CN202795739U - 待机极微功耗遥控电路装置 - Google Patents

Abstract

一种待机极微功耗遥控电路装置，主要包含有光敏电子元件；以光敏电子元件在对应光波信号作用下的阻值变化为开关条件的电源开关电路；以定时器模块或功能电路为电源开关电路提供控制保持的电源管理电路。其主要功能有：在遥控接收电路或功能电路在不需要工作时电源被关断，而在需要遥控使用的时候由外部遥控导通遥控接收电路或功能电路的电源并可控制保持，进而可实现通用的遥控控制。在遥控控制功能完成后系统可自动恢复对遥控接收电路或功能电路的电源的关断，从而实现节能的目的。

Description

待机极微功耗遥控电路装置

技术领域

本发明适用于所有需要遥控控制的领域，特别适用于小微功耗且使用电池或太阳能等再生能源等提供能源的电子控制系统的使用。对于需要遥控的短时间工作长时间停止待机的间歇式工作的应用系统如电子遥控锁、遥控窗帘等，尤其具有较大的实用性。

背景技术

电子遥控技术的普及推广给人们的生活带来极大的便利，如人们可以很方便地使用遥控器控制电视、电风扇、空调等多种电器设施。

遥控技术的使用在带来方便的同时，也带来额外的能源消耗，虽然每个遥控系统的功耗并不大，但因为使用的范围广、使用量非常大，因此由此带来的能源消耗的总量还是很大的。

为了降低遥控系统的能耗，人们通过新技术的应用，使得遥控系统的能耗越来越低，但伴随着能耗的降低，也带来了遥控性能的降低或价格的昂贵。

相关参考资料：

中国专利申请号：1)200610200581.9；2)200420150276.X

美国专利申请号：1)8019316；2)7793116

发明内容

本发明利用光敏电子器件的特性，通过新的设计使遥控系统甚至整个功能电路在待机时关闭电源，在需要遥控使用时又能通过遥控的方式将电源接通的方式，使得遥控系统甚至整个功能电路在待机状态时的功耗接近于“0”。

1.本发明的待机极微功耗遥控电路装置适用于红外遥控系统，也适用于射频遥控系统。

2.本发明的待机极微功耗遥控电路装置对电源的管理控制适用于直流电源系统，也适用于交流电源系统。

本发明的主要结构：

1.包含至少一个直流电源，该电源可以是电池组或直流电源适配器，该电源甚至可以是合适规格的可在电路工作时补充电能的储能电容或可充电电池组，其中的可为充电电池的电池组或储能电容也可由太阳能电池板等提供电能，这样可使整个系统在外部电源被完全关断时始终保持可遥控使用状态，并可导通外部电源。

2.包含至少一个光敏电子元件，该元件可以是红外光敏部件或可见光的光敏部件，如光敏二极管、光敏电阻、红外二极管等。

3.包含一套通用的遥控发射接收的应用装置。

4.包含一套可与遥控器或其它中控系统集成在一体的可发射与相应光敏电子元件对应的光波发射装置。

5.包含一套可与用户电路结合的遥控装置或整个用户电路系统的电源的控制保持的管理装置，该装置可以使电源在被含光敏电子元件的电路导通后，可定时或根据用户电路的需要保持。

附图说明

图1是本发明的可定时应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图。

图2是本发明的可定时或由用户电路控制应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图。

图3是本发明的与用户含内嵌式可编程控制IC结合应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图。

图4是本发明的与用户含内嵌式可编程控制IC结合应用的含继电器的可用于交流电源管理的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图。。

图5是图3或图4中的与用户控制程序结合的其中可编程控制IC有掉电模式功能的控制流程图。

图6是本发明的与通用遥控器结合的可发射与相应光敏电子元件对应的光波发射装置的含可编程IC的电路原理图。

图7是图6中原理图对应的其中“K1”定义为电源开关按键的光敏电子元件为红外光敏元件的控制流程图。

图8是图1～4中光敏电子元件为可见光敏元件，图6中“LIGHT”发射的光波为对应的激光的光斑与光敏电子部件接近的示意图。

图9是图1～4中光敏电子元件为红外光敏元件，图6中“LIGHT”发射的光波为激光的其中激光只作为方向引导用的光斑与由图6中“INFRALED1”发出的对应的红外光圈及光敏电子部件位置的示意图。

图10是图1～4中光敏电子元件为红外光敏元件，图6中“LIGHT”发射的光为由聚光LED发出的可见光的其中可见光只作为方向引导用的光圈与由图6中“INFRALED1”发出的对应的红外光圈及光敏电子部件位置的示意图。

图11是在光敏电子元件前放置光学透镜以增大接收信号强度的原理示意图。

图12是NEC制式红外编码的发射端的完整编码示意图。

具体实施方式

一.可定时应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图对应装置的实施说明

1.参照图1，用户可在图1所示原理图的基础上设计自己的电路，再根据自己的产品的结构设计电路板，所设计的电路板在安装时要使图中所示的部件“D1”外露，如需安装图11所示的透镜装置，在机构设计时亦应准备。

2.调整图1中的部件“RP”，使控制装置在干扰的状态下不会误动作前提下，尽可能增大“RP”与“R0”的值以增加其灵敏度。

3.其中的“D2”为信号放大部件，“R1”为电源开关部件“D3”的限流电阻，该值根据所选的部件“D3”适配，“D3”可根据系统的需要选择。

4.其中的“LDO”用于为遥控接收(发射)模块提供稳定的电源并可隔离原电源的可能的干扰，此处用户可做不同的设计选择。

5.其中的“IC1”为定时器IC部件，本例中该IC选择为“ICM755”，由该IC搭建的功能模块可在模块上电时，可由IC的3脚输出周期及占空比可调的方波信号，周期及占空比的设置方法参见相应的芯片资料，设计时需要注意的是该IC在上电的第一个周期内，第3脚的输出电平始终为高电平与占空比无关。

6.其中的“R2”为“D4”的限流电阻，“R3”为“D4”的降噪电阻，“R2”和“R3”的值用户可根据所选的部件“D4”、“D3”及“R1”适配。

系统工作过程说明：

在无与“D1”对应的光波时，“D1”处于高阻状态，其漏电流可小于0.1微安，该电流在设计调整过的电阻“RP”与“R0”产生的电压值低于“D2”导通的阀值，所以“D2”不工作，维持“D3”基极的高电平，“D3”也不工作，电源无法通过“D3”，所以遥控系统、用户电路及定时器电路无电源不工作，“IC1”的3脚无高电平输出，“D4”不导通。

当用遥控器或其它装置上对应的光波照射“D1”时，“D1”的阻值大幅减小，使得流过“D1”的电流迅速增大，增大的电流在“RP”和“R0”上产生较高的电压，该电压大过“D2”的导通阀值，“D2”便导通，“D2”的导通便拉低“D3”基极的电位，从而引起“D3”导通，“D3”导通后将电源提供给定时器“IC1”模块电路，这时“IC1”的3脚输出高电平，该高电平作用在“D4”的基极上使“D4”导通，“D4”导通后使得“D3”的基极获得稳定的低电平，此时“D3”基极的低电平不受“D1”的影响。

这时遥控电路和用户电路获得稳定的电源供应，此时的发光二极管“D5’发光，用户可通过通用的方法用遥控器控制整个系统。

用户系统的工作应在定时器“IC1”模块电路设定的时间内完成，因为定时到后”IC1”的3脚会变为低电平，“D4”会断开，从而使“D3”也断开，切断系统的电源。定时器“IC1”模块电路设定的时间范围可从微秒到几个小时内设定，因此一般可以用户的需要，但如果用户电路的工作时间波动比较大，设置的时间短，不能满足使用要求，如果设置的时间过长，又会带来额外的能耗，此时可选择下例的另一种电源控制管理方式。

二.可定时或由用户电路控制应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图对应装置的实施说明

参照图2，对照图2与图1，可知两个原理图的原理大致相同，不同的是图2的“D4”的控制不仅由“IC1”的3脚控制，还可由用户电路通过“D6”引出的电平控制，或由用户电路的执行部件如直流电机等通过“D7”或“D8”引出的电平控制。

图2与图1结构相同的部分原理也相同，这里不再重复。其中不同的是因为有用户电路或用户执行部件的参与控制，因此定时器IC模块电路设定的时间可以比较短，设定的时间足以让用户用遥控器等启动用户功能电路即可，这时用户电路通过“D6”引出的高电平或通过“D7”、“D8”引出的高电平可保持“D4”的导通，并通过“D3”维持整个系统的电源供应。用户功能电路工作完成时，通过“D6”、“D7”或“D8”引出的高电平会变低，从而关断“D4”，进而关断“D3”，最终使得整个系统断电进入极微功耗的待机状态。

以上两种电路待机时的状态相同，因此待机功耗也应相同，以其中图1的产品为例计算其待机功耗，理想状态下，“D1”的暗电流可小于100纳安；“D2”如选择9014器件，该器件在截止时Icb和Ice分别小于100纳安，“D3”如选择2SC3807器件，该器件在截止时Ieb小于100纳安，因此整个系统的理论电流消耗将小于500纳安。在实际使用时考虑环境干扰因素等，实际的电流消耗可能会大于理论值。

三.与用户含内嵌式可编程控制IC结合应用的待机极微功耗遥控电路装置的电路原理图对应装置的实施说明

1.参照图3，用户可在图3所示原理图的基础上设计自己的电路，再根据自己的产品的结构设计电路板，所设计的电路板在安装时要使图中所示的部件“D1”外露，如需安装图11所示的透镜装置，在机构设计时亦应准备。

2.图3中可编程“IC1”的未使用管脚可用作用户的其它控制使用。

3.如果所选择的可编程“IC1”有掉电工作模式，图3中的已连接到“IC1”的“11”脚的引线应更换连接到有中断唤醒功能的管脚上，并将该管脚设置为仅为输入用的高阻状态。

4.其中的“D4”用于调整电源与可编程“IC1”的可适用电压范围，用户可根据自己的设计增减“D4”的数量，使电源与所选用的可编程IC匹配。

5.其中的“LDO”用于为遥控接收(发射)模块提供稳定的电源并可隔离原电源的可能的干扰，用户可选择串接合适的限流电阻“R5”，并通过“D5”将“LDO”在系统接通电源可正常工作时输出的电源引入“IC1”的方式使“IC1”在正常工作时有稳定的电压，其中的“D5”可选择锗二极管以降低“D5”带来的电压压降，此处用户可做不同的设计选择。

6.其中的“R2”用于对“D2”的限流，用户可根据自己的设计确定阻值，如果用户需要的是大电流，其中的“D2”可选择为与图示部件等效的场效应管等器件，以免受“IC1”管脚驱动电流能力的限制。

7.参照图5，该图为有掉电模式可编程IC中与客户使用程序结合在一起的在掉电模式下电源管理部分的控制流程图，如果用户的应用程序无掉电状态，可在程序中嵌入嵌入对应管脚的中断响应程序，以响应外部的遥控要求接通遥控接收模块的电源。

系统工作过程说明：

在无与“D1”对应的光波时，“D1”处于高阻状态，其漏电流可小于0.1微安，该电流在设计调整过的电阻“RP”与“R1”产生的电压值低于可编程“IC1”对应管脚的电平响应值，所以“IC1”不响应，“IC1”的“12”脚无输出，“D2”关断作，电源无法通过“D2”，所以遥控系统、用户电路无电源不工作，但此时“IC1”通过电源直接获得电源，可保持工作或掉电模式的状态。

当用遥控器或其它装置上对应的光波照射“D1”时，“D1”的阻值大幅减小，使得流过“D1”的电流迅速增大，增大的电流在“RP”和“R1”上产生较高的电压，该电压值应大过“IC1”对管脚高电平的最低要求值，该电压通过导线连接到“IC1”的可中断管脚上，同时该脚又被设定为仅为输入的高阻，因此该电压不会被该管脚拉低，如果“IC1”处于掉电模式此时“IC1”不响应，在相应的光波照射停止后，“D1”恢复高阻状态，流经的电流迅速减小，在“RP”和“R1”上产生的高电压迅速降至低于可编程“IC1”对应管脚的电平响应值，该电压的变化同时在“IC1”对应的管脚上进行，在管脚上进行的电压由高到低的变化可将“IC1”由掉电模式中唤醒，进入工作状态，参照图5“IC1”进入工作状态后首先将管脚“12”置为高电平输出，该高电平通过“R2”作用到“D2”上使其导通，进而使得遥控接收电路和用户电路获得稳定的电源，这时“D3”会发光指示遥控电路已可正常工作，用户再按遥控器对应的功能键控制系统。

为降低功耗考虑，在“IC1”由睡眠状态中唤醒进入工作状态后，在设定的时间内如果没有接收到有效的遥控功能指令，系统会再次进入掉电模式并关断遥控接收电路和用户电路的电源，如果接收到有效的功能指令则系统会执行用户的程序，并由用户的程序决定何时使系统再次进入掉电模式并切断遥控接收电路和用户电路的电源。

图4所示的原理图对应的装置与图3所示的装置原理类似，不同的是图4所示原理图对应的装置在接通遥控接收或发射模块所需的直流电源的同时，可以使继电器“J1”工作，可以为用户接通交流电源。

图3图4两种电路待机时的状态相同，因此待机功耗也应相同，以其中图3的产品为例计算其待机功耗，理想状态下，“D1”的暗电流可小于100纳安；“D2”选择2SC3807时Icb、Ice分别小于100纳安，“IC1”在掉电模式下的电流消耗可低于100纳安，因此整个系统的理论电流消耗将小于500纳安。在实际使用时考虑环境干扰因素等，实际的电流消耗可能会大于理论值。

四.与通用遥控器结合的可发射与相应光敏电子元件对应的光波发射的含可编程IC的电路原理图对应装置的实施说明

因为要降低遥控系统的功耗，因此在遥控电源开关控制的接收端没有对该信号进行电路放大，如果有信号放大电路，其带来的待机功耗与一般的遥控接收装置就没什么不同了。但普通的遥控器产生的如红外光波在对应的光敏元件上产生的信号因距离等原因会比较微弱，难以进行有效的控制。

为了解决信号微弱的问题可以由发射或接收两端来解决。接收端的解决方法在前面已经提到，即在光敏元件的合适位置放置光学透镜，使得更强的对应光波作用在光敏元件的工作部位，该方法效果显著，但用户产品设计时可能存在透镜安装位置的限制。另外一种就是由发射端发射足够强的发射波来使得接收的光敏元件产生有效信号的办法，要发射足够强度的发射波可以增加发射功率，也可以通过减小发射波的发射角。

图6所示的电路为可组合发射通用遥控信号和电源管理遥控光波的原理示意图。其中所示的“01”部分为红外发射的示意图，用户可根据需要更改为射频发射；其中“02”部分中的“LIGHT”对应的部件可为聚光的LED可见光发光部件或为激光发射模块，“02”组件或可取消；其中的“03”部分中“INFRALED1”可为大功率的红外发射LED；其中的“IC1”可为可编程IC。

图7为与图6对应的以大功率的红外发射LED为接收端光敏元件提供信号；以“LIGHT”为信号范围引导指示光源；其中的“K1”键定义为电源开关控制键的程序控制流程图。

当按下“K1”键时，“LIGHT”部件首先工作发出可见光，该光可为聚光的LED可见光的光圈，也可为激光发射模块发射的光斑，参照图9、图10，使用者在规定的时间内将光圈的中心或激光光斑靠近接收端的光敏开关部件，遥控器再发射大功率小角度的对应的红外光波，作用在光敏开关部件上，从而打开遥控系统的电源。该方法的局限为如果用激光光斑作为方向指示，激光部件所发射的激光可能对幼童等的眼睛造成意外伤害；如果用聚光LED做方向指示，在环境光较强时，指示可能不明显。

另外一种遥控开关的方法为将图6所示的“03”删掉，其中的“LIGHT”选择激光发射模块，遥控接收端的光敏元件选择与激光对应光敏元件，并可在光敏元件上覆该与选用的激光对应颜色的虑膜，以降低其它的光源干扰，直接以遥控器发出的激光为光敏元件的控制信号，参照图7，该方法实施简单，强度足够大，抗干扰能力强，作用距离远。但在使用时存在激光光斑与光敏元件遥控重合有一定的难度，尤其老年人使用不方便，同时也有幼童等的意外伤害的问题。

其中最简便的方法为，使用通用的红外遥控器，遥控电源接收端的光敏开关部件选择与遥控器的发射部件对应的接收部件，在接收部件前放置光学透镜的方式，用这种方式使用时，可对准接收部件按遥控器的任意键，这时遥控器会发出图12所示的如NEC制式完整发射码，其中的引导码中有9毫秒为高电平，其对应的红外发射时间足可以导通遥控接收部分的电源，因为遥控接收电路的相关部件的响应时间都是微秒甚至纳秒级。甚至更进一步，如果用户的应用系统是由可编程控制IC构成，由可编程控制IC的程序根据光敏电子元件的阻值变化信号控制遥控接收模块的电源，如果用户的控制程序无掉电模式，可直接按遥控器相关的功能键，其中遥控器发出的引导码中所包含的首先的9毫秒的高电平时间可将遥控接收模块的电源导通并使遥控接收模块开始工作，遥控接收模块会将含部分所说的9毫秒的引导码和其它编码信息传送给可编程控制IC，用户可将程序中的遥控解码程序更改，可更改所说的9毫秒的引导码信息的判定时间值的范围，如该范围可以从0.5毫秒到10毫秒都为有效，主要由图12所示的引导码中的4.5毫秒的引导码开始读取遥控按键的编码信息，从而得到正确的遥控解码，这样可以实现即利用了本发明的节能装置，在使用上又与普通遥控使用方法完全一样。

在遥控接收电源被接通后，相应的LED指示灯会被点亮，这时使用者在设定的时间内按遥控器的其它功能键，就可以以通常的方法控制使用了。

以上的实施方法各有优缺点，用户可根据产品的实际情况自由选择。当然用户可做其它的选择，如将遥控发射器的相关功能集成到功能按键上，由遥控发射器按时序发射光敏接收部件的开关信号和遥控功能键的编码信号等，这样也可以实现即利用了本发明的节能装置，在使用上又与普通遥控使用方法完全一样。

以上为本发明的原理及与相关实例结合的详细实施说明，这里介绍本发明的主要优点。

1.本发明的待机极微功耗遥控电路装置将遥控接收模块的待机电流消耗大幅度降低，由现在的毫安级跨越微安级到纳安级的水平。

2.本发明的待机极微功耗遥控电路装置适用范围广，可应用到各相关需要遥控控制的领域。

3.本发明的待机极微功耗遥控电路装置实现容易，所用的部件都为通用部件，且都价格便宜。

4.本发明的待机极微功耗遥控电路装置实现方法多样，设计者可根据需要自由选择。

5.本发明的待机极微功耗遥控电路装置使用方便，与现有的遥控器使用方法兼容。

Claims (7)

1.待机极微功耗遥控电路装置，其主要特征在于：

a).包含至少1个光敏电子部件；b).包含至少1个直流电源；c).包含至少1个可发射与光敏电子部件对应的光波的可与通用遥控器一体的光源发射装置；d).包含至少1组以光敏电子部件的高阻或低阻状态为控制条件的电源开关电路；e).包含至少1组可将电源开关电路打开状态控制保持的延时电路；f).可包含1个放置在光敏电子部件前的起聚焦作用的透镜组件，当光源发射装置发射的光波照射到光敏电子部件上时，光敏电子部件的阻值会有变化，变化的阻值引起电流的变化，该电流的变化会使与光敏电子部件串联的限流电阻部件的上端或下端产生电压的变化，该电压变化可作为驱动开关电路的信号，可由用户电路根据这一信号做为导通遥控接收电路电源的条件导通遥控接收电路的电源并由用户电路根据需要控制其关断，也可用这一信号直接导通遥控接收电路电源，同时导通延时保持电路的电源，并由延时保持电路或用户电路控制遥控接收电路和延时电路电源的导通保持或截止，遥控接收电路的电源导通后可以用通用的方法遥控控制相关的设备。

2.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的至少1个光敏电子部件，该部件为可见光光敏二极管、红外光敏二极管、光敏电阻。

3.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的至少1组以光敏电子部件的高阻或低阻状态为控制条件的电源开关电路，该电源开关电路可以是独立的以光敏电子部件的高阻或低阻状态为控制条件的电源开关电路，也可以是与用户功能电路结合在一起的以光敏电子部件的高阻或低阻状态为控制条件的电源开关电路。

4.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的包含至少1组可将电源开关电路打开状态控制保持的延时电路，该延时电路可以是独立的由相应定时器模块构成的可将电源开关电路打开状态控制保持的延时电路，也可以是由用户功能电路实现的可将开关电路打开状态控制保持的延时电路，或是以上两种控制方式的组合。

5.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的包含至少1可发射与光敏电子部件对应的光波的可与通用遥控器一体的光源发射装置，该光源可以是与相应光敏电子部件对应的可见光，或红外光，如果是可见光，该光可以是对应的激光，如果所说的光敏电子部件的光波与通用遥控器本身发射出的遥控光波匹配的话，该光源发射装置可以是所说的通用遥控器本身。

6.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的导通遥控接收电路电源并同时导通延时保持电路的电源，该电源可包含用户相关功能电路的直流或交流电源。

7.根据权利要求1所述的待机极微功耗遥控电路装置，其特征在于：其中所说的可包含1放置在光敏电子部件前的起聚焦作用的透镜组件，可通过调整透镜的尺寸改变作用在光敏电子部件工作部位的光照强度，在外部信号光波光照强度足够强时，该透镜组件可以取消。 

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