TWI748681B - 門鈴控制電路 - Google Patents

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Abstract

一種門鈴控制電路，包括用於接收第一切換電壓的第一切換端、用於接收第二切換電壓的第二切換端、用於接收門鈴致能電壓的一門鈴致能端、第一整流元件、第二整流元件、第一開關、第二開關、第一隔離元件以及第二隔離元件。第一隔離元件接收第一切換電壓時，輸出第一電壓以導通第一開關並致能第一整流元件。第二隔離元件接收第二切換電壓時，輸出第二電壓以導通第二開關並致能第二整流元件。當該門鈴致能端接收門鈴致能電壓時，第一隔離元件與第二隔離元件輸出一致能電壓至第一開關與第二開關以同時導通第一開關與第二開關。

Description

門鈴控制電路
本發明係關於一種門鈴控制電路；特別關於一種能夠連結不同種類門鈴的門鈴控制電路。
先前技術中，門鈴可能採用機械鈴 (mechanical chime) 或電子鈴 (digital chime) 發出響鈴聲。使用者按下按鈕開關後，機械鈴是藉由線圈產生電動勢，使撞針撞擊金屬片，以產生單音的響鈴聲。電子鈴則相對於機械鈴應用於低電壓的交流電源系統，交流電的正弦波的其中一個相位供給電源給電子鈴，另一個相位則當作觸發信號，用來觸發電子鈴使其能有較長時間的響鈴聲。通常在連接按鈕開關與電子鈴時，會並聯一個二極體到按鈕開關。如此按鈕開關在斷路時，交流電源透過二極體整流，僅提供一個相位給電子鈴作為電源；按鈕開關在導通時，交流電源則透過導通的按鈕開關提供兩個相位的電源給電子鈴，觸發其發出響鈴聲。實務上，有鑑於電子鈴可能具有不同的電路特性，按鈕開關會並聯兩個方向相反的二極體，並採用一機械切換開關，使電子鈴跟兩個二極體的其中之一並聯。
本揭露內容提出一種門鈴控制電路，其不需要機械切換開關，而是可由控制訊號來進行二極體的切換。
依本揭露內容的門鈴控制電路係用於連接於電源與門鈴之間，且包括用於連接電源的第一端、用於連接門鈴的第二端、用於接收第一切換電壓的第一切換端、用於接收第二切換電壓的第二切換端、用於接收門鈴致能電壓的一門鈴致能端、第一整流元件、第二整流元件、第一開關、第二開關、第一隔離元件以及第二隔離元件。第一整流元件電性連接第一端及第二端。第二整流元件電性連接第一端及第二端，與第一整流元件並聯，且極性方向與第一整流元件相反。第一開關串聯第一整流元件，其中第一切換電壓用以導通第一開關以致能第一整流元件。第二開關串聯第二整流元件，其中第二切換電壓用以導通第二開關以致能第二整流元件。第一隔離元件之輸入端電性連接第一切換端及門鈴致能端，第一隔離元件之兩輸出端分別電性連接第一開關及第二端，第一隔離元件接收第一切換電壓時，輸出一第一電壓至第一開關以導通第一開關。第二隔離元件之輸入端電性連接第二切換端及門鈴致能端，第二隔離元件之兩輸出端分別電性連接第二開關及第一端，第二隔離元件接收第二切換電壓時，輸出一第二電壓至第二開關以導通第二開關。當該門鈴致能端接收門鈴致能電壓時，第一隔離元件與第二隔離元件輸出一致能電壓至第一開關與第二開關以同時導通第一開關與第二開關。
在一個例子中，門鈴控制電路可更包括第三開關、第四開關、第五開關與第六開關。第三開關串聯於接地端與第一隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接門鈴致能端。第四開關串聯於接地端與第一隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接第一切換端。第五開關串聯於接地端與第二隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接門鈴致能端。第六開關串聯於接地端與第二隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接第二切換端。
在一個例子中，第一隔離元件之兩輸入端分別電性連接電壓源及接地端。第一隔離元件之其中輸出端電性連接第一開關之閘極。第二隔離元件之兩輸入端分別電性連接電壓源及接地端。第二隔離元件之其中一輸出端電性連接第二開關之閘極。
在一個例子中，第一開關與第二開關可為雙極接面電晶體開關。第三開關、第四開關、第五開關與第六開關均為金氧半導體場效電晶體開關。門鈴控制電路可更包括第一電阻、第二電阻、第三電阻與第四電阻。第一電阻串聯於第三開關及第一隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間。第二電阻串聯於第四開關及第一隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間。第三電阻串聯於第五開關及第二隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間。第四電阻串聯於第六開關及第二隔離元件與接地端電性連接之輸入端之間。第一電阻之電阻值可小於第二電阻之電阻值，第三電阻之電阻值可小於第四電阻之電阻值。
在一個例子中，第一整流元件及第二整流元件為二極體，第一隔離元件及第二隔離元件為光耦合器。
以上所揭露的門鈴控制電路不需要機械切換開關，並聯的整流元件的切換可由控制訊號來進行。因此提升了控制門鈴的便利性。
請參考圖1，依本揭露內容一實施例的門鈴控制電路7包括五個連接端，即一第一端701、一第二端702、一第一切換端703、一第二切換端704以及一門鈴致能端705。第一端701用於連接電源，例如市電2的110V交流電經過變壓器3轉換成8V到24V的交流電源。第二端702用於連接一門鈴，其可為機械鈴5或電子鈴6。
第一切換端703用於接收一第一切換電壓，第二切換端704則用於接收一第二切換電壓。在本實施例中，第一切換電壓用於致能一第一整流元件706 ，第二切換電壓則用於致能一第二整流元件707，在本實施例中，第一整流元件706及第二整流元件707為二極體，詳情將於後述。門鈴致能端705用於接收一門鈴致能電壓，以觸發第二端702所連接的機械鈴5或電子鈴6。第一切換電壓、第二切換電壓與門鈴致能電壓可為來自另一門鈴控制系統的3.3V的電壓，但不以3.3V為限。如此，藉由門鈴控制電路7，包括觸發門鈴、選擇並聯的二極體方向、以及是否並聯二極體，都可以由來自另一門鈴控制系統的控制訊號 (即第一切換電壓、第二切換電壓與門鈴致能電壓) 來控制。在本實施例中，另一門鈴控制系統可為跟門鈴控制電路7的系統，例如為一種物聯網之控制設備。
門鈴控制電路7的元件包括一第一整流元件706、一第二整流元件707、一第一開關708、一第二開關709、一第一隔離元件710、一第二隔離元件711、一第三開關712、一第四開關713、一第五開關716、一第六開關717、一第一電阻714、一第二電阻715、一第三電阻718以及一第四電阻719。在本實施例中，第一隔離元件710 與第二隔離元件711為光耦合器。
在上述元件中，第一整流元件706電性連接第一端701與第二端702。第二整流元件707亦電性連接第一端701與第二端702，與第一整流元件706並聯，且極性與第一整流元件706相反。亦即，若第一整流元件706以陽極連接第一端701，第二整流元件707則以陰極連接第一端701。在本實施例中，第一整流元件706與第二整流元件707的作用，相當於先前技術中方向相反的兩個二極體，為簡明目的在此不在贅述。
第一開關708與第一整流元件706串聯，第二開關709則與第二整流元件707串聯。導通第一開關708可致能第一整流元件706，導通第一開關709則可致能第二整流元件707。在本實施例中，第一開關708與第二開關709均為雙極接面電晶體 (bipolar junction transistor, BJT) 開關。作為開關的閘極，第一開關708的基極連接到第一隔離元件710的輸出端，第二開關709的基極則連接到第二隔離元件711的輸出端。亦即，第一開關708與第二開關709導通與否，分別受到第一隔離元件710與第二隔離元件711的控制。在這個例子中，由於雙極接面電晶體開關的反應速度較一般開關快，因此可提升門鈴控制電路的運作效率。
第一隔離元件710的一輸入端連接到一3.3V的電壓源，另一輸入端則分別透過第三開關712與第四開關713電性連接到接地端。亦即，藉由導通第三開關712與第四開關713其中之一，即可讓第一隔離元件710的兩輸入端產生3.3V的電壓差，進而導通第一隔離元件710的兩輸出端。第一隔離元件710的兩輸出端分別與第一開關708的閘極，即雙極接面電晶體的基極，以及第一端701電性連接。相似地，第二隔離元件711的一輸入端連接到一3.3V的電壓源，另一輸入端則分別透過第五開關716與第六開關717電性連接到接地端。亦即，藉由導通第五開關716與第六開關717其中之一，即可讓第二隔離元件711的兩輸入端產生3.3V的電壓差，進而導通第二隔離元件711的兩輸出端。第二隔離元件711的兩輸出端分別與第二開關709的閘極，即雙極接面電晶體的基極，以及第二端702電性連接。
第三開關712與第五開關716的閘極均電性連接門鈴致能端705。第四開關713的閘極電性連接第一切換端703，第六開關717的閘極則電性連接第二切換端704。在本實施例中，第三開關712、第四開關713、第五開關716與第六開關717均為金氧半導體場效電晶體 (MOSFET) 開關。
藉由上述的配置，門鈴致能電壓可以同時導通第三開關712與第五開關716，從而同時使第一隔離元件710與第二隔離元件711的輸入端都產生3.3V的電壓差，使第一隔離元件710與第二隔離元件711的輸出端都被導通，同時使第一開關708與第二開關709的閘極連接到第一端701或第二端702的電壓，這讓第一開關708與第二開關709都被導通，使第一整流元件706與第二整流元件707都發揮作用，第一端701所接收的8V到24V的交流電源得以傳送到第二端702以致能門鈴。
第一切換電壓可以導通第四開關713，使得第一隔離元件710的輸入端產生3.3V的電壓差，使其輸出端被導通，同時使第一開關708的閘極連接到第二端702。這讓第一開關708被導通，使第一整流元件706發揮作用，供應交流電源的一個相位給門鈴作為電源。第二切換電壓可以導通第六開關717，使得第二隔離元件711的輸入端產生3.3V的電壓差，使其輸出端被導通，同時使第二開關709的閘極連接到第一端701。這讓第二開關709被導通，使第二整流元件707發揮作用，供應交流電源的另一個相位給門鈴作為電源。換言之，第一切換電壓與第二切換電壓可用來選擇性地切換致能第一整流元件706或第二整流元件707。這取代了習知技術中的機械切換開關的功能。
在一個例子中，多個電阻可設置於門鈴控制電路7中，以調整所產生的電流的大小。例如，可將第一電阻714串聯於第三開關712及第一隔離元件710與接地端電性連接之輸入端之間，第二電阻715串聯於第四開關713及第一隔離元件710與接地端電性連接之輸入端之間，且第一電阻714與第二電阻715彼此並聯。第三電阻718可串聯於第五開關716及第二隔離元件711與接地端電性連接之輸入端之間，第四電阻719則可串聯於第六開關717及第二隔離元件711與接地端電性連接之輸入端之間，且第三電阻718與第四電阻719彼此並聯。第一電阻714與第三電阻718的電阻值，可小於第二電阻715與第四電阻719的電阻值。
藉由上述的電阻配置與電阻值的選擇，第三開關712導通時所產生的電流，會比第四開關713導通時所產生的電流大。第五開關716導通時所產生的電流，會比第六開關717導通時所產生的電流大。由於隔離元件具備輸出端的電流量會跟輸入端的電流量成正相關的特性，此設計可產生較大的驅動電流以驅動機械鈴。
藉由以上的設計，若門鈴控制電路7的第二端702連接的是機械鈴5，第一切換端703與第二切換端704可不接收第一切換電壓與第二切換電壓。若欲致能機械鈴5，可使用門鈴致能端705接收門鈴致能電壓，以觸發第二端702所連接的機械鈴5。若門鈴控制電路7的第二端702連接的是電子鈴6，則可依據電子鈴6的設計，使用第一切換端703與第二切換端704其中之一來接收第一切換電壓或第二切換電壓，以切換致能不同整流方向的第一整流元件或第二整流元件，供應交流電源的其中一個相位的電力給電子鈴6。若欲致能電子鈴6，可使用門鈴致能端705接收門鈴致能電壓，以致能電子鈴6。
以上所揭露的門鈴控制電路不需要機械切換開關，並聯的二極體的切換可由控制訊號來進行。因此提升了控制門鈴的便利性。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之 精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2:市電 3:變壓器 5:機械鈴 6:電子鈴 7:門鈴控制電路 701:第一端 702:第二端 703:第一切換端 704:第二切換端 705:門鈴致能端 706:第一二極體 707:第二二極體 708:第一開關 709:第二開關 710:第一光耦合器 711:第二光耦合器 712:第三開關 713:第四開關 714:第一電阻 715:第二電阻 716:第五開關 717:第六開關 718:第三電阻 719:第四電阻
[圖1] 為一示意圖，顯示依本發明一實施例的門鈴控制電路。
2:市電
3:變壓器
5:機械鈴
6:電子鈴
7:門鈴控制電路
701:第一端
702:第二端
703:第一切換端
704:第二切換端
705:門鈴致能端
706:第一二極體
707:第二二極體
708:第一開關
709:第二開關
710:第一光耦合器
711:第二光耦合器
712:第三開關
713:第四開關
714:第一電阻
715:第二電阻
716:第五開關
717:第六開關
718:第三電阻
719:第四電阻

Claims (10)

  1. 一種門鈴控制電路，用於連接於一電源與一門鈴之間，包含： 一第一端，用於連接該電源； 一第二端，用於連接該門鈴； 一第一切換端，用於接收一第一切換電壓； 一第二切換端，用於接收一第二切換電壓； 一門鈴致能端，用於接收一門鈴致能電壓； 一第一整流元件，電性連接該第一端及該第二端； 一第二整流元件，電性連接該第一端及該第二端，與該第一整流元件並聯，且極性方向與該第一整流元件相反； 一第一開關，串聯該第一整流元件，其中該第一切換電壓用以導通該第一開關以致能該第一整流元件； 一第二開關，串聯該第二整流元件，其中該第二切換電壓用以導通該第二開關以致能該第二整流元件； 一第一隔離元件，其輸入端電性連接該第一切換端及該門鈴致能端，其兩輸出端分別電性連接該第一開關及該第二端，該第一隔離元件接收該第一切換電壓時，輸出一第一電壓至該第一開關以導通該第一開關；以及 一第二隔離元件，其輸入端電性連接該第二切換端及該門鈴致能端，其兩輸出端分別電性連接該第二開關及該第一端，該第二隔離元件接收該第二切換電壓時，輸出一第二電壓至該第二開關以導通該第二開關，當該門鈴致能端接收該門鈴致能電壓時，該第一隔離元件與該第二隔離元件輸出一致能電壓至該第一開關與該第二開關以同時導通該第一開關與該第二開關。
  2. 如請求項1的門鈴控制電路，其中該第一隔離元件之兩輸入端分別電性連接一電壓源及一接地端，該第一隔離元件之其中一輸出端電性連接該第一開關之閘極，該第二隔離元件之兩輸入端分別電性連接該電壓源及該接地端，該第二隔離元件之其中一輸出端電性連接該第二開關之閘極。
  3. 如請求項2的門鈴控制電路，其中該第一開關為一雙極接面電晶體開關，該第一開關之該閘極為該雙極接面電晶體開關之基極。
  4. 如請求項2的門鈴控制電路，其中該第二開關為一雙極接面電晶體開關，該第二開關之該閘極為該雙極接面電晶體開關之基極。
  5. 如請求項1的門鈴控制電路，其中該第一整流元件及該第二整流元件為二極體。
  6. 如請求項1的門鈴控制電路，其中該第一隔離元件及第二隔離元件為光耦合器。
  7. 如請求項1的門鈴控制電路，更包括： 一第三開關，串聯於該接地端與該第一隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接該門鈴致能端； 一第四開關，串聯於該接地端與該第一隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接該第一切換端； 一第五開關，串聯於該接地端與該第二隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接該門鈴致能端；以及 一第六開關，串聯於該接地端與該第二隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間，其閘極電性連接該第二切換端。
  8. 如請求項7的門鈴控制電路，其中該第三開關、該第四開關、該第五開關與該第六開關為金氧半導體場效電晶體開關。
  9. 如請求項7的門鈴控制電路，更包括： 一第一電阻，串聯於該第三開關及該第一隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間； 一第二電阻，串聯於該第四開關及該第一隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間； 一第三電阻，串聯於該第五開關及該第二隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間；以及 一第四電阻，串聯於該第六開關及該第二隔離元件與該接地端電性連接之輸入端之間。
  10. 如請求項9的門鈴控制電路，其中該第一電阻之電阻值小於該第二電阻之電阻值，該第三電阻之電阻值小於該第四電阻之電阻值。
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