DE69602324T2

DE69602324T2 - Verbesserung für Infrarotdetektorschaltkreis

Info

Publication number: DE69602324T2
Application number: DE69602324T
Authority: DE
Inventors: Ping-Jung Kuo
Original assignee: IR TEC International Ltd
Current assignee: IR TEC International Ltd
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1999-09-02
Anticipated expiration: 2016-05-24
Also published as: EP0760498B1; US5557173A; DE69602324D1; EP0760498A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltung zum Steuern einer Last gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche elektronische Schaltung ist aus US-A-3.932.803 bekannt.
Diese elektronische Schaltung wird in einem kontaktlosen Bewegungsdetektor verwendet, der auf eine Umgebungsbedingung anspricht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das sich aufgrund einer Änderung dieser Bedingung, z. B. aufgrund der Annäherung eines metallischen Elements, ändert.
Gemäß US-A-3.932.803 werden die folgenden Abschnitte verwendet, um für die elektronische Schaltung eine stabile Leistung bereitzustellen: Ein Spannungserzeugungsnetzwerk, das eine elektronische Störungsvorrichtung sowie eine damit in Serie geschaltete Konstantstromeinheit enthält, eine Gleichstromquelle, die über das Netzwerk geschaltet ist, um für die Detektoreinrichtung einen Betriebsstrom zu liefern, eine spannungsgesteuerte Einrichtung mit variabler Impedanz sowie eine elektronische Steuereinrichtung, die mit der Detektoreinrichtung gekoppelt und an die Einrichtung mit variabler Impedanz angeschlossen ist, um deren Leitfähigkeit als Antwort auf Änderungen eines Ausgangssignals der Detektoreinrichtung zu ändern. Das heißt, in dem System gemäß US-A-3.932.803 wird eine stabile Leistung durch Steuern der Veränderung der Impedanz der Einrichtung mit variabler Impedanz geschaffen.
Aus US-A-5.128.654 ist die Verwendung einer Erfassungseinrichtung für Infrarotstrahlung bekannt.
Ein herkömmlicher Infrarotschalter zum Steuern einer elektrischen Lampe ist ein sogenannter Doppelleitungs- Hitzdrahtsteuerschalter, der nur auf ohmsche Lasten wie etwa Wolframlampen, Halogenlampen und dergleichen angewendet werden kann. Dieser Schaltertyp kann jedoch induktive Lasten wie etwa Leuchtstoffröhren nicht steuern, da die Impedanz der Leuchtstoffröhre unendlich ist, d. h., daß die Leuchtstoffröhre einen offenen Kreis bildet, wenn sie nicht mit Leistung versorgt wird.
In dieser Situation lösen vorhandene Doppelleitungs- Infratrotschalter, die während der Installation zusätzlich mit einer Erdungsleitung versehen sind, die obige Beschränkung der Infrarotschalter durch Versorgen eines Infrarotsensors des Schalters mit ausreichender elektrischer Leistung. Ein solcher Lösungsweg muß jedoch zusätzlich auf den Wänden oder in den Wänden einen Kanal vorsehen, so daß das innere Erscheinungsbild des Hauses beeinträchtigt wird. Daher kann ein solcher Lösungsweg nicht in großem Umfang verwendet werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die keine zusätzliche Erdungsleitung erfordert, so daß das innere Erscheinungsbild nicht beeinträchtigt wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die für induktive Lasten geeignet ist.
Diese Aufgaben werden in einer Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, indem die Merk male des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 verwendet werden.
Wenn gemäß der Erfindung die Erfassungseinrichtung keinen Infrarotstrahl von einem Menschen erfaßt, wird das Ausgangssignal eines Gleichrichters in der Leistungsschaltung an die Hochimpedanzschaltung geschickt, um eine an die Zenerdiode angelegte erste vorgegebene Spannung zu erhalten, während der Ausgang des Gleichrichters direkt an die Triggereinrichtung geschickt wird, um eine an die Zenerdiode angelegte zweite vorgegebene Spannung zu erhalten. Daher ist die Steuerungsweise von US-A-3.932.803 verschieden.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
In den Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Blockschaltplan der Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 ein Schaltplan der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 enthält eine Doppelleitungs-Infraroterfassungsschaltung eine pyroelektrische Erfassungsschaltung 10, die ein erfaßtes Infrarotsignal von einem Menschen empfängt, eine Triggerschaltung 30, die ein Signal von der pyroelektrischen Erfassungsschaltung 10 empfängt, eine Treiberschaltung 50, die an die Triggerschaltung 30 angeschlossen ist und mit einem ersten Anschluß PIN1 mit einem Hitzdraht einer Wechselspannungsversorgung (AC- Versorgung) verbunden ist und mit einem zweiten Anschluß PIN2 mit einem ersten Ende einer Last 60 verbunden ist, deren zweites Ende geerdet ist, sowie eine Gleichspan nung-Leistungsschaltung 70 (DC-Schaltung), die zwischen die Triggerschaltung 30 und die pyroelektrische Erfassungsschaltung 10 geschaltet ist, um für die pyroelektrische Erfassungsschaltung 10 eine stationäre Spannung bereitzustellen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, enthält eine pyroelektrische Erfassungsschaltung 10 einen pyroelektrischen Sensor 12, der ein Infrarotsignal von einem Menschen empfängt, eine erste und eine zweite Verstärkerstufe 14, 16 zum Verstärken eines Signals vom pyroelektrischen Sensor 12 in einen geeigneten Spannungsbereich, einen Komparator 18, der mit mehreren Widerständen R1, R2, R3, R4 und Dioden D1, D2 zusammenwirkt, um das verstärkte Signal von der zweiten Verstärkungsstufe 16 mit einer durch die Widerstände R3 und R4 bestimmten Spannung zu vergleichen, sowie eine Zeitverzögerungsschaltung 20, die mit einem Kondensator C1, vier Widerständen R5, R6, R7 und R8 und fünf Schaltern S1, S2, S3, S4 und S5 zusammenwirkt, um ein die Betriebsdauer der Last 60 steuerndes Signal auszugeben.
Die Triggerschaltung 30 enthält mehrere Transistoren T1, T2, T3 und T4, eine Diode D3, Kondensatoren C2, C3 und eine lichtemittierende Diode (LED) D4 eines Photokopplers U1, um ein von der pyroelektrischen Erfassungsschaltung 10 ausgegebenes Signal zu empfangen und ein optisches Triggersignal an die Treiberschaltung 50 auszugeben. Die Emitter der Widerstände T1, T2 und T3 sind geerdet. Der Transistor T1 empfängt ein Signal von der Zeitverzögerungsschaltung 20 und ist mit seinem Kollektor mit den Basen der Transistoren T2, T3 verbunden. Der Transistor T4 ist mit seiner Basis mit einem Kollektor des Transistors T2 verbunden und mit einem Kollektor mit dem Kondensator C3 verbunden. Die Diode D3 ist zwischen die Kollektoren der Transitoren T4 und T1 geschaltet. Der Kondensator C2 ist zwischen den Kollektor des Transistors T1 und Erde geschaltet, während die LED D4 zwischen die Kollektoren der Transistoren T3 und T4 geschaltet ist.
Die Treiberschaltung 50 ist aus einem bidirektionalen Wechselstromthyristor (Triac) TM gebildet, dessen Gate mit einem Phototransistor G1 des Photokopplers U1 verbunden ist, der das optische Triggersignal von der Triggerschaltung 30 empfängt, um die Last 60 zu aktivieren.
Die Gleichstrom-Leistungsschaltung 70 ist aus einem Vollwellengleichrichter 72 zum Gleichrichten einer Spannung zwischen einem Hitzdraht einer Wechselspannungsversorgung, der als Anschluß PIN1 dargestellt ist; und dem ersten Ende der Last 60, d. h. dem Anschluß PIN2, einer Hochimpedanzschaltung 74 zum Reduzieren des Hochspannungsausgangs vom Gleichrichter 72 in einen zweckmäßigen Bereich und aus einer Zenerdiode ZD zum Regulieren einer Spannung an einem Ausgang der Hochimpedanzschaltung 74 in eine stationäre Spannung gebildet. Der Gleichrichter 72 ist mit seinem Ausgang mit einem Emitter des Transistors T4 der Triggerschaltung 30 verbunden.
Die Hochimpendanzschaltung 74 enthält einen Transistor T5 mit einem Widerstand R10, der zwischen eine Basis und einen Kollektor des Transistors T5 geschaltet ist, einen Widerstand R9, der zwischen den Ausgang des Gleichrichters 72 und den Kollektor des Transistors T5 geschaltet ist, einen Transistor T6, dessen Basis mit einem Emitter des Transistors T5 verbunden ist, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors T5 verbunden ist und dessen Emitter mit der Zenerdiode ZD und dem Kollektor des Transistors T1 in der Triggerschaltung 30 verbunden ist, sowie einen Widerstand R11, der zwischen die Basis und den Emitter des Transistors T6 geschaltet ist.
Wenn an die Schaltung eine Wechselspannungsversorgung mit 110 Volt angelegt wird und die Last 60 eine ohmsche Last ist, beträgt die Ausgangsspannung des Gleichrichters 72 ungefähr 100 Volt. An einem Ausgang der Hochimpedanzschaltung 74, d. h. am Emitter des Transistors T6, liegt eine Spannung von 6,5 Volt an.
Wenn die pyroelektrische Erfassungsschaltung 10 eine Annäherung eines Menschen erfaßt, wird der Transistor T1 durch ein Signal von der pyroelektrischen Erfassungsschaltung 10 gesperrt, so daß die Transistoren T2, T3 und T4 auf Durchlaß geschaltet werden, wodurch der Triac TM durch Triggern des Photokopplers U1 aktiviert wird. Daher liegt am Ausgang des Gleichrichters 72 eine Spannung von 7,8 Volt an. Somit liegt am Kollektor des Transistors T1 eine Spannung von 6,5 Volt an, indem von der Ausgangsspannung von 7,8 Volt des Gleichrichters 72 die Spannungsabfälle über dem Transistor T4 bzw. über der. Diode D3 subtrahiert werden.
Wenn die Last 60 eine induktive Last ist, beträgt die Ausgangsspannung des Gleichrichters 72 ungefähr 65 Volt, wenn kein Mensch erfaßt wird, wobei am Ausgang der Hochimpedanzschaltung 74 eine Spannung von 6,5 Volt vorhanden ist. Wenn der Triac TM aktiviert wird, d. h. wenn von einem Menschen ausgesendete Infrarotstrahlen erfaßt werden, liegt zwischen PIN1 und PIN2 eine Wechselspannung von 3,3 Volt an. Daher beträgt die Ausgangsspannung des Gleichrichters 72 7,8 Volt, während am Ausgang der Hochimpedanzschaltung 74 eine Spannung von 7 Volt anliegt.
Bei der obigen Anordnung liegt an einer Anode der Zenerdiode ZD eine Spannung (Vcc) von 6,8 Volt an, die eine Leistung für die pyroelektrische Erfassungsschaltung 10 bereitstellt.

Claims

1. Elektronische Schaltung zum Steuern einer mit ihr in Serie geschalteten Last (60), mit einer Gleichstrom- Leistungsschaltung (70), die einen mit der Last (60) in Serie geschalteten Gleichrichter (72); eine Hochimpedanzschaltung (74), die eine Ausgangsspannung vöm Gleichrichter (72) von einer ersten vorgegebenen Spannung subtrahiert, sowie eine Zenerdiode (ZD), die die erste vorgegebene Spannung empfängt, um eine Leistungsspannung auszugeben, enthält; einer Erfassungseinrichtung (10), die die Leistungsspannung von der Gleichstrom-Leistungsschaltung (70) empfängt und die Änderung einer Umgebungsbedingung erfaßt; einer Triggereinrichtung (30), die an die Erfassungseinrichtung (10) angeschlossen ist, um ein Triggersignal auszugeben und um zu bewirken, daß die Ausgangsspannung vom Gleichrichter (72) die Hochimpedanzschaltung (74) umgeht, wenn die Erfassungseinrichtung (10) die Änderung einer Umgebungsbedingung erfaßt, um eine zweite vorgegebene Spannung an die Zenerdiode (ZD) zu erzeugen; und einer Einrichtung (50) zum Aktivieren der Last (60), wenn das Triggersignal empfangen wird; wobei die elektronische Schaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die Triggereinrichtung versehen ist mit einem ersten Transistor (T1), einem zweiten Transistor (T2) und einem dritten Transistor (T3), die mit ihrer Basis jeweils an einen Kollektor des ersten Transistors (T1) angeschlossen sind, einem vierten Transistor (T4), dessen. Basis an einen Kollektor des zweiten Transistors (T2) angeschlossen ist und dessen Emitter an einen Ausgang des Gleichrichters (72) angeschlossen ist, einer Diode (D3), die zwischen die Kollektoren des vierten Transistors (T4) und des ersten Transistors (T1) geschaltet ist, einer lichtemittierenden Diode (D4) eines Photokopplers (U1), die zwischen die Kollektoren des dritten Transistors (T3) und des vierten Transistors (T4) geschaltet ist, sowie einem ersten und einem zweiten Kondensator (C2, C3), die zwischen die Kollektoren des ersten und des vierten Transistors (T1, T4) bzw. zwischen die Kollektoren dieser Transistoren und Masse geschaltet sind, so daß der vierte Transistor (T4) durchschaltet und die zweite vorgegebene Spannung am Kollektor des ersten Transistors (T1) anliegt, wenn die Erfassungseinrichtung (10) eine Infrarotstrahlung von einem Menschen erfaßt.

2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochimpedanzschaltung (74) versehen ist mit einem ersten Widerstand (R9), der an einen Ausgang des Gleichrichters (72) angeschlossen ist, einem zweiten Widerstand (R10), der mit dem ersten Widerstand (R9) in Serie geschaltet ist, einem fünften Transistor (T5), der zum zweiten Widerstand (R10) parallelgeschaltet ist, einem sechsten Transistor (T6), dessen Kollektor an eine Basis des fünften Transistors (T5) angeschlossen ist, dessen Basis an einen Emitter des fünften Transistors (T5) angeschlossen ist und dessen Emitter an die Zenerdiode (ZD) und an den Kollektor des ersten Transistors (T1) angeschlossen ist, sowie einem dritten Widerstand (R11), der zwischen die Basis und den Emitter des sechsten Transistors (T6) geschaltet ist.