CN200980065Y - 红外线墙壁开关 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种红外线墙壁开关。红外线墙壁开关，包括墙壁开关的面板，以及安装在墙壁开关面板背面的电路板。电路板上的电子线路由五部分组成：红外线发射电路，用于向外发射具有固定频率的红外线；红外线接收电路，用于接收固定频率的红外线，并输出触发信号；信号触发电路，用于将接收到的触发信号转换成开关信号，输出给放大电路；放大及开关电路；电源电路；其中，红外线发射电路、红外线接收电路、信号触发电路、放大及开关电路分别与电源电路相接，均由电源电路提供供电电源，红外线接收电路的输出端与信号触发电路输入端相接，信号触发电路的输出端与放大及开关电路输入端相连。本实用新型结构简单，性能稳定。动作可靠，寿命长。

Description

红外线墙壁开关
技术领域
本实用新型涉及一种红外线墙壁开关，特别是一种兼有红外线发射和接收功能的红外线墙壁开关。
背景技术
目前使用的电子墙壁开关主要分为触摸型，声控型，热释红外线型三类。其中，触摸型墙壁开关需要人手接触手触电极以触发电路接通，同机械墙壁开关一样很容易造成开关及周围墙壁赃污；声控墙壁开关需要一定的声响以触发电路接通和关断，其缺点是任何声响都可能使其产生误动作；热释型红外线墙壁开关不具有红外线发射功能，只能接收外界物体发出的红外线，在其感应范围内如果有发热物体或人体出现或移动，其接收到发热物体或人体释放出的红外线便触发电路接通，发热物体或人体离开其感应范围就自动关断，其缺点是：如果发热物体或人体不发生移动也会自动关断，如果有家养宠物进入其感应范围内也会使其产生误动作。
实用新型内容
为了克服上述电子墙壁开关的不足，本实用新型提供了一种兼有红外线发射和接收功能的红外线墙壁开关，既不用人手触摸，又不会产生上述多种误动作。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：红外线墙壁开关，包括墙壁开关的面板，以及安装在墙壁开关面板背面的电路板。其特征在于：电路板上的电子线路由五部分组成：第一部分为红外线发射电路，用于向外发射具有固定频率的红外线；第二部分为红外线接收电路，用于接收固定频率的红外线，并输出触发信号；第三部分为信号触发电路，用于将接收到的触发信号转换成开关信号，输出给放大电路；第四部分为放大及开关电路；第五部分为电源电路；各个电路之间的相互连接关系如下：红外线发射电路、红外线接收电路、信号触发电路、放大及开关电路分别与电源电路相接，均由电源电路提供供电电源，红外线接收电路的输出端与信号触发电路输入端相接，信号触发电路的输出端与放大及开关电路输入端相连。
在电源接通的工作状态下，红外线发射电路通过其电路中的红外线发射管向墙壁开关的面板外持续发射固定频率的红外线，而含有红外线接收管的红外线接收电路一直处于接收红外线的状态。当红外线接收管接收到固定频率的红外线时，会通过红外线接收电路整形放大后输出一个脉冲信号给信号触发电路，信号触发电路将接收到的触发信号转换成开关信号，经放大及开关电路放大后就可以控制继电器或可控硅达到开或关电路的目的。
当人手或物体在开关前一定距离挥过时，会反射开关自身向外发射的红外线，红外线接收电路中的红外线接收管即可接收到被反射的红外线信号，通过红外线接收电路整形放大后输出一个脉冲信号给信号触发电路，信号触发电路将脉冲信号转换成开关信号，经放大及开关电路放大后接通或关断电路。
本实用新型的有益效果是：由于红外线发射和接收均在一个固定频率范围内，外界的其他信号不会对其造成影响，因此可以避免很多误动作的发生。又由于红外线发射电路和接收电路中的红外线发射电路管和接收管均安装于同一个开关的面板上，并使红外线的发射和接收均指向同一方向，在等待状态中，红外线接收管并不能接收到自身面板上发射的红外线；因此也可以避免很多误动作的发生。通过采用成品红外线接收头和贴片集成电路，集成度高，体积小，结构简单，性能稳定，动作可靠，寿命长。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理方框图。
图2是本实用新型用于普通开关(双稳态触发电路)的电路原理图。
图3是本实用新型用于延时开关(单稳态触发电路)的电路原理图。
具体实施方式
下面参照附图，对本实用新型作进一步描述：
参见附图1。图1是本实用新型的电路原理方框图。红外线墙壁开关，包括墙壁开关的面板，以及安装在墙壁开关面板背面的电路板；电路板上的电子线路由五部分组成：第一部分为红外线发射电路，用于向外发射具有固定频率的红外线；第二部分为红外线接收电路，用于接收固定频率的红外线，并输出触发信号；第三部分为信号触发电路，用于将接收到的触发信号转换成开关信号，输出给放大及开关电路；第四部分为放大及开关电路；第五部分为电源电路；各个电路之间的相互连接关系如下：红外线发射电路、红外线接收电路、信号触发电路、放大及开关电路分别与电源电路相接，均由电源电路提供供电电源，红外线接收电路的输出端与信号触发电路输入端相接，信号触发电路的输出端与放大及开关电路相连。
如图1所示，由于红外线发射电路和接收电路中的红外线发射管和接收管均安装于同一个开关的面板上，并使红外线的发射和接收均指向同一方向，在等待状态中，红外线接收管并不能接收到自身面板上发射的红外线。
当人手或物体在开关前一定距离挥过时，会反射开关自身向外发射的红外线，红外线接收电路中的红外线接收管即可接收到被反射的红外线信号，通过红外线接收电路整形放大后输出一个脉冲信号给信号触发电路，信号触发电路将脉冲信号转换成开关信号，经放大及开关电路放大后接通或关断电路。
例1：本实用新型用于普通开关(双稳态触发电路)的实例
参见附图2，这是上述技术方案的一个具体应用，如图所示，所述的红外线发射电路由一只六非门集成电路中的三个非门(U4\U5\U6)(集成电路的1-6脚)和电阻(R8、R9、R10、R11)、电容C7、三极管(Q2)、红外线发射二极管(D7)组成；其中六非门集成电路中的1脚与电容(C7)一端相连，2脚和3脚与电阻(R8)一端相连、4脚和5脚与电阻(R9)一端相连、6脚与电阻(R10)一端相连，电阻(R10)另一端与三极管(Q2)的基极相连，三极管(Q2)的发射极与电源电路输出的负级相连，三极管(Q2)的集电极与红外线发射二极管(D7)的负极相连，红外线发射二极管(D7)的正极与电阻(R11)一端相连，电阻(R11)的另一端与电源电路输出的正级相连，电容(C7)、电阻(R8、R9)的另一端连接在一起。红外线发射电路用于发射频率为38-40KHz红外线信号
红外线接收电路(包括红外线接收管)由一只红外线接收头(D1)组成(型号为：01K9X4或其它通用红外线接收头)，其1脚电源正级输入端与电源电路输出的正级相连，2脚信号输出端与信号触发电路输入端的电容C1、C2、C3的正极相连，3脚电源负级输入端与电源电路的输出负级相连。红外线接收电路用于接收频率为38-40KHz红外线信号。
信号触发电路由集成电路的三个非门(U1\U2\U3)(集成电路的8、9、10、11、12、13脚)、电阻(R1、R2、R3、R4、R5)、电容(C1、C2、C3)、二极管(D2、D3)组成，其中电容(C1、C2、C3)的正极连接于红外线接收头(D1)的2脚信号输出端，用于接收红外线接收电路的输出信号，电容(C2)的负极与电阻(R1)及二极管(D2)的负极连接，集成电路的一个非门(U1)输入端(集成电路的11脚)与二极管(D2)的正极及电阻(R3)的一端连接，非门U1的输出端(集成电路的10脚)与电阻(R1、R2)连接后接于非门(U3)的输入端(集成电路的9脚)，非门(U3)输出端(集成电路的8脚)与电阻(R5)连接，电阻(R5)的另一端作为信号触发电路的输出端与放大及开关电路中的三极管(Q1)的基极连接。电容(C3)的负极与电阻(R4)的一端及二极管(D3)的负极连接，集成电路的另一个非门U2输入端(集成电路的13脚)与二极管(D3)的正极及电阻(R2)的另一端连接，非门U2的输出端(集成电路的12脚)与电阻(R3、R4)的另一端连接。以上连接组成了一个双稳态触发电路。
放大及开关电路由三极管Q1(NPN型)和继电器RELAY组成。三极管Q1的基极连接于电阻R5的一端(信号触发电路的输出端)，用于接收信号触发电路的输出信号，三极管Q1的发射极接电源负极，三极管Q1的集电极与继电器RELAY的线圈2脚连接．继电器RELAY的线圈1脚与电源电路输出的正级相连，继电器RELAY的开关触点K作为电路的控制输出，用于电器的电源开关。
在图2所示的电路中，电阻R6和发光二极管D4组成了一个辅助的开关指示电路，电阻R6的一端接于三极管Q1的集电极，另一端接于发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极与电源电路的负极连接。发光二极管D4会在开关关断时点亮，能方便夜间寻找开关位置。
所述的供电电源电路由电容(C6)、电阻(R7)、整流桥(D6)、电容(C5、C4)、稳压管(D5)和三端稳压器(U)组成；其中，电容(C6)、电阻(R7)并联后的一端接于交流220V电源相线，另一端接于整流桥(D6)的一个输入端3脚，整流桥(D6)的另一个输入端1脚接于交流220V电源零线，整流桥(D6)的正极输出端2脚与电容(C5)的正极、稳压管(D5)的负极和三端稳压器(U)的输入端1脚相连，同时连接于继电器RELAY的线圈1脚，电容(C5)的负极、稳压管(D5)的正极相接后与整流桥(D6)的负极输出端4脚连接同时连接于三端稳压器(U)的2脚，三端稳压器(U)的3脚与电容(C4)的正极连接后输出稳定的5V直流电压接于集成电路(型号：4069)的14脚和红外线接收头(D1)的1脚。
在图2所示的电路中，红外线发射电路用于发射频率为38-40KHz红外线信号，红外线接收电路用于接收频率为38-40KHz红外线信号。
信号触发电路是一个双稳态触发电路，其作用是：每接收到一次触发信号，电路就会翻转一次。若第一次接收到的信号使电路导通，再次接收到信号就会使电路关断，再下一次接收到信号又使电路导通。周而复始。
通过调整红外线发射电路中电阻R11的数值可以控制红外线发射功率，使红外线接收的信号控制在距开关面板的5-10CM的距离之内，避免由于人体经过开关附近所造成的红外线反射。
例2：本实用新型用于延时开关(单稳态触发电路)的实例
参见附图3，这是应用上述技术方案时的一个延时开关的实例。所述的信号触发电路是由六非门集成电路中的一个非门(U3)和二极管(D2)、电阻(R1、R2)、电容(C1)组成的；其中，二极管(D2)和电阻(R1)并联后二极管(D2)的负极一端接于红外线接收头(D1)的2脚，并联后二极管(D2)的正极一端接于电容(C1)的正极，同时接于电阻(R2)的一端，电阻(R2)的另一端接于非门(U3)的输入端(集成电路的9脚)，非门U3的输出端(集成电路的8脚)经过电阻(R5)作为输出端接于三极管(Q1)的基极。其它电路与附图2相同。
其工作方式是：平时电路处于关断状态，当红外线接收头(D1)接收到被反射的红外线信号时，输出一个低电平信号通过二极管D2使电容C1迅速放电，U3的输出端立即变为高电平，经过电阻R5控制三极管Q1，使电路立即接通；当红外线信号消失后，红外线接收头(D1)恢复到高电平输出，通过电阻R1使电容C1充电，电容C1的电压慢慢上升，经过一定时间，电压上升到一定数值时，非门U3翻转，输出变为低电平，三级管Q1截止，继电器失压使电路关断，电路恢复到平时的关断状态，等待下一次信号的到来。调整触发电路中电阻R1的数值可以调整延时时间的长短。
由于安装了一套既有红外线发射又有红外线接收功能的电子电路，且发射和接收具有固定频率的红外线，因此避免了许多种误动作，使用起来也非常方便。

Claims (10)

1、红外线墙壁开关，包括墙壁开关的面板，以及安装在墙壁开关的面板背面的电路板，其特征在于：电路板上的电子线路由五部分组成：第一部分为红外线发射电路，用于向外发射具有固定频率的红外线；第二部分为红外线接收电路，用于接收固定频率的红外线，并输出触发信号；第三部分为信号触发电路，用于将接收到的触发信号转换成开关信号，输出给放大电路；第四部分为放大及开关电路；第五部分为电源电路；各个电路之间的相互连接关系如下：红外线发射电路、红外线接收电路、信号触发电路、放大及开关电路分别与电源电路相接，均由电源电路提供供电电源，红外线接收电路的输出端与信号触发电路输入端相接，信号触发电路的输出端与放大及开关电路输入端相连。
2、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的红外线发射电路由一只六非门集成电路中的三个非门(U4\U5\U6)和电阻(R8、R9、R10、R11)、电容C7、三极管(Q2)、红外线发射二极管(D7)组成；其中六非门集成电路中一个非门(U4)的输入端与电容(C7)一端相连，非门(U4)的输出端和非门(U5)的输入端连接在一起与电阻(R8)一端相连、非门(U5)的输出端和非门(U6)的输入端连接在一起与电阻(R9)一端相连、非门(U6)的输出端与电阻(R10)一端相连，电阻(R10)另一端与三极管(Q2)的基极相连，三极管(Q2)的发射极与电源电路输出的负级相连，三极管(Q2)的集电极与红外线发射二极管(D7)的负极相连，红外线发射二极管(D7)的正极与电阻(R11)一端相连，电阻(R11)的另一端与电源电路输出的正级相连，电容(C7)、电阻(R8、R9)的另一端连接在一起。
3、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的红外线接收电路由一只含有红外线接收管的红外线接收头(D1)组成，红外线接收头的电源正级输入端与电源电路输出的正级相连，红外线接收头的信号输出端与信号触发电路输入端的电容C1、C2、C3的正极相连，红外线接收头的电源负级输入端与电源电路的输出负级相连。
4、根据权利要求1或2所述的红外线墙壁开关，其特征在于：信号触发电路由集成电路的三个非门(U1\U2\U3)、电阻(R1、R2、R3、R4、R5)、电容(C1、C2、C3)、二极管(D2、D3)组成，其中电容(C1、C2、C3)的正极连接于红外线接收头(D1)的信号输出端，用于接收红外线接收电路的输出信号，电容(C2)的负极与电阻(R1)及二极管(D2)的负极连接，集成电路的一个非门(U1)输入端与二极管(D2)的正极及电阻(R3)的一端连接，非门(U1)的输出端与电阻(R1、R2)连接后接于非门(U3)的输入端，非门(U3)输出端与电阻(R5)连接，电阻(R5)的另一端作为信号触发电路的输出端与放大及开关电路中的三极管(Q1)的基极连接。电容(C3)的负极与电阻(R4)的一端及二极管(D3)的负极连接，集成电路的另一个非门(U2)的输入端与二极管(D3)的正极及电阻(R2)的另一端连接，非门(U2)的输出端与电阻(R3、R4)的另一端连接。
5、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的放大及开关电路由三极管(Q1)和继电器组成；三极管(Q1)的基极连接于信号触发电路的输出端电阻(R5)的一端，用于接收信号触发电路的输出信号，三极管(Q1)的发射极接电源负极，三极管(Q1)的集电极与继电器的线圈2脚连接，继电器的线圈1脚与电源电路输出的正级相连，继电器的开关触点K作为电路的控制输出，用于电器的电源开关。
6、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的供电电源电路由电容(C6)、电阻(R7)、整流桥(D6)、电容(C5、C4)、稳压管(D5)和三端稳压器(U)组成；其中，电容(C6)、电阻(R7)并联后的一端接于交流220V电源相线，另一端接于整流桥(D6)的一个输入端3脚，整流桥(D6)的另一个输入端脚接于交流220V电源零线，整流桥(D6)的正极输出端2脚与电容(C5)的正极、稳压管(D5)的负极和三端稳压器(U)的输入端1脚相连，同时连接于继电器K的线圈1脚，电容(C5)的负极、稳压管(D5)的正极相接后与整流桥(D6)的负极输出端4脚连接同时连接于三端稳压器(U)的2脚，三端稳压器(U)的3脚与电容(C4)的正极连接后输出稳定的5V直流电压接于集成电路的14脚和红外线接收头(D1)的1脚。
7、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的信号触发电路是由六非门集成电路中的一个非门(U3)和二极管(D2)、电阻(R1、R2)、电容(C1)组成的；其中，二极管(D2)和电阻(R1)并联后二极管(D2)的负极一端接于红外线接收头(D1)的2脚，并联后二极管(D2)的正极一端接于电容(C1)的正极，同时接于电阻(R2)的一端，电阻(R2)的另一端接于非门(U3)的输入端，非门U3的输出端经过电阻(R5)接于三极管(Q1)的基极。
8、根据权利要求2或3所述的红外线墙壁开关，其特征在于：所述的红外线发射管和红外线接收管安装于同一个开关的面板上，并使红外线的发射和接收均指向同一方向。
9、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：还可以加上由电阻(R6)和发光二极管(D4)组成的开关指示电路；其中，电阻(R6)的一端接于三极管(Q1)的集电极，另一端接于发光三极管(D4)的正极，发光二极管(D4)的负极与电源的负极连接。
10、根据权利要求1所述的红外线墙壁开关，其特征在于：红外线发射电路的发射频率为38-40KHz，红外线接收电路的接收频率为38-40KHz。
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