多功能紅外遙控、觸摸調光開關的製作方法
2023-11-11 07:54:02
專利名稱：多功能紅外遙控、觸摸調光開關的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種二線制微電腦紅外遙控、觸摸式調光開關。
隨著人民生活水平的迅速發展，人們對室內外燈具的控制要求越來越高。白熾燈的各種控制開關應運而生。在市場上銷售的白熾燈開關有調光型、光控型、聲控型，人體感應型等。以各種燈控專用集成電路為核心組成的控制器是當代燈控技術的代表，如LS723X系列，SM7232為觸摸無級調光開關(見圖3)，M668、HT7713為觸摸分擋調光開關(見圖4)，集成電路HT-7706以按鍵開關實現無級調光、分擋調光、延時和閃爍(見圖5)。已有調光開關存在如下缺點一、在已有技術中，以具有觸摸調光功能的燈控開關較為先進，但其自身的直流供電都採用電阻串聯降壓方式。在這種方式中，可控矽導通角越大，供電充電時間越短，供電充電電流越小，可控矽全周期導通，將造成供電枯竭。另外，當可控矽導通角很大，燈泡為高亮度時，電容充電時間將大大小於放電時間，很可能造成直流工作電壓不穩定，使主控器(專用集成電路)不能正常工作，引起燈泡閃爍。
二、在已有技術中，絕大多數觸摸調光晶片都要求其公共端與相線連接，使布線和應用受到限制。
三、遙控是調光開關控制手段的改進，已有的專用控制晶片功能組合少，特別是至今還沒有適應二線制紅外遙控、觸摸調光開關的專用線路和晶片。
本實用新型的目的，是提供一種多功能紅外遙控、觸摸調光開關。
本實用新型包括主控電路、穩壓電源、紅外遙控信號接收單元電路、橋連觸摸電路、主控器、時鐘和殼體。
本實用新型的要點，是上述的穩壓電路為小導角開關穩壓電源電路，上述橋連觸摸電路為橋式初相觸摸電路。小導角開關穩壓電源電路，是串聯在單向可控矽SCR與公共地之間的一個自身直流供電單元電路。既完成自身明態供電，又為主控迴路提供通路，該單元電路分為兩部分，一部分為受控開關穩壓電路，另一部分為貯能濾波電路。受控開關穩壓電路由三極體G1、G2，穩壓管JW1和電阻14組成。當主控器P1的12腳輸出高電平時，G1、G2受控飽和導通，其作用相當於連接主控迴路的一導線，主控電流直接通過。當主控器P1的12腳輸出低電平時，該部分等效為大功率的穩壓管，流通的主控電流為穩壓導通。貯能濾波電路由二極體D1，穩壓管JW2，電解電容C5、C8、電容C4、電阻R10和R15組成。D1單向充電可防止貯能倒流。JW2為直流穩壓，並起到意外過壓保護作用，其餘阻容元件，是貯能濾波。
小導角開關穩壓源是針對串接電阻在白熾燈明態供電不足而設計的明態直流供電電路。在可控矽SCR處於關斷時，控制器P1.12(主控器12腳)輸出低電平，令三極體G1截止，可控矽SCR陰極被懸浮，可防止誤觸發。當需要觸發可控矽SCR時，P1.12輸出高電平，令G1飽和導通，連SCR陰極至地提供觸發條件，提供主控迴路通路。在白熾燈處於暗弱光的情況下，這種狀態保持不變。當白熾燈處於中等以上亮度時，在基本工作周期的小導角供電段P1.12輸出低電平，控制P1穩壓導通，呈功率穩壓管狀態。主控電流經D1向貯能濾波電路短時浪湧充電補充電源，多餘部分由三極體G1分流。這種狀態一直持續到可控矽SCR零流自動關斷。小導角開關穩壓電源只在小導角期為明態供電，與R15暗態供電形成互補，從而具有以下特點1、明暗態互補供電，各展所長，使直流供電平穩穩定。
2、小導角期的交流電壓平均值明顯低於全周期平均值，串聯供電效率有所提高，另一部分為白熾燈發光消耗，沒有電能浪費。
3、小導角期供電，G1穩壓導通時間不及飽和導通的十分之一，且瞬時電流也小，使得G1功耗很小，又提高了電能發光效率。
橋式初相觸摸技術實施在交流電半波的初相階段，佔用極小的初相角，由P1控制SCR在關斷狀態。由於SCR關斷無主控電流，白熾燈燈絲相當於一導線。主控迴路等效為橋式整流電路。在橋臂二極的引導下，不論相線還是零線，橋式整流器DD總是把交流電的低電位端連通至整流輸出的負極，即P1的公共地。在交流電的上半周期，零線處於低電位，與P1公共地通連，即P1與大地同電位，不能產生觸摸電壓源場。在交流電的下半周期相線處於低電位，必然通過DD與P1的公共地形成通連。因而調光開關的公共地相對於交流電零線與大地將形成交流電下半周電場，即觸摸電壓源場。人體觸摸將形成正極性觸摸電壓電流輸入。由於交流電初相電壓變化率最大，以小電容作為輸入元件最為適合，它即能很好的傳送交流電初相瞬變信號，又對人身安全起到極好的靜電隔離作用。橋式初相觸摸技術的主要特點1、觸摸信號半周有、半周無，間隔傳送。很適用於微單片機定時定位檢測，能排除其它時刻的各種幹擾。
2、本觸摸傳感技術是以交流電初相電壓變化量為觸摸信號源，以電容為基本觸摸傳感介質，較之電阻媒介傳感具有傳輸阻抗小，適用面寬，信號特異性強，抗靜電幹擾的特點。
3、初相檢測佔用交流半波相角少，電壓瞬時值低，與SCR調相分段實施，互不影響，是較為理想的組和。
4、橋式初相觸摸檢測技術充分利用了橋路特點，不管調光開關引入線與相線、零線，白熾燈如何串接，都是在交流電的下半周初相段產生觸摸信號，觸摸信號的大小與引入線的接法關係極小，從而實現了無極性接法的觸摸技術。
綜上所述，本調光開關的觸摸技術是初相檢測和二極體橋引導共同作用的結果。
在
圖1電路中，PIN1觸摸輸入端為調暗，PIN2為調亮，PIN3為開/關。輸入電容和接地下拉電阻都可調節觸摸靈敏度。
本實用新型的主控器P1採用微單片機PIC16C54，P1內固化了實施本技術方案的自編專用控制程序。P1的時鐘電路由晶振C9及電阻R7、電容C7、C8組成。晶振C9採用1,843兆赫。紅外遙控信號接收單元電路由紅外接收專用集成電路CX20106A，接收光敏二極體D′1和電阻R1、R2、R3，電容C1、C2、C3組成。解調輸出的紅外遙控信號經R9送入P1。觸摸為三個輸入端，由觸摸極板PIN1、PIN2、PIN3，電容C10、C11、C12，電阻R11、R12、R13組成。觸摸技術在此稱為橋式初相觸摸技術。回零脈衝取樣電路，由三極體G3，電阻R4、R5組成，替代常見的電阻分壓回零脈衝取樣電路。本回零脈衝取樣電路對呈小尖峰的回零脈衝有很好的展寬和整形作用。
R15為調光暗態供電電阻，在正常工作中與明態小導角開關穩壓源互補為調光開關供電。K為放電按鍵開關，有重啟動作用。
本調光開關以交流電半周期為基本工作周期，在時序上將每個工作周期分解為回零脈衝檢測段(上個交流半波的178°～180°和本次半波的0°～2°)，初相觸摸檢測段(2°～4.5°)，調相調光段(4.5°～161°)，小導角直流供電段(162°～177°)四個階段。個別段界是交叉銜接的。
本實用新型的主控器P1採用PIC16C54微單片機並在其內固化自編專用程序製造。PIC16C54是八位全靜態EPROM單片機，CMOS工藝製造。內部EPROM512×12位。RAM32×8位，分為26個通用寄存器，6個特殊功能寄存器。外部18隻引腳，12隻I/O引腳，分為A口4位(F5)，B口8位(F6)。本方案使用了B口的8位，A口閒置未用。I/O引腳定義功能如下F8.0-P1.8遙控信號控制，F8.1-P1.7觸摸調暗控制，F8.2-P1.8觸摸調亮控制，F8.3-P1.9觸摸開/關控制，F8.4-P1.10回零脈衝控制，F8.5-P1.11SCR觸發脈衝輸出，F8.8-P1.12小導角開關電壓輸出，F8.7-P1.13特異開關控制。
其中，三個觸摸輸入端兩兩組合還有以下三種輸入控制功能。
F8.1與F8.2組合定時關燈控制，F8.1與F8.3組合交替亮滅定時控制。F8.2與F8.3組合交替漸暗漸明控制。
其餘引腳P1.1，P1.2，P1.17，P1.18為A口閒置I/O，接地或接高電平。P1.15為V88公共地負電源，P1.14為正電源VDD，P1.15、P1.16晶振時鐘輸出輸入端。P1.4是啟動復位接正電源。P1.3為外計數輸入無用接正電源。P適用電源電壓2.5V～6.25V。採用1，843兆赫晶振時鐘，靜態功耗小於1MA，輸出驅動電流高電平最大20MA，低電平最大25MA控制器P具有如下主要功能1、64個亮度等級的調光信號記憶和輸出。
2、控制小導角開關穩壓源。
3、漸變式調光，分為快速漸變，中速分段漸變，慢速分段漸變。
4、三個觸摸輸入端組合實現六種功能；單端輸入三種，雙端組合三種，全部觸摸輸入均延時0.32S動作，以克服各種幹擾。調光均為漸變式。觸摸輸入將電容去掉，可實現按鍵開關控制。
PIN1調暗兼開燈及取消雙鍵記憶，PIN2調亮兼開燈及取消雙鍵記憶，PIN3開關燈兼取消雙鍵定義復位，PIN1與PIN2組合定時關燈，定時為1分鐘至4小時15分，設定時關燈時以燈閃爍計時，每閃一次為定時一分鐘，累計閃爍次數即為定時分鐘數。
PIN1與PIN3組合為變速交替亮滅，可調2秒至4分15秒，以燈閃爍指示，閃一次為一秒，累計數即為交替秒數。
PIN2與PIN3組合為定速漸明漸暗交替變化。
5、紅外遙控信號的六種功能，開關兼取消雙端組合操作的內容。調亮，調暗，直置強光，直置中光，直置弱光。紅外遙控信號由P1直接解碼。解碼方式為脈衝數制，只解單發碼數為5、7、9、11、13、15六種。由P1的F6位讀取，單發碼脈衝串頻率要求為500至1500赫芝，佔空比50％，下面將六種遙控碼對應的控制功能介紹如下(1)、5為調亮、13為調暗，在關燈狀態，5、13開燈操作。在開燈狀態5、13第一單發碼開始調光，速率按慢分段漸變式。第二單發碼則停止調光並記憶。如果第一單發碼調光達最亮或最暗則自動停止並記憶。
(2)、9為開關，開至記憶亮度，關至熄滅，無觸發SCR脈衝。開關動作為中速分段漸變調光。並解除雙觸摸。
(3)、定值亮度，11為強亮，7為中亮，15為弱亮。定值單發碼將白熾燈從任意狀態快速漸變到定值亮度。
6、特異開關P1.18保留一特異開關輸入端，特異開關可直接用脈衝開燈和關燈，也適用電平雙位變化開燈和關燈。
本實用新型具有如下優點本實用新型採用微電腦控制、集二線制、紅外遙控、觸摸、開關、無級調光、分檔調光、定時關燈、調寬交替亮滅、漸明漸暗循環、特異開關於一體，比之已有技術功能齊全、多樣、實用。
本實用新型的二線制接法適用全部布線情況，即兩根連接線與相線、零線，白熾燈可任意串接。不影響功能實現，既可包容三線制又特別適用於白熾燈控制升級改造。
本實用新型的橋式初相觸摸技術採用橋式初相檢測法，觸摸信號傳輸域廣，靈敏度高，抗幹擾性能好，外圍電路簡單，實現了無極性接法。
採用小導角開關穩壓源與電阻降壓互補供電，解決了二線制下可控矽全周期調角的自身供電問題。
圖1是本實用新型的電路原理圖，圖2是本實用新型的外觀結構示意圖，圖3、圖4、圖5分別是SM7232觸摸無級調光開關、M668、HT7713觸摸分擋調光開關、HT-7706無級調光，分擋調光開關電路原理圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
多功能紅外遙控、觸摸調光開關，包括主控器p1、紅外遙控信號接收單元電路、回零脈衝取樣電路、主控電路、穩壓電源電路、橋連觸摸電路、時鐘和殼體。主控器P1採用PIC16C54微單片機，主控器P1的時鐘電路由晶振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之間的節點A2連接。
紅外遙控信號接收單元電路，由紅外接收單元集成電路CX20106A、接收光敏二極體D1′、電阻R1、R2、R3，電容C1、C2、C3組成。D1′一端接CX20106A的1腳，另一端接地，C3與R1串聯後，R1接CX20106A的2腳，C3接地，C1正極接CX20106A的3腳，負極接地，R2一端接CX20106A的5腳，另一端接正極，R6一端接P1的3腳，另一端接正極。R3一端接CX20106A的7腳，另一端接正極，R9一端接P1的6腳，另一端接CX20106A的7腳。即解調出的紅外信號，經R9送入P1。C2一端接CX20106A的6腳，另一端接地。紅外遙控信號接收單元電路除接收光敏二極體D1′外，用鐵皮全屏蔽起來。
回零脈衝取樣電路，由三極體G3、電阻R5、R4組成。G3的基極經R5接正極，G3的集電極接P1的10腳。R4一端接G3的集電極，另一端接橋式整流器DD的輸出正端。
主控電路，由橋式整流器DD，可控矽SCR、三極體G1和電阻R3組成。橋式整流器DD的輸出負端接地，輸出正端接可控矽SCR陽極，橋式整流器DD的輸入端與電網、白熾燈泡接通。可控矽SCR陰極接三極體G1的集電極，可控矽SCR的觸發極經R8接主控器P1的11腳。
穩壓電源電路，是一個串聯在可控矽SCR與公共地之間，既能完成自身明態供電和暗態供電，實現明、暗態供電互補，又能為主控電路提供通路的小導角開關穩壓電源電路。該電路由受控開關穩壓電路和貯能濾波電路組成。受控開關穩壓電路，包括三極體G1和G2(複合管)及穩壓管JW1、電阻R14。G1和G2的集電極與SCR的陰極連接，G1和G2的發射極接地。G1和G2的基極經R14與P1的12腳連接，經JW1與G1、G2的集電極連接。貯能濾波電路由二極體D1、穩壓管JW2、電解電容C5、C8、電容C4、電阻R10、R14和R15組成。C8與R15串聯，C8負極接地，R15接橋式整流器DD輸出正端。D1正極接G1的集電極，其負極接於C8與R15之間連線上的節點A1。C5負極接地，另一端接正極。C4、JW2的一端接地，另一端接正極。電阻R10一端接節點A1，另一端接主控器P1的14腳。在小導角開關穩壓電源電路中，可設置開關K。開關K的一端接地，另一端接電源A8端。橋連初相觸摸電路，是一個總是在交流電的下半周初相段產生觸摸信號，可實現無極性接法的橋式初相觸摸電路，它包括橋式整流器DD，觸摸極板PIN1、PIN2、PIN3，電容C10、C11、C12，電阻R11、R12、R13組成。PIN1與C10的一端連接，C10與R11串聯後，R11接地，C10、R11分壓點A3接P1的7腳。PIN2與C11一端連接，C11與R12串聯後，R12接地，C11、R12分壓點A4接P1的8腳，PIN3與C12連接，C12與R13串聯，C12與R13串聯，R13接地，C12、R13分壓點A5接P1的9腳。橋式整流器DD總是把交流電的低電位，與P1公共地通連，即P1與大地同電位，不能產生觸摸電壓源場。在交流電的下半周期相線處於低電位，必然通過橋式整流器DD與P1的公共地形成通連。
本實用新型的電器元件設置在電路板1上，電路板1固定在殼體2內，觸摸極板PIN1、PIN2、PIN3設置在殼體2的面板3上，在殼體2的面板3上還設置有紅外透過窗4。紅外遙控信號接收單元電路的接收光敏二極體D1′位於紅外透過窗4後面，紅外遙控信號接收單元電路的其餘元器件，用鐵皮全屏蔽起來。接收光敏二極體D1′用雙層鐵篩網屏蔽起來。
權利要求1.多功能紅外遙控、觸摸調光開關，包括主控器P1，紅外遙控信號接收單元電路、回零脈衝取樣電路、主控電路、時鐘電路、穩壓電源、橋連觸摸電路和殼體，其特徵在於所述的主控器P1為PIC16C54微單片機；所述的主控迴路，由橋式整流器DD，可控矽SCR、三極體G1和電阻R8組成，橋式整流器DD的輸出負端接地，輸出正端接可控矽SCR陽極，可控矽SCR陰極接三極體G1的集電板，其觸發板經R8接主控器P1的11腳，三極體G1的發射極接地；橋式整流器DD的輸入端與電網和白熾燈泡接通；所述的穩壓電源電路，是一個串聯在可控矽SCR與公共地之間，既能完成自身明態供電和暗態供電，又能為主控電路提供通路的，由受控開關穩壓電路和貯能濾波電路組成的小導角開關穩壓電路；受控開關穩壓電路由三極體G1、G2，穩壓管JW1和電阻R14組成，三極體G1、G2的集電極與可控矽SCR的陰極連接，三極體G1、G2的發射極接地，三極體G1、G2的基極經R14與主控器P1的12腳連接，經穩壓管JW1與三極體G1、G2的集電極連接；貯能濾電路由二極體D1、穩壓管JW2、電解電容C5、C6、電容C4、電阻R10、R14、R15組成，C8與R15串聯，C8負極接地，R15接橋式整流器DD輸出正端，二極體D1正極接三極體G1的集電極，其負極接於C8與R15之間連線上的節點A1，電解電容C5負極接地，另一端接正極，電容C4、穩壓管JW2的一端接地，另一端接正極，電阻R10一端接節點A1，另一端接主控器P1的14腳；所述的橋連觸摸電路，是一個總是在交流電的下半周初相段產生觸摸信號，可實現無極性接法的，由橋式整流器DD和觸摸電路組成的橋式初相觸摸電路；橋式整流器DD輸出負端接觸摸電路的輸入電路公共端；觸摸電路由觸摸極板PIN1、PIN2、PIN3，電容C10、C11、C12，電阻R11、R12、R13組成；PIN1與C10一端連接，C10與R11串聯後，R11接地，C10與R11串聯分壓點A3接主控器P1的7腳，PIN2與C11一端連接，C11與R12串聯其分壓點A4接主控器P1的8腳，R12接地，PIN3與C12一端連接，C11與R13串聯，C12與R13串聯分壓點A5接主控器P1的9腳，R13接地；所述的回零取樣電路，由三極體G3，電阻R5、R4組成，三極體G3的基極經R5接正極，三極體G3的集電極接主控器P1的10腳，電阻R4一端接三極體G8的集電極，另一端接橋式整流器DD的輸出正端；所述的紅外遙控信號接收單元電路，回零取樣電路、主控電路、時鐘電路、穩壓電源、橋連觸摸電路的電器元件和主控器P1，設置在電路板1上，電路板1固定在殼體2內，紅外遙控信號接收單元電路的電器元件除接收光敏二極體D1′外，用鐵皮全屏蔽，接收光敏二極體D1′位於紅外透過窗口4後面，用雙層鐵篩網屏蔽起來，在殼體2的面板3上設置有紅外透過窗口4、觸摸極板PIN1、PIN2、PIN3。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能紅外遙控、觸摸調光開關。這種開關包括主控器PIC16C14、紅外遙控信號單元電路和回零脈衝取樣、主控、穩壓及橋連觸摸電路。其特點是穩壓電路是一個串聯在可控矽SCR與公共地之間的由三極體G
文檔編號H03K17/94GK2245318SQ9523181
公開日1997年1月15日 申請日期1995年7月28日 優先權日1995年7月28日
發明者劉霖春 申請人:劉霖春