一種帶擴展接口的通用電器供電開關與插座的電路的製作方法
2023-04-24 06:56:16 3
專利名稱：一種帶擴展接口的通用電器供電開關與插座的電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電器供電開關與插座電路，尤其是一種具有微控制器控制的，帶預留擴展接口的通用型電器供電開關與插座的電路。
背景技術：
在電器供電開關或者插座電路中，目前還沒有一種通用的帶有預留擴展接口的，市場中也沒有能容易地將一種功能的電器開關或者插座改換為另一種控制功能的電器供電開關或者插座。更沒有能將具有一種功能的插座或者開關簡單地轉換成其他功能的。而且具有單一功能的電子控制的電器供電開關或者插座電路往往比較昂貴。一旦發生問題維修價值也不高，必須重新購置一個，於是往往給用戶造成不必要的浪費。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本實用新型的目的就是要提供一種具備容易地增加或減少控制功能和手段、實現開關或者插座的控制功能的轉換，即用一種通用的電路實現開關或者插座功能轉換的手段，且線路簡單，並可以輸出開關或插座應用狀態的電路。這種電路，在當控制功能不能滿足要求時，甚至於用戶所用的控制功能損壞了，也可以很容易地從市場中用較低的費用購買一塊控制插卡，插入到本實用新型的預留擴展接口中去，就很能夠達到用戶的目的了。
本實用新型採用的技術方案是該電器供電開關與插座的電路採用的同一個控制電路，只是要改變輸出應用接口的連接方式，就可以完成電路用於開關還是用於插座的性質改變。
本實用新型主要由擴展接口部分1、控制部分2、功能執行部分3、插座排4組成。擴展控制接口部分1有一個或多個預留擴展接口，這些預留擴展接口用總線方式連接到一起，然後與控制部分2的主要部件控制器的輸入/輸出接口相連接。控制器接受由預留擴展接口部分1輸入的控制信號，並根據輸入的控制信號，從輸出引腳輸出高電平或者低電平驅動功能執行部分3動作。如果從控制部分2輸出低電平，則功能執行部分3就不驅動繼電器得電，相應的開關接點不吸合，電路不給相應用電器供電；如果從控制部分2輸出高電平，則開關功能執行部分3將驅動相應的繼電器得電，並吸合相應的開關接點，電路就給相應用電器供電。
控制開關或者插座的信號，可以從任何一個或多個擴展接口輸入到控制器的信號輸入端，這些信號經過控制器內部的控制軟體或者控制邏輯，驅動相應繼電器，從而使得相應開關斷開或者閉合，以達到控制負載供電的目的。還可以從預留擴展接口輸入對開關或者插座的復位信號，以復位開關或者插座的狀態，也可以從預留擴展接口輸入對開關或者插座的鎖定信號，以鎖定開關或者插座的狀態。並且可以從預留擴展接口上獲得開關或者插座的當前狀態，以滿足需要明確用電器狀態的特殊控制要求。
根據本實用新型，其一個優選方案是將本電路製成通用可控開關。該方案是所述的繼電器只有一個，並且只用該繼電器的一組接點，該組接點作為用電器的供電控制開關。只要在預留擴展接口中插入所要求的控制插卡，該開關就完成相應於該控制插卡的控制功能，也就是實現了將本電路作為通用可控開關的目的。繼電器的輔助接點可以作為開關的真實通斷狀態信號，從信號輸出埠輸出到預留擴展接口上。
根據本實用新型，其另一個優選方案是將本電路製成通用可控插座。該方案是所述的繼電器也只有一個，但是該繼電器的這一組接點的一端連接火線和零線輸入端，而其另一端連接到插座排4的火線插孔和零線插孔上；只要在預留擴展接口中插入相應的控制插卡，該插座排4就完成相應於插卡的控制功能，也就是實現了將本電路作為通用可控插座的目的。繼電器的輔助接點可以作為插座的真實通斷狀態信號，從信號輸出埠輸出到預留擴展接口上。
根據本實用新型，其第三個優選方案，是將本電路製成多路開關或者多路插座。該第三個優選方案，是將第一個優選方案或者第二個優選方案的繼電器數量增加，並分別由控制器的輸出埠提供驅動信號驅動繼電器。同時可以將繼電器所控制的接點根據情況單獨輸出或者一端連接在一起等連接方式的不同來適應與各種應用情形，因此就實現了多路開關或者多路可控插座的目的。
所述技術方案中利用繼電器來分析是為了對發明思想更加容易理解和掌握，繼電器是可以用適當大功率的開關元件，特別是可控矽、固態繼電器等代替。
利用本實用新型製成的開關或者插座，由於可以通過從預留擴展接口插入相應的控制插卡而達到相應的控制功能，從而不僅從理論上達到了可以容易地經過更換插卡來實現控制開關或者插座的控制功能的目的，而且從實踐上確實給用戶提供了一種方便、靈活地配置開關或者插座的全新途徑。哪怕是因為用戶已有的控制插卡的功能達不到原先預計的要求或者壞掉了，也可以方便地從市場上購買一快合適的新的控制卡插入到擴展接口中就可以達到新的控制目的，從而極大地增加了用戶應用的方便性，降低了用戶的應用成本。對於這種開關和插座的出現，為開關或者插座的應用技術開發提供了全新的平臺。
圖一、通用的帶擴展接口的開關與插座兩用電路技術方案框圖圖二、帶擴展接口的通用開關電路圖三、帶擴展接口的通用插座電路圖四、一種帶擴展接口的通用多路開關電路圖五、另一種帶擴展接口的通用多路開關電路圖六、帶擴展接口的通用多路插座電路
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
參照圖一說明本電路的工作原理。其中擴展接口部分1中具有接口1、---、接口N多個預留擴展接口，其各個預留擴展接口中的第1，第2，第3，第4，第5引腳都相互連接成總線方式；然後其第2，第3，第4，第5引腳分別與控制部分2中的控制器的第1、第2、第3、第4引腳相連接；其第1引腳連接到驅動部分3中的繼電器K輔助開關K-1的一端；控制部分2中的第6腳連接到驅動部分3的三極體T的基極上；驅動部分3的三極體T的集電極連接到繼電器K線圈的一端，繼電器K線圈的另一端連接電源；繼電器K的接點K-2和K-3的兩個端點分別連接到火線輸入和零線輸入的兩個接線柱，K-2和K-3的另外兩個端點分別連接到火線輸出和零線輸出的兩個接線柱，還可以連接到插座排4的相應火線插孔和零線插孔。
如果在擴展接口部分1的預留擴展接口1中插入接近控制插卡，當該接近控制插卡在探測到被測目標時，預留擴展接口1的第2腳產生一個高電平脈衝，送到控制部分2中的控制器的第1腳，控制器捕捉到這個高電平脈衝，就改變其第6腳的電平狀態，於是功能執行部分3中繼電器K的狀態也隨著改變，其接點K-2、K-3的狀態也改變，使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間原來若閉合則變為斷開狀態，負載不能得電；此後，該接近控制插卡沒有探測到被測目標時，該接近控制插卡在預留擴展接口1的第2腳又產生一個高電平脈衝，送到控制部分2中的控制器的第1腳，控制器捕捉到這個高電平脈衝，就又改變其第6腳的電平狀態，於是功能執行部分3中繼電器K的狀態也隨著改變，其接點K-2、K-3的狀態也改變，使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間原來若斷開則變為閉合狀態，負載得電工作。
如果擴展接口部分1的預留擴展接口N中還同時插入遙控插卡，該遙控插卡接收到遙控信號時，在預留擴展接口N的第3腳產生一串脈衝序列送到控制部分2中控制器的第2腳，控制器捕捉到該脈衝序列，經過內部軟體或者控制邏輯對該脈衝序列的分析，如果該脈衝序列符合要求，就改變其第6腳的電平狀態，於是功能執行部分3中繼電器K的狀態也隨著改變，其接點K-2、K-3的狀態也改變，使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間原來若閉合則變為斷開狀態，負載不能得電；如果該遙控插卡又接收到控制信號，在預留擴展接口N的第3腳又產生一串脈衝序列送到控制部分2中控制器的第2腳，控制器捕捉該脈衝序列，經過內部軟體或者控制邏輯對該脈衝序列的分析，如果該脈衝序列符合要求，就改變其第6腳的電平狀態，於是功能執行部分3中繼電器K的狀態也隨著改變，其接點K-2、K-3的狀態也改變，使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間原來若斷開則變為閉合狀態，負載得電工作。
在任何時候，如果擴展接口部分1的預留擴展接口1，---，接口N中的任何一個控制插卡的第4腳產生一個高電平脈衝，送到控制部分2中控制器的第3腳，控制器捕捉到該高電平脈衝，經過內部軟體或者控制邏輯對該高電平脈衝的分析，如果符合要求，不管其第6腳是高電平還是低電平，都將其置為低電平，於是功能執行部分3中繼電器K的就被斷電，其接點K-2、K-3便因繼電器K失電而釋放斷開，使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間原來不管是閉合還是斷開狀態，都被復位到斷開的初始狀態，負載不能得電。
如果擴展接口部分1的預留擴展接口1，---，接口N中的任何一個控制插卡的第5腳產生一個高電平脈衝，送到控制部分2中控制器的第4腳，控制器捕捉到該高電平脈衝，經過內部軟體或者控制邏輯對該高電平脈衝的分析，如果符合要求，就將其第6腳的低電平鎖定，於是功能執行部分3中繼電器K的狀態也被鎖定，其接點K-2、K-3的狀態也被鎖定，從而使得火線輸入端、零線輸入端和火線輸出端、零線輸出端之間的狀態，不管在控制插卡是否接收到新的控制信號都不再發生改變。除非當復位信號再次到來才能解除鎖定狀態。
相應於上述開關應用方式的電路，如果將繼電器K的接點K-2、K-3連接到插座排4上，則本發明就成為可由控制插卡改變功能的插座排了。
參照圖一、圖二、圖三所示的單路開關或者插座電路，功能執行部分3中繼電器K的一端接地的接點K-1作為開關或者插座的當前狀態信號，接點K-1的另一端連接到擴展接口部分1的預留擴展接口1，---，接口N的第1腳。這樣當開關閉合或者插座被通電時，預留擴展接口1，---，接口N的第1腳被接地，而當開關斷開或者插座沒有通電時，預留擴展接口1，---，接口N的第1腳則不被接地。
參照圖四、圖五、圖六所示的多路開關或者多路插座電路，控制部分2中控制器的第5腳連接到擴展接口部分1的預留擴展接口1，---，接口N的第1腳作為開關或者插座的當前狀態信號端。這樣當開關閉合或者插座被通電時，控制器的第5腳就發出相應的一串脈衝，當開關斷開或者插座不通電時，控制器的第5腳就發出相應的另外一串脈衝，這樣預留擴展接口1，---，接口N的第1腳上就可以獲得這串脈衝，也就是獲得了開關或者插座的當前狀態。
從上述技術方案來看，只要在擴展接口部分1的預留擴展接口1，---，接口N插入不同的控制插卡，控制部分2的控制器就分析這些擴展接口發來的信號，使得開關或者插座能夠完成相應於該插入到預留擴展接口中的控制插卡所要求的功能，從而也就實現了本發明的的目的。
對於上述技術方案，所述的擴展接口部分1中的預留擴展接口，可以是一個或多個，每一個預留擴展接口中的引腳編號1、2、3、4、5等，僅是為了把原理說明清楚而暫時編定的，實際使用中可以根據需要任意確定；同樣對於開關控制部分2中控制器的引腳編號1、2、3、4、5、6等，也是為了說明而暫時編定的，實際使用時可以根據需要任意確定。而其控制器可以是單片機、微控制器，也可以是可編程控制邏輯器件。
本實用新型可以僅僅連接是一個開關，也可以連接一組開關；還可以僅將開關控制接點連接到一個插座排或者一組插座排上；甚至可以連接到多個開關和多個插座排上。繼電器可以是用固態繼電器、可控矽等開關元件代替。
實施例本實用新型可以有多種實施方式，這裡僅僅列舉五種典型的實施例子，來說明本實用新型的應用。
實施例一參照圖二所示的帶擴展接口的通用開關電路，它是根據圖一所述的原理，把驅動部分3中繼電器K的接點K-2的兩個端點連接到受控制端A和受控制端B的情形，從而實現了單路開關的功能隨插入到預留擴展接口中的控制插卡改變的目的。
實施例二參照圖三所示的帶擴展接口的通用插座電路，它是根據圖一所述的原理，把驅動部分3中繼電器K的兩個接點K-2和K-3的兩個端點分別連接到插座排4中相應的火線插孔和零線插孔的情形，從而實現了插座排4的功能隨插入到擴展接口中的控制插卡改變的目的。
實施例三參照圖四所示的一種帶擴展接口的通用多路開關電路，它根據圖一所述的原理，在驅動部分3中增加了多個三極體T1、T2、---、Tx和相應驅動的繼電器K1、K2、---、Kx，其三極體T1、T2、---、Tx的基極與控制部分2中控制器的第6、第7、---、第8引腳相連接，每個繼電器控制一個開關，多個繼電器實現對一組開關的控制；並且將多個開關分別連接到開關外部，形成開關1、開關2---開關x的對多個開關獨立的控制方式。這種情形下，其開關的當前狀態信號由控制器的第5引腳輸出到擴展接口的第1引腳上。
實施例四參照圖五所示的另一種帶擴展接口的通用多路開關電路，它是根據圖一所述的原理，在驅動部分3中增加了多個三極體T1、T2、...、Tx和相應驅動的繼電器K1、K2、...、Kx，其三極體T1、T2、...、Tx的基極與控制部分2中控制器的第6、第7、...、第8引腳相連接，每個繼電器控制一個開關，多個繼電器實現對一組開關的控制；並且將所有開關的一端連接到一起作為一個總的連接端與外部的總輸入相連接，所有開關的另外一端分別連接到外部，與輸出1、輸出2---輸出x相連接，形成對多個開關的單線控制方式。形成多個開關的單端控制方式。這種情形下，其開關的當前狀態信號也由控制器的第5引腳輸出到擴展接口的第1引腳上。
實施例五
參照圖六所示的帶擴展接口的通用多路插座電路，它是根據圖一所述的原理，在驅動部分3中增加了多個三極體T1、T2、...、Tx和相應驅動的繼電器K1、K2、...、Kx，其三極體T1、T2、...、Tx的基極與控制部分2中控制器的第6、第7、...、第8引腳相連接，每個繼電器控制一個開關，其開關的一端連接到一起作為一個總的連接端與外部的火線輸入端相連接，開關的另外一端分別連接到到相應的插座排4的火線插孔上，插座排4的零線插孔直接和外部的零線輸入端相連接。這種連接方式實現了對插座排1、插座排2、---、插座排x等多個插座排的功能控制，並且其插座排功能隨插入到預留擴展接口中的控制插卡改變。這種情形下，其開關的當前狀態信號由控制器的第5引腳輸出到擴展接口的第1引腳上。
權利要求1.一種帶擴展接口的開關與插座電路，主要包括擴展接口部分(1)、控制器部分(2)、功能執行部分(3)、插座排(4)等；其特徵在於該電路具一個或多個擴展接口，這些擴展接口中的各個引腳連接成總線方式，然後該總線每一根線分別連接到開關控制部分(2)中控制器的輸入/輸出引腳上，控制器部分(2)的一部分輸入/輸出引腳連接到功能執行部分(3)中開關元件的控制輸入端；在開關應用方式時，開關元件中開關的兩個端點連接到受控制端的兩個端點；在插座應用方式時，開關元件中開關的兩個端點分別連接到市電的火線輸入和零線輸入端，其開關的另一端連接到插座排(4)的火線插孔和零線插孔上。
2.根據權利要求1的電路，其特徵在於所述的控制器可以是微控制器、單片機和可編程邏輯器件。
3.根據權利要求1的電路，其特徵在於所述的開關元件可以是三極體、VMOS管、也可以是可控矽、電磁繼電器、固態繼電器等；可以是單路的，也可以是多路的。
4.根據權利要求1、2或3的電路，其特徵在於所述的開關元件可以是一個，這時組成單路控制開關或插座。
5.根據權利要求1、2或3的電路，其特徵在於所述的開關元件可以是多個，組成多路控制開關或多路插座。
6.根據權利要求5的電路，其特徵在於每一個所述的多路控制開關的開關元件的開關端，其兩端可以單獨引出到外部；也可以將其一端連接到一起作為總的輸入端連接到外部作為一個輸入端，另外一端則分別引出到外部作為另外一個輸入端，組成多路控制的開關組。
7.根據權利要求5的電路，其特徵在於每一個所述的多路插座的開關元件的開關端連接到插座上，組成單路或者多路插座。
專利摘要該實用新型是主要包括由一個或多個預留擴展接口、控制器和應用接口部分組成的通用型電器供電開關與插座電路，只要改變應用接口的連接方式，就可以將本電路用於開關還是插座。本實用新型的任何一個或多個預留擴展接口的各個引腳線連接成總線方式後，再連接到開關或者插座的控制器的信號輸入端；這些信號經過控制器內部的控制軟體或者控制邏輯，驅動開關的執行部分的動作；也就是，只要將不同的控制插卡插入到預留接口中，就能夠方便地改變開關或者插座的應用功能。利用本實用新型製成的開關或者插座，給用戶提供了一種方便、靈活的配置開關或者插座的全新途徑，同時也為開關或者插座的應用技術的開發提供了新的平臺。
文檔編號G05B19/04GK2735412SQ20042008743
公開日2005年10月19日 申請日期2004年8月1日 優先權日2004年8月1日
發明者傅松榮 申請人:傅月琴