CN1200205A - 开关装置的直流电源控制 - Google Patents

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Abstract

一种用来通过开关装置(19)的手段来控制从市电电源(11)到电子设备(22)之间的供电连接的系统,该系统包括一个低压直流电源(10)、多个通过电连接(14)方式与电源相连接和由电源供电的命令单元(15)、和多个通过电连接(14)方式与电源相连接和由电源供电的开关装置(19)。命令单元的相应单元(15A、15B和15C)被配置成用来产生独特编码的脉冲状命令信号和通过电连接(14)方式把命令信号馈入中央处理单元(18),并且该中央处理单元被配置成用来产生具有由命令信号的相应信号确定的代码的脉冲状启动信号。该中央处理单元被配置成通过电连接(14)把启动信号馈入开关装置(19)。电源(10)上设有一个电压调节器(13),电压调节器(15)包括用于探测在电连接(14)上的脉冲状信号的存在的电路,并且该电压调节器包括用来在两个分立的电平之间响应于脉冲状信号和以与脉冲状信号的速率相对应的速率调制电源的输出电压的装置。

Description

开关装置的直流 电源控制
发明领域
本发明涉及一种用来通过使用一个低压直流控制电路发出命令和实现对设备的供电的切换来控制市电对电子设备供电的启动的系统。本发明已经被开发，并且后文中将以系统实例的方法进行描述，该系统利用一个中央处理器，该中央处理器被配置为对命令信号起作用和发出启动信号，以在家庭住宅或其它建筑物中切换对设备的供电。
发明背景
在本发明所涉及的系统中，普通控制电路的导线被用来在一个足够进行开关继电器的启动的电平上载运命令信号、启动信号和电流。这种方法使一个给定系统设施所要求的导线的数量最小化，但却强加了对电压调节的要求，以便在电路条件的改变、包括设施尺寸的变化时能进行可靠的运行。象这样的电压可调节的、直流电源的包含关系并不出现任何困难，但是，当试图采用命令和/或启动信号来调制其它恒定的控制电路电压时问题就出现了，也就是说，传统的可调节电源对交变的信号将出现零阻抗，因此，明显地吸收命令和启动信号。
为了避免这个问题已经作了一个尝试，即通过使电压调节的响应时间相对于命令信号和启动信号所使用的调制频率要慢。然而，这种解决方案需要引入R.C时间常数电路成分，这将相应导致电能损耗，并对可能与给定设施相连接的负载设备的数量强加限制。
发明描述
本发明试图避免这个问题，同时又不增加控制电路导线的数量，即通过使控制电路的电压以控制和启动信号的调制速率在两个电平之间被调节。
因此，本发明可以广义地限定为提供一种用来通过开关装置的方式控制电源到电子设备之间的连接的系统，其包括一个低压直流电源、在电源和开关装置之间的电连接、和用来向电连接产生和馈入脉冲状控制信号的装置。该系统的特征在于：电源包括用来探测脉冲状(pulse-form)控制信号的存在的装置和用来在两个分立的电平之间响应于脉冲状控制信号和以与脉冲状控制信号的速率相对应的速率来调制电源的输出电压的装置。
本发明更具体的优选形式可以限定为提供一种用来通过开关装置的方式控制电源到电子设备之间的连接的系统，其包括一个低压直流电源、通过电连接方式与电源相连接并由电源供电的多个命令单元、和通过电连接方式与电源相连接并由电源供电的多个开关装置。各命令单元的相应单元被配置成产生独特编码的脉冲状命令信号和通过电连接方式把命令信号馈入中央处理单元，这个中央处理单元被配置成产生具有由多个命令信号确定的代码的脉冲状启动信号并通过电连接方式把启动信号馈入开关装置。该系统的特征在于：电源上设有一个电压调节器，这个电压调节器包括用来探测脉冲状信号的存在的装置和用来在两个分立的电平之间响应于脉冲状信号应和以与脉冲状信号的速率相对应的速率调制电源的输出电压的装置。
这二个分立的电源输出电压电平包括对应于未调制的电源电压电平的高电平和对应于命令和/或启动信号所要求的最小电压电平的低电平。高电压电平典型地将在15至30V的范围内，而高电压电平与低电压电平之间的差值典型地将在1至5V范围内。
在上面所限定的系统(当在它的优选形式中时)的使用中，响应于开关装置对适当编码的启动信号的探测，开关装置被配置成使电源与各电子设备中的相关一个连接。本发明的优选特征
命令单元最好包括信号产生器，当被操作时它产生数字形式的编码信号。操作可以通过手动方式来实现，例如通过操作一个按钮型开关，或从另一个信号产生器，例如一个红外信号发射装置，通过遥控方式来实现。
开关装置最好包括具有触点的电磁继电器，这些触点根据需要由继电器来切换电源的电子设备而常打或常闭。另一方面，开关装置可以包括双稳继电器单元。在这两种情形中，开关继电器的每一个均包括被配置成探测来自中央处理单元的适当编码的启动信号的存在和根据适当的启动信号的探测起动开关操作的电路。
中央处理单元可以包括任何传统类型的独立处理器或计算机，它最好设有键盘或其它机构，以便进行数据的输入和有可能对系统编程以满足特殊的操作要求。
系统可以在多种复杂的层次上操作，和在最简单的层次上系统可以被用于响应于一个或多个操作开关的命令单元的手动启动来控制预定房间照明的供能。另外，在一个简单的层次上，系统可以被编程以用来控制预先确定的内部和/或外部照明的供能，并在由类似于探测器形式的命令单元探测到存在一个移动目标的情况下提供闯入者报警。作为一个进一步的实例，该系统可以被编程为以预定次数对照明和其它电子设备供能，或者用于准备好一个住所打算居住的目的或者当地的住户给试图闯入者一个深刻印象。过载控制可以编程到该系统中，以例如阻止在高的环境光条件下对照明的供能或禁止对被选择的电子设备的启动。
从下面的对用来控制市电对家庭住宅中的电子设备供电的启动的系统的优选实施例的描述中可以更全面地理解本发明。该描述是通过参照附图进行的。
附图简述
在附图中—
图1显示完整系统的示意图；
图2显示设置在图1中的系统中的电源的电路图；
图2A是电源的输出电压的一个实例的示意图；和
图3显示设置在图1中的系统中的命令单元的信号产生器的示意图。
本发明优选实施例的详细描述
正如所图示的，完整的控制系统包括一个电源10，它与一个单相交流市电电源11相连接。该电源设有一个变压器/桥式整流电路12，如图2所示，和它提供直流电输出到电压调节器13。来自电压调节器13的输出保持在20V的额定电压上，和被连接到双线控制电路导线14上。
尽管典型的系统通常采用非常多的命令单元，但这里显示了三个命令单元15A、B和C与控制电路导线14相连接。每一个命令单元15上设有一个可手动操作的按钮型开关16和一个信号产生器17。与每个命令单元15相关联的信号产生器显示在图3中，它通过控制电路导线14来供电，并被配置成用来产生由控制电路电压的数字调制构成的独特的命令信号。
来自命令单元15的命令信号由中央处理单元18来探测，这个中央处理单元18与控制电路导线14相连接和由市电电源11来供电。中央处理单元18被编程为把探测到的命令信号转换成启动信号，这个启动信号被馈入控制电路导线中以由开关继电器单元(acutator relay wnit)19A、B和C来探测。中央处理单元被编程为排除在控制电路导线上二个或多个命令和/或启动信号的同时叠加。
此外，中央处理单元18包括编程设施，其通过使用一个键盘(图中未示出)进行局部编程或系统的再编程，以便扩展系统和/或修正中央处理单元的转换功能。
开关继电器单元19的每一个设有一个双稳继电器20和探测器/信号处理电路21，后者被配置成探测来自中央处理单元18的适当编码的启动信号，在接收启动信号时把继电器操作信号施加到相关的继电器20上。当被启动到一个闭合状态时，每一个继电器20把相关的负载22与市电电源11相连接。
作为系统的一种可能的操作状态的一个例子，命令单元15A中开关16的操作可以产生一个含有一个代码的命令信号，这个代码由中央处理单元18来识别作为可以转换成启动信号的代码，这个启动信号由继电器单元19C来探测。然后，在已经探测到启动信号之后，继电器单元19C使它的继电器20闭合以便使市电与负载22C相连接。
在控制电路导线14上没有任何命令或启动信号的状态下，在图2中所示的电源保持对控制电路导线14的20V供电。为了这个目的，电源电路上设置一个电压调节器22。为了防止命令或启动信号的“吸收”，作为由电源完成的正常电压调节的一个结果，在图2中所示的电源被配置成用来在两个电平之间以与编码的命令和启动信号的速率相对应的速率调节，或，用另一种方式表达，调制对控制电路导线14的输出电压，该被编码的命令和启动信号在任何一个时间出现在控制电路导线上。因此，电源具有如下的作用，即探测由命令单元15或由中央处理单元18产生的脉冲状信号的存在，和调制被施加到其上出现信号的相同控制电路导线14上的供电电压。供电电压的调制是响应于命令或启动信号的存在和以与被编码的命令或启动信号的速率相对应的速率而发生的。因此，供电电压在两个电平(高电平和低电平)之间和以模拟命令或启动信号的代码的方式被调制。正如上面所述的，电源电压的高电平是+20V，而它的低电平典型地为+17V，正如在图2A中图示出来的电压信号所表示的。
电压调节器22包括一个LM 350可调线性电压调节器，它的输出电平由电阻比R2/R1来确定，或当比较器23被有效地控制以使电阻R2和R3并联设置时，它的输出电平由电阻比R2·R3/R1(R2+R3)来确定。
采用在图3中所示的具体电路结构和根据由电阻比R2/R1确定的输出电压值，当在控制电路导线14上设有命令或启动信号时，输出电压被保持在20V的电平上。
比较器23包括一个运算放大器，这个运算放大器具有由比率R4/R5确定的细小漂移，由于这个细小漂移，设置分离调节的电压源24以确保对比较器电路23的恒压源。调节器24包括一个78L12恒压源集成电路装置。
当系统在控制电路导线14上没有命令或启动信号时操作时，比较器23的非反相输入端保持在高电平上，并且调节器22的输出电压电平(由电阻比R2/R1来确定)被保持在20V的高电平上。然而，如果在图3中所示的命令单元之一被启动时，流过信号产生器17中的集电极电阻R6的电流将被探测作为流过在图2的电源电路中的电阻R7的电流。作为由电阻R4和R5的量值建立起来的低漂移结果，比较器23的反相输入端相对于它的非反相输入端将变成高电平，致使比较器的输出处在低电平上，并有效地使电阻R3与电阻R2并联设置。然后，采用由大约17V的电平所表示的电路分量值，调节器的输出将变低。
调节器输出电压将一直处于低电平状态直到流过电阻R6和R7的电流终止，此时，调节器输出电压将返回到高电平的状态。在系统中随着启动信号的产生将发生相同的电路操作。

Claims (11)

1.一种用来通过开关装置的手段来控制电源与电子设备之间的连接的系统，该系统包括一个低压直流电源、一个在电源和开关装置之间的电连接、和用来向电连接产生和馈入脉冲状控制信号的装置；其特征在于，电源包括用来探测脉冲状控制信号的存在的装置和用来响应于脉冲状控制信号和以与脉冲状控制信号的速率相对应的速率在两个分立的电平之间调制电源的输出电压的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征还在于，用来产生脉冲状控制信号的装置包括可启动的诸命令单元，这些命令单元被配置成当被启动时产生数字编码的命令信号。
3.如权利要求1所述的系统，其特征还在于，用来产生脉冲状控制信号的装置包括可启动的诸命令单元和一个中央处理单元，各命令单元的相应单元被配置成当被启动时产生独特数字编码的命令信号，中央处理单元被配置成用来探测数字编码的命令信号和产生由各个数字编码的命令信号确定的数字编码的启动信号，并且各开关装置的相应装置被配置成响应于对各数字编码的启动信号的预定信号的存在的探测进行开关操作。
4.如权利要求3所述的系统，其特征还在于，中央处理单元被编程为把探测到的所述命令信号的相应信号转换成预定的所述启动信号。
5.如权利要求3所述的系统，其特征还在于，中央处理单元被编程为用来排除在电源和开关装置之间的电连接上两个或多个命令和/或启动信号的同时叠加。
6.如权利要求2或权利要求3所述的系统，其特征还在于，各命令单元的每一个包括一个可手动操作的开关、和用来响应于开关的启动而产生数字编码的命令信号的装置。
7.如权利要求1至4的任何一个所述的系统，其特征还在于，开关装置包括电磁继电器，这个电磁继电器被配置成把市电电源与电子设备连接在一起。
8.如前述权利要求的任何一个所述的系统，其特征还在于，电源被配置成当在电源和开关装置之间的电连接上没有任何所述脉冲状控制信号的状态下提供具有高电压电平的输出，并且电源被配置成响应被探测到存在于电连接上的任何所述脉冲状控制信号和以这个脉冲状控制信号的速率来降低输出的电压电平。
9.如前述权利要求的任何一个所述的系统，其特征还在于，电源包括一个电压调节器电路，其当在电源和开关装置之间的电连接上没有任何所述脉冲状控制信号的状态下提供具有高电压电平的输出，该电源包括用来探测由于在电连接上任何所述脉冲状控制信号的存在而引起的流过电源的电流的变化的装置，并且提供了用来响应于在所述电流中探测到的变化和以在所述电流中所探测到的变化的速率来降低调节器电路的输出的电压电平的装置。
10.一种用来通过开关装置的手段来控制电源与电子设备之间的连接的系统，其包括一个低压直流电源、多个通过电连接方式与电源相连接并由电源供电的命令单元、和多个通过电连接方式与电源相连接并由电源供电的开关装置，各命令单元的相应单元被配置成用来产生独特编码的脉冲状命令信号并通过电连接方式把命令信号馈入中央处理单元，并且该中央处理单元被配置成用来产生具有由各个所述命令信号确定的代码的脉冲状启动信号和通过电连接方式把启动信号馈入开关装置；其特征在于，电源包括用来探测脉冲状信号的存在的装置和用来在两个分立电平之间响应于脉冲状信号和以与脉冲状信号的速率相对应的速率来调制电源的输出电压的装置。
11.一种用来通过开关装置的手段来控制电源与电子设备的连接的系统，其基本上如附图所示，和基本上参照附图如前所述。
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