CN101453811B - 带远红外发射机的调光器控制系统 - Google Patents

Abstract

一种带远红外发射机的调光器控制系统包括一响应于辐射能的电力负载控制器件及一发射机。发射机包括两组连接到电子电路的辐射能发生器，其中两组的极性相反。一可透射外壳包括确定偏转器相对于发生器支承表面为斜角方向的锯齿部分。发射机(46)被固紧到用于连接到负载控制器件的后罩的托座(60)。控制系统还可包括一响应于执行器(30、32)或响应于辐射能信号而产生电子控制信号的主控(12)。控制系统能够限制主控响应于执行器产生信号。一用于发射机的电源(100)包括一滤波器网络(108)及与电阻器并联连接的二极管，所述网络具有与电源电容器(102)串联连接的滤波电容器和电阻器。

Description

带远红外发射机的调光器控制系统 

本申请是2002年8月2日申请的、题为“带远红外发射机的调光器控制系统”的中国申请02815267.0的分案申请。 

相关申请的交叉参考 

本申请要求2001年8月3日申请的、美国临时申请序列号为60/309,929的专利申请的优先权，该在先申请的整体在此被并入以用于参考。 

技术领域

本发明涉及调光器控制系统，特别是涉及其中一主控与多个调光器通信的调光器控制系统。 

背景技术

调光器被用来控制光亮度已变得越来越普及。调光器通常采用固态器件如触发三极管、硅控整流器、或场效应晶体管来改变所施加的交流正弦电压的相角。已知的调光器均响应于在调光器处所指示的、辐射能形式的指令信号，通常在红外线范围内。红外透射窗口或部分允许指令信号到达嵌于调光器内的IR接收器。 

IR响应调光器考虑了调光器控制系统，其中IR指令信号可从一IR辐射源被“发射”以用于被多个调光器接收。使用红外辐射进行从一IR源到多调光器的指令信号通信的调光器控制系统的一个实例是宾夕法尼亚州的Coopersburg的路创电子公司出售的SPACERSYSTEM^TM。SPACER SYSTEM^TM使用了具有视觉上清晰的后罩的主控，该主控允许来自位于主控内的一IR辐射源的指令信号被向外“发射”而从主控进入嵌于主控内的单路调光器(wallbox)。该系统还包括嵌于同一单路调光器中的多个调光器。每一调光器包括一视觉上清楚的后罩及一内部IR接收器。每一调光器的IR接收器接收从主控发射 进单路调光器的红外指令信号。该系统还在美国专利申请序列号09/220,632、公开号为6,380,696的专利中公开，该专利已转让给路创电子公司。 

发明内容

根据本发明的一方面，这里提供了一种控制系统，该系统包括：至少一响应于辐射能形式的指令信号的电力负载控制器件；用于产生辐射能形式的指令信号的发射机，指令信号用于为至少一电力负载控制器件接收，发射机包括一对导电接线端以用于接收电信号形式的指令信号，发射机还包括两组辐射能发生器，每一组辐射能发生器具有一用于连接到电子电路的电极，两组辐射能发生器连接在包含导电接线端的电子电路中，及两组辐射能发生器按相互并联连接的方式连接到前述电子电路中且一组辐射能发生器的电极与另一组辐射能发生器的电极极性相反。 

根据本发明的另一方面，这里提供了一种控制系统，该系统包括至少一响应于辐射能形式的指令信号的电子控制器件及一产生辐射能形式的指令信号的发射机。控制系统还包括一置于两发射机之间的辐射能偏转器及至少一电力负载器件，以用于将至少一部分来自发射机的辐射能偏转到要求的方向。 

根据本发明的另一方面，这里提供了一种控制系统，该系统包括至少一响应于辐射能形式的指令信号的电力负载控制器件及一发射机，该发射机能够响应于接收的电子信号发射辐射能形式的指令信号。发射机通过导电线连接到主控，主控产生电子指令信号以用于经导电线传输到发射机。主控包括至少一可为主控的用户访问的执行器，以用于通过主控产生电子指令信号，主控还包括一辐射能接收器。主控能够响应于接收的辐射能信号产生电子指令信号，以将信号再传送给发射机。控制系统能够阻止主控响应于接收的辐射能信号产生电子信号，这样，主控仅能产生响应于至少一执行器的使用的电子信号。 

根据本发明的另一方面，这里提供了一种控制系统，该系统包括一具有至少一用于产生辐射能形式的指令信号的辐射能发生器的发 射机及至少一响应于辐射能形式的指令信号的电力负载控制器件。电力负载器件可透射发射机的辐射能并包括一罩部分。控制系统还包括一支承发射机的托座，以用于连接发射机到电力负载控制器件。托座将电力负载控制器件的罩部衔接到关于电力负载器件的至少一辐射能发生器的位置。 

根据本发明的另一方面，这里提供了一种用于具有至少一LED激励器的红外发射机的电源。电源包括一电源电容器及一滤波器网络，滤波器网络包括与电源电容器串联连接的一滤波电容器及一滤波电阻器。电源还包括一与滤波器网络的电阻器并联连接的二极管，以提供滤波电容器与电源电容器之间的隔离。 

附图简要说明 

图1为根据本发明的调光器控制系统的原理图； 

图2为安装到连接托座的、根据本发明的远红外发射机的立体图； 

图3为图2的远红外发射机及连接托座的分解立体图； 

图4为图2的远红外发射机及连接托座靠近调光器后罩的立体图； 

图5为图2的远红外发射机及连接托座衔接到调光器后罩的立体图； 

图6A为图2的远红外发射机的外壳的立体图； 

图6B为图6A的外壳的底部平面图； 

图6C为图6A的外壳的侧视图； 

图6D为图6B的外壳沿线A-A的剖视图； 

图6E为图6C的外壳沿线B-B的剖视图； 

图6F为图6A的外壳的端视图； 

图7为根据本发明的远红外发射机的外壳及LED的俯视图； 

图8为图7的外壳及LED的侧视图； 

图9为图7和图8的其上具有记号的LED之一的侧视图； 

图10为根据本发明的远红外发射机的电原理图； 

图11为用于根据本发明的远红外发射机的电源的电原理图； 

图12为图11的电路的简化原理图表示； 

图13为电源波形图； 

图14为根据本发明的、设置用于在第一模式中工作的调光器控制系统的原理图； 

图15为根据本发明的、设置用于在第二模式中工作的调光器控制系统的原理图。 

优选实施例的具体实施方式 

参考附图，这里示出了根据本发明的调光器控制系统10，其中同一附图标记表示同一元件。控制系统10包括置于第一单路调光器14内的、在图1中示意性示出的主控12。有电电线和中线以公知的方式将主控12连接到电源，如住所中的配电面板。 

控制系统10还包括两组分别置于分开的第二和第三单路调光器18和20中的调光器16。如图1所示，其中置有主控12的第一单路调光器14与其中置有调光器16的第二和第三单路调光器18和20相分离。每一调光器16能够控制供应给电力负载的电流，例如，如光。 

可用于本发明控制系统的适合的主控12及适合的调光器16的一个实例在美国专利申请序列号为09/220,632、公开美国专利号为6,380,696的专利中公开，该专利在此被并入以供参考。调光器的特征和运转同样在美国专利号为5,248,919及5,909,087的专利中被描述，在此同样将它们并入以供参考。每一调光器16包括一用于单非闭锁开关的大执行器。在大执行器的边框内是一用于通过红外接收器接收红外信号的红外接收窗口24，红外接收器置于窗口24的后面。这样的信号可来自手持远程控制器。调光器16还包括一用于增加或降低所连接的负载的光亮水平的用户可调亮度执行器26。LED阵列28显示包括关于所连接的负载的光亮水平的信息的信息。调光器能够记忆存储预置的光亮水平，如与首选照明“景物”关联的光亮水平。 调光器均响应于由IR接收器接收到的红外指令信号，以调整调光器为存于调光器中的预置光亮水平。 

主控12包括一“开”执行器30、一“关”执行器32、四个预置执行器34、一亮度执行器36、LED指示器38及在预置执行器34之一中的IR接收窗口40。主控包括一执行不同功能的微处理器(未示出)，那样的功能如输出控制信号到调光器，包括调整调光器为由调光器存于存储器中的预置光亮水平。 

调光器控制系统10包括一对电导线，在此提及为传导线42和44，用于将来自第一单路调光器中的主控12的调光器控制信号传送到置于第二和第三单路调光器18和20中的调光器16，下面将对此进行详述。传导线最好为最小值的第14号AWG。如图1所见，传导线42、44分别被拆分成分离的传导线42A、42B及44A、44B，以用于将来自主控12的控制信号传送到在第二和第三单路调光器18、20中的分开的调光器组。 

控制系统10包括一用于调光器16的每一单路调光器18、20的红外(IR)发射机46。每一IR发射机46被连接到一对传导线，或42A、44A或42B、44B，以用于接收来自主控的调光器控制信号。如图1所示，每一IR发射机46可拆装地固紧到调光器16的后罩以将IR发射机放置在一调光器后面的单路调光器中，下文中将对其进一步描述。 

参考图2-9，这些图更详细的示出了与单路调光器18关联的IR发射机46的结构和操作。用于单路调光器20的IR发射机的结构和操作类似于图2-9所示的IR发射机。发射机46包括一视觉上清晰的外壳48，该外壳48可透射可见光及IR光。用于形成视觉上清楚的外壳48的合适的材料为来自General Electric的241R 

树脂。 

IR发射机包括导电接线端50，每一导电接线端具有一对直立支柱52，其用于延伸进入外壳48的传导线42A和44A的导电引脚54的接收。接线端50被支承在印制板56的上表面。发射机46包括四个提供红外辐射源的发光二极管(LED)58A-58D，其中红外辐射源是 用于通过IR可透射的外壳48发射IR指令信号给IR接收器。如图2和图3所见，LED58A-58D被安排成LED58A和58B、LED58C和58D分别位于延长的外壳48的相对端。电路上，LED被连接成如图10所示的反并联方式。这种安排为电极提供了不灵敏的接线，这将在下文中详细描述，其中在延长的外壳的每一相对端的LED58A-58D将发射IR信号，不管哪一接线端50被用于连接各自的传导线42A、44A。 

IR发射机还包括一连接托座60，其最好由导电材料如不锈钢制成，以用于将IR发射机46固紧到一个调光器16。连接托座固紧发射机46到调光器15，使得发射机邻近调光器16的后罩62放置。后罩62由视觉上清楚的材料制成，如制造发射机外壳48的 

树脂材料，以虑及从发射机46发射至被后罩62包封的IR接收器的IR信号通道。发射机46最好附着于调光器组的位于中央的调光器16，以使IR信号容易传送至调光器组的每一调光器16。 

连接托座60包括一通常平坦的支承部分64，以用于支承印制板56和外壳48。支承部分包括用于接收外壳48的用于可拆装式连接外壳48到连接托座60的突出68的槽66。连接托座还包括通常垂直延伸至支承部分64的平面的定位夹70。如图4和图5所见，定位夹70被调光器后罩62的边墙72接收。定位夹的初步功能是使发射机46对于调光器16而言是位于中央的，如图5所见。 

连接托座还包括为附着发射机46到调光器16提供主要手段的安装夹74。连接托座60还包括第二组具有U形形状截面的安装夹以形成通道76。安装夹74从相对于定位夹70的支承部分的延伸部分78扩展。如图5所见，安装夹74接合一调光器16的磁轭80，使得磁轭的端部82被接收在安装夹74的通道76中。如图5所见，由连接托座60的定位夹70和安装夹74提供的发射机46的连接和定位使外壳邻近后罩62。这种结构使通过后罩发射IR信号进入调光器16变得容易。 

用于连接托座60的导电材料的使用为连接托座提供了将IR发射机通过磁轭80接地到单路调光器的用途。这种结构不再需要单独的接地线提供单路调光器内的接地连接。 

参考图6A-6F，这些图详细示出了外壳48的结构。如图6A和6D所见，外壳包括一对位于其一侧的圆形凹口84，以为穿过外壳48的传导线42A、44A提供通道。凹口沿外壳48的较低的边缘设置易于将外壳固紧到连接托座60，导线引脚54与接线端50的支柱接合。外壳48还包括从外壳向下延伸的柱86，如图6D所见。这些柱与印制板56中提供的定位孔87(参见图3)接合。 

柱86有两个主要功能。它们用于在外壳48砰地扣进连接托座60上的位置时临时定位外壳48内的印制板56。柱86还用于防止安装到印制板56上的LED58A-58D撞击外壳48。如图6D所见，外壳包括包围每一柱86的肩部以保持LED58A-58D与外壳48的上部之间的间隔。 

外壳48还包括一横越外壳延伸的中肋89。中肋89，与柱86的肩部一道，用于在突出68与槽66接合时在外壳48和连接托座60之间扣住印制板56。这避免了印制板56在外壳48内浮动。中肋89还与柱86的肩部一道防止LED58A-58D撞击外壳48。横向延伸的中肋89还用于对开外壳48从而在传导线42A、44A的引脚54之间提供另外的电隔离。 

如图6A-6D和图7、8所见，外壳48包括一对从外壳的上部90向内延伸的锯齿部分88。每一锯齿部分各自包括通常平坦的第一及第二支柱92和94。如图8所见，第一支柱92相对于上部90的角度小于第二支柱的角度，使得第一支柱92长于第二支柱94。锯齿部分88被置于外壳上以使当外壳被固紧到印制板56时，LED58A-58D位于第一支柱92之下，如图7和8所见。 

外壳48的锯齿部分88的引入用以指引从LED58A-58D发射的IR辐射。从发射机46发射的IR的方向还被LED58A-58D的结构进一步增强。如图9所示，其中LED58A被示出，LED的结构被做成可发射 相对于印制板56的平面为向上指向的锥形IR辐射，其具有30度的半角。由于IR锥形光束撞击锯齿部分88的第一支柱92，IR光的大部分(约80％)被偏转为平行于通过延长的外壳48的一相对端的印制板56的平面。小部分IR光(约20％)则垂直通过第一支柱92。按这种方式导向IR辐射使得在IR发射机被固紧在调光器组的中央位置的调光器时，可很容易发射IR信号进入向外分布的调光器16。 

转到图10，其示出了LED58A-58D的线路图。如所示，二极管被排列成相互并联连接的两组二极管。LED58A和58C形成第一组，LED58B和58D形成第二组。LED被连接在电路中使得第一组LED的极性与第二组LED的极性相反。这种两组LED的“反并联”连接确保两组之一能运行从而产生红外信号，不管接线端50的哪一端被连接至各自的传导线42A和44A。按这种方式，传导线的连接被使得对极性不敏感，从而使得不管所选择的连接如何，IR信号将被导向出延长的外壳的相对端。 

参考图11-13，本发明提供了用于IR发射机的改进电源系统。如图11所见，用于主控系统10的电源包括一电源电路100，该电路包括一电源电容器102。从主控12延伸的传导线42、44相对于地将为典型的120伏特。如图11所示，用于激励发射机46的LED58A-58D所要求的电压将由一独立的13伏电源提供。该13伏电源用于供电IR LED58A-58D、激励5伏调节器104并提供使用于LED的激励器106工作的电流脉冲。 

本发明提供了一种改进的滤波器108，如图11中由点线包围的部分所示，用于运行LED激励器106。参考图12，一滤波电阻器110和电容器112包括于滤波器108中。电阻器/电容器(R-C)网络的使用是运行噪音电路如LED激励器的传统方式，其来自主电源电容器如电容器102。然而，R-C网络独自不能保护主电源电容器不受到由LED激励器的运行而产生的剧烈电流尖峰信号。由R-C网络提供的两电容器之间没有隔离将导致电荷被从主电源电容器及滤波电容器弄走。结果，主电源的性能被降级。 

本发明的改进的滤波器108包括一用于限制可被LED激励器106直接从主电源电容器102取走的电流量的二极管114。二极管114被放置为与电阻器110并联连接。二极管的引入对R-C网络的滤波性能没有任何影响。参见图13，该图表示了二极管的添加在电源线上的效果。二极管114的引入用以限制可从主电源电容器102取走的电荷量。如图13所示，二极管114的引入用以降低出现在电源线上的电压尖峰。 

现在参见图14和15的原理图，本发明调光器控制系统10提供了在两种运行模式之间的控制系统10的触发。每一调光器16能够通过IR窗口24从调光器的前面接收IR信号。每一调光器16还能够通过在调光器后面的单路调光器中的后罩26接收IR信号。如果同样的信号被主控12接收并由IR发射机46转送至调光器16，这就会产生由调光器接收的多IR信号之间“冲突”的可能性，该多IR信号分别来自通过窗口24(例如，自手持遥控)的红外信号的直接接收和信号的间接接收。 

参见图14，这里示出了运行的第一模式或“房间”模式。运行的“房间”模式用于直接IR信号和间接IR信号可能冲突的情况。例如，在包含主控12和调光器16的单路调光器被放置于同一房间时，这种情况可出现。在房间模式中，主控12不能转送由主控12接收的IR信号(如来自手持遥控的信号)。尽管主控12被阻止转送所接收的IR信号，主控仍保持能够响应于图1中所示的主控12的执行器的使用而直接发送IR信号到调光器16。 

参见图15，其示出了运行的第二模式或“套间”模式。该运行模式在直接IR信号与间接重发的IR信号之间的冲突的可能性被限制的情况下是有用的。例如，在物理障碍48如墙被放置在主控12的的单路调光器和调光器16的单路调光器之间时，这种情况会出现。当设为“套间”模式时，主控能够通过发射机46发送IR指令信号给调光器16，其或响应于主控12的执行器的使用、或响应于由主控接收的IR信号。 

Claims (6)

1.一种控制系统，包括：

至少一响应于辐射能形式的指令信号的电力负载控制器件；及

用于产生辐射能形式的指令信号的发射机，指令信号用于为至少一电力负载控制器件接收，发射机包括一对导电接线端以用于接收电信号形式的指令信号，发射机还包括两组辐射能发生器，每一组辐射能发生器具有用于连接到电子电路的电极，所述两组辐射能发生器连接在包含导电接线端的电子电路中，及所述两组辐射能发生器以相互并联连接的方式连接到所述电子电路中且一组辐射能发生器的电极与另一组辐射能发生器的电极极性相反。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中每一辐射能发生器产生红外能量且其中发射机包括一适于包封红外发生器的红外可透射的外壳。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其中红外发生器为安装在印制板上的发光二极管LED，及其中所述外壳包括一对锯齿部分，每一锯齿部分包括第一及第二支柱并按照LED位于第一支柱之下的方式置于外壳上。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中每一LED适于发射相对于印制板的平面为向上指向的锥形IR辐射，及其中大量来自锥形IR辐射的红外能量被偏转为平行于印制板平面的方向。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中至少一电力负载控制器件为调光器，及其中发射机安装在连接托座上，连接托座具有第一组夹，每一夹适于与调光器后罩的边墙接合。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中连接托座包括第二组适于与磁轭接合的夹，调光器后罩固紧到磁轭，连接托座是导电的以帮助发射机通过磁轭进行接地连接。

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