專利名稱：雙鍵雙路智能開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種房間內照明用燈的開關，尤其涉及一種雙鍵雙路智能開關。
背景技術：
現代社會倡導一個節約型社會，環保和節能是建筑開發商和用戶的共同追求。我們倡導: 杜絕能源浪費，降低辦公成本。但是現在社會還存在很多能源浪費，比如公司內的照明燈， 照明燈只有在白天室內照度不夠或晚上工作時使用，但是由于人們的心理忽視和惰性，很多 人在需要用燈時開燈，不需要時卻忘記關燈，造成"白天長亮燈"或"徹夜長明燈"，耗費大 量電量，造成能源浪費和辦公成本的增加。
實用新型內容
本實用新型的目的就是為了解決目前照明燈易被忘記關閉，造成耗電量增大，浪費能源 等問題，提供一種具有結構簡單，使用方便，外觀獨特，質量可靠，價格低廉，開關安全， 符合環保要求，可實現建筑節能等優點的雙鍵雙路智能開關。
為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案
一種雙鍵雙路智能開關，它包括為各個電器元件供電的電源單元，它還有兩路依次連接 的觸發信號單元、信號濾波放大單元、邏輯分析單元和驅動輸出單元；兩觸發信號單元與清 零及復位單元連接；每一路的觸發信號單元產生開關信號經過各自的信號濾波放大單元濾波、 放大后得到電壓信號，電壓信號經過各自的電壓轉換單元轉換后送入各自的邏輯分析單元得 到邏輯信號，邏輯信號則通過各自的驅動輸出單元得到輸出信號，控制外部強電火線零線的 導通與否，從而控制照明線路的供電。
所述電源單元結構為，該單元兩輸入端通過電子安定器Y1外接強電火線零線，電子安定 器Y1的輸出端經并聯的一對電容C1、電容C2濾波穩定后， 一個輸出端接地，另一個輸出端 接電壓變換電路LM1的輸入端，同時該模塊的輸入端還與外部固定12V電源連接，電壓變換 電路LM1的輸出端則經并聯的電容C3、 C4濾波后輸出+5V電壓為各元器件供電。
所述清零及復位單元組成為，它包括串聯的電阻R9、電容C7,它們再并聯串聯的電阻 RIO、電阻Rll,同時電阻R9、電阻R10與電容C7、電阻Rll還分別與運算放大電路U1C的 正負輸入端連接，運算放大電路U1C的輸出端輸出清零信號。
所述兩信號濾波放大單元結構分別為，第一個包括開關Sl，開關Sl —端接地，另一端 接觸發信號單元，然后該端接電阻R2、 C5組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1A 的正極，運算放大電路輸出電壓信號A;
第二個則包括開關S2，開關S2—端接地，另一端接觸發信號單元，然后該端接電阻R6、 C6組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1B的正極，運算放大電路輸出電壓信號B。
所述兩邏輯分析單元組成兩路輸入兩路輸出，其中一個單元的輸入電壓信號接異或門U4A 的輸入端和D觸發器U5B的輸入端，異或門U4A的輸出端接D觸發器U5A，然后D觸發器U5A 和D觸發器U5B的輸出端同時接異或門U4D的輸入端，異或門U4D輸出端輸出一個邏輯信號；
同時另一單元的輸入電壓信號接接異或門U4B的輸入端和D觸發器U6B的輸入端，異或 門U4B的輸出端接D觸發器U6A，然后D觸發器U6A和D觸發器U6B的輸出端同時接異或門 U4C的輸入端，異或門U4C輸出端輸出另一個邏輯信號。
所述兩驅動輸出單元結構為，其中一個驅動輸出單元包括三極管Ql,其集電極與繼電器 連接，基極接收邏輯信號，發射極接地；外部強電火線通過繼電器常開開關K1與第一路照明 電路連接；
另一個驅動輸出單元包括三極管Q2，其集電極與繼電器連接，基極接收邏輯信號，發射 極接地；外部強電火線通過繼電器常開開關K2與第二路照明電路連接。 所述觸發信號單元為照明燈的機械式開關。
本實用新型采用繼電器控制燈的開和關，其中信號源為房間中的機械式開關，它用來產 生觸發信號，控制器電路中采用RC電路和進行濾波、數字處理，采用D觸發器和相關邏輯門 電路實現邏輯控制，通過光耦和繼電器驅動電路，實現弱電控制強電，有效地控制照明用燈 的開關。該電路還利用LC充電電路的時間差初始化控制電路，保證斷電后所有元器件的初始 狀態。
每塊電路板有兩路控制電路，獨立控制兩路照明用電等的開關，在特性和功能實現上完 全一樣，僅以一路為說明其功能原理。 信號流圖SI—A—X—Ql—0UT1
Sl是外部開關信號，即是否按下電燈開關，是最初的觸發信號。開關信號S1經過濾波、 放大后得到電壓信號A， A經CD4051模擬輸入輸出芯片得到的電壓信號X, X經D觸發器和相 關邏輯門電路實現邏輯功能，得到信號Ql。 Ql通過光耦和繼電器驅動電路得到信號0UT1， 控制外部強電火線零線的導通與否，從而控制照明線路的聯通，保證供電。
產品原理內置24V電源和+5V電壓轉換電路，為各個電器元器件供電。我們采用繼電 器控制燈的開和關，其中信號源為房間中的機械式開關，它用來產生觸發信號，控制器電路 中采用RC電路和進行濾波、數字處理，采用D觸發器和相關邏輯門電路實現邏輯控制， 通過光耦和繼電器驅動電路，實現弱電控制強電，有效地控制照明用燈的開關。該電路還利 用RC充電電路的時間差初始化控制電路，保證斷電后所有元器件的初始狀態。
使用說明該智能開關控制兩路照明燈，可作為普通開關直接操作。根據公司或各單位 的工作時刻表和節約要求，公司的強電系統會在下班時實現所有照明燈電路強制斷電措施。 切掉照明電路的電源后，房間里的照明燈都統一熄滅，延時3秒鐘后統一送上電，所有房間 里的燈都將保持熄滅狀態(不論斷電之前是開還是關)。如果室內還有人繼續工作需要用電， 只需像平時開關電燈一樣操作智能開關即可。這樣就可以解決人走燈不滅和徹夜長明燈的問 題，實現照明節能。
針對已裝修的房子而設計，或己安裝好的照明系統，可以不用改變原有線路，完全兼容 普通開關。安裝時直接在開關底盒上更換該智能雙路開關即可實現對室內燈光亮度及開關的 控制。
本實用新型的有益效果是智能開關可以實現房間內照明用燈的開關控制。它的電路完 全采用數字IC芯片設計，每一個電路板上具有兩路控制電路，可以控制雙路照明用燈的開關， 互不干擾。本電路采用了 RC電路和模擬集成芯片實現硬件濾波，通過光耦和繼電器驅動實現 弱電控制強電，有短路、漏電保護，性能穩定，抗干擾性強，安全人性化，做到不用CPU即 能很好地工作，操作靈活，穩定性好，具有成本低，功耗低，外表美觀大方，使用壽命長， 開關方便，便于安裝等特點，適用于政府辦公樓、企業、學校、賓館、部隊等使用，并可實 現未來家居智能系統和智能建筑系統的兼容，是現代理想化的產品。


圖l為本實用新型的電路框圖； 圖2為本實用新型的電氣原理圖。
其中，l.觸發信號單元，2.信號濾波放大單元，3.邏輯分析單元，4.驅動輸出單元， 5.清零及復位單元，6.電源單元。
具體實施方式

以下結合附圖與實施例對本實用新型做進一步說明。
圖1中， 一種雙鍵雙路智能開關，它包括為各個電器元件供電的電源單元6,它還有兩 路依次連接的觸發信號單元1、信號濾波放大單元2、邏輯分析單元3和驅動輸出單元4;兩 觸發信號單元1與清零及復位單元5連接；每一路的觸發信號單元1產生開關信號經過各自 的信號濾波放大單元2濾波、放大后得到電壓信號，電壓信號經過各自的電壓轉換單元轉換 后送入各自的邏輯分析單元3得到邏輯信號，邏輯信號則通過各自的驅動輸出單元4得到輸
出信號，控制外部強電火線零線的導通與否，從而控制照明線路的供電。
圖2中，電源單元6結構為，該單元兩輸入端通過電子安定器Y1外接強電火線零線，電 子安定器Y1的輸出端經并聯的一對電容C1、電容C2濾波穩定后， 一個輸出端接地，另一個 輸出端接電壓變換電路LM1的輸入端，同時該模塊的輸入端還與外部固定12V電源連接，電 壓變換電路LM1的輸出端則經并聯的電容C3、 C4濾波后輸出+5V電壓為各元器件供電。
該單元使用外接強電火線零線組成回路給線路板提供總電源。經電容C1、 C2濾波穩定， 使用12V外部固定電源。因為該電路板中使用+5V電源，所以12V電壓經LM7805電壓變換電 路得到+5V電壓，為電路板中各個元器件提供電源。
清零及復位單元5組成為，它包括串聯的電阻R9、電容C7，它們再并聯串聯的電阻RIO、 電阻Rll，同時電阻R9、電阻R10與電容C7、電阻R11還分別與運算放大電路U1C的正負輸 入端連接，運算放大電路U1C的輸出端輸出清零信號。
由于樓宇內強制斷電后又重新上電，工作電壓通過電阻R9給電容C7充電，因為充電有 一定的時間差，剛開始時運算放大電路U1C的引腳9的電平比引腳10的電平高，所以運算放 大電路U1C輸出低電平，給電路板中的其他芯片輸送一個Clear初始化信號，所有的芯片實 現其內部的初始化。短時間后，電源給電容C7充電完成，引腳10電平比引腳9的電平高， 放大器輸出高電平，別的芯片在完成初始化后可以正常工作。
兩信號濾波放大單元2結構分別為，第一個包括開關S1，開關S1—端接地，另一端接 觸發信號單元，然后該端接電阻R2、 C5組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1A的 正極，運算放大電路輸出電壓信號A;
第二個則包括開關S2，開關S2—端接地，另一端接觸發信號單元，然后該端接電阻R6、 C6組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1B的正極，運算放大電路輸出電壓信號B。
其中原理以第一路來說明開關S1是外部開關信號，即電路板中最初的觸發信號。當樓 宇中所有的電源切斷后又重新上電時，如果S1沒有按下，VCC通過R1給電容C5充電，(有
一定的時間差)LM324初始時3處電壓比2處電壓高，放大器輸入端U,U—，所以信號A
開始時為高電平。如果S1按下，C5與R2與地端組成回路，C5通過R2放電，1點電壓隨之
降低，即3點電壓降低，這時U^U-,信號A翻轉成低電平，繼續觸發后面電路的電平變化。
兩邏輯分析單元組成兩路輸入兩路輸出，其中一個單元的輸入電壓信號接異或門U4A的 輸入端和D觸發器U5B的輸入端，異或門U4A的輸出端接D觸發器U5A，然后D觸發器U5A 和D觸發器U5B的輸出端同時接異或門U4D的輸入端，異或門U4D輸出端輸出一個邏輯信號；
同時另一單元的輸入電壓信號接接異或門U4B的輸入端和D觸發器U6B的輸入端，異或 門U4B的輸出端接D觸發器U6A，然后D觸發器U6A和D觸發器U6B的輸出端同時接異或門 U4C的輸入端，異或門U4C輸出端輸出另一個邏輯信號。
以第一路為例其工作原理為本電路中各D觸發器的/PRE引腳接電源端，CLK由上級信 號和邏輯l經異或門觸發。上電之后初始化電路產生Clear信號，初始化所有的電子元器件。 這時Q端為O, /Q為l。當外部開關信號Sl變換時，Ql可以隨之變換，Sl-l時，Ql=l; S1=0
時，Q1=0,可以實現邏輯控制。本電路觸發器狀態轉移關系為Qn+1 = D觸發器的
/CLK引腳接收到觸發信號，Q只有在CLK出現上跳沿時才出現翻轉，即^>+1 =
由于是上跳沿觸發，當X由1變0時，經過異或門后信號變為1，即3變為1,上升沿 U5A發生跳變,Q即(^gn"^！^^^1。 U5B的CLK輸入信號為0，沒有上升沿出現，Q不發生 跳變，Q=0。 一個l， 一個O，兩個信號經異或門之后變成1高電平，即Q1:1。 Q1在X^期間
不再發生跳變或翻轉，實現信號的鎖存。
當X由0變1時，1， 2異或后變0， U5A的CLK信號端為0，無上升沿，Q不發生跳變， Q=l; X信號直接進入U5B的CLK端，CLK出現上升沿，Q發生翻轉，Q=l。此時兩個信號經異 或門之后變為O，即01=0。 Q1在X4期間Q1不再發生跳變或翻轉，實現信號的鎖存。
如上所述，只有當X發生由0到1或由1到0跳變時，Ql才會發生翻轉，在之后的時間 內不會動作，不會因為按動機械開關時出現一系列毛刺即抖動而跟著翻轉，從而可以有效的 實現電路的抗抖動抗干擾。
兩驅動輸出單元結構為，其中一個驅動輸出單元包括三極管Q1，其集電極與繼電器連接，
基極接收邏輯信號，發射極接地；外部強電火線通過繼電器常開開關K1與第一路照明電路連 接；
'另一個驅動輸出單元包括三極管Q2，其集電極與繼電器連接，基極接收邏輯信號，發射 極接地；外部強電火線通過繼電器常開開關K2與第二路照明電路連接。
其工作原理為當三極管Q1輸入低電平時，郎QPO，三極管不導通，繼電器不通電， 為高電平，Kl在5引腳處，0UT1沒有和L連通，即外部的強電火線零線沒有連接，照明電路 沒有連通，燈不亮。
當三極管Ql輸入高電平時，即Qhl，三極管導通，繼電器通電，Kl閉合到4點，0UT1 和L連通，照明電路連通，燈亮。即0UT1隨Q1的信號發生改變，決定照明線路是否導通， 控制燈的開關。如此便實現了照明用燈的開關控制。按下S1時，電燈亮；再次按下S1時， 電燈滅。
觸發信號單元為照明燈的機械式開關。
為保證信號的穩定性，經信號濾波放大單元2放大后的兩路電壓信號A、 B還分別經過芯 片的電壓轉換單元U2和U3再次放大后，送入邏輯分析單元3， U2、 U3為CD4051。
本實用新型產品安裝位置隨意，可以安裝于墻內的開關盒內。造型美觀大方，手控方便， 替換便利。智能開關功能強大，設計新穎，可取代傳統的照明開關，與普通86型開關互換安 裝，是現代建筑智能化的理想選擇。產品技術參數工作電壓AC18(T250V,額定總功率《500W， 工作溫度(T50'C，工作濕度《90%，負載類型白熾燈/節能燈/日光燈。
該設計負荷滿足300W，繼電器使用壽命為10萬次觸點吸合，壓線端子均采用符合強電 使用的壓線端子。內部強電走線采用l.O的銅線飛線完成，可以承受的電流為7A以上。使用 時把220V AC電源接到板路上的L和N口上，觸發信號用的開關接在S1 (或S2)和COM上， 控制輸出口為L1 (或L2)。
權利要求1. 一種雙鍵雙路智能開關，它包括為各個電器元件供電的電源單元，其特征是，它還有兩路依次連接的觸發信號單元、信號濾波放大單元、邏輯分析單元和驅動輸出單元；兩觸發信號單元與清零及復位單元連接；每一路的觸發信號單元產生開關信號經過各自的信號濾波放大單元濾波、放大后得到電壓信號，電壓信號經過各自的電壓轉換單元轉換后送入各自的邏輯分析單元得到邏輯信號，邏輯信號則通過各自的驅動輸出單元得到輸出信號，控制外部強電火線零線的導通與否，從而控制照明線路的供電。
2. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述電源單元結構為，該單元兩 輸入端通過電子安定器Yl外接強電火線零線，電子安定器Y1的輸出端經并聯的一對電容C1、 電容C2濾波穩定后， 一個輸出端接地，另一個輸出端接電壓變換電路LM1的輸入端，同時該 模塊的輸入端還與外部固定12V電源連接，電壓變換電路LM1的輸出端則經并聯的電容C3、 C4濾波后輸出+5V電壓為各元器件供電。
3. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述清零及復位單元組成為，它 包括串聯的電阻R9、電容C7，它們再并聯串聯的電阻RIO、電阻Rll，同時電阻R9、電阻R10 與電容C7、電阻R11還分別與運算放大電路U1C的正負輸入端連接，運算放大電路U1C的輸 出端輸出清零信號。
4. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述兩信號濾波放大單元結構分 別為，第一個包括開關Sl,開關S1—端接地，另一端接觸發信號單元，然后該端接電阻R2、 C5組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1A的正極，運算放大電路輸出電壓信號A;第二個則包括開關S2，開關S2—端接地，另一端接觸發信號單元，然后該端接電阻R6、 C6組成的濾波電路，濾波后信號送入運算放大器U1B的正極，運算放大電路輸出電壓信號B。
5. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述兩邏輯分析單元組成兩路輸 入兩路輸出，其中一個單元的輸入電壓信號接異或門U4A的輸入端和D觸發器U5B的輸入端， 異或門U4A的輸出端接D觸發器U5A，然后D觸發器U5A和D觸發器U5B的輸出端同時接異 或門U4D的輸入端，異或門U4D輸出端輸出一個邏輯信號；同時另一單元的輸入電壓信號接接異或門U4B的輸入端和D觸發器U6B的輸入端，異或 門U4B的輸出端接D觸發器U6A,然后D觸發器U6A和D觸發器U6B的輸出端同時接異或門 U4C的輸入端，異或門U4C輸出端輸出另一個邏輯信號。
6. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述兩驅動輸出單元結構為，其 中一個驅動輸出單元包括三極管Ql,其集電極與繼電器連接，基極接收邏輯信號，發射極接 地；外部強電火線通過繼電器常開開關K1與第一路照明電路連接；另一個驅動輸出單元包括三極管Q2，其集電極與繼電器連接，基極接收邏輯信號，發射 極接地；外部強電火線通過繼電器常開開關K2與第二路照明電路連接。
7. 如權利要求1所述的雙鍵雙路智能開關，其特征是，所述觸發信號單元為照明燈的機 械式開關。
專利摘要本實用新型公開了一種雙鍵雙路智能開關。它解決了目前照明燈易忘記關閉，造成耗電量增大，浪費能源等問題，具有使用方便，質量可靠，價格低廉，開關安全，符合環保要求，可實現建筑節能等優點。其結構為它包括為各個電器元件供電的電源單元，它還有兩路依次連接的觸發信號單元、信號濾波放大單元、邏輯分析單元和驅動輸出單元；兩觸發信號單元與清零及復位單元連接；每一路的觸發信號單元產生開關信號經過各自的信號濾波放大單元濾波、放大后得到電壓信號，電壓信號經過各自的電壓轉換單元轉換后送入各自的邏輯分析單元得到邏輯信號，邏輯信號則通過各自的驅動輸出單元得到輸出信號，控制外部強電火線零線的導通與否，從而控制照明線路的供電。
文檔編號H05B37/02GK201213323SQ20082002388
公開日2009年3月25日 申請日期2008年6月16日 優先權日2008年6月16日
發明者李忠意, 杜曉通, 雷 王 申請人:山東大學