紅外線感應開關的製作方法
2023-05-27 15:55:56
專利名稱：紅外線感應開關的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種牆壁開關，特別是一種紅外線感應開關，用於家庭及公共場所的燈具或電器的自動控制。
現有牆壁開關大多是機械觸點式，需要用手按動來實現開啟或關閉，既不安全又不衛生，尤其是用溼手去觸摸開關更容易觸電。開關用久了會沾染許多細菌和病毒，又由於安全的因素不便擦洗，因此會導致細菌和病毒對使用者的交叉感染。開關使用時間長久容易因機械磨損導致損壞，另外，因需要一定的力量按動，使用者感覺不太方便。
現有技術中有幾種類型的熱釋紅外線感應開關，當檢測到人體釋放的熱能時開燈，人離開後延時關燈，只適合走廊及衛生間使用。申請(專利)號為93230652.7的感應開關實用新型設有連接板，在連接板一面設有觸片，另一面設有電路板，靠人手觸摸觸片將人體的感應電荷傳導給電路板來實現觸摸開啟，延時、自動關閉功能。類似靠人體觸摸觸片釋放感應電荷的感應開關和電子開關的專利申請和產品較多，但它們並不能實現非接觸式感應開啟關閉功能。
本實用新型的目的在於提供一種新型的紅外線感應開關，通用型使用時只需在開關前伸一下手不必觸摸開關便可開燈，再伸一下手便可關燈，還可隨時啟用延時關閉功能，可用於室內的普通房間；專用型只需人體經過開關便可開燈或關燈，可用於衛生間。具有較強的抗幹擾能力由於避免了人體與開關的直接接觸，使用更加安全、衛生、方便。
本實用新型的技術方案是一種紅外線感應開關，包括殼體、面罩、後蓋，安裝在殼體與後蓋中的電路板，設置在電路板上的可控矽開關電路，供電電路，其特徵在於在殼體的外表面設置感應窗，在電路板上靠近感應窗的位置安裝紅外線發射元件和接收元件，紅外線發射元件連接電路板上的感應控制電路並由其驅動發出一定波形和頻率的紅外線，經人體的反射後被紅外線接收元件接收轉換為電信號傳輸給與其相連接的感應控制電路，感應控制電路發出控制信號給與其連接的可控矽開關電路便可實現對燈具的開關控制。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點使用者只需在開關前伸一下手不必觸摸開關便可開燈，再伸一下手便可關燈，還可隨時啟用延時關閉功能，使用起來更具有安全感，徹底避免了病菌的交叉感染，甚至可以用手裡拿的物品點亮電燈，使用更加方便，更適合老年人及兒童使用。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
附
圖1是本實用新型第一實施例的主視圖；附圖2是本實用新型第一實施例的側剖視圖；附圖3是本實用新型第一實施例的電路原理圖；附圖4是本實用新型的方框圖；附圖5是本實用新型第三實施例的示意圖。
參見附圖四，由感應控制電路C產生的數據信號傳輸給紅外線發射單元A發出相應波形和頻率的紅外線信號，如果人手伸向感應窗，此紅外線信號被手反射後由紅外線接收單元B接收並轉換為數據信號輸入到感應控制電路C，由感應控制電路C發出控制命令給可控矽開關電路D，由可控矽開關電路D來實現對負載F的開啟或關閉。供電電路E給感應控制電路C提供電源。
參見附圖一和附圖二，在殼體5的外表面設置感應窗3，在電路板7上靠近感應窗3的位置安裝紅外線發射元件9和隔離套8及紅外線接收元件11和隔離套10。隔離套8和10起阻止紅外線在開關內部直接由發射元件9洩漏到接收元件11。也可在紅外線發射元件9和紅外線接收元件11前面分別設兩個感應窗。在電路板7上安裝有夜間顯示開關位置的指示燈2和延時關閉指示燈4，並在殼體正面開設相應的指示窗口。在電路板7上還安裝有單片微處理器晶片12以及接線端子6。電路板7固定在殼體5上並由後蓋13蓋上。面罩1鑲嵌在殼體5上以便遮擋安裝螺絲及螺孔。為了散熱，可在面罩1和殼體5的周邊開設散熱孔。
參見附圖三，紅外線發射元件是紅外線發射二極體LED2，它串聯在電阻R6和三極體VT2的發射極和集電極組成的迴路中，並由三極體VT2驅動。三極體VT2的基極通過電阻R7和可調電阻RP與單片微處理器晶片IC2的一個IO口RB3連接。紅外線接收元件是一體化的小型紅外線接收頭IC1，其信號輸出端與單片微處理器晶片IC2的一個IO口RBO連接。感應控制電路由單片微處理器IC2和相應的晶振XTA，電容C4、C5，電阻R6、R7、R8、R9，可調電阻RP，三極體VT2以及發光二極體LED3～LED6組成。延時關閉指示燈由發光二極體LED3～LED6擔任，其具體數量可根據產品的型號、檔次決定，對於單功能產品也可取消此功能。IC2可選用EM78P156。可控矽開關電路由單向可控矽SCR1、SCR2，電阻R3、R4、R5，三極體VT1以及二極體組VD6～VDn組成。可控矽SCR1可選用額定正向平均電流IT大於負載額定電流的可控矽，可控矽SCR2的額定正向平均電流IT可小一些，觸發電流IGT應較小。由於本實施例開關採用兩線制接線方式，零線不能接入開關，因此，供電電路由開關關閉和開關打開兩種狀態下都可給感應控制電路正常供電的關態供電電路和開態供電電路組成。關態供電電路由電阻R1和與其串聯的發光二極體LED1連接在穩壓二極體VD5和濾波電容C1的上端組成。發光二極體LED1隻要開關關閉就要流過電流為感應控制電路供電而發光，因此可作為在夜間顯示開關位置的指示燈。開態供電電路由在可控矽SCR1陰極與整流橋VD1～VD4的負極(公共地端)之間串聯的二極體組VD6～VDn(n為二極體的數量)，電阻R2的一端和二極體組VD6～VDn連接，另一端和穩壓二極體VD5、電容C1連接組成。二極體組VD6～VDn為可控矽開關電路和開態供電電路共用元件。當開關打開時，可控矽SCR1導通負載電流流過二極體組VD6～VDn，在其兩端產生一定的壓降並通過電阻R2經穩壓二極體VD5、電容C1得到要求的電壓。二極體組的數量n由感應控制電路所需的電壓決定，其額定整流電流應大於負載的額定電流。為了避免短路造成對開關元件的損壞，在火線的輸入端設一保險管F。
對於控制負載較小的開關電路可將功率較大的單向可控矽SCR1改為功率較小的單向可控矽，並取消SCR2及電阻R3、R4，直接將SCR1的控制極接在VT1與R5接點上即可。
開關的工作過程及單片微處理器的程序編寫要求如下開關接入負載L後有微弱電流通過負載L經整流橋VD1～VD4由正極流經電阻R1、發光二極體LED1，在穩壓二極體VD5及濾波電容C1兩端建立穩定電壓供給感應控制電路和紅外線發射管及接收頭。在待機狀態由IC2產生的數據信號由三極體T1驅動紅外線發射管LED2始終發射出相應波形及頻率的紅外線，只要人手伸到感應窗前迅速離開，紅外線經人手的反射由紅外線接收頭IC1接收到一組數據信號經過IC2處理後通過電阻R9控制可控矽開關電路使可控矽SCR1導通點亮負載燈泡L，若人手再次伸到感應窗前迅速離開，紅外線接收頭IC1又接收到一組數據信號再經過IC2處理後控制可控矽開關電路使可控矽SCR1關斷並熄滅負載燈泡L。若人手伸到感應窗前暫短停留，開關開啟點亮燈泡的同時啟動延時關閉程序，延時關閉指示燈LED3～LED6依次交替顯亮，若在哪一個指示燈顯亮時手離開感應窗便進入了那個指示燈指示的延時關閉程序，這個指示燈會一直閃亮直到延時到時隨著開關關閉熄滅負載燈泡的同時熄滅。在開關已經開啟後也可按上述方法啟動延時關閉程序。延時關閉指示燈的個數可根據產品的不同型號及要求選取。
以上是本實用新型的第一實施例。
本實用新型的第二實施例與第一實施例的不同之處在於所述的寫入程序的單片微處理器晶片和相應的晶振、電容由數字電路及分立元件替代。
本實用新型的第三實施例與前兩個實施例的不同之處如下參見附圖五，在殼體5的外表面上設一突起部14，在突起部14與外表面主平面的垂直面上設置感應窗3，取消或僅保留一個延時關閉指示燈，並調整可調電阻RP增加紅外線發射管LED2的發射強度使感應距離增加。這種開關可安裝在衛生間門口的牆壁上，只要人們進出衛生間便可感應人體的進出自動開啟和關閉電燈或電器設備，是衛生間或其它特殊場合專用的一種實施例。
本實用新型可控矽開關電路也可以改用雙向可控矽，並調整相關元件及連接，將開態供電電路中的串聯的二極體組的兩端反向並聯二極體或二極體組，增加相應的整流元件，或選用其它開態供電電路，現有技術在這方面已有描述，這裡不再詳細陳述。
權利要求1.一種紅外線感應開關，包括殼體、面罩、後蓋，安裝在殼體與後蓋中的電路板，設置在電路板上的可控矽開關電路，供電電路，其特徵在於在殼體的外表面設置感應窗，在電路板上靠近感應窗的位置安裝紅外線發射元件和接收元件，紅外線發射元件連接電路板上的感應控制電路並由其驅動發出一定波形和頻率的紅外線，經人體的反射後被紅外線接收元件接收轉換為電信號傳輸給與其相連接的感應控制電路，感應控制電路發出控制信號給與其連接的可控矽開關電路便可實現對燈具的開關控制。
2.如權利要求1所述的紅外線感應開關，其特徵在於所述的感應控制電路由寫入控制程序的單片微處理器晶片和相應的晶振、電容，用於驅動紅外線發射管的三極體及電阻組成。
3.如權利要求2所述的紅外線感應開關，其特徵在於所述的寫入控制程序的單片微處理器晶片和相應的晶振、電容由數字電路及分立元件所替代。
4.如權利要求1所述的紅外線感應開關，其特徵在於感應控制電路包括延時關閉指示燈，並在殼體上開設指示窗口。
5.如權利要求1所述的紅外線感應開關，其特徵在於可控矽開關電路和供電電路包括夜間顯示開關位置的指示燈，並在殼體上開設指示窗口。
專利摘要本實用新型涉及一種紅外線感應開關，包括殼體、面罩、後蓋，電路板及可控矽開關電路，供電電路，其特徵是在殼體的外表面設置感應窗，在電路板上安裝紅外線發射元件和接收元件，紅外線發射元件由感應控制電路驅動發射出一定波形和頻率的紅外線，通用型只需人手伸向感應窗或專用型只需人體經過感應窗便可反射後被紅外線接收元件接收至感應控制電路並通過可控矽開關電路實現對燈具的開關控制，使用更加安全、衛生、方便。
文檔編號H03K17/968GK2521826SQ01276059
公開日2002年11月20日 申請日期2001年11月20日 優先權日2001年11月20日
發明者金德奎, 任福君 申請人:任福君, 金德奎