自适应开关 公共场所的照明灯,人们开灯后往往忘记关灯,或当时不便关灯而成为通宵达旦通亮的“长明灯”,紧接着灯泡很快损坏而成了“长黑灯”。本发明即为解决此问题而设计的。它有传感器,其作用为:人为开灯后,人在灯时继续正常照明,人离开后延时几分钟会自动熄灯。另外,在灯亮着时也可以人为关灯。此种功能足于克服长明灯”和“长黑灯”现象。为了使本项技术易于普及应用,采用低成本,高质量和高可靠性的设计宗旨。以一片MOS通用数字逻辑集成电路为核心器件的灵活组线,保证了极高的性能价格比,这正是本发明的关键所在。以下分七个部份说明:1、整机工作原理:
利用多卜勒效应,对运动导体(人体)进行感应,即通过天线在开关附近建立一个球面微波场。当人体在这个场中运动时,产生多卜勒效应现象。原微波场的稳定状态被破坏。由天线接收并反馈给振荡电路,使原有的振荡条件发生变化。这种变化就是反映开关附近人员活动情况的一种信息,再通过后面的高倍数增益电路和数字逻辑延时电路,使控制电路维持照明负载。人体目标离去后,延时几分钟(可调值)后电路自动切断,照明熄灭。2、传感器电路:
它由BG1为中心组成。通过R2和R4的基极电压偏置和C4的反馈,使得天线上辐射出特高攒(UHF)的单一频率正弦波,当目标出现后,振荡的输出耦合条件发生改变。在A点就有微弱的电压信号。根据多卜勒原理,该信号多是几个Hz的低频交变信号。3、放大器
在A点之后,由BG2组成一个常见的共发射极放大电器进行首级放大。接着是由非门1和非门2组成的放大和滤波电路,由于R8和R9的负反馈和偏置作用,使得数字逻辑电路的非门1、2的工作点稳定在线性区,因而具有很高的二级放大能力。C6是反馈滤波电容,将高频噪声消除,同时使放大电路工作稳定。C3、C4和C5在此为耦合电容。非门2输出的是经过放大的电压信号,足以驱动非门3地翻转。4、延时电路
非门3和非门4组成丁一个延时时间可以根据非门2的输出电压信号进行调整的延时电路,利用MOS电路具有极高的输入阻抗特性,通过对电解电容C8的缓慢充电就能达到很长的延时时间。在无信号从非门2输出时,Rw和R10组成的分压电路(具有调节灵敏度的作用)向非门3输入低电压,非门3输出高电压,使得二极管2CP1反向截止,此时C8上为低电压,并由VDD通过电阻R12缓慢充电,显然,此刻非门4的输入端是低电压,输出端为高电压,再经过过非门5、非门6串联组成的与逻辑、驱动BG3构成的射极跟随器,维持照明电路的导通。如果一直没有信号出现,2CP1将保持反向截止状态,电容C8上的电压就一直升高到非门4输入端的翻转电压值Vf。此后非门4的输出端变成低电压,再经过整形和驱动电路,使得照明电路被切断,从而完成延时关灯的功能。如果电容C8上的电压在升至Vf之前,有信号出现,此时非门2输出高电压致使非门3产生翻转后输出电压由高变低。二极管2CP1正向导通,C8上的电压立即重新被降至最低值。如果信号重复出现,那么C8上的电压就不能升至Vf,此时照明电路将一直维持导通状态。延时电路的延时时间取决于电容C8上电压由零值充电至翻转电压Vf的这段时间,它与R8的阻值和C8的容值有关,也与信号状况有关。5、整形与驱动电路
这部分电路的作用是驱动一只小型继电器的直流线圈。由于非门4的输入端电压上升缓慢,因而其输出端在翻转过程中会出现电压的波动,非门5、6组成的与逻辑可以起到整形电路的作用,如果要求更高的话,还可以构成施密特触发器。在延时过程中,非门6输出高电压,驱动由BG3组成的射极跟随器向继电器线圈J输入功率电流、使继电器处于吸合状态,维持开关电路的导通。当延时过后,非门4翻转,非门6输出低电压,继电器被释放,开关断开。6、电源电路
考虑到与现有建筑开关的直接互换性,本开关的电源电路采用了特殊的设计,由于现有的开关接线盆内,往往只有一条被截断的火线的两个接线头,因而不能采用变压器降压后再整流、滤波而得到直流电源的常规方案。如附图所示,本发明采用了由电感与负载串联分压后全桥整流的新设计。低压交流从电感L两端取出。显然,整流所得到的直流电压和照明负载的阻值有关。为克服这一缺点,在此使用三端稳压集成电路。只要输入端电压不超出一个很宽的范围,其输出端将向前述电路提供稳压VDD,以便使本开关适用于各种不同瓦数的照明负载。
从附图中还可看到,继电器常开触点KJ1、电感L和负载三者串联连接。再KJ1断开后,开关断开。此时VDD将消失为零,从而整个开关电路完全断电,实现了绝对的零功耗。对于长时间在线电器而言,这是非常重要的优点,元器件的寿命大大延长,而且安全因素得以保证。同时这种线路设计还具有断电二次脱开功能和装卸灯泡时自动断电保护人员安全的功能。7.控制电路
通过按动常开触点的开关K来完成本开关装置的接通和断开两个控制功能。即按一次K,开关被打开,再按一次K,开关就会被关闭。当然,在开关打开后,经过延时也会自动关闭。具体过程如附图所示,当K接通后,负载、电感L和继电器常闭触点KJ2以及K就构成了通路,此时负载工作,电感L上得到分压而使直流电源VDD建立,充电电容C8上为低电压,因而非门6输出高电压,BG3驱动继电器线圈吸合。KJ2断开而KJ1闭合。这时通电回路切变为由负载、电感L和KJ1组成。这一通路在开关被打开的状态下得以维持。在此期间,如果再次按下K,则本开关将被强制关闭,这一功能的具体实现过程是:由R15、R16、C11和2CP2构成一个延时电路。当按下K使开关打开后,VDD建立起来。通过R16向C11充电,当C11上电压升至一定值后,2CP2被反向截止。如果此时再一次按下K键,电感L一端的高电压就不会通过2CP2流入C11,而是通过R14后直接加到非门4的输入端上,使非门4翻转输出低电压,开关就被强制性关闭。其实要完成上述关断功能方法很多,但要考虑到低成本。发掘出本方案无疑是适当的。