觸摸式調光器的製作方法

2023-12-01 09:59:21 2

專利名稱：觸摸式調光器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種觸摸式調光器，更具體地說為一種改進的具有過流、過載和短路保護功能的通過感應人體碰觸並以一預定程序調節流經一雙向可控矽的電流從而對一燈負載作雙向無級調光的觸摸式可控矽調光器。
背景技術：
目前市售有各種各樣的觸摸式可控矽調光器。其基本上通過感應人體對一電極的碰觸轉換成一尖脈衝以控制可控矽的輸出電流或導通角，從而改變一與可控矽的負極連接的燈的亮度。例如CN2075841U、CN2169270Y就敘述了這樣一些可控矽調光器。又例如CN1048850C、CN2138377Y則敘述了一些以一集成電路片感應人體對一電極的碰觸而直接產生一觸發脈衝信號以控制可控矽的輸出電流或導通角以及繼而電燈的亮度的調光器。這樣的和其它的一些可控矽調光器的缺點在於其結構較複雜，所用電子器件較多和/或沒有過流、過載和短路保護功能。市售的一些有短路和過流過載保護功能的調光器大多以一可更換的玻璃管熔絲作短路保護，而在過流過載保護方面則通常使用一不可恢復型的熱熔絲。因此，該些調光器在電路發生意外且突發的過流、過載和短路的情況下就會受損而不能繼續使用，而替換其中任何的器件往往要依法通過合資格的技術人員以致於所涉及的人力成本甚高。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於至少部份地克服上述的先有技術的缺點。為此，本發明的技術方案為提供一種改進的具有過流、過載和短路保護功能的觸摸式可控矽調光器，其包括一輸入端與一交流電源耦合且輸出端與一燈負載耦合的可控矽調相電路；一輸入端與輸出端分別與所述可控矽調相電路耦合的觸摸信號處理及控制電路；以及一與所述觸摸信號處理及控制電路連接的觸摸端。所述可控矽調相電路包括在一載電線上依次串聯的一熔絲、一可自復原的熱敏保護器、一雙向可控矽和一濾波電感；一跨接在所述熔絲和所述熱敏保護器之間的載電線以及一中性線上的壓敏電阻；一跨接在所述熔絲和所述熱敏保護器之間的載電線以及所述濾波電感的輸出端上的濾波電容；兩跨接在所述雙向可控矽的正極和控制極之間的串聯電阻。
根據本發明的一實施例，所述熱敏保護器為一可自復原自修復的熔絲，最好為聚合物正溫度係數熱敏電阻器。其串接在電路中，在電路發生意外短路或產生異常大電流時，其阻抗急速增大使電流限制到足夠小，同時使所述可編程控制器控制所述雙向可控矽使其處於關閉狀態，起到過流保護作用。當過流故障排除後，其自動復原到低阻狀態，只要通過再次碰觸所述觸摸端就可使所述觸摸式可控矽調光器再次開啟。這既避免了其它功率器件的損壞，也無需事後的維護更換，從而節省了高昂的人力維修成本。
根據本發明的實施例，所述觸摸信號處理及控制電路包括一振蕩器集成電路片和一可編程控制器以及相關的按所述振蕩器集成電路片和可編程控制器各自的操作要求(取決於所選用的集成電路片的型號)分別相應地在各自的的每一腳上連接的外部電子元件。所述振蕩器集成電路片可為一555振蕩器集成電路片或者也可為一556或558振蕩器集成電路片。常用型號有NE555/KA555、MC1455/MC1555、ECG955M、SN52555/SN72555和TLC555等等。在此實施例中，所述555振蕩器集成電路片的第4腳、第3腳分別與所述可編程控制器的第3腳、第5腳連接。而所述觸摸端則通過串聯的一電容和一電阻與所述555振蕩器集成電路片的第2腳和第6腳同時連接。
綜上所述，本發明的電路結構簡單，所用電子器件較少和設有可自恢復的過流、過載和短路保護等功能部件以致在發生意外故障時可同時保護電路和使用者的安全，並且從而在大多數情況下可免除意外故障導致的高昂的人力維護和修理成本。


以下通過參照附圖並結合本發明的一示意性而不是限制性的較佳實施例的詳細描述，本發明的進一步優點及特徵就會變得顯著。
圖1所示為一根據本發明的一較佳實施例的觸摸式可控矽調光器的結構框圖。
圖2所示為一根據本發明的一較佳實施例的觸摸式可控矽調光器的電路圖。
具體實施例方式
圖1所示為一根據本發明的一較佳實施例的觸摸式可控矽調光器，其包括一可控矽調相電路1，一觸摸信號處理及控制電路2和一觸摸端3。可控矽調相電路1，觸摸信號處理及控制電路2，觸摸端3。其中所述可控矽調相電路1的輸入端L，N與一交流電源(圖中未示)耦合，而其輸出端LO，N則會與一燈負載(圖中未示)耦合。所述觸摸信號處理及控制電路2的輸入端與輸出端分別與所述可控矽調相電路1中的相應的電子元件耦合，如圖所示，所述觸摸信號處理及控制電路2與所述可控矽調相電路1為四路連接，其中兩路與輸入端L，N連接以獲得所需的工作電壓；一路與所述觸摸信號處理及控制電路2的輸出端LO連接以獲得採樣信號；而另一路則為所述觸摸信號處理及控制電路2的輸出端以控制所述可控矽調相電路1中的功率器件。此外，所述觸摸信號處理及控制電路2進一步在一端與所述觸摸端3連接以感應人體碰觸並將其轉換成觸發信號以便通過其輸出端相應地控制所述可控矽調相電路1中的功率器件，從而對所述燈負載作雙向無級調光。
圖2所示為一根據本發明的一較佳實施例的觸摸式可控矽調光器的示範性電路圖。其中，所述可控矽調相電路1包括在一載電線L上依次串聯的一熔絲FUSE、一可自復原的熱敏保護器JKPPTC、一雙向可控矽Q1和一濾波電感L1；一跨接在所述熔FUSE和所述熱敏保護器JKPPTC之間的載電線L以及一中性線N上的壓敏電阻RV1；一跨接在所述熔絲FUSE和所述熱敏保護器JKPPTC之間的載電線L以及所述濾波電感L1的輸出端上的濾波電容C1；以及跨接在所述雙向可控矽Q1的正極和控制極之間的兩串聯電阻R5，R6。
根據本發明的這一實施例，所述熱敏保護器JKPPTC為一聚合物正溫度係數熱敏電阻器，其由高分子聚合物及導電材料等混合製成。在正常情況下，所述導電材料通過聚合物材料構成一三維導電通道，所以其阻值極小，例如幾歐姆；當一異常大電流通過其時，其溫度(因為I2R)迅速上升，以致於所述聚合物材料隨即膨脹，使所述導電通道斷開，因而導致阻抗增大及隨之而溫升並進一步使阻抗劇增，例如數千歐姆或以上，使通過的電流變小。這樣電路如同斷開，從而達到了保護電路和其它功率部件的目的。
根據本發明的這一實施例，所述觸摸信號處理及控制電路2包括一振蕩器集成電路片U1和一可編程控制器U2以及相關的分別與所述振蕩器集成電路片U1和可編程控制器U2的各個腳相應地連接的外部電子元件。所述振蕩器集成電路片U1可為一555振蕩器集成電路片，或者也可為一556或558振蕩器集成電路片。常用型號有NE555/KA555、MC1455/MC1555、ECG955M、SN52555/SN72555及TLC555等等。
在此實施例中，所述555振蕩器集成電路片U1採用NE555，其第5腳、第7腳空置；第1腳、第8腳、第4腳、第3腳分別與所述可編程控制器U2的第8腳、第1腳、第3腳、第5腳連接；其第2腳和第6腳相連，並與所述觸摸端3通過串聯的一電容C6和一電阻R8連接；其中第6腳進一步通過一電容C5與第1腳相連；其第8腳進一步與第1腳及所述可編程控制器U2的第8腳通過一電容C4連接；而第8腳與第1腳還分別與一電解電容C3的正極和負極連接，該電解電容C3又分別與串聯的一電阻R2和一發光二極體LED1以及串聯的一電阻R3和一發光二極體LED2並聯，其中發光二極體LED1、LED2是用於指示用途；除外，第8腳與第1腳之間還串聯有一穩壓二極體D1和一二極體D2，其中二極體D2的負極與穩壓二極體D1的正極連接，第8腳與第1腳分別與穩壓二極體D1的負極和二極體D2的正極連接；其中穩壓二極體D1的負極進一步連接到所述可控矽調相電路1的所述熱敏保護器JKPPTC和所述雙向可控矽Q1的之間的載電線L上，而穩壓二極體D1的正極在與一電阻R1和一電容C2依次串聯後與所述可控矽調相電路1的中性線N連接。
如圖所示，所述可編程控制器U2的第4腳和第6腳空置；第2腳則連接到所述可控矽調相電路1中的電阻R5與電阻R6的串聯點上；第7腳則通過一電阻R7與所述可控矽調相電路1中的輸出端LO連接以對其上的電壓信號進行採樣。
根據本實施例，其中的電阻R1，二極體D1、D2，電容C2、C3、C4構成的電路可為所述555振蕩器集成電路片U1和可編程控制器U2提供工作電源。在發生意外短路或過流或過載時，所述熱敏保護器JKPPTC的電阻急劇上升，給所述555振蕩器集成電路片U1和可編程控制器U2供電的電容C3電壓會降低而導致所述555振蕩器集成電路片U1和可編程控制器U2停止工作。當意外排除後，所述熱敏保護器JKPPTC在冷卻後回復到其低阻抗的狀態，電容C3即會重新充電，所述可編程控制器U2重新啟動及控制Q1使其處於關閉狀態。因此當使用者在使用時發現進行短時間的碰觸後仍不能正常啟動所述燈負載時，即代表輸出端有可能處於短路或負載過大的狀態，以致使用者有機會相應地作出檢查和改正。
另外，所述可編程控制器U2的第3腳可根據其內的一適當編制的程序相應地輸出一信號給所述555振蕩器集成電路片U1的第4腳以控制其工作狀態，即在輸出為一高電平或一低電平信號時，所述555振蕩器集成電路片U1會相應地開始或停止工作。另外，該適當編制的程序可設定成在每次通電後需要使用者在所述觸摸端3進行短時間碰觸後才開始工作。同樣地，所述可編程控制器U2的第2腳可根據該適當編制的程序相應地輸出一適當的觸發信號給所述可控矽調相電路1中的雙向可控矽Q1的控制極以控制其輸出電流或導通角，從而改變一與所述雙向可控矽Q1的負極連接的燈負載的亮度。
在工作時，當人體碰觸所述觸摸端3時，人體帶來的額外阻抗改變了所述555振蕩器集成電路片U1的振蕩頻率，導致所述555振蕩器集成電路片U1的第3腳向所述可編程控制器U2的第5腳輸出的信號發生變化。所述可編程控制器U2通過其內的適當編制的程序就可識別該因人體觸摸而引起的變化，從而相應地改變其第2腳的輸出。
所述可編程控制器U2內的適當編制的程序可以識別人體觸摸的時程，如果人體碰觸為時較短時間，即相應地改變其輸出一次，也即是改變根據本發明的所述觸摸式可控矽調光器的開/關狀態或亮度一次；如果人體碰觸為時較長，其即會使所述觸摸式可控矽調光器進行自動調光，例如先慢慢調到最暗/最亮，然後慢慢調回到最亮/最暗，再調到最暗/最亮，這樣不斷地來回循環直到使用者在合適的亮度時停止觸摸所述觸摸端3。所述可編程控制器U2然後記錄及維持該工作狀態以便所述觸摸式可控矽調光器在關閉後重啟時可立即恢復到該記錄的工作狀態，也即所述燈負載在上次關閉前調校的光亮度。
應該理解，上述僅為一根據本發明的示範性的較佳實施例，其中可使用不同的集成電路片和控制器和其它電子元件。在選用其它集成電路片和控制器時，其採用的外部電子元件可適應性地調整，所以本發明並不限於上述實施例。
權利要求
1.一種觸摸式可控矽調光器，其包括一輸入端(L，N)與一交流電源耦合且輸出端(LO，N)與一燈負載耦合的可控矽調相電路(1)；一輸入端與輸出端分別與所述可控矽調相電路(1)耦合的觸摸信號處理及控制電路(2)；以及一與所述觸摸信號處理及控制電路(2)連接的觸摸端(3)；其特徵在於所述可控矽調相電路(1)包括在一載電線(L)上依次串聯的一熔絲(FUSE)、一可自復原的熱敏保護器(JKPPTC)、一雙向可控矽(Q1)和一濾波電感(L1)；一跨接在所述熔絲(FUSE)和所述熱敏保護器(JKPPTC)之間的載電線(L)以及一中性線(N)上的壓敏電阻(RV1)；一跨接在所述熔絲(FUSE)和所述熱敏保護器(JKPPTC)之間的載電線(L)以及所述濾波電感(L1)的輸出端上的濾波電容(C1)；兩跨接在所述雙向可控矽(Q1)的正極和控制極之間的串聯電阻(R5，R6)。
2.如權利要求1所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述熱敏保護器(JKPPTC)為一聚合物正溫度係數熱敏電阻器。
3.如權利要求1或2所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述觸摸信號處理及控制電路(2)包括一振蕩器集成電路片(U1)和一可編程控制器(U2)以及按所述振蕩器集成電路片(U1)和可編程控制器(U2)各自的操作要求相應地在各自的每一腳上連接的外部電子元件。
4.如權利要求3所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述振蕩器集成電路片(U1)為一555振蕩器集成電路片。
5.如權利要求4所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述555振蕩器集成電路片(U1)的第4腳和所述可編程控制器(U2)的第3腳連接。
6.如權利要求4所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述555振蕩器集成電路片(U1)的第3腳和所述可編程控制器(U2)的第5腳連接。
7.如權利要求4所述的觸摸式可控矽調光器，其特徵在於所述觸摸端(3)通過串聯的一電容(C6)和一電阻(R8)與所述555振蕩器集成電路片(U1)的第2腳和第6腳連接。
全文摘要
一種改進的具有過流、過載和短路保護功能的觸摸式可控矽調光器，其包括一可控矽調相電路(1)；一觸摸信號處理及控制電路(2)以及一觸摸端(3)；所述觸摸式可控矽調光器的特徵在於所述可控矽調相電路(1)包括依次串聯的一熔絲(FUSE)、一可自復原的熱敏保護器(JKPPTC)、一雙向可控矽(Q1)和一濾波電感(L1)以及一壓敏電阻(RV1)、一濾波電容(C1)和兩串聯電阻(R5，R6)。在電路發生意外短路或產生異常大電流時，所述熱敏保護器(JKPPTC)阻抗急速增大使電流限制到足夠小，起到過流保護作用。當過流故障排除後，其自動復原到低阻狀態。這既避免了其它功率器件的損壞，也無需事後的維護更換，從而節省了高昂的人力維修成本。
文檔編號H05B39/04GK101056490SQ200610074820
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月14日 優先權日2006年4月14日
發明者胡安華 申請人:馬士科技有限公司