸變式調(diào)光和慢速漸變式調(diào)光。
5.回零脈沖檢測(cè)。
6.紅外遙控信號(hào)的解碼和控制輸出。
主控回路由橋式整流器DD、電感L、可控硅SCR、三極管G1及電阻R8組成。主控回路是白熾燈電流的主要通道，本電路屬常見單硅全橋方案的變形。電感L是為防止主控電流干擾交流電源和輻射電磁波而設(shè)置的。橋式整流器DD的輸入端與電網(wǎng)、白熾燈泡接通。橋式整流器DD的輸出負(fù)端接地，輸出正端接可控硅SCR陽極，可控硅SCR陰極接三極管G1的集電極，G1的發(fā)射極接地，可控硅SCR的觸發(fā)極經(jīng)R8接主控器P1的11腳。主控回路中的元件最大允許電流要相互一致，相對(duì)白熾燈負(fù)載留出足夠裕量。
明態(tài)自身供電電路，由三極管G1和G2(接成復(fù)合管，也可采用達(dá)林頓管或放大系數(shù)特大的一只三極管，總之G1、G2的復(fù)合放大倍數(shù)要滿足G1實(shí)現(xiàn)主控電流飽和導(dǎo)通的要求。)及穩(wěn)壓管JW1、二極管D1和電阻R14。G1和G2的集電極與SCR的陰極連接，G1的發(fā)射極接地，G2的發(fā)射極與G1的基極連接，G2的基極連接JW1的正極和R14，通過R14與P1的12腳連接，JW1的另一端接G1的集電極。D1的正極與G1的集電極連接，D1的負(fù)極接貯能濾波輸入節(jié)點(diǎn)A1。
暗態(tài)供電電路由R15組成，一端接可控硅SCR陽極，另一端接節(jié)點(diǎn)A1。
貯能濾波電路由穩(wěn)壓管JW2，電解電容C5、C6、電容C4、電阻R10及電阻R16組成。節(jié)點(diǎn)A1是貯能濾波電路的輸入端，連接有二極管D1的負(fù)極、電解電容C6的正極、電阻R10、電阻R15。C6的負(fù)極接地。R10的另一端接直流電源正極A6。A6還接有電解電容C5的正極、電容C4的一端、穩(wěn)壓管JW2的負(fù)極。C6、C5和JW2的另一端接地。電阻R16一端接A6，另一端接地。R16在交流電掉電時(shí)可快速放電，對(duì)于主控器重新啟動(dòng)十分有利。
觸摸信號(hào)電路，由橋式整流器DD、主控器的觸摸輸入端和觸摸輸入電路組成。觸摸輸入電路設(shè)置了三個(gè)觸摸輸入端組，分別由觸摸極板CM1、CM2、CM3，電容C10、C11、C12，電阻R11、R12、R13組成。
回零脈沖取樣電路，由三極管G3，電阻R4、R5組成。G3的基極經(jīng)R3接正電源，G3的集電極接P1的10腳。R4的一端接G3的集電極，另一端接可控硅SCR的輸出正端。回零脈沖取樣用于同步50赫茲交流電源。三極管G3接成了恒流源以替代常見的電阻分壓回零脈沖取樣電路?？蓪?duì)呈小尖峰的回零脈沖起到很好的展寬和整形作用。
主控器P1的時(shí)鐘電路由晶振C9、電阻R7、電容C7、C8組成。電容C7一端接P1的16腳，另一端接地。C8一端通過電阻R7接P1的15腳，另一端接地。晶振C9一端接P1的16腳，其另一端與C8、R7之間的節(jié)點(diǎn)A2連接。晶振的諧振頻率為3.5795兆赫。由于晶振頻率十分穩(wěn)定，所以可控硅的導(dǎo)通角穩(wěn)定，帶來白熾燈亮度的高度穩(wěn)定。
紅外遙控接收解調(diào)單元電路由紅外接收專用集成電路C×20106A、接收光敏二極管D1和電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、C3組成。解調(diào)輸出的紅外遙控信號(hào)經(jīng)R9送入P1的6腳。紅外遙控接收單元采用的是通用接收單元，只不過屏蔽要求嚴(yán)格。不使用紅外遙控可將P1的6腳接高電平。
本調(diào)光開關(guān)以交流電半周期為基本工作周期，在時(shí)序上將每個(gè)工作周期分解為回零脈沖檢測(cè)段(上交流半波的175～180度和本次半波的1～2度)，觸摸信號(hào)檢測(cè)段(2～4度)，調(diào)相調(diào)光段(4～161度)，小導(dǎo)角直流供電段(152～178度)，四個(gè)階段。個(gè)別段界是交叉銜接的。同時(shí)，為了不同的需要，段界可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。
調(diào)光開關(guān)可制作成附圖2的結(jié)構(gòu)，各單元電路設(shè)置在電路板1上，電路板1固定在殼體2內(nèi)，在殼體2的表面設(shè)置有紅外線透過窗口4和指觸感應(yīng)凹坑3。
調(diào)光開關(guān)在接入電網(wǎng)時(shí)自身帶電，調(diào)試時(shí)應(yīng)注意防止觸電。
固化在主控制器P1內(nèi)專用控制程序的說明；P1編程采用PIC微單片機(jī)專用匯編語言編程。P1專用控制程序以交流電半周期為基本處理周期或工作周期，起點(diǎn)是回零脈沖上升沿，終點(diǎn)是回零脈沖低電平，周而復(fù)始工作。計(jì)時(shí)采用P1的F1定時(shí)時(shí)鐘，分頻系數(shù)為64，F(xiàn)1的一個(gè)計(jì)數(shù)為一個(gè)定時(shí)單元。當(dāng)采用3.5795兆赫晶體時(shí)，每個(gè)交流電半周期可分成近140個(gè)定時(shí)單元。標(biāo)號(hào)為0至139，每個(gè)定時(shí)單元約占1.28度相角。定時(shí)單元與技術(shù)方案的實(shí)時(shí)處理對(duì)應(yīng)關(guān)系如下；0至1單元觸摸信號(hào)延時(shí)。(保持可控硅在關(guān)閉狀態(tài))。
2單元觸摸信號(hào)采集。
2至125單元調(diào)相調(diào)光，對(duì)應(yīng)1至124個(gè)亮度等級(jí)。1為最亮，124為最暗。
120單元為明態(tài)供電開始，亮度等級(jí)值在110以下則小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓導(dǎo)通進(jìn)行明態(tài)供電至137單元關(guān)閉。
134至139單元進(jìn)行回零脈沖檢測(cè)，同步交流電源。
下面分述各種功能的實(shí)現(xiàn)。
1，亮度信號(hào)輸出。
當(dāng)前的亮度等級(jí)是寄存在亮度寄存器內(nèi)。從2定時(shí)單元起(1亮度等級(jí))，定時(shí)單元號(hào)寄存器伴隨定時(shí)器F1增加的同時(shí)，逐次與亮度寄存器的內(nèi)容比較，當(dāng)二值相等時(shí)，置P1的11、12腳為高電平，觸發(fā)SCR導(dǎo)通，G1飽和導(dǎo)通，接通主控電流。在以后的單元將復(fù)位P1的11腳，從而觸發(fā)SCR的信號(hào)為窄脈沖信號(hào)。主控器在亮度等級(jí)最低時(shí)將自動(dòng)關(guān)閉亮度輸出。
2，觸摸信號(hào)檢測(cè)。
觸摸信號(hào)檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)分為信號(hào)延時(shí)和采樣兩個(gè)階段。在延時(shí)階段，首先保持P1的11腳為低電平，在0、1單元進(jìn)行初相延時(shí)，延時(shí)至初相3.5至4.5度，相瞬時(shí)電壓大約為19伏至24伏，延時(shí)結(jié)束。進(jìn)入采樣階段，微單片機(jī)P1讀取7、8、9腳的狀態(tài)并保存到觸摸寄存器，以備分析和利用。為了克服各種干擾，程序設(shè)計(jì)累計(jì)觸摸0.60秒有效。
3，回零脈沖檢測(cè)。
按照技術(shù)方案的設(shè)計(jì)，在134定時(shí)單元以后進(jìn)行回零脈沖檢測(cè)，主控器讀回零脈沖輸入端的電平，順序如下；先判斷低電平的出現(xiàn)，如果沒有就反復(fù)。低電平出現(xiàn)了就開始讀高電平，如果沒有就反復(fù)，讀到了程序就開始下一個(gè)周期?；亓忝}沖的適當(dāng)提前讀取是為防止交流電源頻率偏高而設(shè)。
4，亮度漸變輸出。
漸變式調(diào)光可以提高人眼感光的舒適度，并且有利于提高白熾燈的使用壽命。主控器的漸變式調(diào)光分為快速漸變和慢速漸變。快速漸變式調(diào)光以設(shè)定值為目標(biāo)，從當(dāng)前亮度等級(jí)開始，以每個(gè)周期變化一個(gè)亮度等級(jí)的速度向設(shè)定值變化。慢速漸變式調(diào)光在向目標(biāo)變化的同時(shí)，要在每個(gè)亮度等級(jí)停留一段時(shí)間，其停留的周期數(shù)存放在慢速寄存器中。為了使得漸變?nèi)岷?，本方案的停留周期?shù)公式為當(dāng)前的亮度等級(jí)除以16取整加1。
5，紅外遙控信號(hào)的接收和解碼。
主控器在每個(gè)定時(shí)單元都對(duì)其6腳采樣一次，通過對(duì)采樣數(shù)據(jù)的分析，核對(duì)為正常的遙控碼，即按其碼進(jìn)行相應(yīng)的處理。
權(quán)利要求
二線制寬相角紅外遙控、觸摸多功能調(diào)光開關(guān)，包括主控器、主控電路、明態(tài)供電電路、暗態(tài)供電電路、貯能濾波電路、觸摸信號(hào)電路、紅外遙控接收單元電路、回零脈沖取樣電路和時(shí)鐘電路。其特征為明態(tài)自身供電電路為串聯(lián)在單硅全橋主控回路中的受主控器控制可穩(wěn)壓導(dǎo)通或飽和導(dǎo)通的；在交流電半周期的小導(dǎo)角期為自身明態(tài)供電的小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源，小導(dǎo)角開關(guān)穩(wěn)壓源電路，由三極管G1和G2(接成復(fù)合管，也可采用達(dá)林頓管或放大系數(shù)特大的一只三極管)及穩(wěn)壓管JW1、二極管D1和電阻R14組成，G1和G2的集電極與主控回路中可控硅SCR的陰極連接，G1的發(fā)射極接地，G2的發(fā)射極與G1的基極連接，G2的基極連接JW1的正極和R14，通過R14與主控器P1的小導(dǎo)角控制輸出端12腳連接，JW1的另一端接G1的集電極，D1的正極與G1的集電極連接，D1的負(fù)極接貯能濾波電路輸入接點(diǎn)A1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二線制寬相角紅外遙控、觸摸多功能調(diào)光開關(guān)。這種開關(guān)包括主控器微單片機(jī)PIC16C54、主控回路、自身供電電路、觸摸信號(hào)電路和紅外遙控接收等電路。其特點(diǎn)是調(diào)光開關(guān)的主控器為微電腦，主控回路中串接了一自身明態(tài)供電單元，實(shí)現(xiàn)了二線制寬相角調(diào)光和自身平穩(wěn)供電及紅外遙控、指觸感應(yīng)控制和無極性接法。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)白熾燈強(qiáng)、中、弱分擋調(diào)光、124個(gè)亮度等級(jí)的無級(jí)調(diào)光、漸明、漸暗、節(jié)日燈閃爍、定時(shí)關(guān)燈等多種調(diào)光功能。
文檔編號(hào)H05B39/04GK1126418SQ9511395
公開日1996年7月10日 申請(qǐng)日期1995年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月30日
發(fā)明者劉霖春 申請(qǐng)人:劉霖春