CN201091079Y - 一种调光限电控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种对照明灯进行限定负载功率的一种调光限电控制电路，包括含有锰铜丝电阻的取样电路、含有集成电路等的电源电路、含有二极管等的信号调整电路、含有双向可控硅等的控制输出电路、含有单片机等的单片机电路；在本实用新型中将比较放大电路部分直接利用单片机内部集成的运算放大器和比较电路来实现，当电流过载时，单片机内部能够检测到从而控制断掉负载，起到限电功能；再利用单片机的可编程特性，通过调节双向可控硅的导通相位和角度来控制负载如钨丝灯泡的亮度，从而实现调光的功能。这样就提供了一种成本低、体积小、性能稳定和精确度高的一种调光限电控制电路，它具有调光和限定负载功率的功能。

Description

一种调光限电控制电路

【技术领域】

本实用新型涉及一种照明灯的自动控制电路，特别是涉及一种对照明灯进行调光和限定负载功率的控制电路。

【背景技术】

限电控制电路是一种限定负载功率的控制电路，目前市场上存在很多不同类型的限电电路，大多数是利用LM324或LM358等型号的通用集成电路IC设计而成，电路框图可分为：采样电路、整流滤波电路、放大比较电路和输出控制电路；放大比较电路一般用锰铜丝取样，把信号采用运算放大器放大来处理，或者采用互感器取样，再用比较器输出控制可控硅和继电器的导通与关断，从而关掉负载达到限电目的，但因互感器上面的磁心有离散性，生产中参数难以控制到一致，所以会使生产率降低不易生产，且成本很高，同时采用运算放大器的方法也会导致成本升高；总之现有的一种调光限电控制电路生产成本和维修成本太高，且性能不稳定，精确度不高。

此外根据美国能源之星的要求，多灯头的灯具，其总耗电不得超过190瓦，单灯头的灯具总耗电不得超过50瓦，可移动的灯具都要具有调光功能，目前在市面上都是单一功能的限电控制电路，有的只有调光功能，而有的只有限电功能，如果做成灯具产品出口美国的话，需要采用两个产品加在一起，成本会增加很多。

【实用新型内容】

本实用新型针对现有技术的上述缺陷，提供了一种成本低、体积小、性能稳定和精确度高的一种调光限电控制电路，它具有调光和限定负载功率的功能。

为了解决上述技术问题，本实用新型包括取样电路、电源电路、信号调整电路、控制输出电路和单片机电路；取样电路为含有锰铜丝的电阻R18，电源电路包括两个电阻R1、R2、三个电容C1、C3、C4、两个二极管D1、D2、稳压二极管Z1和集成电路U1；信号调整电路包括三个二极管D3、D4、D5、七个电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19和八个电容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C44，控制输出电路包括双向可控硅TR1、三个电阻R3、R20、R21和两个电容C15、C16；单片机电路包括单片机U2、两个电阻R9、R12、电容C5和开关OPTION，它们的连接关系如下：

在输入端口CN1到集成电路U1的脚Vin间依次串联电阻R1、电阻R2和二极管D1，其中二极管D1的负极接在集成电路U1的脚Vin上；电阻R1上并联有电容C1；在二极管D1的正极和地间并联有二极管D2，其中二极管D2的正极接地；在二极管D1的负极和地间并联有电容C3，其中电容C3的负极接地；在集成电路U1的脚Vout和地间并联有电容C4，其中电容C4的负极接地；集成电路U1的脚GND和输入端口CN2接地；

在输出端口OUT1和单片机U2的脚17间依次串联有双向可控硅TR1的两个电极、电容C9、电阻R15和电阻R14，双向可控硅TR1的门极通过电阻R21后接地，双向可控硅TR1的门极和单片机U2的脚6间依次串联有电容C15和电阻R3，电容C16和电阻R20串联后并联在双向可控硅TR1的两个电极上；

电阻R18接在输入端口CN2和双向可控硅Triac的电极与电容C9间；

两个二极管D3、D4并联在电阻R18两端，其中二极管D4的正极和二极管D3的负极接输入端口CN2；在单片机U2的脚15和单片机U2的脚1间依次串联电容C11和二极管D5，其中二极管D5的负极接单片机U2的脚1；电容C14和电阻R13并联在单片机U2的脚1和单片机U2的脚2间；电容C12和电容C13并联在单片机U2的脚1和地间，其中电容C12的负极接地，电阻R16和电容C44串联后依次接在单片机U2的脚16和地间，电阻R14及电阻R15间和单片机U2的脚16处接有电容C8，电容C9及电阻R15间与单片机U1的脚Vout之间依次串联有电阻R17和电阻R19，电阻R17及电阻R19间与地之间接有电阻R18，电阻R18两端并联有电容C7，其中电容C7的负极接地；

单片机U2的脚14接在集成电路U1的脚Vout上，在单片机U2的脚14和地间接有电容C5，单片机U2的脚18通过电容C10后接地，单片机U2的脚3接地，单片机U2的脚4通过电阻R12后接集成电路U1的脚Vout，开关OPTION和电阻R9串联后接在单片机U2的脚9和地间；

输出端口OUT2接在输入端口CN1上。

作为本实用新型的一种优选实施例，二极管D1的负极和地间并联有稳压二极管Z1，其中稳压二极管Z1的正极接地。

作为本实用新型的一种优选实施例，稳压二极管Z1两端并联有电容C2。

作为本实用新型的一种优选实施例，单片机U2的脚15和单片机U2的脚16间并联有一可变电阻VR2。

作为本实用新型的一种优选实施例，集成电路U1的型号为78L05。

作为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型还包括过零检测电路和调光输入电路；过零检测电路包括三个电阻R4、R5、R6，电阻R4接在输出端口OUT2和单片机U2的脚10上，电阻R5接在集成电路U1的脚Vout和单片机U2的脚10上，电阻R6接在单片机U2的脚10和地间；调光输入电路采用按键调光和/或滑动变阻器调光，按键调光为双键调光，双键调光包括两个电阻R10、R11和两个按键UP、DOWN，按键UP和电阻R10串联后接在单片机U2的脚11和地间，按键DOWN和电阻R11串联后接在单片机U2的脚12和地间；滑动变阻器调光包括滑动变阻器VR1和电容C6，滑动变阻器VR1的两端分别接在单片机U2的脚11、13上，滑动变阻器VR1的中间脚接在单片机U2的脚12上，单片机U2的脚11和地间接电容C6。

作为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型还包括声光报警电路，声光报警电路为蜂鸣器报警电路和/或LED报警电路；蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器BUZZER和电阻R7，蜂鸣器BUZZER的一个脚通过电阻R7接单片机U2的脚7，蜂鸣器BUZZER的另一个脚接单片机U2的脚14；LED报警电路包括发光二极管LED和电阻R8，发光二极管LED的负极接单片机U2的脚8，发光二极管LED1的正极接电阻R8，电阻R8接单片机U2的脚14。

作为本实用新型的一种优选实施例，按键调光为单键调光。

本实用新型相对于现有技术的有益效果在于：由于本实用新型利用单片机U2内含运放的功能来做到调光和限电的功能；在客户仅仅需要限电功能(限定负载功率的功能)时，本实用新型可去掉调光输入电路、过零检测电路等，取样电路是使用锰铜丝，然后经过二极管D3和D4进行嵌位保护，然后接到单片机U2的运放输入端，放大后经过二极管D5整流，接到单片机U2的内部比较器的输入端到单片机U2内部进行比较判断，当电流过载时，单片机U2内部能够检测到从而控制断掉负载，起到限电功能，跟市场上的同类产品相比节省掉了运算放大器和比较器，这样就可节约成本；在客户需要即可调光又可限电(限定负载功率)的功能时，在整个电路中增加调光输入电路、过零检测电路等，利用单片机U2的可编程特性，通过调节双向可控硅的导通相位和角度来控制钨丝灯泡的亮度，从而实现调光的功能。在本实用新型中将比较放大电路部分直接利用单片机U2内部集成的运算放大器和比较电路来实现，减小了整个电路的体积，从而减小线路板(PCB)的尺寸，集成度更高，使组件进一步节省。

因此，综上所述，提供了一种成本低、体积小、性能稳定和精确度高的一种调光限电控制电路，它具有调光和限定负载功率的功能。

【附图说明】

图1是本实用新型一种优选实施例的电路原理结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

由图1可以看出，本实用新型包括取样电路、电源电路21、信号调整电路31、控制输出电路51和单片机电路71；取样电路为含有锰铜丝的电阻R18，电源电路21包括两个电阻R1、R2、三个电容C1、C3、C4、两个二极管D1、D2、稳压二极管Z1和集成电路U1；信号调整电路31包括三个二极管D3、D4、D5、七个电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19和八个电容C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C44，控制输出电路51包括双向可控硅TR1、三个电阻R3、R20、R21和两个电容C15、C16；单片机电路71包括单片机U2、两个电阻R9、R12、电容C5和开关OPTION，它们的连接关系如下：

在输入端口CN1到集成电路U1的脚Vin间依次串联电阻R1、电阻R2和二极管D1，其中二极管D1的负极接在集成电路U1的脚Vin上；电阻R1上并联有电容C1；在二极管D1的正极和地间并联有二极管D2，其中二极管D2的正极接地；在二极管D1的负极和地间并联有电容C3，其中电容C3的负极接地；在集成电路U1的脚Vout和地间并联有电容C4，其中电容C4的负极接地；集成电路U1的脚GND和输入端口CN2接地；

在输出端口OUT1和单片机U2的脚17间依次串联有双向可控硅TR1的两个电极、电容C9、电阻R15和电阻R14，双向可控硅TR1的门极通过电阻R21后接地，双向可控硅TR1的门极和单片机U2的脚6间依次串联有电容C15和电阻R3，电容C16和电阻R20串联后并联在双向可控硅TR1的两个电极上；

电阻R18接在输入端口CN2和双向可控硅Triac的电极与电容C9间；

两个二极管D3、D4并联在电阻R18两端，其中二极管D4的正极和二极管D3的负极接输入端口CN2；在单片机U2的脚15和单片机U2的脚1间依次串联电容C11和二极管D5，其中二极管D5的负极接单片机U2的脚1；电容C14和电阻R13并联在单片机U2的脚1和单片机U2的脚2间；电容C12和电容C13并联在单片机U2的脚1和地间，其中电容C12的负极接地，电阻R16和电容C44串联后依次接在单片机U2的脚16和地间，电阻R14及电阻R15间和单片机U2的脚16处接有电容C8，电容C9及电阻R15间与单片机U1的脚Vout之间依次串联有电阻R17和电阻R19，电阻R17及电阻R19间与地之间接有电阻R18，电阻R18两端并联有电容C7，其中电容C7的负极接地；

单片机U2的脚14接在集成电路U1的脚Vout上，在单片机U2的脚14和地间接有电容C5，单片机U2的脚18通过电容C10后接地，单片机U2的脚3接地，单片机U2的脚4通过电阻R12后接集成电路U1的脚Vout，开关OPTION和电阻R9串联后接在单片机U2的脚9和地间；

输出端口OUT2接在输入端口CN1上。

两输入端口CN1和CN2接输入，如120伏/60赫兹，220伏/50赫兹等；一般输入端口CN2接电源线(未标出)的零线(用字母N表示)，输入端口CN1接电源线(未标出)的火线(用字母L表示)；两输出端口OUT1和OUT2接负载如灯泡(未标出)。

作为本实用新型的一种优选实施例，二极管D1的负极和地间并联有稳压二极管Z1，其中稳压二极管Z1的正极接地，增加稳压二极管Z1使电容C3两端的电压更稳定，可靠性更好。

作为本实用新型的一种优选实施例，稳压二极管Z1两端并联有电容C2。

作为本实用新型的一种优选实施例，单片机U2的脚15和单片机U2的脚16间并联有一可变电阻VR2，采用可变电阻VR2是为了调节限电的灵敏度。

作为本实用新型的一种优选实施例，集成电路U1的型号为78L05。

作为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型还包括过零检测电路61和调光输入电路81；过零检测电路61包括三个电阻R4、R5、R6，电阻R4接在输出端口OUT2和单片机U2的脚10上，电阻R5接在集成电路U1的脚Vout和单片机U2的脚10上，电阻R6接在单片机U2的脚10和地间；调光输入电路81采用按键调光和/或滑动变阻器调光，以适应不同的应用环境，按键调光为双键调光，双键调光包括两个电阻R10、R11和两个按键UP、DOWN，按键UP和电阻R10串联后接在单片机U2的脚11和地间，按键DOWN和电阻R11串联后接在单片机U2的脚12和地间；滑动变阻器调光包括滑动变阻器VR1和电容C6，滑动变阻器VR1的两端分别接在单片机U2的脚11、13上，滑动变阻器VR1的中间脚接在单片机U2的脚12上，单片机U2的脚11和地间接电容C6。这样通过加入过零检测电路61和调光输入电路81，再利用单片机U2的可编程特性，通过调节双向可控硅TR1的导通相位和角度来控制负载如钨丝灯泡(未标出)的亮度，从而实现调光的功能；采用双键调光，一个按键UP控制钨丝灯泡(未标出)的亮度从最暗到最亮，另一个按键DOWN控制钨丝灯泡(未标出)的亮度从最亮到最暗，调到用户想要的亮度，松开按键以此时的亮度工作，亮度的变化是无级的；滑动变阻器VR1控制调光的操作方法类似，用户推动滑动变阻器VR1上的滑动开关(未标出)，单片机U2控制钨丝灯泡(未标出)的亮度随之变化，调光的范围从0-100％可调。

作为本实用新型的一种优选实施例，本实用新型还包括声光报警电路20，声光报警电路20为蜂鸣器报警电路和/或LED报警电路；蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器BUZZER和电阻R7，蜂鸣器BUZZER的一个脚通过电阻R7接单片机U2的脚7，蜂鸣器BUZZER的另一个脚接单片机U2的脚14；LED报警电路包括发光二极管LED和电阻R8，发光二极管LED的负极接单片机U2的脚8，发光二极管LED1的正极接电阻R8，电阻R8接单片机U2的脚14。当用户的负载如灯泡(未标出)安装后，打开开关(未标出)或插入电源线的插头(未标出)，单片机U2检测到负载超过限定的电流时会控制双向可控硅TR1关闭，停止负载工作，同时蜂鸣器工作和/或发光二极管LED闪动，提示用户更换合适的负载，蜂鸣器报警和LED报警可选择其中之一或两个共同作为报警提示。

作为本实用新型的一种优选实施例，按键调光为单键调光，单键调光时，按下按键2s，单片机U2通过双向可控硅TR1来控制钨丝灯炮的亮度，从最亮到最暗，然后再从最暗到最亮，用户再调到自己感觉舒适的亮度时松开按键，以当时的亮度工作，单片机U2就这样控制钨丝灯保持当前的亮度输出状态，达到灯具控制的人性化同时又可节约电能。

本实用新型利用单片机U2内含运放的功能来做到调光和限电的功能；在客户仅仅需要限电功能(限定负载功率的功能)时，本实用新型可去掉调光输入电路81、过零检测电路61等，取样电路是使用锰铜丝，然后经过二极管D3和D4进行嵌位保护，然后接到单片机U2的运放输入端，放大后经过二极管D5整流，接到单片机U2的内部比较器的输入端到单片机U2内部进行比较判断，当电流过载时，单片机U2内部能够检测到从而控制断掉负载，起到限电功能，跟市场上的同类产品相比节省掉了运算放大器和比较器，这样就可节约成本；在客户需要即可调光又可限电(限定负载功率)的功能时，在整个电路中加上调光输入电路81、过零检测电路61等，利用单片机U2的可编程特性，通过调节双向可控硅的导通相位和角度来控制钨丝灯泡的亮度，从而实现调光的功能。在本实用新型中将比较放大电路部分直接利用单片机U2内部集成的运算放大器和比较电路来实现，减小了整个电路的体积，从而减小线路板(PCB)的尺寸，集成度更高，使组件进一步节省。因此，本实用新型提供了一种成本低、体积小、性能稳定和精确度高的一种调光限电控制电路，它具有调光和限定负载功率的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种调光限电控制电路，包括取样电路、电源电路(21)、信号调整电路(31)和控制输出电路(51)，所述取样电路为含有锰铜丝的电阻(R18)，其特征在于：还包括单片机电路(71)；所述电源电路(21)包括两个电阻(R1、R2)、三个电容(C1、C3、C4)、两个二极管(D1、D2)、稳压二极管(Z1)和集成电路(U1)；所述信号调整电路(31)包括三个二极管(D3、D4、D5)、七个电阻(R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19)和八个电容(C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C44)，所述控制输出电路(51)包括双向可控硅(TR1)、三个电阻(R3、R20、R21)和两个电容(C15、C16)；所述单片机电路(71)包括单片机(U2)、两个电阻(R9、R12)、电容(C5)和开关(OPTION)，它们的连接关系如下：

在输入端口(CN1)到所述集成电路(U1)的脚(Vin)间依次串联所述电阻(R1)、所述电阻(R2)和所述二极管(D1)，其中所述二极管(D1)的负极接在所述集成电路(U1)的脚(Vin)上；所述电阻(R1)上并联有所述电容(C1)；在所述二极管(D1)的正极和地间并联有所述二极管(D2)，其中所述二极管(D2)的正极接地；在所述二极管(D1)的负极和地间并联有所述电容(C3)，其中所述电容(C3)的负极接地；在所述集成电路(U1)的脚(Vout)和地间并联有所述电容(C4)，其中所述电容(C4)的负极接地；所述集成电路(U1)的脚(GND)和所述输入端口(CN2)接地；

在输出端口(OUT1)和所述单片机(U2)的脚(17)间依次串联有所述双向可控硅(TR1)的两个电极、所述电容(C9)、所述电阻(R15)和所述电阻(R14)，所述双向可控硅(TR1)的门极通过所述电阻(R21)后接地，所述双向可控硅(TR1)的门极和所述单片机(U2)的脚(6)间依次串联有所述电容(C15)和所述电阻(R3)，所述电容(C16)和所述电阻(R20)串联后并联在所述双向可控硅(TR1)的两个电极上；

所述电阻(R18)接在所述输入端口(CN2)和所述双向可控硅(Triac)的电极与所述电容(C9)间；

两个所述二极管(D3、D4)并联在所述电阻(R18)两端，其中所述二极管(D4)的正极和所述二极管(D3)的负极接所述输入端口(CN2)；在所述单片机(U2)的脚(15)和所述单片机(U2)的脚(1)间依次串联所述电容(C11)和所述二极管(D5)，其中所述二极管(D5)的负极接所述单片机(U2)的脚(1)；所述电容(C14)和所述电阻(R13)并联在所述单片机(U2)的脚(1)和所述单片机(U2)的脚(2)间；所述电容(C12)和所述电容(C13)并联在所述单片机(U2)的脚(1)和地间，其中所述电容(C12)的负极接地，所述电阻(R16)和所述电容(C44)串联后依次接在所述单片机(U2)的脚(16)和地间，所述电阻(R14)及所述电阻(R15)间和所述单片机(U2)的脚(16)处接有所述电容(C8)，所述电容(C9)及所述电阻(R15)间与所述单片机(U1)的脚(Vout)之间依次串联有所述电阻(R17)和所述电阻(R19)，所述电阻(R17)及所述电阻(R19)间与地之间接有所述电阻(R18)，所述电阻(R18)两端并联有所述电容(C7)，其中所述电容(C7)的负极接地；

所述单片机(U2)的脚(14)接在所述集成电路(U1)的脚(Vout)上，在所述单片机(U2)的脚(14)和地间接有所述电容(C5)，所述单片机(U2)的脚(18)通过所述电容(C10)后接地，所述单片机(U2)的脚(3)接地，所述单片机(U2)的脚(4)通过所述电阻(R12)后接所述集成电路(U1)的脚(Vout)，所述开关(OPTION)和所述电阻(R9)串联后接在所述单片机(U2)的脚(9)和地间；

输出端口(OUT2)接在所述输入端口(CN1)上。

2.根据权利要求1所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：所述二极管(D1)的负极和地间并联有稳压二极管(Z1)，其中所述稳压二极管(Z1)的正极接地。

3.根据权利要求2所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：所述稳压二极管(Z1)两端并联有电容(C2)。

4.根据权利要求1所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：所述单片机(U2)的脚(15)和所述单片机(U2)的脚(16)间并联有一可变电阻(VR2)。

5.根据权利要求1所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：所述集成电路(U1)的型号为78L05。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：该一种调光限电控制电路还包括过零检测电路(61)和调光输入电路(81)；所述过零检测电路(61)包括三个电阻(R4、R5、R6)，所述电阻(R4)接在所述输出端口(OUT2)和所述单片机(U2)的脚(10)上，所述电阻(R5)接在所述集成电路(U1)的脚(Vout)和所述单片机(U2)的脚(10)上，所述电阻(R6)接在所述单片机(U2)的脚(10)和地间；所述调光输入电路(81)采用按键调光和/或滑动变阻器调光，所述按键调光为双键调光，所述双键调光包括两个电阻(R10、R11)和两个按键(UP、DOWN)，所述按键(UP)和所述电阻(R10)串联后接在所述单片机(U2)的脚(11)和地间，所述按键(DOWN)和所述电阻(R11)串联后接在所述单片机(U2)的脚(12)和地间；所述滑动变阻器调光包括滑动变阻器(VR1)和电容(C6)，所述滑动变阻器(VR1)的两端分别接在所述单片机(U2)的脚(11、13)上，所述滑动变阻器(VR1)的中间脚接在所述单片机(U2)的脚(12)上，所述单片机(U2)的脚(11)和地间接所述电容(C6)。

7.根据权利要求6所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：该一种调光限电控制电路还包括声光报警电路(20)，所述声光报警电路(20)为蜂鸣器报警电路和/或LED报警电路；所述蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器(BUZZER)和电阻(R7)，所述蜂鸣器(BUZZER)的一个脚通过所述电阻(R7)接所述单片机(U2)的脚(7)，所述蜂鸣器(BUZZER)的另一个脚接所述单片机(U2)的脚(14)；所述LED报警电路包括发光二极管(LED)和电阻(R8)，所述发光二极管(LED)的负极接所述单片机(U2)的脚(8)，所述发光二极管(LED1)的正极接所述电阻(R8)，所述电阻(R8)接所述单片机(U2)的脚(14)。

8.根据权利要求6所述的一种调光限电控制电路，其特征在于：所述按键调光为单键调光。

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