CN2132344Y - 多功能电子节能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型多功能电子节能开关属于一种照明 电灯开关装置，它在普通可控硅延时开关电路上增加 了触发脉冲检出电路，脉冲选通电路，开关状态检测 电路，可控硅放电电路等。触发开关K是一种对闭 合状态即可锁定，也可不锁定的开关。K每触发一 次电路的开关状态就会发生一次翻转，对于开通态， 经延时后，可自动关闭，若K保持闭合，则电路可保 持开通态。这样只需操作一个开关K，就可实现即 时开、关，延时自关，长期开等功能。本开关功能多， 操作简便，安装方便，成本低，易于普及。

Description

本实用新型属于照明电灯开关装置。

为了解决楼道，走廊，卫生间等场所“长明灯”浪费问题，近年来出现了多种具有延时断电功能的电子节能开关，其电路基本上都是由整流电路，RC延时电路，可控硅开关电路等构成，这些开关在多功能和使用的方便性这两方面存在着较大的矛盾，以至难以普及和推广。如中国专利CN2095515U公开的“多功能开关”使用一只开关来实现延时断电功能，为了实现“兼具普通开关”等功能又设置了另一开关。又如中国专利CN2099844U公开的“延时期内可人工关闭的节能开关”也是使用一只开关来实现延时功能，使用另一开关来实现人工关闭功能。这两种节能开关虽然功能较多，能适应多种使用情况和场合，但操作过于复杂，不符合大众的使用习惯，而另一类开关，如中国专利CN2064933U公开的“延时自动拉线开关”虽然操作简便，也符合大众使用习惯，但却只有单一的延时断电功能，不能适应多种使用情况和场合。

本实用新型的目的就是提供一种只需控制一只开关（拉线开关或按键开关）就可实现延时自动断电，即时手动断电，以及常开常闭等功能的电子节能开关，这样的开关使用方便，适应多种使用情况和场合，体积小、成本低，安装方便，易于推广和普及。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术解决方案是：在通常的可控硅延时开关电路上，增加了触发脉冲检出电路，脉冲选通电路，开关状态检测电路，可控硅放电电路和一个对闭合状态即可锁定又可不锁定的触发开关K。开关状态检测电路能根据可控硅SCR1所处的导通或关断状态输出不同的信号用以控制脉冲选通电路，开关K每闭合一次，脉冲检出电路就会输出一个脉冲信号，若这时SCR1处于关断状态，则开关状态检测电路的输出信号就会控制脉冲选通电路处于阻断态，脉冲信号不能被选通电路放大，可控硅放电电路（SCR2）不能获得足够的脉冲触发电流，故SCR2将处于关断态，从而可控硅延时开关电路（SCR1、R₅、C₂等）可以实现导通及延时自动断电功能。若在K闭合前，可控硅SCR1已处于导通状态，则状态检测电路的输出信号就会控制脉冲选通电路处于放大状态，使K闭合时产生的脉冲信号可以被脉冲选通电路放大，并用于控制SCR2导通，使延时电容C₂上的电量释放，导致SCR1关断，从而实现了即时关闭功能。若使K处于闭合锁定态，则可控硅SCR1或SCR2（取决于K闭合前电路所处的状态）就可长期处于导通，即实现了常闭功能。

脉冲检出电路由R₁、R₂、R₃、C₁组成，R₁一端接电源负极E点，另一端接二极管D₅的正极B点，C₁的一端接B点，另一端与R₂、R₃相连，R₂的另一端接E点，R₃的另一端接三极管T的基极。触发开关K闭合前，B点电位与E点相同，而A点具有正的电压，所以若将K合上，则B点电位要发生突变，这一脉冲信号经R₁、C₁组成的微分电路整形后，在R₂两端可获得一尖锐的正向脉冲，这样的尖锐脉冲信号经R₃适当衰减后，输送到三极管T的基极。

脉冲选通电路由三极管T及R₄构成，其中T的基极与R₃相接，集电极与R₆、C₃相接，发射极与R₄及SCR2的控制极相接，R₄的另一端与E点相连。当尖锐脉冲到达T的基极后，若这时T的集电极处于低电位，则T不具有电流放大能力，从发射极流出的电流等于从基极流入的电流，由于R₃、R₄的衰减作用，使得流入SCR2控制极的电流十分微弱不足使SCR2导通。若尖锐脉冲到达T的基极时，T的集电极处于高电位，则T具有电流放大能力，其发射极可以输出远远大于基极电流的电流，足以使SCR2导通，可见只需控制T集电极电位的高低，就可使K闭合时，SCR2处于导通或关断状态。

开关状态检测电路是由R₆、C₃构成，R₆的一端与T的集电极相连，另一端与SCR1的控制极相连，C₃的一端与电源负极E点相连，另一端与T的集电极相连。当SCR1关断时，其控制极电位为0，故C₃上的电压也为0，所以T的集电极处于低电位。当SCR1导通时，其控制极电位就会上升到1.0V左右，此电位经R₆传递到T的集电极，使T的集电极电位也随之上升，C₃在此起到两个方面的作用：一是延缓T的集电极电位上升速度，使K闭合时若SCR1由关断变为导通则T的集电极不能立即建立起高电位，从而保证了SCR1能可靠地导通；C₃的另一个作用是储存足够的能量，使下一个触发脉冲到来时（K再闭合一次时），能向T的集电极提供足够的电流，使SCR2可靠导通。

可控硅放电电路由SCR2构成，其阳极与C₂的正极相连，阴极与电源负极E点相连，控制极与T的发射极相连，当其控制极获得一较大的触发电流时，SCR2会导通将C₃上储存的电量释放。

触发开关K的一端接于整流后电源的正极A点，另一端接于D₅的正极B点。

D₁－D₄构成桥式整流电路，控制整流后直流脉冲电流的通或断，就可控制负载上交流电流的开或关，D₅、C₂、R₅、SCR1构成了可控硅延时开关电路。若K闭合时SCR1处于关断状态，则触发脉冲不能使SCR2导通，直流脉冲电流通过D₅向C₂充电，C₂两端电压上升，同时通过R₅向SCR1的控制极提供电流 ，当

增大到一定程度后SCR1导通。由于可控硅在

较小时导通需要一转折电压，所以A点的电压波形中含有一较高（10V以上）的尖锐脉冲，这脉冲使得C₂可获得10V以上的直流电压，此电压提供的

大于维持SCR1导通所需的最小

，所以若K不断开，则SCR1可以保持导通，若K断开，则C₂上的电量通过R₅释放，经过一段时间后， 减小到不能维持SCR1导通时，SCR1关断，即实现了延时断电。若K闭合时SCR1已处于导通状态，则触发脉冲可控制SCR2导通，C₂上电量被迅速释放，故SCR1转为关闭状态，这时只要不断开K，则SCR2将保持导通状态，电路仍可保持开通，若此时断开K，则电路立即转为关断，即可实现即时关闭。

控制开关K可以使用任何对闭合状态既可以锁定也可以不锁定的开关，如带锁定机构的按键开关，或经过改装的拉线开关。

以上所述的各部分电路和开关元件就构成了本实用新型多功能电子节能开关，它具有以下优点：

1、可延时自动关闭。经一次触发开通后，本开关会延时后自动关闭，从而能有效防止“长明灯”浪费现象。

2、可手控即时关闭，一次触发开通后，在自动关闭前再触发一次可立即关闭，这样不仅能通过随手关灯进一步节约能源，而且适当调整延时时间后，还可以将此开关的应用场合扩大到厨房、卫生间、储藏室、床头灯等，一般情况下可随手关灯，若忘记关灯经延时后也可自行断电。此外每一次操作，开关状态都会发生一次转变，符合普通开关的使用规律。

3、可处于常闭态，当K锁定于闭合状态时，该开关可使灯长期点亮，这使得该开关的使用更为灵活，能适应各种情况下的照明需要。

4、操作方法简便，以上各种功能都由操作同一开关K来实现。当K使用本实用新型实施例1的拉线开关时，若按普通拉线开关的使用方法，拉至尽头再松手，则除了可获得一般拉线开关的控制效果（拉一次亮，再拉一次灭）外，还具有延时自动关闭功能，若拉到灯亮后，在拉线行走到尽头前（还未听到“嘀”声）就松手则可实现长时间照明。当触发开关使用实施例2的按键开关时，则每按动一次，都可改变一次开关状态，同时可以自动延时断电，若沿顺时针方向旋转按钮则可实现长时间通电。

5、关断时该开关耗电仅0.1W，可长期接入电网，开通时耗电约为： P＝0.01P_L＋0.1W（P_L为负载功率）。符合节能要求。

6、体积小，便于安装，电路板可装入触发开关内，整个开关成为一个整体，与照明线路的连接是单线入、单线出，不需改动现有线路就可直接替代现有开关。

7、成本低，便于普及。若商品化生产成本仅3－4元，以使用40W灯泡，每天节约点灯时间8小时，每度电0.2元计算，投入使用3－4个月就可收回购买开关的费用，每年可节省电费20多元，若推广应用有巨大的节能效益和经济效益。

图1、为多功能电子节能开关的电路图。

图2、为实施例1的拉线开关控制机构沿轴向视图。

图3、为拉线开关棘爪立体图。

图4、为实施例2的按键开关结构剖面图。

图5、为按键开关的面板正视图

图6、按键开关的面板背面结构示意图。

下面结合附图对本实用新型实施例作详细说明。

在图一的电路原理图中，二极管D₁－D₅可选用1A400V以上的，如IN4007等，可控硅SCR1、SCR2可选用1A400V以上的其触发电流应尽可能小（这样可以减小C₂的容量，减小体积，降低成本）如FOR3G，其最大阳极电流1A，耐压400V，触发电流约10μA，三极管T选用NPN型硅小功率管，β＞50即可，如3DG6、3Dχ201、9013、9014等。R₇、D₆构成了开关位置显示电路，为了减少能耗，发光元件应选用高效率的发光二极管或氖管，以保证在电流＜1mA时也有足够的发光亮度。其它阻容元件数值如下：R₁＝10K，R₂＝5.1K，R₃＝100K，R₄＝20K，R₅＝1M，R₆＝4.7M， R₇＝220K，C₁＝0.01μ，C₂＝220μ／16V，C₃＝0.1μ。

改变R₅、C₂可获得不同的延时时间，增大D₁－D₅以及SCR1、SCR2的电流容量可增大控制功率。

按以上数据制成的开关，实测性能如下：

负载范围：5W－60W

延时时间：4′10″－6′30″（与负载大小有关）

图2为本实用新型第一个实例中使用的拉线开关控制机构，棘轮1上有6个大棘齿2，相邻两大棘齿之间还有一小棘齿3，金属制的棘爪轮4具有图3所示的形状，其棘爪5恰好能镶嵌在小棘齿3和逆棘轮转动方向看去的下一个大棘齿2之间，使得棘爪轮4能与棘轮1一起转动，为了使开关能锁定在闭合态，要求棘爪5与小棘齿3相接处，小棘齿3应略高于棘爪5，当拉线拉动拨片7时，棘轮1随之转动，每完全拉动一次拉线（将拉线拉到尽头再松手）棘轮1转过的角度恰好等于两邻大棘齿之间的角距离，这样在一次拉线过程中，弹性压接在棘轮1上的金属触片6与棘爪5之间就经历一个由断到通再到断开的过程，即每完全拉动拉线一次，相当于开关接通一次又立即断开，实现一次触发，若在拉动拉线时，待棘轮1转过最大转角的一半，还未到达最大转角时就松开拉线，则触片6将被小棘齿3卡住，并保持与棘爪5长期接通，即实现了闭合锁定，这样的拉线开关可以用普通拉线开关改制，基本上不需要更改模具，电路板可以放入拉线开关底部的圆弧型凹槽内，开关盖上开一小孔，用于安放发光元件。这样构成的电子节能开关在使用时，若按普通拉线开关一样拉到底（听到“嘀”声）再松手，则每拉动一次开关状态就反转一次，对于通态还会延时自动关闭，若拉到灯亮但还未听到“嘀”声即松手，则开关处于长期开通状态，即可实现闭合锁定。

图4、图5、图6表示另一实施例中使用的按键开关结构，按键8透过面板9上的圆孔伸出面板，按键8内嵌有弹簧15，中心还放有一发光元件16，按键8的正面有一箭头形透明窗，可透过它看到发光元件发出的光。面板9由塑料压注而成，其上有若干只撑脚18，安装有元件的电路板10通过螺钉11固定在撑脚18上，电路板上正对着按键的位置有一圆孔，塑料套管14由此孔穿过，弹簧15的一端顶住按键，另一端顶住电路板10，按键的下端与动触片12相接，按键8向下移动时，可推动动触片12与定触点相触，实现开关的闭合，若按键8复位，则两触点重又断开。在面板9的背面沿按键伸出孔的周围有一对圆弧型台阶20，每条约为圆孔周长的一半，其上1／2区域的高度是逐渐升高的，另1／2区域高度不变，按键8的外侧有一对沿直径方向的凸出物17，当按键在面板孔内沿顺时针方向旋转时，此两凸物可以在逐渐升高的台阶20上滑动，从而推动按键向内运动，压迫触片12与触点13相接触，这时若松手，则按键1不会复位，触片12与触点13将保持长期接触，即实现了常闭锁定。用这样的按键开关构成的多功能电子节能开关，在使用时，当按键正面上的箭头指向“延时”位置时，每按动一次就可改变一次开关状态，对于开通态可以延时自断电。若想长时间照明，只需沿顺时针方向旋转按键π／2，使箭头指向“长明”位置，即可实现长期照明。

Claims (3)

1、一种多功能电子节能开关，包括整流电路，RC延时电路，可控硅开关电路，其特征在于还包括：

一个由R₁、R₂、R₃、C₁构成的脉冲检出电路，其中R₁的一端接整流后电源的负极E点，另一端与二极管D₅的正极B点相接，C₁的一端接于B点，另一端与R₂、R₃相接，R₂的另一端与电源负极E点相连，R₂的另一端与三极管T的基极相连，

一个由R₆、C₃构成的开关状态检测电路，其中R₃的一端与三极管T的集电极相连，另一端与可控硅SCR1的控制极相连，C₃的一端与电源负极E点相连，另一端与T的集电极相连，

一个由三极管T、电阻R₄构成的脉冲选通电路，其中三极管T的基极与R₃相连，集电极与R₆、C₃相连，发射极与R₄及可控硅SCR2的控制极相连，R₄另一端与电源负极E相连，

一个由SCR2构成的可控硅放电电路，其中SCR2的阳极与电容C₂正极相连，阴极与电源负极E点相连，控制极与三极管T的发射极相连，

一个对闭合态既可锁定也可不锁定的触发开关K，其一端接于整流后电源的正极A点，另一端接于D₅的正极B点。

2、根据权利要求1所述的多功能电子节能开关，其特征为：触发开关K是一个拉线开关，其棘轮［1］上相邻两大棘齿［2］之间还有一小棘齿［3］，相邻两大棘齿之间的角距离等于完全拉动一次拉线棘轮转过的角度，金属棘爪轮［4］上有若干个棘爪［5］，棘爪的形态和尺寸保证棘爪恰好能镶嵌在小棘齿［3］和逆棘轮转动方向看去的下一个大棘齿［2］之间，在小棘齿［3］与棘爪［5］相接处，小棘齿［3］高于棘爪［5］，触片［6］与棘轮弹性压接，在棘轮转动过程中，触片［6］与棘轮［5］可依次实现接触和断开。

3、根据权利要求1所述的多功能电子节能开关，其特征为：触发开关K是一个按键开关，其圆形按键［8］的外侧有沿直径方向的一对凸出物［17］，在面板［9］的背面按键［8］伸出孔的周围有一对圆弧形台阶［20］，其上1／2区域高度逐渐升高，保证按键［8］沿顺时针方向旋转时，按键上的凸出物［17］能在逐渐升高的台阶上滑动，带动按钮向里运动，按键的正面有一透明窗［19］，按键中心放有一发光元件［16］，按键内装有处于压缩状态的弹簧［15］，按键［8］的下端与动触片［12］相接触，当按键下按或沿顺时针方向旋转时，可以推动动触片［12］与静触点［13］相接触。

Images