CN2153908Y

CN2153908Y - 具有工作状态显示的通用型双端电子开关

Info

Publication number: CN2153908Y
Application number: CN 92208981
Authority: CN
Inventors: 解跃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2002-04-30

Abstract

本实用新型是可控硅构成的通用开关，其使用状态为一个双端无源无极性器件，适应各种负载，完全可以与机械开关互换。本开关除具有一般开关的功能外还具有定时开关的功能，并且使用不同颜色的发光二极管分别显示开、关、定时以及剩余时间等工作状态。本开关具有极低的静态漏电流和导通压降。

Description

目前已广泛应用的可控硅为开关元件的电子开关大致可分为两类，一类是双线制作工作的，另一类是三线制工作的。双线制开关由于仅有两个端子所以可以方便地和机械开关互换，施工和使用都很方便。但是在这一类开关中由于驱动电路电源问题没有很好的解决，所以仅有一些短时间专用于楼道的定时开关产品，及一些导通角不大的调压开关，如使用S576的调光器可控硅的导通角很难超过160度，至使220伏电网电压时负载两端最高仅为200伏特，而且仅适合白炽灯类负载，其应用的局限性是显而易见的。另一类开关是三线制的，除开关等效触点的两端以外尚需第三根电源线，这类开关可以实现很完善的功能，但是三线工作对于独立的开关来说是极为不便的，所以这类开关仅仅适合在固定装置内使用。

本实用新型以通用的双端电子开关为目的，除具有定时开关的功能外也有持续通和关断的普通开关功能。开关的工作状态由面板进行一目了然的显示，开关的静态功耗微小导通压降低，除适应阻性、容性以及感性负载外也适应氖泡启辉的荧光灯等特殊负载，并且具有停电自锁的节能功能。

附图1是本发明的一种具体电路，由两部分组成。图1a是一个可以驱动驱动电路并由驱动电路驱动的通用可控硅开关，由双向可控硅VS1，为主开关器件，在VS1的阳极与控制极间接有全桥UR，UR的另一侧接有单向可控硅VS2，由VS2的导通控制VS1的导通。AB等效为无源触点的两端与负载串联。C、D、E与驱动电路的对应端相联，其中C端输出驱动电路所需电源，D端输入驱动电路的输出，E为驱动公共端。当D端无输入时V2、V1不导通VS2不触发，VS1不触发AB开路，电网电压经负载完全施加于AB两端，驱动电路经R2限流供电，VD1亮。当D端有输入时，V2、V1导通VS2触发，经R6、R7、C2、C3延迟VS1触发，AB导通闭合。在VS2导通后VS1导通前驱动电路供电回路C、E通过R1、UR、VS2、VD2与负载回路串联供电，在工频交流电的每个半波发生一次。所以无论一关是否闭合D端均可向驱动电路提供电源。

图1b是驱动电路，由V5、V6组成的双稳电路和由V3、V4组成的定时清零电路组成。C’，D’，E’分别与C，D，E相联。当AB与负载串联并送电时，VS1、VS2因无触发不导通。A、B关断，电网电压完全施于AB两端，经全桥UR及R2、VD1对C1充电C点对E点电位逐渐上升。由V5、V6组成的双稳电路由于V5集电极接有R8、D5的负载而V6无额外负载，所以停电后每次送电时，均可保证进入V5的饱和、V6截止的初始位置。这时V2无输入AB关断，开关具有停电自锁功能。

由于开关均在火线上与负载串联，所以整个开关对地均有交流电压。当人体触摸M3时V6有基极电流输入，V5V6翻转、V5载止，V2有输入AB导通。同理触摸M1时AB关断。若触摸M2，V4导通对C1充电，通过VD4、R9使V2导通AB闭合，待C4放电完毕后AB关断。在触摸M2键时除R16使V4导通外还通过R13使V5、V6处于“关”的稳态，所以无论开关状态如何，只要触摸M2均可使开关进入定时状态。与M1相联的有R10与R12，所以无论开关处于何态，只要触摸M1均可实现关断。同样，无论开关处于何态，只要触摸M3均可使开关进入持续导通状态。所以本开关的操作完全随操作者之意，且各种状态的转换只须一次操作即可完成。

VD1、VD6、VD7为发光二极管。不难看出，关断时VD1、VD6亮，开关持续闭合时只有VD7亮，定时状态则只有VD6亮，停电时所有发光管均不亮，所以根据三只发光管的亮与否即可明确开关的工作状态。实际产品上述三只发光管可分别使用红、黄、绿三种颜色与“关”、“定时”、“开”三态一一对应。由于人们对红黄绿的交通信号已很熟悉，所以这样显示很便于直观和适应。

由于发光管导通时近似恒压，不导通时又存在一定的死区电压，所以接入R18、R19、R20、R21以提高V5、V6的饱和深度和截止时集电极电压。VD8、VD9的接入使得R22、R23取小值以在提高V5、V6的饱和深度的同时得到较高的触发灵敏度。加深饱和深度可以提高抗干扰性和工作稳定性，提高触发灵敏度可以通过很高阻值的触摸电阻获得安全性。

本开关可以双触摸点的方式工作，例如将M1、M3二键合一并使R12开路，在V4的集电极串一个电阻，这时原M2即为双功能键，具有关和进入定时的功能，快速触摸可置关，慢速触摸可置定时。原M3亦为双功能，具有开与解除定时的功能，若从定时状态置关只需做一次开，关操作。双键工作的另一个方案是取消定时键及R13、R16、R17、VD4、V4，使R8与C2正极相联，并在V3集电极串入一电阻器，这时M1具有置关与解除定时的功能，快速触摸时置关并转入定时，慢速触摸时并可解除定时。

若使用通用触发器构成开关和定时器，也可方便地实现单键操作，例如一只4013其中一半构成单稳，另一半构成双稳等等。无论是单键或双键，其操作的随意性及直观性均不如前述三键的方式。

若使用按键操作V3、V4可以用相应置并连动的触点代替，同时V5、V6可改由集电极触发。与触摸工作程式比较按键操作时电路有所简化，同样可以实现三键或双键工作模式。

当不需要定时功能时可将图中的定时电路取消，仅保留V5、V6组成的双稳电路即可。

以上我们使用阻容定时的方法构成定时回路，这种方法对数分钟以内的定时是非常有效的，当放宽定时精度时也可以实现数十分钟。若要长时间定时就要使用多次分频的方法确保定时精度。目前各种通用分频计数器已应用十分普遍，如4040、4020，以及带振荡器的4060，这些电路均拥有清零端，此外使用一些通用计数器如4017，销存器74HC273、373等可以方便地构成多位互锁开关，使其中的两位分别对应开关其余各位分别对应不同的定时时间，配上相应的显示装置即是一个功能完备的电子定时器。图2即是使用十进制计数器IC1（4017）和带振荡器的14级分频器IC2（4060）构成的具有多位选择的电子定时开关。

在图2中AN1，AN2分别为IC1的清零和预置键。初次送电时C3、C4使IC1、IC2均清零。IC1的Q0为高电位经VD13使IC2置零。并保持D’端无输出，开关关断。按AN2一次IC1计数一次Q1为高电位，D’端有输出，开关导通，同时VD14继续保持IC2置零。再按AN2，Q2---Q8中的任何一位为高电位均使D’有输出，但IC2计数，IC1亦计数，这时开进入定时状态，直到Q9为高电位时IC1复位Q0为高电位，IC2置零并保持D’无输出开关关断。按AN2可以预置不同的定时间或者置开关并由VD15---VD23显示，开关定时工作时VD15---VD21并可显示剩余时间。AN1用于快速关断。按照本电路制做开关的定时时间以等差排列，若需要等比排列或混合排列可以引入数据选择器或者门以选择不同的IC2输出端。当不需要设定8种定时时间时VD10可往前接。

尽管一些通用电路使用很方便成本也不高，但其使用毕竟不便，所以最好使用专用的定时电路以方便制做和使用。无论使用何种电路均要注意限制其功耗，最好在1mA以下或更小。

在图2的基础上使IC1的Q1端不再经VD14作用于IC2的R端（即使VD14开路）就构成不具备持续导状态的开关，当该态的定时时间是够长时（如4---5小时），可用于有可能忘记关灯的公共场合，具有一定的节能作用。

Claims

1、具有工作状态显示的通用型双端电子开关，本开关是由可控硅为开关器件，由电子线路控制的；其特征在于：由双向可控硅VS1为主开关器件，在VS1阳极与控制极间接有全桥UR，UR的另一侧接有单向可控硅VS2，由VS2的导通控制VS1的导通，在VS2一侧接有控制开关的驱动电路；并且通过发光二极管显示工作状态。

2、根据权利要求1所述的开关，其特征是：该驱动电路是一个双稳电路。

3、根据权利要求1所述的开关，其特征是：该驱动电路由一个双稳态电路和一个单稳态路电路构成，该单稳态电路可以通过电容充电或放电的方法进入或解除暂稳状态。

4、根据权利要求1所述的开关，其特征是：该驱动电路是一个由电子线路构成的多位开关，其中两位对应开关的开和关的状态，其余各位分别对应不同的定时时间。

5、根据权利要求1所述的开关，其特征是：该驱动电路是一个由电子线路构成的多位开关，其中一位对应开关的关断状态，其余各位分别对应不同的定时时间。