CN207531143U - 一种灯具控制器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种灯具控制器,直流电源供电电路的输出口输出直流电压Vcc,变压器TA的初级线圈与开关电路串联后两端分别连接交流输入端AC IN1和AC IN2，变压器TA的次级线圈的两端为负载提供交流供电，共正交流取样电路的信号输入端B1连接在变压器TA的初级线圈与开关电路串联支路上，共正交流取样电路的信号输出端DETECT连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接开关电路并控制开关电路闭合或者断开，它能够有效地抑制系统温度漂移，输出电平不会随着整机温度的变化而变化，具有温度漂移补偿功能，从而稳定工作点，有效进行实时检测，准确采样保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及灯具控制器，特别是一种照明灯的控制电路。
背景技术
灯具控制器中常需要检测交流信号，以便更好匹配负载，节约电能，且能有效检测过载或者短路的自我保护。
传统交流取样技术主要采用可恢复式过电流保护器，此类器件内部由两金属弹片构造而成，自然状态下，两金属弹片接合在一起，当交流电流输入流过弹片，弹片温度升高，当电流增大到一定程度时，弹片因电流引起发热而温度升到到某一温度点时，弹片因自身热胀冷缩系数不同而弹开，从而断开主干路而达到保护的目的，当温度降低到一定程度时，弹片又重新接合。此类保护器能够起到过流保护的作用，但因其自身内部结构为机械式弹跳开关，存在一定的误差，不能起到精准保护的作用，另外，电流保护器并未能精确检测交流信号的确切数值，导致控制单元的不能实施很好的控制策略，导致耗能不接节约电，不能实现精确的过载和短路保护功能。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种灯具控制器，能够实现精确的交流信号取样，以便控制单元根据不同的负载实施很好的控制策略，节能环保，实现精确的过载和短路保护功能。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种灯具控制器,它包括变压器TA、开关电路、直流电源供电电路、控制单元和共正交流取样电路，交流输入端AC IN1和AC IN2连接直流电源供电电路的输入口，直流电源供电电路的输出口输出直流电压Vcc,直流电源供电电路为控制单元和共正交流取样电路提供直流电，变压器TA的初级线圈与开关电路串联后两端分别连接交流输入端AC IN1和ACIN2，变压器TA的次级线圈的两端为负载提供交流供电，共正交流取样电路的信号输入端B1连接在变压器TA的初级线圈与开关电路串联支路上，共正交流取样电路的信号输出端DETECT连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接开关电路并控制开关电路闭合或者断开。
上述所述的共正交流取样电路的信号输出端DETECT与控制单元的输入端之间增设信号放大电路。
上述所述的共正交流取样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24之间引出信号输出端DETECT。
上述所述的在电阻R24的两端还并联一个电压钳位回路。
上述所述的电压钳位回路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。
上述所述的开关电路包括双向晶闸管Q1、电阻R2、电位器VR1和电容C18，所述双向晶闸管Q1的T1端和T2端之间连接有电位器VR1，T2端和G端之间连接有电容C18；所述晶闸管Q1的T1端接变压器TA的初级线圈；所述电阻R2的一端接所述双向晶闸管Q1的G端，另一端接控制单元的信号输出引脚；所述晶闸管Q1的T2端连接在三极管Q3的E极与电阻R22之间。
上述所述的控制单元是单片机MCU。
上述所述的控制单元还连接有一个感光检测电路，感光检测电路的输出端连接控制单元的一个输入引脚。
上述所述的控制单元还连接有一个LED指示灯电路，控制单元的一个输出端连接LED指示灯电路。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型有效地应用共正交流取样电路，能够实现精确的交流信号取样，以便控制单元根据不同的负载实施很好的控制策略，节能环保，实现精确的过载和短路保护功能。控制单元可以根据共正交流取样电路的输出信号，输出一定宽度的脉冲控制开关电路的双向晶闸管Q1的导通角，从而很好匹配不同的负载，实现很好的控制策略，节能环保，实现精确的过载和短路保护功能。
2、本实用新型的共正交流取样电路有效地运用镜像电路的工作原理，并能够在镜像基本电路架构的基础上引入交流输入信号，使之能够把交流电的正半周与静态工作直流电流叠加，建立采样信号，提高信号的精度。
3、通过镜像电路基本工作原理，串接发射极两电阻的阻值比例关系，使之取样电流进行电流比例放大，再经过电容滤波，以便于输出可变直流电平。直流电平的变化根据负载大小的不同，通过取样电阻R22检测到不同的电流，经RC充电后使得C12得到不同的直流电平。
4、检测电路的设计采用镜像电流源的基本电路架构，将交流采样信号通过镜像电流源放大输出，能够有效地抑制系统温度漂移，输出电平不会随着整机温度的变化而变化，当负载增大，整机温度升高而使内部电路温度升高，而镜像电路自身具备负温度补偿功能，保护电路能使输出电平随着整机的温度变化作轻微的变动，具有温度漂移补偿功能，从而稳定工作点，有效进行实时检测，准确采样保护。
5、在电阻R24的两端还并联一个电压钳位回路，上述所述的电压钳位回路由二极管D6和电阻R27串联而成，避免的共正交流取样电路的信号输出端DETECT的电压过大，起到保护电子器件的作用，同时，避免信号输出端DETECT在空载和过载时输出电压相差过大，不利于检测。
6、控制单元还连接有一个感光检测电路，感光检测电路的输出端连接控制单元的一个输入引脚，白天，感光检测电路输出低电平，控制单元使控制开关电路断开，晚上，感光检测电路输出高电平，控制单元使控制开关电路闭合，给灯负载供电，点亮灯具。
7、上述所述的控制单元还连接有一个LED指示灯电路，控制单元的一个输出端连接LED指示灯电路，灯具的点亮和熄灭通过LED指示灯电路来区分。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例一的电路方框图；
图2是图1对应的具体电路图；
图3是本实用新型实施例二的电路方框图。
具体实施方式
实施例一：
参照图1一种灯具控制器,包括变压器TA、开关电路、直流电源供电电路、控制单元和共正交流取样电路，交流输入端AC IN1和AC IN2连接直流电源供电电路的输入口，直流电源供电电路的输出口输出直流电压Vcc,直流电源供电电路为控制单元和共正交流取样电路提供直流电，变压器TA的初级线圈与开关电路串联后两端分别连接交流输入端AC IN1和AC IN2，变压器TA的次级线圈的两端为负载提供交流供电，共正交流取样电路的信号输入端B1连接在变压器TA的初级线圈与开关电路串联支路上，共正交流取样电路的信号输出端DETECT连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接开关电路并控制开关电路闭合或者断开。
如图2所示，所述的共正交流取样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24之间引出信号输出端DETECT。
开关电路包括双向晶闸管Q1、电阻R2、电位器VR1和电容C18，所述双向晶闸管Q1的T1端和T2端之间连接有电位器VR1，T2端和G端之间连接有电容C18；所述晶闸管Q1的T1端接变压器TA的初级线圈；所述电阻R2的一端接所述双向晶闸管Q1的G端，另一端接控制单元的信号输出引脚；所述晶闸管Q1的T2端连接在三极管Q3的E极与电阻R22之间。
控制单元是单片机MCU，图中主要包括芯片U2，控制单元还连接有一个感光检测电路，感光检测电路的输出端连接控制单元的芯片U2的一个输入引脚2。感光检测电路由光敏二极管LED3、电容C7并联而成，光敏二极管LED3、电容C7并联后两端接Vcc和地。
控制单元还连接有一个LED指示灯电路，控制单元的一个输出端连接LED指示灯电路，LED指示灯电路包括发光二极管D8,、电阻R18、电阻R19，控制单元的芯片U2的一个输出引脚7输出信号控制LED指示灯电路。
直流电源供电电路包括变阻器VR2、整流二极管D2、D3、电阻R4、电容C10、电容C11、电容C1，稳压二极管Z1组成。提供5V的直流供电电压Vcc.
本实用新型的工作原理是：静态工作时，5V直流电Vcc正极经过电阻R22、三极管Q3、电阻R23流到地脚，由于电阻R23阻值很大，因此支路电流很小，流经电阻R2的电流很小，而电阻R22两端电压等于电阻R25两端电压，两者电流成比例关系，因此流经电阻R25的电流也很小。电容C12充得的电量也很小，电容C12两端静态电压很低(远低于2.5V阀值电平)。
当带负载工作时，交流电经过电阻R22、三极管Q1形成通路，使电阻R22叠加后电流增大，根据比例关系，流经电阻R25的电流同样增大，此电流为电容C12充电，电容C12电压的变化根据负载大小的变化而变化，当负载增大时，电容C12的电压升高，当负载减小时，电容C12的电压相应降低，此信号电压输出到控制单元作实时检测，当负载出现异常，如过载或者短路时，电容C12电压增大至超过控制单元允许的阀值电平(2.5V)，而使控制单元输出低电平信号给开关电路，关闭开关电路，从而断开三极管Q1，而实现异常保护的目的。
根据实验检测，空载时的共正交流取样电路的信号输出端DETECT为200mV；负载是5瓦时,共正交流取样电路的信号输出端DETECT为220mV，负载是50瓦(满负载)时,共正交流取样电路的信号输出端DETECT为2V；过载或者短路，共正交流取样电路的信号输出端DETECT为5V，避免信号输出端DETECT在空载和过载时输出电压相差过大，不利于检测。在电阻R24的两端还并联一个电压钳位回路所述的电压钳位回路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。即使在过载或者短路时，共正交流取样电路的信号输出端DETECT最多也为2V，避免波动过大。
实施例二：
本实施例与实施例一的电路结构基本相同，不同点在于：共正交流取样电路的信号输出端DETECT与控制单元的输入端之间增设信号放大电路。因为共正交流取样电路的信号输出端DETECT输出信号的范围在200mV至2V之间，这样可以在信号输出端DETECT输出小电压时也能快速准确检测，提高检测的灵敏度。
Claims (9)
1.一种灯具控制器,其特征在于：它包括变压器TA、开关电路、直流电源供电电路、控制单元和共正交流取样电路，交流输入端AC IN1和AC IN2连接直流电源供电电路的输入口，直流电源供电电路的输出口输出直流电压Vcc,直流电源供电电路为控制单元和共正交流取样电路提供直流电，变压器TA的初级线圈与开关电路串联后两端分别连接交流输入端ACIN1和AC IN2，变压器TA的次级线圈的两端为负载提供交流供电，共正交流取样电路的信号输入端B1连接在变压器TA的初级线圈与开关电路串联支路上，共正交流取样电路的信号输出端DETECT连接到控制单元的输入端，控制单元的输出端连接开关电路并控制开关电路闭合或者断开。
2.根据权利要求1所述的一种灯具控制器,其特征在于：共正交流取样电路的信号输出端DETECT与控制单元的输入端之间增设信号放大电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种灯具控制器,其特征在于：所述的共正交流取样电路包括三极管Q3、三极管Q4、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R25和电容C12，三极管Q3的B极与三极管Q4的B极连接，三极管Q3的E极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q4的E极连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接直流电源供电电路的输出口输出的直流电压Vcc和交流输入端AC IN1，三极管Q3的C极连接电阻R23后接地，三极管Q4的C极连接电阻R24后接地，电阻R24的两端并联电容C12，三极管Q4的C极与电阻R24之间引出信号输出端DETECT。
4.根据权利要求3所述的一种灯具控制器,其特征在于：在电阻R24的两端还并联一个电压钳位回路。
5.根据权利要求4所述的一种灯具控制器,其特征在于：所述的电压钳位回路由二极管D6和电阻R27串联而成，二极管D6的正极连接信号输出端DETECT。
6.根据权利要求4所述的一种灯具控制器,其特征在于：开关电路包括双向晶闸管Q1、电阻R2、电位器VR1和电容C18，所述双向晶闸管Q1的T1端和T2端之间连接有电位器VR1，T2端和G端之间连接有电容C18；所述晶闸管Q1的T1端接变压器TA的初级线圈；所述电阻R2的一端接所述双向晶闸管Q1的G端，另一端接控制单元的信号输出引脚；所述晶闸管Q1的T2端连接在三极管Q3的E极与电阻R22之间。
7.根据权利要求6所述的一种灯具控制器,其特征在于：控制单元是单片机MCU。
8.根据权利要求7所述的一种灯具控制器,其特征在于：控制单元还连接有一个感光检测电路，感光检测电路的输出端连接控制单元的一个输入引脚。
9.根据权利要求8所述的一种灯具控制器,其特征在于：控制单元还连接有一个LED指示灯电路，控制单元的一个输出端连接LED指示灯电路。
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