CN102332902A - 无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统 - Google Patents

Abstract

无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，由可见光源、信息接收电路、信息处理执行电路、电源、负载组成，可见光源为连续或脉冲强光源，可直接用激光，信息接收电路由光敏元件与电阻串联而成，信息处理执行电路的输入端直接或通过电容与光敏元件与电阻的连接点连接在一起，信息处理执行电路由双稳态继电器、单稳态电路、双稳态电路、电阻、可控硅组成，由于本发明的接收电路无解调电路和无信号放大电路部分，使系统电路简洁、故障率低、成本低廉，可应用于多个领域作为遥控开关。

Description

无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统

 

所属技术领域

本发明涉及一种遥控开关系统，尤其是使用强光作为信号源使光敏元件输出控制信号的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统。

背景技术

目前，普遍使用的遥控装置有无线电遥控装置和红外线遥控装置两个类别，这两类遥控装置普遍用于工业遥控、家电遥控、玩具遥控等行业，无线遥控开关的优点是控制距离远，控制距离可达几十米以上，缺点是在载波频率相同时，可能干扰其他遥控装置和其他电器，且发射器信号需要调制，接收器需要解调电路与放大电路，因此电路结构较为复杂；红外遥控开关的优点是干扰小，一般只有几米的遥控距离，红外线一般不能穿墙，对其他房间的接收装置不干扰，其缺点是控制距离不远，也有做到几十米的，但成本较高，发射装置的耗电量同时也大了，且发射信号需要调制，接收器需要解调及放大电路才能使用；为解决这个问题，本人提出过申请号为201120113376.5的《一种可见光束遥控系统》。该实用新型由发射器与接收器两部分组成，发射器的发射管为可见光发射管，在接收器的接收管附近，安装有定位发光管，以便在夜间能引导可见光束对准接收管，为了使遥控距离更远，发射管采用激光管，不管发出的是红激光、绿激光或其他颜色的激光都可以，采用接收器中的接收管的峰值波长与发射管发出的光束的波长相近即可达到最高效率，允许接收管的峰值波长与发射管发出的光束的波长之间存在差异，只是效率将降低，一样可以使用，发射电路与接收电路可以采用现有成熟的控制电路，只是发射管与接收管的类别不同而已，并不需要作太大的改动。该申请建立在现有电路的基础上，使用调制的可见光（包含被调制的激光束）作为控制光源，接收器收到光信号后需要解调及放大，该申请只是勾划出了大致结构，未涉及具体电路。

发明内容

为了克服现有无线电遥开关系统容易造成干扰、信号需要调制解调、放大电路才能使用，成本相对较高，电路相对复杂的缺点，为了克服现有红外线遥控开关控制距离短，信号也需要调制解调、放大才能使用，成本相对较高，电路相对复杂的缺点，以及为了克服本人申请的《一种可见光束遥控系统》中电路仍建立在现有遥控电路的基础上，虽然信息载体改用可见光，但发射信号仍然需要调制，接收信号仍需要解调、放大的缺点，本发明提出了一种无解调无放大电路的强光遥控开关系统，采用连续强光或脉冲强光作为信号源，用光敏元件作为接收信号的元件，利用强光突然照射光敏元件产生信号，该信号直接去控制及时执行遥控电路、单稳态电路、双稳态电路、自保持继电器等电路，使及时执行遥控电路、单稳态电路、双稳态电路、自保持继电器输出信号去控制可控硅或直接控制负载，实现遥控的目的。本发明与现有技术相比产生的有益效果是：能实现点对点精确遥控，发射强光直接作为信号，接收电路接收的信号不需要解调、放大电路，使电路变得极为简单，成本极为低廉，可靠性大大提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，由可见光源、信息接收电路、信息处理执行电路、电源、负载组成，可见光源为连续或脉冲强光源，信息接收电路由光敏元件与电阻串联而成，信息处理执行电路的输入端直接或通过电容与光敏元件与电阻的连接点连接在一起；信息执行电路分别采用几种方式：1.信息处理执行电路由一只双稳态继电器及触点组成，双稳态继电器的线圈连接在光敏元件与电阻的连接点与地之间；2.信息处理执行电路由一只电阻和一只可控硅组成，可控硅的触发端通过电阻连接在光敏元件与电阻的连接点上；3.信息处理执行电路由单稳态电路与可控硅组成，单稳态电路的触发端直接或通过电容器和光敏元件与电阻的连接点连接在一起，可控硅的触发端通过连接在单稳态触发器的输出端上；4.信息处理执行电路由双稳态电路与可控硅组成，双稳态电路的触发端和光敏元件与电阻的连接点连接在一起，可控硅的触发端通过连接在单稳态触发器的输出端上；5.信息处理执行电路由一个单稳态电路和一个双稳态电路加可控硅组成，单稳态电路的触发端和光敏元件与电阻的连接点直接或通过电容连接在一起，单稳态电路的输出端与双稳态电路的时钟输入端连接，可控硅的触发端通过连接在双稳态触发器的输出端上。光源与光敏原件可采用以下三种方式：1.可见光源采用激光光源，信息接收电路中的光敏元件为光敏电阻；2.可见光源采用激光光源，信息接收电路中的光敏元件为光敏二极管；3.可见光源采用激光光源，信息接收电路中的光敏元件为光敏三极管。

本发明采用的技术方案将在具体实施方案配合附图做详细阐述。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明原理方框图。

图中1.可见光源，2.信息接收电路，3.信息处理执行电路。

    图2是本发明的双稳态继电器遥控电路图。

图中2.信息接收电路，3.信息处理执行电路，4.电源，5.负载。

图3是本发明的及时执行遥控开关电路图。

图中2.信息接收电路，3.信息处理执行电路，4.电源，5.负载。

图4是本发明的单稳态遥控开关电路图。

图中2.信息接收电路，3.信息处理执行电路，4.电源，5.负载。

图5是本发明的双稳态遥控开关电路图。

图中2.信息接收电路，3.信息处理执行电路，4.电源，5.负载。

图6是本发明的单稳态与双稳态混合遥控开关电路图。

图中2.信息接收电路，3.信息处理执行电路，4.电源，5.负载。

具体实施方式

    在图1、图2、图3、图4、图5、图6中，我们以实施无放大电路和无解调电路的强光遥控开关系统为例对本发明进一步说明：

图1是本发明的原理方框图，在图1中，可见光源1为白光或单色光聚焦成光束或激光束，光束大小根据需要而定，但光束可以是连续光束或脉冲光束，为了简单方便，也可以直接使用激光束作为控制光源，市面上所售激光束的产品众多，红激光、绿激光是主要的两个类别，使用时根据自己实际需要配备；信息接收电路2由光敏元件单独或配合电阻完成，光敏原件可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、硅光电池等；信息处理执行电路3中由继电器、可控硅、单稳态电路、双稳态电路分别处理执行，也可有机结合在一起处理由信息接收电路2传来的脉冲信息，并执行输出控制负载5的开关，负载5可以是灯等阻性负载，也可以是电动机等感性负载。

图2是本发明的双稳态继电器遥控开关电路图，在图2中，信息接收电路2由一只光敏元件LDR（不单表示光敏电阻，而是表示光敏元件）和一只电阻R2组成，光敏原件可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等，本图中不包含光电池；信息处理执行电路3（虚线内的部分）由一只双稳态继电器J及其常开接点J1组成；电源4（虚线内的部分，包含多个元件）由交流电源220V供电，低压电源由电容C1降压、VD整流、VS稳压、C2滤波、C3高频滤波后产生直流电源，供给信息接收电路2（虚线内的部分，包含一只光敏元件和一个电阻，有时电阻可以省去）、信息处理执行电路3（虚线内的部分，包含一只双稳态继电器及其接点）使用；负载5（虚线内部分）的代号为EL,可以是灯、发热元件等阻性负载，也可以是电动机等感性负载。其工作原理是，在普通光的照射下，光敏元件LDR呈高阻状态，与R2分压后使双稳态继电器J的线圈得不到足够的动作电压而不动作，其接点J1保持常开状态，在强光的瞬间的照射下，光敏原件LDR瞬间呈低阻状态，双稳态继电器J获得大于动作电压的分压，接点J1闭合并保持，负载5工作，当下一次照射时，双稳态继电器J线圈获得足够的动作电压而断开，负载5停止工作，图中R2在电源电压不高，不需要分流的情况下，可以省去不用。

图3是本发明的及时执行遥控开关电路图，在图中，信息接收电路2由一只光敏元件LDR和一只电阻R2组成，光敏原件可以是光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等，本图不包含光电池，需要使用光电池时，接法有区别，光敏元件LDR与电阻R2组成分压电路，在普通光的环境中，光敏元件LDR呈高阻状态，与电阻R2的连接点处的分压为低电平，低于多少，要根据信息处理执行电路3的结构形式确定；信息处理执行电路3由一只电阻R3和双向可控硅VT组成，当然也可以使用单向可控硅，在使用单向可控硅时，需要增加整流桥，先将交流变为直流，再由单向可控硅开关，也可以使用继电器。电路4、负载5与图2中的完全一样，这里不再详细介绍。图3的原理是：在普通光线的环境，光敏元件LDR呈高阻状态，LDR与R2的连接点相对于地为低电平，可控硅VT不被触发，负载5不工作，当LDR被强光照射时，LDR呈低阻状态，LDR与R2的连接点处的电位变为高电平，这一高电平经过R3连接的可控硅VT的控制极驱动双向可控硅，使负载工作，当强光照射停止时，LDR与R2的连接点变为低电平，可控硅不导通，负载5停止工作，本电路的特点是使用强光实时驱动负载，相当于无自锁功能的按钮开关，所以叫及时执行遥控电路，本图中的强光源最好是使用连续强光，不适合使用脉冲强光。

图4是本发明的单稳态遥控开关电路图，在图4中，信息接收电路2、电源4、负载5与图3中的一样，在此不再重复介绍，与图3不同的是，信息处理执行电路3由单稳态电路组成，单稳态电路可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，比较常用的NE555、CD4013、CD4017等集成电路都可以方便地接成单稳态电路，在本图中，为了方便叙述，只以数字电路CD4013为例介绍，其他的元件构成的单稳态电路原理和作用基本一样，在此不再一一说明。CD4013 是CMOS双D触发器，由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。每个触发器有两个独立的数据输入端D1、D2，两个置位端S1、S2，两个复位端R1（标注与电阻R1相同，但该处不表示电阻）、R2（标注与电阻R2相同，但该处不表示电阻），两个时钟输入端CP1、CP2，两个原码输出端Q1、Q2，两个反码输出端Q1反、Q2反，VDD为正电源，，VSS为接地端，在图4中，D1、VDD接正电源，S1、VSS接地，时钟输入端CP1直接或通过电容器与信息接收电路2中的光敏元件LDR与电阻R2的连接点连接，复位端R1经电容C4接地，在原码输出端Q1与复位端R1之间接有一个电阻R4，该电路的工作原理是：当光敏元件LDR受到一个强光脉冲照射时，LDR与电阻R2的连接点因LDR阻值的变化，立即产生一个正脉冲，直接或经过一个电容（图中未画出）输入CD4013的时钟脉冲输入端CP1,电路翻转，其Q1输出为高电平，经电阻R3驱动可控硅VT，同时，Q1输出的高电平经电阻R4向电容C4充电，经过一定时间的延时（长短由电阻R4、电容C4决定）后，复位端R1处于高电平，电路复位，Q1输出低电位，可控硅停止工作，再次给光敏元件施加强光脉冲，电路就重复以上过程，本电路适合连续或脉冲强光，可用于延时路灯等场合。

图5是本发明的双稳态遥控开关电路图，在图中，信息接收电路2、电源4、负载5与图4中的一样，在此不再重复介绍，与图4不同的是，信息处理执行电路3由双稳态电路组成，双稳态电路可以由分立元件构成，也可以由集成电路构成，比较常用的NE555、CD4013、CD4017等集成电路都可以方便地接成双稳态电路，在本图中，为了方便叙述，仍以数字电路CD4013为例介绍，其他的元件构成的双稳态电路原理和作用基本一样，在此不再一一说明。将CD4013的S1、VSS、R1端接地，VDD接正电源，D1与                                               1相连，Q1通过R3与可控硅VT的控制极相连，当然也可以使用单向可控硅和高灵敏继电器。电路的工作原理是：当光敏元件LDR受到一个强光脉冲照射时，LDR与电阻R2的连接点因LDR阻值的变化，立即产生一个正脉冲，输入CD4013的时钟脉冲输入端CP1,电路翻转，其Q1输出高电平并保持，经电阻R3驱动可控硅VT，当再一次给光敏元件施加一个强光脉冲的时候，电路再次翻转，Q1输出低电平，可控硅停止工作，再次给光敏元件施加强光脉冲时，电路就重复以上过程，为了避免电路频繁翻转，可使用连续强光或频率较小的强光为宜。

图6是本发明的单稳态电路与双稳态混合遥控开关系统电路图，在图中，信息接收电路2、电源4、负载5与图5相同，所不同的是，信息处理执行电路3是将CD4013一个触发器A1接成单稳态电路，起到脉冲扩宽防频繁翻转的作用，CD4013的另一个触发器A2接成双稳态触发器，当光敏元件LDR受到强光照射时，在CP1端产生高电平，受到上升沿的触发，使Q1变为高电平，同时这一高电平的上升沿触发CP2,使Q2变为高电平并保持，R4对C4充电，当C4电压上升到单稳态电路的复位电压时，单稳态电路复位，为下一次触发做好准备，这种接法防止电路频繁翻转造成控制不可靠，其实笨电路中的单稳态电路只起辅助作用，主要作用是双稳态电路，与图5的区别在于，本电路更可靠，在现实的电路中，采用这种接法更实用。

采用了本发明的方案，彻底抛弃了无线遥控开关、红外遥控开关在接收器中需要解调、放大电路的概念，使遥控开关的电路更简洁，故障率更低，成本更低廉，当然，在具体实施的过程中，会遇到一些小问题，比如要求通电开启、通电关闭的功能，这只需要在时钟输入端加一个电容，输出端接Q1或Q1反，自然来电遥控开关处于开和关状态就可以选择了。

Claims (9)

1.无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，由可见光源（1）、信息接收电路（2）、信息处理执行电路（3）、电源（4）、负载（5）组成，其特征是：可见光源（1）为连续或脉冲强光源，信息接收电路（2）由光敏元件LDR与电阻R2串联而成，信息处理执行电路（3）的输入端直接或通过电容与光敏元件LDR与电阻R2的连接点连接在一起。

2.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：信息处理执行电路（3）由一只双稳态继电器J及触点J1组成，双稳态继电器的线圈连接在光敏元件LDR与电阻R2的连接点与地之间。

3.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：信息处理执行电路（3）由一只电阻R3和一只可控硅VT组成，可控硅VT的触发端通过电阻R3连接在光敏元件LDR与电阻R2的连接点上。

4.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：信息处理执行电路（3）由单稳态电路与可控硅VT组成，单稳态电路的触发端直接或通过电容器和光敏元件LDR与电阻R2的连接点连接在一起，可控硅VT的触发端通过R3连接在单稳态触发器的输出端上。

5.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：信息处理执行电路（3）由双稳态电路与可控硅VT组成，双稳态电路的触发端和光敏元件LDR与电阻R2的连接点连接在一起，可控硅VT的触发端通过R3连接在单稳态触发器的输出端上。

6.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：信息处理执行电路（3）由一个单稳态电路和一个双稳态电路加可控硅VT组成，单稳态电路的触发端和光敏元件LDR与电阻R2的连接点直接或通过电容连接在一起，单稳态电路的输出端与双稳态电路的时钟输入端连接，可控硅VT的触发端通过R3连接在双稳态触发器的输出端上。

7.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：可见光源（1）采用激光光源，信息接收电路（2）中的光敏元件LDR为光敏电阻。

8.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：可见光源（1）采用激光光源，信息接收电路（2）中的光敏元件LDR为光敏二极管。

9.如权利要求1所述的无解调电路和无放大电路的强光遥控开关系统，其特征是：可见光源（1）采用激光光源，信息接收电路（2）中的光敏元件LDR为光敏三极管。

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