專利名稱：基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外線遙控裝置，特別涉及一種基于紅外線遙控的零功耗安全待
機(jī)電源控制裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，紅外線遙控技術(shù)由于家用電器的使用，成為當(dāng)今全世界使用最為普遍的遙控技術(shù)。 應(yīng)用了紅外線遙控技術(shù)的電器的主機(jī)必須采用電源加載待機(jī)方法使接收機(jī)的中央處理器隨時在電能維持下保持工作狀態(tài)才能隨機(jī)接收、處理來自紅外線發(fā)射器的紅外線控制信號。遙控電器待機(jī)耗能問題是舉世關(guān)注的一個相當(dāng)嚴(yán)重的問題，曾有欄目播出美國探討全球氣候變暖的一個新聞，報道如果全美國使用了遙控技術(shù)的電器取消帶電待機(jī)，將省掉18座火電站。據(jù)此的調(diào)查的遙控電器待機(jī)耗電結(jié)果令人吃驚不論大小電器，待機(jī)功耗均在5瓦上下。目前，具有遙控功能的各種電器已極為普遍，然而為了隨時能處理遙控發(fā)射器的開機(jī)指令，主機(jī)待機(jī)狀態(tài)需要耗電，這是長期以來困擾科研技術(shù)人員的問題。社會發(fā)展到了今天亟待使用技術(shù)手段解決這個問題。若采用各種電子耦合器件作為隔離控制的裝置，都需要有源加載待機(jī)，即便做到零功耗待機(jī)，但均不屬于安全待機(jī)，主機(jī)將會存在危險的漏電隱患。 現(xiàn)有的單用紅外線作為遙控媒介的專利申請文件中也提到有關(guān)技術(shù)的改進(jìn)，但其技術(shù)方案的實質(zhì)是微功耗，而不是零功耗。因為只解決了被控主電器設(shè)備待機(jī)狀態(tài)下不耗電，而作為控制設(shè)備的遙控接收器因其耗電小便獨(dú)立用電池供電。所以整個系統(tǒng)還是有功待機(jī)。 因此，提供一種設(shè)計合理、應(yīng)用簡便、效果顯著的基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置，是該領(lǐng)域技術(shù)人員和有志于進(jìn)行環(huán)保節(jié)能科學(xué)之路探索的人們亟待解決的重要課題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種設(shè)計合理、應(yīng)用簡便、效果顯著的一種基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置。 為實現(xiàn)上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置，其特征在于 該裝置包括發(fā)射器和接收器；所述發(fā)射器包括紅外線編碼發(fā)射電路、受開關(guān)鍵控制的紅外持續(xù)光能發(fā)射電路；所述接收器包括觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)、紅外線接收解碼電路(IC1)、繼電器觸發(fā)驅(qū)動電路(IC3)、微功耗電磁繼電器(J)、全波段光伏探測器(CR);紅外遙控接收器不僅與市電空間隔離，而且與被控主電器設(shè)備空間隔離；
當(dāng)按動發(fā)射器的開關(guān)鍵時，發(fā)射器輸送能量的紅外光和紅外編碼開機(jī)信號同時射向了接收器上安裝在一起的光伏探測器(CR)和紅外接收管(D2)，電路中負(fù)責(zé)儲能的電容(C)被充電且使電源(+E)端電壓上升超過預(yù)定值一定幅度時，電路中的觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)才被觸發(fā)使電源(+E)端與電源供電端(Vcc)接通為紅外線接收解碼電路(IC1)提供電能使其工作；紅外線接收解碼電路(IC1)迅速解調(diào)出開關(guān)指令去觸發(fā)繼電器驅(qū)動電路(IC3);當(dāng)電容放電使其電壓下降到預(yù)定值以下時，觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)截止不再給紅外線接收解碼電路(IC1)的電源供電端(Vcc)供電，不再耗能，紅外線接收解碼電路(IC1)也因無電源供給停止工作，且也不再耗能；但繼電器驅(qū)動電路(IC3)被觸發(fā)后不再需要開關(guān)指令便會保持導(dǎo)通狀態(tài)，去直接消耗電源(+E)驅(qū)動繼電器J;所述繼電器J吸合后再去控制下一級大功率繼電器，從而控制大功率電器工作。 本發(fā)明的有益效果是能耗問題，環(huán)境問題，生存問題，地球在難以承受的時候終于把壓力又還給了人類。面對壓力，本發(fā)明研究成功的"零功耗待機(jī)紅外線電子遙控技術(shù)方案"可以作為獻(xiàn)給地球母親的一份厚禮。這三項空間隔離集于一項遙控裝置上是絕無僅有的，更何況還是基于紅外線遙控技術(shù)的零功耗待機(jī)遙控裝置。本發(fā)明的設(shè)計是非常節(jié)儉能耗的，就整個發(fā)射、接收系統(tǒng)而言，實現(xiàn)了真正意義上的安全隔離零功耗待機(jī)，比較現(xiàn)有技術(shù)向前跨出了一大步。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理、應(yīng)用效果非常顯著。


圖1是本發(fā)明紅外發(fā)射器電路示意 圖2是本發(fā)明紅外接收器電路示意 圖3是本發(fā)明驅(qū)動電路應(yīng)用擴(kuò)展電路示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征詳述如下 如圖1-圖3所示，一種基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置，該裝置包括發(fā)射器和接收器。發(fā)射器包括紅外線編碼發(fā)射電路、受開關(guān)鍵控制的紅外持續(xù)光能發(fā)射電路。接收器包括觸發(fā)式電源掃描電路IC2、紅外線接收解碼電路IC1、繼電器觸發(fā)驅(qū)動電路IC3、全波段光伏探測器CR。當(dāng)按動發(fā)射器的開關(guān)鍵時，發(fā)射器輸送能量的紅外光和紅外編碼開關(guān)信號同時射向了接收器上安裝在一起的光伏探測器CR和紅外接收管D2，電路中負(fù)責(zé)儲能的電容C被充電且使+E端電壓上升超過預(yù)定值一定幅度時，電路中的觸發(fā)式電源掃描電路IC2才被觸發(fā)使+E端與Vcc端接通為紅外線接收解碼電路IC1提供電能使其工作；紅外線接收解碼電路IC1迅速解調(diào)出開關(guān)指令去觸發(fā)繼電器驅(qū)動電路IC3 ;當(dāng)電容放電使其電壓下降到預(yù)定值以下時，觸發(fā)式電源掃描電路IC2截止，不再給紅外線接收解碼電路IC1的Vcc端供電，不再耗能，紅外線接收解碼電路IC1也因無電源供給停止工作，且也不再耗能；但繼電器驅(qū)動電路IC3被觸發(fā)后不再需要開關(guān)指令便會保持導(dǎo)通狀態(tài)，去直接消耗電源+E驅(qū)動繼電器J ;所述繼電器J吸合后再去控制下一級大功率繼電器，從而控制大功率電器工作。 本發(fā)明在其中的觸發(fā)式電源掃描電路IC2未被觸發(fā)前，電路是沒有能耗的，因此，在正常的室內(nèi)自然光或燈光下，儲能電容C很快積蓄并保持3V左右的電壓，而遙控器發(fā)出的光能只負(fù)責(zé)電容C從3V升到3. 2V時的需要。如果是夜間頻繁開機(jī)，則需要遙控器單位秒級的時間啟動接收電路。只要有微弱的光亮或不可見的紅外光，全波段光伏探測器都會為電容C充電至3. 2V，3. 2V是觸發(fā)電路開始工作的電壓，此時若沒有接到遙控發(fā)射器發(fā)射的紅外編碼開關(guān)信號，也就是后級的繼電器驅(qū)動電路未得到觸發(fā)，電容C上的電壓下降到3V時IC2截止，整個電路又不再耗電。周而復(fù)始，電路電源+E總是在約3V到3. 2V的0. 2V動態(tài)區(qū)間掃描，隨時捕獲來自發(fā)射器的紅外編碼開關(guān)信號，也只有再漆黑的夜晚，若頻繁開關(guān)，遙控發(fā)射器上發(fā)射的持續(xù)紅外光能才起到為接收器輸送電能的作用，因此發(fā)射器上負(fù)責(zé)發(fā)射紅外光能的發(fā)射管也受控于環(huán)境光檢測電路，在按下開關(guān)鍵后此電路也接通，先檢測環(huán)境光，在決定是否發(fā)射持續(xù)的紅外光能。
以下具體說明
發(fā)射器 圖1中的IC01是編碼信號和恒定紅外光控制電路，由兩部分組成一部分是編碼電路，通過驅(qū)動紅外發(fā)射二極管DOl發(fā)射紅外編碼信號；另一部分是受開關(guān)鍵控制的開關(guān)電路，驅(qū)動紅外發(fā)射二極管D02發(fā)射恒定的紅外光。 IC01和D01組成傳統(tǒng)的紅外遙控發(fā)射器，負(fù)責(zé)編碼、發(fā)射各種遙控指令。D02的功能是在傳統(tǒng)紅外遙控發(fā)射器的基礎(chǔ)上增加的。當(dāng)按動發(fā)射器的開關(guān)鍵時，一方面通過DOl發(fā)射開關(guān)編碼指令，另一方面通知驅(qū)動D02的開關(guān)電路給D02接通電源使其發(fā)射紅外光，用來給接收機(jī)提供電能。D02只受控于發(fā)射器面板上的開關(guān)鍵，與其它功能鍵無關(guān)聯(lián)。
實施中，單獨(dú)做了一個驅(qū)動D02的模塊與傳統(tǒng)發(fā)射器電路并聯(lián)在一起。
接收器 圖2是一個獨(dú)立于傳統(tǒng)電器之外的紅外遙控接收器。CR為全波段光伏探測器，用來接收發(fā)射器D02發(fā)出的紅外光能，將其轉(zhuǎn)為電能通過二極管Dl向電容C充電，用以儲備電路工作時的主要電能。IC1與紅外接收二極管D2組成微功耗紅外接收譯碼模塊，負(fù)責(zé)給觸發(fā)開關(guān)模塊IC3提供開關(guān)觸發(fā)電平，IC3驅(qū)動電磁繼電器J吸合。IC2是電源掃描開關(guān)模塊，+E電源通過IC2的開關(guān)控制輸送給IC1。 J吸合的能耗直接來自+E。
零功耗待機(jī)問題是國際性的技術(shù)難題，一般電器待機(jī)功耗都在5W至IOW范圍。日本已有IW待機(jī)電器，而且最新報道說O. 1W待機(jī)技術(shù)即將走出實驗室。有的號稱零功耗待機(jī)的技術(shù)是在微功耗芯片中植入永久性電池。只要是做功，就必定需要能量，無功耗而做功是不存在的。但是，待機(jī)時間很長，開關(guān)機(jī)動作卻是剎那間，大有"養(yǎng)兵千日，用兵一時"的戰(zhàn)略。由此，要界定純粹的零功耗待機(jī)，開關(guān)機(jī)所需要的能量必須來自開關(guān)機(jī)指令發(fā)出的"剎那間"，也就是從外部給主機(jī)送去與開關(guān)機(jī)指令同步的剎那間能量。待機(jī)有安全和非安全之分。安全待機(jī)就是待機(jī)狀態(tài)下電路元件與交流電要達(dá)到空氣隔離；非安全待機(jī)就是就是待機(jī)狀態(tài)下交流電加載或連通電子元件，哪怕不耗電，也是非安全待機(jī)。電磁繼電器是符合安全隔離標(biāo)準(zhǔn)的電子器件，觸點(diǎn)之間能實現(xiàn)空間隔離。然而要實現(xiàn)零功耗待機(jī)，還要驅(qū)動一個電磁繼電器，絕非易事，這也是擋住了所有科研人員的最大障礙，所以在很多低功耗的待機(jī)技術(shù)中都采用了非安全隔離的電子開關(guān)技術(shù)。本發(fā)明終于攻克了這個障礙，研制了在iv到3V電壓下微安級能吸合的電磁繼電器，與本發(fā)明電路上的技術(shù)巧妙相結(jié)合，最終實現(xiàn)了零功耗安全待機(jī)的概念標(biāo)準(zhǔn)。 本發(fā)明中的繼電器，是不受重力干擾的超微功耗軸對稱旋轉(zhuǎn)式電磁繼電器。使機(jī)械能發(fā)生明顯變化的最小耗電技術(shù)裝置應(yīng)該首推鐘表芯里的微功耗步進(jìn)電機(jī)。如果以轉(zhuǎn)子軸為對稱，垂直于軸在其上安裝兩頭帶觸點(diǎn)的擺臂，可以在定子與被吸轉(zhuǎn)子之間的間隙保持不變的情況下使帶觸點(diǎn)的擺臂有大幅度的角度變化，半徑的外端點(diǎn)也便有了大幅度的位置變化，作為繼電器的觸點(diǎn)，輕而易舉地能滿足安全隔離的要求。指針式電子掛鐘的工作電流從幾百微安到2毫安不等，指針式電子手表的工作電流在1. 5微安至2微安之間，去掉時鐘芯片的耗電量，表芯步進(jìn)電機(jī)的耗電量還要少一些。傳統(tǒng)電磁繼電器無法做到很小很靈敏，會因使用角度的變化而受到重力的干擾。另外也有技術(shù)用電動機(jī)原理作繼電器，但都不是以轉(zhuǎn)子軸對稱安裝觸點(diǎn)擺臂的結(jié)構(gòu)和軸兩邊均衡分配擺臂的質(zhì)量，在做到微功耗時超靈敏狀態(tài)時，也會因使用角度的變化而受到重力的干擾。
圖2中的J就是本發(fā)明研究的微功耗電磁繼電器。 合理利用能源，IC2模塊擔(dān)當(dāng)分配能源的重任。節(jié)減能耗與合理分配僅有的能源都是系統(tǒng)重要的有機(jī)成分。本發(fā)明設(shè)計了 IC2模塊對能源的分配使用有著簡明的辦法，對提高系統(tǒng)的功效起了重要的作用。 以下示出該裝置工作系統(tǒng)是怎樣達(dá)到目標(biāo)的 發(fā)射器的輸送能量的紅外光和紅外編碼開機(jī)信號同時射向了接收器上安裝在一起的紅外硅光電池CR和接收管D2，電容C迅速被充電(電容C的容量不能太大，否則會延長充電時間，不超過0.5秒為宜)。電容C上的電壓一旦超過3.2V， IC2被觸發(fā)開始工作，打開通道，將+E輸送到Vcc端讓IC1工作，因D2在持續(xù)接收者紅外編碼信號，此時IC1趕緊將譯碼結(jié)果通知給IC3， IC3被觸發(fā)導(dǎo)通，J開始做功，而+E點(diǎn)電位開始下降低于3V， IC2關(guān)閉通道不再給IC1提供能源，IC1被停止工作，IC2自己也停止工作停止耗能，而將電容C中剩下的3V以下的電能留給了觸發(fā)開關(guān)IC3控制的電磁繼電器J，使J有足夠的吸合時間去開啟下一級更大功率的交流電源自鎖開關(guān)。此刻，如果是在電視機(jī)上應(yīng)用著，用戶仍是一如既往的按著頻道健、按著音量鍵，電視機(jī)上原有的紅外接收頭繼續(xù)接收著它所識別的編碼信號，僅僅是去掉了原有CPU的開機(jī)功能。其它電器的應(yīng)用不再一一列舉。
圖3是本發(fā)明的應(yīng)用擴(kuò)展電路。 將圖2中的"IC3和J"擴(kuò)展成如圖3虛線框中的"IC4與J1"和"IC5與J2"。其中Jl為常開繼電器，J2為常閉繼電器。Jl吸合后為下一級大功率具有自鎖功能的繼電器接通電磁線圈的供電電源，大功率繼電器吸合后自鎖穩(wěn)態(tài)，允許Jl吸合的觸點(diǎn)再斷開。J2的常閉觸點(diǎn)是串接于大功率自鎖繼電器的自鎖供電回路中，動作后會使觸點(diǎn)斷開，大功率繼電器無控制電源而釋放銜鐵，使被控主電器斷電。因此，IC1接收到開機(jī)信號時會從"1"端輸出開機(jī)指令給IC4 ;IC1接收到關(guān)機(jī)信號時會從"2"端輸出關(guān)機(jī)指令給IC5。
經(jīng)上電路應(yīng)用擴(kuò)展，本技術(shù)發(fā)明保證了能夠?qū)崿F(xiàn)一個由市電220伏供電的被控家用電器有如下工作狀態(tài) 1、遙控器發(fā)出開機(jī)指令后，Jl動作吸合，如果市電存在，大功率繼電器被驅(qū)動吸合自鎖，家用電器接通電源工作。 2、遙控器發(fā)出開機(jī)指令后，J1動作吸合，如果市電不存在，大功率繼電器無法吸合(因為自鎖使用市電)，家用電器無電源接通不工作。 3、在電器正常開機(jī)狀態(tài)下，遙控器發(fā)出關(guān)機(jī)指令后，J2動作斷開，大功率繼電器自鎖回路斷開，其銜鐵釋放，觸點(diǎn)斷開，家用電器無電源接通不工作。 4、在電器正常開機(jī)狀態(tài)下，如果市電出現(xiàn)斷電，大功率自鎖繼電器斷電釋放銜鐵，家用電器無電源接通停止工作。此狀態(tài)下，如果市電恢復(fù)正常供電，家用電器也無法自動接通電源。 以上4種狀態(tài)，實現(xiàn)了家用電器使用過程控制的安全。所以本發(fā)明在控制的結(jié)果上是完善的。
由以上工作原理可知，本技術(shù)發(fā)明的設(shè)計是非常合理的。不僅實現(xiàn)了紅外線遙控待機(jī)安全隔離零功耗，而且控制結(jié)果的4種狀態(tài)也實現(xiàn)了對控制安全要求的技術(shù)規(guī)范。
基于紅外線遙控技術(shù)的零功耗安全待機(jī)遙控技術(shù)是不含有利用聲能、交變磁場及電磁波等發(fā)射能量控制的遙控技術(shù)。因為紅外線遙控是靠近人體、在人的生活空間使用起來最安全也是國際上目前使用最為普遍、適用、成熟的控制媒介。 被控主電器設(shè)備工作后，也無需為本遙控裝置提供電源。紅外遙控接收器不僅與
市電空間隔離，而且與被控主電器設(shè)備空間隔離，待機(jī)狀態(tài)下，被控主電氣設(shè)備也實現(xiàn)了與
市電的空間隔離，這會為電器內(nèi)部零件減少灰塵、減少因潮濕使灰塵在元器件表面輕微電
解而導(dǎo)致元器件壽命降低和減少直接導(dǎo)致電氣故障等起到重要作用。當(dāng)然，最重要的還是
給人的使用帶來了巨大的安全。這三項空間隔離集于一項遙控裝置上是絕無僅有的，更何
況還是基于紅外線遙控技術(shù)的零功耗待機(jī)遙控技術(shù)，實現(xiàn)了真正的安全隔離零功耗待機(jī)。 待機(jī)能耗是一種非必要能耗，是對電力資源的極大浪費(fèi)。它不但增加了消費(fèi)者的
日常電費(fèi)開支，浪費(fèi)了國家的能源，還破壞了環(huán)境。減少和消除待機(jī)能耗正在引起社會的關(guān)
注，成為節(jié)能降耗的重要課題，待機(jī)能耗問題正在引起整個社會的極大關(guān)注。減少待機(jī)能耗
正是我們每個社會成員的應(yīng)盡的義務(wù)和責(zé)任。其實，社會上還有很多運(yùn)行環(huán)境較好的簡單
電器可以采用非安全隔離待機(jī)模式，這樣可以去掉電磁繼電器J，用譯碼器譯出的開機(jī)電平
直接驅(qū)動下一級大功率的電子開關(guān)，不僅使整體電路簡化很多，還可以使本技術(shù)中接收器
的耗電量大幅下降，最終可以再降低發(fā)射器的發(fā)射能量。 總之，應(yīng)用本項目的技術(shù)不僅可以整合、改良現(xiàn)有的電器產(chǎn)品，即便是做成獨(dú)立的控制電源開關(guān)，其應(yīng)用價值和范圍也是也是相當(dāng)廣泛的。 上述參照實施例對該基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置進(jìn)行的詳細(xì)描述，是說明性的而不是限定性的；因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應(yīng)屬本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置，其特征在于該裝置包括發(fā)射器和接收器；所述發(fā)射器包括紅外線編碼發(fā)射電路、受開關(guān)鍵控制的紅外持續(xù)光能發(fā)射電路；所述接收器包括觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)、紅外線接收解碼電路(IC1)、繼電器觸發(fā)驅(qū)動電路(IC3)、微功耗電磁繼電器(J)、全波段光伏探測器(CR)；紅外遙控接收器不僅與市電空間隔離，而且與被控主電器設(shè)備空間隔離；當(dāng)按動發(fā)射器的開關(guān)鍵時，發(fā)射器輸送能量的紅外光和紅外編碼開機(jī)信號同時射向了接收器上安裝在一起的光伏探測器(CR)和紅外接收管(D2)，電路中負(fù)責(zé)儲能的電容(C)被充電且使電源(+E)端電壓上升超過預(yù)定值一定幅度時，電路中的觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)才被觸發(fā)使電源(+E)端與電源供電端(Vcc)接通為紅外線接收解碼電路(IC1)提供電能使其工作；紅外線接收解碼電路(IC1)迅速解調(diào)出開關(guān)指令去觸發(fā)繼電器驅(qū)動電路(IC3)；當(dāng)電容放電使其電壓下降到預(yù)定值以下時，觸發(fā)式電源掃描電路(IC2)截止不再給紅外線接收解碼電路(IC1)的電源供電端(Vcc)供電，不再耗能，紅外線接收解碼電路(IC1)也因無電源供給停止工作，且也不再耗能；但繼電器驅(qū)動電路(IC3)被觸發(fā)后不再需要開關(guān)指令便會保持導(dǎo)通狀態(tài)，去直接消耗電源(+E)驅(qū)動繼電器J；所述繼電器J吸合后再去控制下一級大功率繼電器，從而控制大功率電器工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于紅外線遙控的零功耗安全待機(jī)電源控制裝置，包括紅外遙控發(fā)射器和接收器。發(fā)射器包括紅外線編碼發(fā)射電路、受開關(guān)鍵控制的紅外持續(xù)光能發(fā)射電路。接收器包括觸發(fā)式電源掃描電路、紅外線接收解碼電路、繼電器觸發(fā)驅(qū)動電路、微功耗電磁繼電器、全波段光伏探測器。紅外遙控接收器不僅與市電空間隔離，而且與被控主電器設(shè)備空間隔離。在保證電氣設(shè)備安全使用的基礎(chǔ)上，待機(jī)狀態(tài)時被控主電氣設(shè)備實現(xiàn)與市電的空間隔離；這會為電器故障的減少和人員使用安全性的提高起到重要作用。遙控接收器以接收發(fā)射器的紅外光能為工作電能，實現(xiàn)了真正的安全隔離零功耗待機(jī)紅外線遙控。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，應(yīng)用效果非常顯著。
文檔編號H02J15/00GK101789635SQ20101030056
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者李暢 申請人:李暢