[发明专利]双渐变电子开关

说明书

本发明涉及一种双渐变电子开关，适合于照明的拟自然光渐亮渐暗启闭控制及电机、电热器的渐开渐关减压启闭控制，其渐变过程是在启闭引导操作后自动控制进行的。

在现有技术中，由于技术经济的原因，照明及电机和电热器等设备一般都是骤开骤关、全电压启闭的，其过渡过程决定于设备本身的物理惯性参数而不能控调。这在很多情况下都不能满足需要，甚至给人们造成损害或损失。较大型的或特殊的设备需要减压启动或减压启闭的，多采用人工实时操作或自动调节一串联可调阻抗设备来控制其启闭过渡过程；在要求更高的场合，用开环或闭环的比例积分、微分、惯性环节组合的模拟计算装置，甚至用数字程控装置或专门的工控计算机来自动调控包括启闭在内的各种过渡过程，这些装置都较昂贵，且超出了渐变开关的范畴。至于照明控制，较好的影舞剧院场设有专门的渐变调光控制设备，这些设备包括人工操作的盐水闸刀、调压器和单钮手动或双点触调晶闸管无级调光器，它们的操作过程属于人机闭环实时操作，或者还必须与开关启闭操作配合进行。在民用照明无级调光领域，有一种单点触摸开关新产品，利用人体感应信号检测触摸操作，内装集成电路作简谐扫描式相位调节来控制可控硅的触发，停止触摸则保持该触发角，瞬时点触则转换开关状态。这显然属于人机闭环实时操作型设计。市售的调光台灯亦属于此领域产品。现有技术未曾提供一种方便价廉的启闭自动渐变开关。

本发明的任务是：提供一种方便价廉的启闭双渐变开关，用于照明控制具有拟自然光渐亮渐暗启闭过渡特性，控制电机、电器等设备具有渐开渐关减压启闭功能，其渐变过程在启闭引导操作后自动控制进行。

本发明的解决方案是：主电路由整流桥和可控硅组成，触发电路中有一个包含二极管和电容器串联支路的触发脉冲积分器，跨接在可控硅阳极与控制极之间，在积分电容的两极并联一个由操作接点(可以是保持型操作开关或不保持型操作按钮)和电阻串接而成的放电控制支路。

使用时，上下火线分接于整流桥的两交流输入端，开关的启闭过程是通过揿动操作接点引导后自动完成的。关闭以后，触发脉冲积分器的积分电容充电到电压最大值，该支路的二极管反向偏置而不导通，没有触发电流流过，可控硅一直保持截止。闭合操作接点，积分电容开始通过放电电阻放电，其电压逐渐下降，在每一个10毫秒(整流桥输出的100赫兹基频脉动电压)周期内，当瞬时脉动电压与积分电容电压之差为正时，二极管正向偏置而导通，流过一个电流脉冲触发可控硅，可控硅触发后，其阳阴极电压阶跃降至饱和压降，二极管立即恢复反向偏置。随着放电的进行，脉动电压与积分电容电压之差为正的时刻逐渐提前，主电路流过的平均电流越来越大，直至最大值，这就是开渐变过程。断开操作接点，积分电容放电电路断路，每10毫秒有一个触发脉冲通过积分电容，对其进行脉冲型充电，与开渐变过程相反，积分电容的电压逐渐升高，脉动电压与积分电容电压之差为正的时刻逐渐推后，触发角逐渐增大，主电路平均电流逐渐减小，积分电容电压达最大值时，二极管反向偏置，可控硅截止，这就是关渐变过程。开关渐变过程完成以后，进入由操作接点状态决定的开或关的稳态，稳态的保持与普通开关一样。开渐变的速度决定于放电RC常数，与该常数成反比；关渐变的速度则决定于电容值和触发脉冲电量，与前者成反比，与后者成正比。

本发明所提供的启闭双渐变功能，为许多领域的实际所需。本发明用于照明控制具有拟自然光渐亮渐暗启闭过渡特性，与人眼瞳孔调节生理相适应，使人感到舒适，可以起到保护视力的作用，还能延长灯具的使用寿命；本发明用于电动机的渐开渐关减压启闭控制，可减小启动电流和冲击力矩，有利于电网参数稳定和设备安全；本发明用于电热设备的渐开渐关减压启闭控制，可减小冷态冲击电流和热应力，延长设备使用寿命。由于本发明的渐变过程在启闭引导操作后自动控制进行，可以部分代替复杂的启闭过渡过程调控装置，使一些成套设备的成本得以降低。本发明设计简单，造价较低，性能价格比高于可替代产品，推广使用具有积极的效果。

本发明中的操作接点采用不保持型操作按钮时，即成为一种可在楼梯、走廊等公共场所使用的新式双渐变延时开关，将其开关渐变时间分别设置为2秒和2分左右即可获得满意的使用效果，具有渐变启闭、大体控制开时间和显示关时刻的功能，推广使用可以收到舒适、方便、节电和延长灯具寿命的积极效果。