CN87211766U - 电子自动预告断路延时开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电子自动预告断路延时开关，现有的机械式延时开关，寿命短，并产生冲击电流影响用电器寿命；电子式延时开关，成本高，带负载能力差，且上述两种开关均不能提前预告断路。但是，由整流充电电路、晶体管开关控制电路，全波整流电路和双向可控硅SCR等部分组成的本实用新型采用的巧妙设计解决了上述问题，本实用新型可广泛用于公共场所的楼梯、走廊、厕所等处，延时时间在30秒至12分钟内可调。

Description

本实用新型涉及一种电子自动预告断路延时开关，特别是一种能用在普通电路中，具有平时不耗电，带负载能力强，调整延时方便，可提前预告断路等特点的电子自动预告断路延时开关。

目前现有的各种延时开关，有机械式和电子式两大类：

机械式延时开关是靠阻尼簧片或阻尼气室实现延时的，其缺点是：有机械触点和机械磨损，可靠性差，使用寿命短；机械触点消灭电弧能力差，负载能力小，且易氧化或被电火花打坏，造成接触不良；机械触点通断时，产生强电流冲击，减少了用电器的使用寿命；一个机械式延时开关，只能在一处控制用电器。

电子延时开关又可分为继电器式和可控硅式：继电器式延时开关同样具有机械触点，因此，其缺点和机械式延时开关有相同之处，并且这种延时开关工作时消耗电流大，控制电路较复杂；可控硅式延时开关，虽优点较多，但现有的这种延时开关，电路复杂，平时开关本身消耗电能，而且负载电流通过电路中数个元件，如整流二极管，分压电阻等，受这些元件极限电流的限制，负载电流不能太大，因此，带负载能力小，一般一个这样的延时开关，只能带一个小功率用电器，否则，需要采用数个大功率元件，从而导致成本成倍增长。

本实用新型的目的是提供一种体积小、平时不耗电、带负载能力强，有预告断路等功能的电子自动预告断路延时开关。使用它既节省大量电能，延长用电器的使用寿命，又方便了用户。

本实用新型的突出优点是：

1.只在接通交流电源的瞬间，本实用新型消耗极微小的电能，其他时间不消耗电能；

2.实行无机械触点通断，性能可靠，使用寿命长，通断时不产生强电流冲击；

3.负载电流只通过双向可控硅元件，不通过控制电路的其他部分，控制电路的元件除双向可控硅外，可全部采用小功率元件，成本低，而带负载能力取决于双向可控硅的功率，当采用中、大功率双向可控硅时，负载能力可达15安培；

4.可利用通常的按钮开关做分开关，只用一个本实用新型即可在数个地点同时对几个用电器进行控制；

5.可在关断电源前20～60秒发出预告信号，通知使用者有所准备；

6.调整延时方便易行，使用者可通过按开关时间长短（0.5～1.5秒）调整延时时间；

7.结构合理，便于安装调试。

将本实用新型作为用电器的电源开关用户在使用用电器时，只需按一下本实用新型的开关或分开关的按钮，即可离去，用电器按用户要求工作一段时间后，本实用新型发出预告切断电源的信号，然后自动切断电源，用电器停止工作，本实用新型不但使用方便，节省了大量电能，还解除了忘记关掉用电器的后顾之忧，延长了用电器的使用寿命。由此可见，本实用新型特别适用于控制工厂、机关、宾馆、饭店、学校、公寓、宿舍等的楼梯、走廊、过厅、门厅、卫生间、厕所等公共场所的照明电灯，彻底解决了长明灯大量浪费电能的问题，是节电的最先进，最有效的技术手段，同时，本实用新型还可做为工业生产过程中和自动化设备中的定时控制开关，以及日常生活中用于电加热电烘烤、电吹风、洗衣机等一些家用电器的定时控制开关。

本实用新型的节电效果是惊人的，以一座有五条上下楼道的六层楼房为例，每层安装五个40瓦的灯泡用于楼道照明，一年耗电3500度，每度电按0.16元计算，一年电费约570元，而在每一条楼道安装一个本实用新型，一次性投资只有十几元，但这样却做到了人走灯熄，全年可节电80％，约2800度，节约电费80％，约460多元；一个有30座这样楼房的居民小区，一年可节电近8万4千多度，电费1万4千多元。

本实用新型是由整流充电电路，晶体管开关控制电路，全波整流电路和双向可控硅SCR、应急开关S₂、灯泡L和夜间指示部分组成。本实用新型的电路图见图一。

结合图一描述本实用新型实现其功能的原理。

在由电容C、电阻R₁、二极管D₁、开关S₁和220V交流电源组成的整流充电电路中，开关S₁平时断开，电源不能向电容C充电。在由电容C、电阻R₂、R₃、R₄和晶体管T组成的晶体管开关控制电路中，以晶体管T为开关元件，此晶体管T可使用普通三极管或单结晶体管，图一所示电路中采用的是普通三极管，图四标出了两种晶体管三个电极与A、B、O的对应关系。四个二极管D₂、D₃、D₄和D₅构成全波整流电路，二极管D₅和D₂的负极通过电阻R₄与晶体管T的O极相连，二极管D₄和D₃的正极与晶体管T的B极相连，二极管D₂的正极和二极管D₃的负极与双向可控硅SCR的G极相连，二极管D₅的正极和二极管D₄的负极与双向可控硅SCR的F极相连。灯泡L一端与双向可控硅SCR的K极相连，另一端与220V交流电源的一端C′相连，220V交流电源的另一端b′与图一中接点5，以及双向可控硅SCR的F极相连。

平时当跨接在图一中3点和4点之间的电容C上，没有足够高的电压时，晶体管T截止，图一中的1点和2点之间相当于断路，双向可控硅SCR的G极得不到应有的触发电流，双向可控硅SCR处于双向阻断状态；当使用者按住开关S₁时，电源通过二极管D₁、电阻R₁向电容C充电，电容C上的电压U_CM与充电时间t′及充电回路中的电阻、电容和电源电压峰值有关，当后三者固定不变时，在一个时间范围内，充电时间t′越长，电容C上的电压U_CM越高，当充电时间t′超过这个时间范围，则电容C上的电压U_CM就不变了，并且等于电源电压峰值，当使用者松开开关S₁时，电容C与电源断开，因电容C充电后带有较高的电压，此电压通过电阻R₂和R₃加到晶体管T的A极和B极之间，并且A极电位高于B极电位，这就导致了晶体管T迅速导通，图一中的1点和2点之间，相当于只接有电阻R₄，当R₄数值适当时，双向可控硅SCR的G极得到大于触发电流的电流，双向可控硅SCR处于双向导通状态，此时用电器的电源被接通，电容C放电时间t由公式（1）决定（t指双向可控硅SCR从双向导通到双向阻断所用的时间）：

t＝－R′C′ln (U_{C N})/(U_{C M}) （1）

U_CM为使晶体管T导通电容C′上的最小电压。

U_CM为开始放电时电容C′上的电压。

R′为放电回路内的总电阻。

C′为放电回路内的总电容。

在图一所示电路图中

R′＝R₂＋R₃

C′＝C

电容C的放电电流，即通过晶体管T的A极的电流逐渐减小，由此引起了流过晶体管T的O极电流，即流过双向可控硅SCR的G极的电流越来越小，当此电流小到一定程度时，双向可控硅SCR处于了某一单向断续阻断状态（双向可控硅处于单向阻断状态时，其传输特性和单向可控硅相同，只允许一种方向的电流通过），流过K极的负载电流随之发生变化（但电流最大值不变，不产生冲击电流），此时，灯泡L闪烁，向使用者发出开关即将断路的预告，1～2秒后，双向可控硅SCR处于某一单向完全阻断状态，灯泡L停止闪烁但亮度下降，电容C又经过一段时间的放电，当它的电压已不能维持晶体管T导通时，晶体管T截止，图一中的1点与2点之间相当于断路，双向可控硅SCR的G极得不到维持电流，于是双向可控硅SCR便恢复到双向阻断状态，用电器的电源被切断，到此为止，本实用新型完成了一个延时工作周期，并做好了下一次工作的准备。双向可控硅SCR处于单向完全阻断状态的时间，即为提前预告断路时间，可以通过调整C、R₂、R₃、R₄改变长短（20秒～60秒）。当图一中应急开关S₂打开时，本实用新型与电源脱离，氖泡N为夜间指示开关位置，R为限流电阻。

为了使本实用新型的延时时间和提前预告断路的时间有一个较大的变化范围（延时时间的范围30秒～12分秒），以满足不同使用者的需要，电路中电阻和电容的数值应从以下范围内选择：

R₁1.6～4千欧

R₂330～620千欧

R₃330～620千欧

R₄9.1～35千欧

C        100～330微法

本实用新型的延时时间与U_CM有关，而U_CM与t′有关，使用者通过按开关S₁的时间t′长短（在0.5～1.5秒范围内，超过1.5秒本实用新型不再增加延时时间），可以得到不同的延时时间，另外还可以通过调整电路中电阻、电容的大小改变延时时间和提前预告断路时间的范围。

由于本实用新型带负载能力强，又可使用普通按钮开关做分开关在不同地点对数个用电器进行控制，以楼道照明为例，安装一个本实用新型DK和多个分开关SKi（i＝1，2……）在不同的楼层对多个照明电灯Li（i＝1，2……）进行控制，接线图见图三，本实用新型的分开关SK的线路图见图二，图二所示分开关SK中的发光氖泡N′是用来在黑暗中指示分开关位置的，R′是限流电阻。本实用新型和分开关，体积都很小，可以安装在原有普通开关的固定槽内。

从图三可以看出，不论在那一层，只要使用者按一下分开关SKi（i＝1，2……），楼道里的照明灯就会点亮，当使用者离开楼道后，照明灯在本实用新型的控制下自动熄灭，若使用者在楼道里停留时间短，按分开关SKi（i＝1，2…）的时间就稍短一些，若在楼道里停留时间长，按分开关SKi（i＝1，2…）的时间就稍长一些，并且当照明灯开始闪烁和逐渐变暗时，即本实用新型自动预告断路时间将到，这时，使用者有充分的时间再按一下任何一层楼上的分开关SK，照明灯又会重新照亮起来，并重新继续延时，使用者绝不会遇到正在上楼或下楼时，照明灯突然熄灭，可又一时找不到开关的情况，克服了目前多种延时开关解决不了的问题。正因为目前多种延时开关不具备本实用新型自动预告断路的功能，常使使用者陷入正在上下楼时突然灭灯，又一时找不到开关的困境，所以用户不愿使用目前现有的各种延时开关。

本实用新型有4个引出端a′，b′，c′，d′。a′端可与分开的a″相连，b′、c′两端联接220V交流电源，c′、d′两端联接负载，分开关的b″、c″两端联接220V交流电源。

本实用新型还可做成集成电路。

附图说明：

图一、电子自动预告断路延时开关电路图；

图二、电子自动预告断路延时开关的分开关的电路图；

图三、电子自动预告断路延时开关控制楼道电灯接线图；

图四、两种晶体管三个电极与A、B、O的对应关系。

T₁为普通三极管，T₂为单结晶体管；

b为基极，c为集电极，e为发射极。

b₁为第一基极，b₂为第二基极，e为发射极。

Claims (5)

1、一个由整流充电电路，晶体管开关控制电路，全波整流电路，双向可控硅SCR，灯泡L，应急开关S2和夜间指示电路组成的电子自动预告断路延时开关，其中，整流充电电流由电容C，电阻R1，二极管D1，开关S1和220伏交流电源组成，晶体管开关控制电路是电容C，电阻R2，R3，R4和晶体管T组成，全波整流电路由二极管D2，D3，D4和D5组成，本实用新型的特征在于由跨接在电阻R1和电阻R3的接点3与电阻R2的一端4之间的电容C上的电压，通过电阻R2和R3，来控制晶体管T的导通或截止，再由晶体管T的导通或截止，通过电阻R4和由二极D2，D3，D4，D5组成的全波整流电路，控制双向可控硅SCR的G极得到的电流大小，最终实现了由瞬间充在电容C上的微小电能，以小功率元件，控制可以通过很大负载电流的双向可控硅有四种工作状态，即，双向阻断状态，单向断续阻断状态，单向完全阻断状态和双向导通状态，并且后两种状态的工作时间，通过调整电阻R2，R3，R4和电容C的大小，可在一定范围内调整。

2、根据权利要求1中所述的电子自动预告断路延时开关，其特征在于晶体管T可采用普通三极管或单结晶体管。

3、根据权利要求1中所述的电子自动预告断路延时开管，其特征在于电阻R2，R3，R4和电容C的数值分别在如下范围内，330－620千欧，330－620千欧，9.1－35千欧和100－330微法。

4、根据权利要求1中所述的电子自动预告断路延时开关，其特征在于由D2，D3，D4和D5四个二极管组成全波整流电路，二极管D3和D4的正极与晶体管T的B极相连，二极管D2和D5的负极通过电阻R4与晶体管T的0极相连，二极管D2的正极和二极管D3的负极与双向可控硅SCR的G极相连，二极管D5的正极和二极管D4的负极与双向可控硅SCR的F极相连。

5、根据权利要求1中所述的电子自动预告断路延时开关，其特征在于用一个跨接在双向可控硅SCR的K极和220伏交流电源c’端之间的灯泡L的工作情况来反映双向可控硅SCR的四种工作状态。

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