一種性價比極高的多用途裝置的製作方法
2023-06-17 18:00:21
專利名稱：一種性價比極高的多用途裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到自動控制技術中的遙控器技術和保護器技術。
最接近的現有技術當屬本人獲得的專利技術「性價比極高的多功能家電控制器」(證書號ZL97205529.0)及《電子製作》1995第5期24頁的「亞超聲遙控開關」一文公開的技術。本人專利技術存在如下不足1)只有一種手電筒光遙控，不利於教學中進行多種遙控的比較和演示，作為玩具引起兒童的興趣還不夠強；本實用新型增加了紅外遙控和亞超聲波遙控功能，對於教學演示、玩具的開發和家電的控制都是有利的；2)現在來自電網和來自電器自身的幹擾已經成了家電控制器可靠性受影響和出故障的最重要的因素，本人獲得的專利技術「性價比極高的多功能家電控制器」的說明書圖2中的604斷開時(為延時型電器供電情形)，抵抗來自電網的幹擾能力還不夠充分，會造成負載經常無電。原因如下取樣電路還設計得不夠好；電容202在負載空載時對來自電網的幹擾是無能為力的；電阻106取值太小也會造成經常斷電。至於《電子製作》1995第5期24頁的「亞超聲遙控開關」。一文公開的技術，它的缺點是功能單一，控制功率有限，本人同樣的遙控接收電路與其比較也有明顯不同，且與後續電路的組合也是全新的和全妙的，否則，如此多的功能是不會可靠兼容和可靠工作的。
本實用新型的目的就是要提供一種只在增加少量成本(僅幾元錢)的情況下，使本實用新型功能更多，適應性更強，用途更廣，可靠性更好，並克服現有技術存在不足的一種方案。
本實用新型有如下特點1、集普通手電筒光遙控、紅外遙控、亞超聲波遙控開關和手控開關功能於一體背景光明暗對手電筒光遙控無幹擾，白天夜晚都可遙控；任一一種家電紅外遙控發射器的任一按鍵都能實施遙控；利用普通氣囊一捏也可實施遙控。控制距離都大於6米，且都能獨立實現遙控開關指令，無須轉換，並與手控開關兼容。
2、具有對一切電器均適用的過欠壓保護，過欠壓保護點設定方便。
3、對冰箱、空調類電器均適用的延時保護
1)初始通電或停電後來電時，負載不能立即得電，延時時間約為7分鐘(可以為其它值，以下同)。
2)電壓恢復正常後，負載不能立即得電，延時時間約為7分鐘。若斷電保護已經有時間M分鐘，則將延時約7-M分鐘負載才能得電。
3)當遙控或手控「關」後得到遙控或手控「開」指令，負載不能立即得電，延時時間約為7分鐘。若「關」的時間已經有M分鐘，得到「開」指令後將延時約7-M分鐘負載才能得電。
2)、3)兩特點可以為冰箱、空調類電器提供更多的有效供電時間。
4、對一切電器均適用的遙控手控開關功能。
當延時選擇置「直接」位置，可直接遙控手控開關電器。
當延時選擇置「延時」位置，可直接遙控手控立即「關」電器，但遙控手控關後的立即「開」電器，卻須延時約7分鐘。這可避免小孩好玩誤操作造成的電器損壞。
5、醒目的工作狀態顯示「開」、「關」指令得到否，是過欠壓「保護」、延時「保護」態，還是「供電」態，均能從相應的發光二極體上直接顯示。
6、抗幹擾能力極強即使室內存在閃爍光源，不在一定的方位和無一定的強度，不會形成幹擾；亞超聲的來源有限，不會形成幹擾；來自電網的和負載自身的幹擾得到了可靠抑制，負載即使是幹擾較大的電鑽類，亦能穩定可靠地工作。
7、長時間工作可靠性好。
控制電路適應的電壓範圍為0-280伏。電壓異常低時，控制電路雖無供電電壓，但負載的斷電保護卻是得到保證的，控制電路的自身安全卻是得到保證的。
8、採用最常用的材料，成本不到20元(無殼)，自重110克(無殼)，控制負載的功率可達4千瓦。
9、利於批量生產，調試方便。
圖1為實施方案的方框原理圖，圖2為實施例的電路原理圖。
圖2的工作原理概述於下市電從A、B端輸入，C、D端輸出。無論遙控、還是手控還是各種保護，集成電路607(NE555)都起著至關重要的作用。703、705為同一繼電器的觸頭和線圈。NE555的2、6腳的組合狀態決定了3腳是高電平還是低電平的狀態，而3的狀態可以通過接口電路中的三極體501、三極體502等控制繼電器線圈705和觸頭703的開關，從而決定了電路是處於過欠壓「保護」、延時「保護」態，還是「供電」態。當然，遙控手控開關也是通過它控制的。當開關704閉合時，集成電路607的6電壓上升很快，可以認為供電是直接的，(只要市電正常，電路處於「開」態)；704斷開時，集成電路607的6的電壓上升很慢，決定於電阻105，電容206之乘積，它決定了停電後來電的延時供電的時間，市電恢復正常後的延時供電時間、「關」後的「開」的延時供電時間。這裡應注意的是7腳內的放電管與3腳電壓的關係如下3為高電平時，7內放電管截止；3為低電平時，7內放電管飽和。
市電正常時，讓電路處於「開」態，由於初始通電或停電後來電，2、6電平均由低升高，2很快升到1/3Vcc以上，6上升到2/3Vcc的時間約為1.1R105C206，這段時間以前，3為高電平，「保護」指示燈二極體408亮，負載無電，此即為初始通電的延時保護時間。負載得電後，由於7內放電管飽和使6上電壓接近0伏，若此時市電不正常，2上獲得的取樣電壓即使瞬間低於1/3Vcc，也將斷電保護，且保護時間仍約為1.1R105C206。市電不正常的時間不足1.1R105C206值時，則延時供電時將延長至1.1R105C206所決定的時間，超過1.1R105C206之值時，則立即供電。這主要是因市電在第一次不正常時，VCC就通過電阻105向電容206充電，直到6的電平高於2/3Vcc，若6的電平雖升至2/3Vcc以上，但市電仍持續不正常，即通過取樣電路等的作用，2仍低於1/3Vcc，則電路仍會處於「保護」態，但市電一旦恢復正常，負載將立即得電。
說明上文中的Vcc為NE555的8腳的電壓。
三種遙控及手控開關指令都會在雙穩態觸發器(603、604等構成)的輸入端L形成觸發脈衝。
遙控或手控「關」的實質是遙控或手控輸出的關指令會造成雙穩態觸發器改變狀態，最終造成二極體411導通和讓集成電路607的2的電平低於1/3Vcc，這和市電不正常造成集成電路607的2低於1/3Vcc類似，只是起因不同。關指令得到時，發光二極體416會亮。電路處於關和各種保護時，發光二極體408均會亮，只有電路處於開態，且負載已經得電時，發光二極體408才滅。
遙控或手控「開」的實質是遙控或手控輸出的開指令會造成雙穩態觸發器改變狀態，最終造成二極體411截止。此時，只要市電正常，負載就會立即或延時得電(延時得電的情形和市電從不正常到恢復正常的延時供電實質相同)。開指令得到時，發光二極體412會亮。
115是光敏電阻或光敏二極體，由於電容217的隔直作用，背景光的明暗對遙控無幹擾。伹閃爍光或掃描光的照射將引起電容217的充放電，將造成反相器601的輸入電位的增加和回落，造成反相器602的輸出的升高和回落，由於反相器601、反相器602均有放大作用，故反相器602將輸出觸發脈衝，經電容212、213的微分，二極體414、二極體415的導引，最終造成反相器605輸入、輸出高低電平交換，造成二極體411導通和截止狀態交換，即實現手電筒遙控開關指令。手控開關可按壓708，其過程和實質和手電筒光遙控開關相同。
二極體407、電阻107可調節過壓保護的回差，二極體409、電阻110可調節欠壓保護的回差。
圖1為實施方案的方框原理圖，圖2為典型實施例的電路原理圖。
具體說明如下圖2中數1開頭的如電阻101-129表示電阻類，其中113、114為電位器，115為光敏電阻(也可為光敏二極體)，其餘為定值電阻；數2開頭的如201-220表示電容類，其中容量大於1微法拉的用電解電容，其餘用瓷介電容和滌綸電容；數3開頭的如301-302表示電感；數4開頭的如401--417為二極體類，其中417為穩壓二極體，408、412、416為發光二極體；數5開頭的如501-504表三極體類；數6開頭的如601-607表示集成電路類，其中601-606用一六反相器實現，607用555時基集成電路實現；數7開頭的表示其它701為交流表頭，702為保險，703、705為同一繼電器的觸頭和線圈，704為開關，706為紅外遙控一體化接收頭，707為壓電陶瓷片，708常開按鈕。L表示紅外遙控和亞超聲波遙控的信號輸出端，M端表示正5伏電源端，N表示地端(0伏端)。具體意義還可參見後面的實施例參數選擇。
本實用新型區別於現有技術的技術特徵主要體現在抗幹擾電路、遙控接收電路、六反相器處理電路上。
參見圖2，其特徵是在抗幹擾電路基礎上增加了電容201、電感301，有對來自電網和負載自身的幹擾的抑制作用；在抗幹擾電路基礎上增加了二極體413、電阻112、電容209，可使通過取樣電路來的幹擾只能使607(如NE555)的2的電位上升，607的2的電位的上升是不會影響電路工作狀態的，另外，增大了電阻106，可使607的6的電位在充電到1.1R105C206之值時能可靠啟動，而不致回落反彈；在六反相器電路中改變或增加了電阻117、電阻118、電阻119、電阻125、電容214可使得全部功能無須轉換，可行性和自身的安全也得到加強；增加了部分遙控接收電路，可使得功能更多，用途更廣，適應性更強。
現將實施方案介紹於下本實用新型包括輸入電路、接口電路、輸出電路、抗幹擾電路、電源電路、取樣電路、遙控接收電路，六反相器處理電路，過欠壓延時開關控制電路，工作狀態指示電路構成。以下敘述參見圖2，圖2中數的意義詳見前面的圖面說明和後面的實施例參數選擇。
本實用新型的輸入電路由A、B與外連的電源線和保險702構成。
本實用新型的接口電路由501、109、111、502、208、705、703等構成。703和705是同一繼電器的觸頭和線圈，三極體501受控於607的3腳，703又受控於705、502、501等。705、208、109的一端均與205的正端相連，501的集電極、109-111的一端是連在一起的，111的另一端與502的基極相連，208和705的另一端與502的集電極相連。
本實用新型的輸出電路由C、D及外連的插座構成。
本實用新型的抗幹擾電路主要由301、201、413、112、209、106構成。其中電容201並聯於市電的輸入端A、B兩端上，電感301的一端與市電A端、電容201的一端、二極體401的正極、繼電器觸頭703的一端的交連處相連，電感301的另一端與電容202的一端相連，二極體413的正極與電位器114的滑動頭相連，413的負極與電阻112、電容209的一端及二極體409-411的正極、集成電路607的2腳的交連處相連，電阻112、電容209的另一端是接地的，電阻106並聯於集成電路607的6、7腳。
本實用新型的電源電路由202、402-405、204、205、103、215、216、417等構成。電容205上電壓為接口電路供電，電容216、穩壓二極體417上電壓為其餘電路供電。
本實用新型的取樣電路由二極體401、電阻101、電容203、電阻102、電位器114、電位器113、電容211、電容210構成。其中，二極體401的正極與電容201、701、703、301的一端的交連處相連，負極與電阻101的一端相連，電阻101的另一端與電容203、電阻102、電位器114、113的一端的交連處相連，電位器114的滑動頭與電容211、電容210、二極體413的正極的交連處相連。
本實用新型的遙控接收電路包括手電筒光接收電路(由光敏電阻或光敏二極體115、電阻116、電容217等構成)、紅外遙控接收電路(由一體化紅外遙控接收頭706、電容220構成)、亞超聲波接收電路(由電阻129、壓電陶瓷片707、電感302、電容218、三極體503、三極體504、電阻128、電容219構成)。其中光敏器件115的一端連於M端，另一端連於電容217、電阻116的交連處；一體化紅外遙控接收頭706的地端、三極體504的發射極、電容218、電感302、電阻129的一端是連在一起的，即與0伏N端相連，壓電陶瓷片707的一端、三極體503的發射極、電阻128的一端及一體化紅外遙控接收頭706的電源端是連在一起的，即與M端相連，電感302、電容218的另一端與三極體503的集電極、三極體504的基極的交連處相連，壓電陶瓷片707並聯於三極體503的基射兩電極上，電容219的正端與三極體504的集電極和電阻128的另一端的交連處相連，電容219的負端和電容220的負端均接在雙穩態觸發器的輸入端L端上，電容220的正端與一體化紅外遙控接收頭706的輸出端相連。
本實用新型的六反相器處理電路由601-606(由一塊CMOS六反相器如4069等來實現)及外圍電路構成。反相器601、反相器602用於放大115接收到的手電筒光信號，反相器603、反相器604等構成雙穩態觸發器，反相器603-605等用於對接收到的三種遙指令的開關操作。開指令得到時，412會亮，關指令得到時，416會亮。其中電阻117、電阻118的一端、反相器602的輸入端、反相器601的輸出端是的連在一起的，電阻119、120的一端、電容212的負端、電容213的負端、電容214的正端是連在一起的(與L端相連)，反相器605的輸入端、電阻123的一端、電阻124的一端、反相器604的輸出端是連在一起的，二極體411的負極、發光二極體416的負極、發光二極體412的正極、電阻126的一端是連在一起的，電阻116、電阻118、電阻120、電容214均有一端應地N相連。
本實用新型的555過欠壓延時控制電路由集成電路607、二極體406、電阻104-106、開關704、電阻112等構成。集成電路607的8腳、二極體406的負極、704的一端、電阻105的一端是連在一起的，集成電路607的6腳、電阻104-106的一端、二極體406的正極、電容206的正極是連在一起的，集成電路607的3腳、二極體407的正極、電阻108的一端是連在一起的。
本實用新型的工作狀態指示電路由416、125、412、127、408、108及701構成。開指令得到時，412會亮，關指令得到時，416會亮，701指示輸入電壓，電路處於關和各種保護時，408均會亮，只有電路處於開態，且負載已經得電時，408才滅。發光二極體416、電阻125是串聯的，串聯的一端接正5伏端，另一端接二極體411的負極，發光二極體412、電阻127是串聯的，串聯的一端接地，另一端也接二極體411負極，電阻108、發光二極體408也是串聯的，串聯的一端接607的3，另一端接501的基極。408、416、412均固定在面板上。
現給出集全部功能的典型實施例的參數選擇(特定用途下，參數可適當變化，見圖2)1、電阻類(單位歐姆省略)101＝82K102＝39K 103＝560104＝12K105＝3M3106＝120K107＝47K108＝820109＝3K9110＝120K111＝68K112＝1M2116＝12K117＝470K118＝9K1119＝220120＝9K1121＝68K 122＝39K123＝39K124＝68K125＝1K5 126＝330127＝1K5128＝1K5129＝300K113＝114＝82K(電位器)(調試後可用定值電阻代替)115(光敏電阻或光敏二極體)2、電容類(u表示微法拉)201＝1u 202＝0.82u203＝100u 204＝0.047u205＝330u206＝100u 207＝0.047u208＝10u209＝10u 210＝0.047u 211＝100u 212＝10u213＝10u 214＝10u 215＝0.047u216＝220u217＝1u 218＝0.033u 219＝47u 220＝47u
3、電感類(MH表示毫亨)301＝6.8MH 302＝2.2MH4、二極體類417＝5伏穩壓二極體408＝412＝416＝發光二極體401＝402＝403＝404＝405＝1N4007其餘取1N41485、三極體類501＝502＝504＝C9014 HFE＞100503＝C9015 HFE＞1006、集成電路類601-606為CMOS六反相器如CD4069等607為555時其電路如NE555等7、其它701為300伏交流表頭，702為1A保險，703、705為JQX-30F繼電器的觸頭和線圈，704為開關，706為紅外一體化接收頭，707為壓電陶瓷片，708常開按鈕。
本實用新型有明顯的有益效果本實用新型配之以不同的外裝，可以有不同的用途，如作為多功能教學演示儀器，兒童玩具以及帶遙控的家電保護器等。它和現有技術相比，的確功能更多，用途更廣，適應性更強，可靠性也更好。
權利要求1.一種性價比極高的多用途裝置由輸入電路、接口電路、輸出電路、抗幹擾電路、電源電路、取樣電路、遙控接收電路，六反相器處理電路，過欠壓延時開關控制電路，工作狀態指示電路構成，其特徵在於抗幹擾電路中增加了電容[201]、電感[301]、二極體[413]、電阻[112]、電容[209]，增大了電阻[106]；六反相器電路中改變或增加了電阻[117]、電阻[118]、電阻[119]、電阻[126]，電容[209]、電容[214]以及增加了部分遙控接收電路。
2.根據權利要求1所述的性價比極高的集三種遙控和多種保護於一體的裝置，其特徵在於其中所述的抗幹擾電路中的電容[201]並聯於市電的輸入端[A]、[B]兩端上，電感[301]的一端與市電[A]端、電容[201]的一端、二極體[401]的正極、繼電器觸頭[703]的一端的交連處相連，電感[301]的另一端與電容[202]的一端相連，二極體[413]的正極與電位器[114]的滑動頭相連，[413]的負極與電阻[112]、電容[209]的一端及二極體[409]-[411]的正極、集成電路607的2腳的交連處相連，電阻[112]、電容[209]的另一端是接地的，電阻[106]並聯於集成電路[607]的[6]、[7]腳。
3.根據權利要求1所述的性價比極高的集三種遙控和多種保護於一體的裝置，其特徵在於其中所述的六反相器處理電路中的電阻[117]、電阻[118]的一端、反相器[602]的輸入端、反相器[601]的輸出端是的連在一起的，電阻[119]、[120]的一端、電容[212]的負端、電容[213]的負端、電容[214]的正端是連在一起的(與[L]端相連)。反相器[605]的輸入端、電阻[123]的一端、電阻[124]的一端、反相器[604]的輸出端是連在一起的，二極體[411]的負極、發光二極體[416]的負極、發光二極體[412]的正極、電阻[126]的一端是連在一起的，電阻[116]、電阻[118]、電阻[120]、電容[214]均有一端應地[N]相連。
4.根據權利要求1所述的性價比極高的集三種遙控和多種保護於一體的裝置，其特徵在於其中所述的遙控接收電路中的一體化紅外遙控接收頭[706]的地端、三極體[504]的發射極、電容[218]、電感[302]、電阻[129]的一端是連在一起的，即與0伏[N]端相連，壓電陶瓷片[707]的一端、三極體[503]的發射極、電阻[128]的一端及一體化紅外遙控接收頭[706]的電源端是連在一起的，即與[M]端相連，電感[302]、電容[218]的另一端與三極體[503]的集電極、三極體[504]的基極的交連處相連，壓電陶瓷片[707]並聯於三極體[503]的基射兩電極上，電容[219]的正端與三極體[504]的集電極和電阻[128]的另一端的交連處相連，電容[219]的負端和電容[220]的負端均接在雙穩態觸發器的輸入端[L]端上，電容[220]的正端與一體化紅外遙控接收頭[706]的輸出端相連。
專利摘要一種性價比極高的多用途裝置由輸入電路、接口電路、輸出電路、抗幹擾電路、電源電路、取樣電路、遙控接收電路,六反相器處理電路,過欠壓延時開關控制電路,工作狀態指示電路構成。它集手控、三種遙控、三種延時和過欠壓保護於一體,可控制的負載功率達4千瓦,操作方便,無須轉換,全兼容,配不同的外殼可作為教學演示儀器、兒童玩具和帶遙控的家電保護器等。無殼的成本不到20元,重約110克,最大耗電不到1.8瓦,可靠性好。
文檔編號H02H3/00GK2389435SQ99232040
公開日2000年7月26日 申請日期1999年7月8日 優先權日1999年7月8日
發明者楊義乾 申請人:楊義乾