專利名稱：智能墻式交流開(kāi)關(guān)組的制作方法
本次申請(qǐng)是對(duì)“無(wú)源智能單刀交流開(kāi)關(guān)組”(申請(qǐng)?zhí)?0130762.2)的修改，主要有1)在權(quán)利要求表述上，上一申請(qǐng)中對(duì)“電控單刀交流開(kāi)關(guān)的電源取自開(kāi)關(guān)兩端的穩(wěn)壓法”的限定在技術(shù)上顯然不必要，同樣的技術(shù)也可與“電控單刀開(kāi)關(guān)的電池充放電供電法”等結(jié)合，也可用于雙刀開(kāi)關(guān)，甚至程序都無(wú)須修改。因此有必要重新表述。
2)在說(shuō)明書(shū)中，使用更為可行的實(shí)現(xiàn)方案作為支持用多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核取代對(duì)睡眠方式的使用，因?yàn)榫湍壳暗膯纹瑱C(jī)技術(shù)而言，喚醒時(shí)間未能滿足實(shí)時(shí)需要。因而撤回相關(guān)的權(quán)利要求。
3)增加了連接電壓驅(qū)動(dòng)型開(kāi)關(guān)元件及傳感器的權(quán)利要求。
本申請(qǐng)所述的技術(shù)是“電控單刀交流開(kāi)關(guān)的電源取自開(kāi)關(guān)兩端的穩(wěn)壓法”(申請(qǐng)?zhí)?9116240.4)和“互控單刀交流開(kāi)關(guān)”(申請(qǐng)?zhí)?9117202.7)工作的延續(xù)和完善，涉及電工學(xué)、電子線路、計(jì)算機(jī)及其通信，它將使墻式民用單刀開(kāi)關(guān)向電子化、智能化升級(jí)。
由于“電控單刀交流開(kāi)關(guān)的電源取自開(kāi)關(guān)兩端的穩(wěn)壓法”所提供的電流非常有限，“互控單刀交流開(kāi)關(guān)”中所提的交流電載波法所須電流較大，而以無(wú)線電、紅外線等功耗效率高的通信方式更可取。
墻式開(kāi)關(guān)有尺寸的限制，在多通道(多按鈕控制多負(fù)載)情況下(

圖1是普通多通道單刀開(kāi)關(guān)的原理圖)用集成度高的芯片是有利的。為減少外圍器件和功耗、使用低成本器件、增加整個(gè)產(chǎn)品的功能，在此提出的技術(shù)包括一)雙向可控硅的低電流觸發(fā)圖2所示的光耦合晶體管觸發(fā)線路在O處輸入信號(hào)電流可小于0.3毫安。而如MOC3041之類的專用過(guò)零觸發(fā)器件(一般為光耦合可控硅)所須的電流均不低于10毫安。進(jìn)一步，O處的電流可以是短觸的觸發(fā)脈沖，這可由單片機(jī)控制。
二)使用電壓驅(qū)動(dòng)型的開(kāi)關(guān)元件使用電壓驅(qū)動(dòng)型的開(kāi)關(guān)元件如MOSFET、IGBT等，具有高輸入阻抗、能承受高電壓電流變化率的優(yōu)點(diǎn)(圖3)。圖5還提供了一個(gè)單刀交流開(kāi)關(guān)在通態(tài)時(shí)既可利用交流電半波的上沿低壓區(qū)間也可利用下沿低壓區(qū)間對(duì)蓄能電容進(jìn)行大電流充電的實(shí)例，進(jìn)而支持“電控單刀交流開(kāi)關(guān)的電源取自開(kāi)關(guān)兩端的穩(wěn)壓法”充電時(shí)關(guān)閉主開(kāi)關(guān)元件，打開(kāi)充電開(kāi)關(guān)，充電完畢后打開(kāi)主開(kāi)關(guān)。
三)整個(gè)開(kāi)關(guān)組系統(tǒng)的單片機(jī)控制(圖4)圖中TR1，…，TRn-1為開(kāi)關(guān)元件及其驅(qū)動(dòng)電路，n為通道數(shù)，I1，I2，…，Im為開(kāi)關(guān)量輸入。單片機(jī)的具體任務(wù)有1)搖控信號(hào)收發(fā)、解碼，當(dāng)解碼成功時(shí)執(zhí)行控制動(dòng)作2)本地輸入命令解釋，毛刺(干擾)過(guò)濾、防抖動(dòng)(開(kāi)關(guān)量展寬)3)過(guò)零檢測(cè)及開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)(同步信號(hào)在交流電正半周為1，負(fù)半周0)4)斬波驅(qū)動(dòng)(用于功率調(diào)節(jié))因須處理的任務(wù)數(shù)不算多，在使用帶有中斷功能或串行I/O的單片機(jī)時(shí)，處理較為簡(jiǎn)單，在此主要考慮不帶中斷或串行I/O功能的非搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)。
在臨界條件下，所有任務(wù)在一個(gè)交流電周期內(nèi)都存在。因此可把它們當(dāng)作并發(fā)進(jìn)程。在上述進(jìn)程中，搖控信號(hào)的收發(fā)實(shí)時(shí)要求較其它進(jìn)程的要求高很多，不僅需要將處理時(shí)間較長(zhǎng)的進(jìn)程(如輸入和斬波驅(qū)動(dòng))分解為線程(每次僅處理一個(gè)I/O口)，而且在搖控信號(hào)處理時(shí)間到來(lái)前，要把控制權(quán)交出給高優(yōu)先級(jí)的搖控信號(hào)處理以保證對(duì)搖控信號(hào)的采樣頻率(按采樣定理，采樣頻率需大于被采樣最高頻率的2倍)以及發(fā)送信號(hào)的均勻規(guī)則、完整。為實(shí)現(xiàn)斬波驅(qū)動(dòng)，需引入一長(zhǎng)程計(jì)時(shí)時(shí)鐘的進(jìn)程，它在過(guò)零時(shí)復(fù)位清零(使用“看門(mén)狗”做抗干擾處理時(shí)，也可在此“喂狗”)。在半個(gè)交流電的周期內(nèi)，以上進(jìn)程按以下順序循環(huán)執(zhí)行，凡無(wú)相關(guān)事件發(fā)生時(shí)，進(jìn)入下一進(jìn)程過(guò)零檢測(cè)→本地輸入解釋→斬波驅(qū)動(dòng)(以長(zhǎng)程時(shí)鐘作判斷)→長(zhǎng)程時(shí)鐘計(jì)時(shí)(如時(shí)間進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)區(qū)則進(jìn)入過(guò)零檢測(cè)進(jìn)程)。
在無(wú)斬波要求時(shí)，同步信號(hào)可不接。長(zhǎng)程時(shí)鐘則主要用于過(guò)濾毛刺及命令展寬。
順序的實(shí)現(xiàn)由信號(hào)燈控制。搖控信號(hào)收發(fā)處理的時(shí)間控制由單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘確定(圖6為程序流程圖)。
在考慮開(kāi)關(guān)上的發(fā)射功能時(shí)，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，采用單信道無(wú)控制中心的收發(fā)的方式。如果使用要求不高，只需在信道空閑時(shí)把信號(hào)發(fā)出，如遇到碰撞情況(概率很低)而出現(xiàn)誤操作則人工重發(fā)。
為避免碰撞，數(shù)據(jù)鏈路層中可使用載波檢測(cè)多址訪問(wèn)和避免碰撞(MSCA/CA)的技術(shù)。
當(dāng)所要控制的開(kāi)關(guān)距離遠(yuǎn)離所在開(kāi)關(guān)的發(fā)射電路的有效作用范圍時(shí)，只要它們中間有另一組同類的開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)便可負(fù)責(zé)控制信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)與否及轉(zhuǎn)發(fā)的信息格式是根據(jù)路由地址表決定的，在任意時(shí)刻內(nèi)只有一組開(kāi)關(guān)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)操作。
在有更高要求時(shí)，可把目標(biāo)開(kāi)關(guān)動(dòng)作落實(shí)后的狀態(tài)向發(fā)射端回傳。還可以在單片機(jī)I/O口連接傳感器，采集環(huán)境變量如溫度、亮度等。如傳感器輸出的是開(kāi)關(guān)量，則上述程序幾乎不用改動(dòng)。如傳感器輸出的是模擬量則使用帶模數(shù)轉(zhuǎn)換的單片機(jī)。如傳感器輸出的是數(shù)字信號(hào)，則可視信號(hào)形式，選用帶不同I/O功能，如不同的串行總線等。相關(guān)處理指令可加在命令解釋附近(優(yōu)先級(jí)較低)。
權(quán)利要求
1.一種墻式交流開(kāi)關(guān)組，其特征是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制I/O直接或間接地控制開(kāi)關(guān)元件的控制極，一個(gè)或多個(gè)I/O口接受開(kāi)關(guān)量并形成命令，驅(qū)動(dòng)指定的開(kāi)關(guān)元件。
2.權(quán)項(xiàng)1所述開(kāi)關(guān)組，其特征是單片機(jī)通過(guò)測(cè)量輸入開(kāi)關(guān)量中脈沖的寬度，實(shí)現(xiàn)毛刺過(guò)濾，必要時(shí)展寬、以形成命令。
3.權(quán)項(xiàng)1或2所述開(kāi)關(guān)組，其特征是所驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)元件有電壓驅(qū)動(dòng)型的。
4.權(quán)項(xiàng)1或2或3所述開(kāi)關(guān)組，其特征是接收電路為單片機(jī)提供搖控輸入信號(hào)，當(dāng)所接收的信號(hào)符合單片機(jī)內(nèi)存中所描述的基本要求時(shí)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)指定I/O口的開(kāi)關(guān)元件。
5.權(quán)項(xiàng)4所述開(kāi)關(guān)組，其特征是單片機(jī)I/O口接有發(fā)射電路。
6.權(quán)項(xiàng)5所述開(kāi)關(guān)組，在下例情況下單片機(jī)程序控制發(fā)射電路向外發(fā)送數(shù)據(jù)A)本地開(kāi)關(guān)組上的按鍵動(dòng)作形成控制另一組開(kāi)關(guān)的指令，經(jīng)單片機(jī)處理以含有地址加數(shù)據(jù)的某種信號(hào)格式向外發(fā)射，B)收到需要轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)，經(jīng)查路由地址表符合轉(zhuǎn)發(fā)條件，轉(zhuǎn)發(fā)操作可一次完成也可在收到確認(rèn)或應(yīng)答信號(hào)后完成，否則重復(fù)有限次，C)在清晰地接收完一組信號(hào)后發(fā)送的確認(rèn)、應(yīng)答信號(hào)。
7.權(quán)項(xiàng)4或5或6所述開(kāi)關(guān)組，其特征是單片機(jī)輸入口接有傳感器。
8.一種單刀交流開(kāi)關(guān)組，其特征是有雙向可控硅作開(kāi)關(guān)元件，兩只光耦合晶體管串接限流電阻和導(dǎo)向二極管后分別并接到開(kāi)關(guān)元件兩端并在交流電的正半周、負(fù)半周分別獲得正向偏壓，在觸發(fā)信號(hào)下，電流經(jīng)限流電阻、導(dǎo)向二極管后進(jìn)入或流出可控硅的控制極使其導(dǎo)通。
全文摘要
本發(fā)明使傳統(tǒng)的墻式民用開(kāi)關(guān)向電子化、智能化升級(jí):遙控、輕觸、觸摸、開(kāi)關(guān)間互控、轉(zhuǎn)發(fā)開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)及開(kāi)關(guān)以外的信息等均將成為現(xiàn)實(shí)。
文檔編號(hào)H03K17/94GK1332521SQ0110315
公開(kāi)日2002年1月23日 申請(qǐng)日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者馮家寧 申請(qǐng)人:馮家寧