PL221780B1 - Włącznik zdalnego sterowania - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest włącznik zdalnego sterowania, przeznaczony do instalowania, w szczególności w odbiornikach telewizyjnych, satelitarnych, DVD i w amplitunerach.

Znany jest z publikacji K. Pławsiuka „8-kanałowy przełącznik RC5/SIRC” Elektronika Praktyczna 4/2005 s. 25, układ włącznika zdalnego sterowania, w którym wejście pierwsze zasilające układu połączone jest z wejściem pierwszym zasilacza sieciowego niskiego napięcia i z pierwszym stykiem zestyku zwiernego przekaźnika, którego drugi styk połączony jest z wejściem pierwszym zasilającym sterowanego układu. Wejście drugie zasilające układu połączone jest z wejściem drugim zasilacza sieciowego niskiego napięcia i z wejściem drugim zasilającym sterowanego układu. Wyjście ujemne zasilacza sieciowego podłączone jest z poziomem odniesienia. Wyjście dodatnie zasilacza sieciowego połączone jest z wejściami zasilającymi dodatnimi: mikrokontrolera, odbiornika podczerwieni, scalonego wzmacniacza sygnałów sterowania i z wejściem pierwszym złącza sterującego przekaźnika. Wejścia zasilające ujemne: mikrokontrolera, odbiornika podczerwieni i scalonego wzmacniacza sygnałów sterowania połączone są z poziomem odniesienia. Wyjście cyfrowe odbiornika podczerwieni połączone jest z wejściem cyfrowym portu mikrokontrolera. Wyjścia cyfrowe portu mikrokontrolera połączone są wejściami scalonego wzmacniacza sygnałów sterowania, którego wyjście pierwsze połączone jest z wejściem drugim złącza sterującego przekaźnika. Wyjścia dodatkowe scalonego wzmacniacza s ygnałów sterowania stanowią dodatkowe wyjścia sterujące układu.

Znany przełącznik umożliwia zdalne sterowanie urządzeń, w których jest zainstalowany kosztem ciągłej pracy zasilaczy sieciowych w trybie czuwania sterowanych urządzeń, co wiąże się z ciągłym poborem energii elektrycznej z sieci elektroenergetycznej i jest przez to nieekonomiczne. Ciągłe galwaniczne połączenie sterowanego urządzenia z siecią elektroenergetyczną w trybie czuwania grozi jego uszkodzeniem w wyniku losowych przepięć występujących w sieciach elektroenergetycznych.

I choć dodatkowo instalowane wyłączniki umożliwiają fizyczne odłączenie urządzeń od sieci elektroenergetycznej, zabezpieczając je przed przepięciami, to jednak skutkuje to wyłączeniem trybu czuwania, w tym trybu oczekiwania na komendy z pilota zdalnego sterowania, co nie jest wskazane.

Istota włącznika zdalnego sterowania według wynalazku polega na tym, że wejście pierwsze połączone jest ze stykiem zwiernym pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika, a wejście drugie połączone jest ze stykiem zwiernym drugiego zestyku przełączającego przekaźnika. Styk wspólny pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika jest połączony z wejściem pierwszym zasilacza sieciowego, a styk wspólny drugiego zestyku przełączającego przekaźnika jest połączony z wejściem drugim zasilacza sieciowego, którego wyjście niskonapięciowe dodatnie połączone jest z anodą diody trzeciej. Katoda diody trzeciej połączona jest z wejściem pierwszym złącza sterującego przekaźnika, z katodami diod: pierwszej, drugiej i czwartej oraz z biegunem dodatnim kondensatora. Biegun dodatni ogniwa fotowoltaicznego połączony jest z anodą diody drugiej i z katodą diody Zenera, której anoda połączona jest z poziomem odniesienia. Anoda diody czwartej połączona jest z biegunem dodatnim baterii, której biegun ujemny połączony jest z poziomem odniesienia.

Korzystnie jest, gdy styki rozwierne zestyków przełączających: pierwszego i drugiego przekaźnika są ze sobą połączone.

Korzystnie jest, gdy wyjście niskonapięciowe dodatnie zasilacza sieciowego połączone jest z wejściem monitorującym mikrokontrolera.

Korzystnie jest, gdy jako bateria stosowana jest bateria litowa o pojemności, co najmniej 8500 mAh.

Korzystnie jest również, gdy pojemność kondensatora wynosi co najmniej 10 F.

Włącznik zdalnego sterowania według wynalazku pozwala w trybie wyłączenia i czuwania na galwaniczne odseparowanie jego wejścia zasilającego od zasilacza, co skutecznie zabezpiecza, zarówno zasilane układy, jak i sam włącznik i zasilacz przed uszkodzeniem, zwłaszcza w czasie pojawienia się przepięć w sieciach elektroenergetycznych, w momencie wyłączenia i w trybie czuwania sterowanych urządzeń. Ponadto, w trybie wyłączenia i czuwania nie pobiera mocy z zasilającej go sieci elektroenergetycznej, a zapotrzebowanie na energię na cały okres użytk owania urządzenia pokrywa energia zastosowanej baterii, co sprawia, że włączn ik według wyn alazku jest rozwiązaniem energooszczędnym dającym wymierne oszczędności finansowe w p orównaniu ze znanymi włącznikami.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku, przedstawiającym schemat ideowy włącznika zdalnego sterowania. Wejście pierwsze 1 włącznika według wynalazku

PL 221 780 B1 połączone jest ze stykiem zwiernym pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika P, a wejście drugie 2 połączone jest ze stykiem zwiernym drugiego zestyku przełączającego przekaźnika P. Styki rozwierne zestyków przełączających: pierwszego i drugiego przekaźnika P są ze sobą połączone. Styk wspólny pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika P jest połączony z wejściem pierwszym Us1 zasilacza sieciowego Zs. Styk wspólny drugiego zestyku przełączającego przekaźnika P jest połączony z wejściem drugim Us2 zasilacza sieciowego Zs. Wyjście niskonapięciowe ujemne Uzzasilacza sieciowego Zs połączone jest z poziomem odniesienia i z wyjściem ujemnym U- włącznika według wynalazku. Wyjście niskonapięciowe dodatnie Uz+ zasilacza sieciowego Zs połączone jest z anodą diody trzeciej D3, z wejściem monitorującym Wm mikrokontrolera uP i z wyjściem dodatnim U+ włącznika według wynalazku. Katoda diody trzeciej D3 połączona jest z katodami diod: pierwszej D1, drugiej D2 i czwartej D4, z biegunem dodatnim kondensatora C o pojemności, co najmniej 10 F, z wejściem zasilającym dodatnim Vcc mikrokontrolera uP, z wejściem zasilającym dodatnim odbiornika podczerwieni IR i z wejściem pierwszym złącza sterującego przekaźnika P. Biegun ujemny kondensatora C połączony jest z wejściem zasilającym ujemnym Gnd mikrokontrolera uP i poziomem odniesienia włącznika według wynalazku. Wyjście cyfrowe odbiornika podczerwieni IR połączone jest z wejściem cyfrowym drugim Wc2 portu mikrokontrolera uP. Wejście cyfrowe pierwsze Wc1 portu mikrokontrolera uP połączone jest z końcówką pierwszą włącznika Sw. Końcówka druga włącznika Sw, wejście zasilające ujemne odbiornika podczerwieni IR oraz biegun ujemny ogniwa fotowoltaicznego Fo połączone są z poziomem odniesienia. Biegun dodatni ogniwa fotowoltaicznego Fo połączony jest z anodą diody drugiej D2 i katodą diody Zenera Dz, której anoda połączona jest z poziomem odniesienia. Anoda diody czwartej D4 połączona jest z biegunem dodatnim baterii litowej B o pojemności, co najmniej 8500 mAh, której biegun ujemny połączony jest z poziomem odniesienia. Port k omunikacyjny Pk połączony jest z portem komunikacyjnym Wk mikrokontrolera uP. Wejście drugie złącza sterującego przekaźnika P połączone jest z anodą diody pierwszej D1 i z kolektorem tranzystora T. Emiter tranzystora T połączony jest z poziomem odniesienia. Baza tranzystora T połączona jest z końcówką pierwszą rezystora R, którego końcówka druga połączona jest z wyjściem cyfrowym Wp portu mikrokontrolera uP.

Zasilające napięcie sieciowe podawane jest na wejście We włącznika według wynalazku. W fazie pierwszej, w czasie wyłączenia zasilacza Zs, w trybie czuwania, napięcie z wejścia We jest podawane na styki zwierne zestyków przełączających pierwszego i drugiego przekaźnika P. Przekaźnik P w fazie pierwszej jest w stanie wyłączenia, a prąd nie przepływa ze styków zwiernych zestyków przełączających pierwszego i drugiego przekaźnika P do styków wspólnych zestyków pierwszego i drugiego. Układ elektroniczny włącznika według wynalazku, zasilacza Zs a także urządzenia zasilanego połączonego z wyjściem Wy włącznika są odseparowane galwanicznie od jego wejścia We. W fazie pierwszej mikrokontroler uP i odbiornik podczerwieni IR jest zasilany przez energię zmagazynowaną w kondensatorze C. Przy dłuższym czasie trwania fazy pierwszej następuje rozładowanie kondensatora C do poziomu napięcia powodującego przepływ prądu z dodatkowych źródeł zasilania.

Przy dostatecznym oświetleniu zewnętrznym ogniwo fotowoltaiczne Fo wytwarza napięcie, które powoduje przepływ prądu z dodatniego bieguna ogniwa fotowoltaicznego Fo poprzez diodę drugą D2 do bieguna dodatniego kondensatora C, powodując jego doładowanie oraz do odbiornika podczerwieni IR i mikrokontrolera uP. Przy zbyt małym natężeniu światła oświetlającego ogniwo fotowoltaiczne Fo i dioda druga D2 są wyłączone, a prąd doładowania kondensatora C i zasilania odbiornika podczerwieni IR i mikrokontrolera uP płynie poprzez diodę czwartą D4 z bieguna dodatniego baterii B. Dioda Zenera Dz zabezpiecza odbiornik podczerwieni IR i mikrokontroler uP przed zbyt wysokim napięciem powstałym w ogniwie fotowoltaicznym Fo przy intensywnym oświetleniu zewnętrznym układu włącznika według wynalazku. Intensywne oświetlenie ogniwa fotowoltaicznego Fo wzbudza wyższe napięcie na jego biegunach. Wyższe napięcie powoduje włączenie diody Zenera Dz i przepływ prądu z bieguna dodatniego ogniwa fotowoltaicznego Fo poprzez diodę Zenera Dz do poziomu odniesienia, co skutkuje obniżeniem napięcia na ogniwie fotowoltaicznym Fo, w wyniku zwiększenia jego obciążenia. Dioda trzecia D3 w fazie pierwszej pozostaje w stanie wyłączenia. Włącznik według wynalazku, w fazie pierwszej jest w stanie oczekiwania na inicjację fazy drugiej przez wciśnięcie przycisku Sw lub komendę nadawaną pilotem podczerwieni i odbieraną za pomocą odbiornika podczerwieni IR oraz przesyłaną i dekodowaną za pomocą mikrokontrolera uP. Wciśnięcie przycisku Sw lub zdekodowanie odpowiedniej komendy z pilota podczerwieni jest monitorowane przez program mikrokontrolera uP i powoduje przełączenie układu włącznika według wynalazku do fazy drugiej.

PL 221 780 B1

Przełączanie do fazy drugiej następuje w wyniku ustawienia przez program mikrokontrolera uP na wyjściu cyfrowym Wp portu mikrokontrolera uP stanu logicznego wysokiego. Stan logiczny wysoki na wyjściu cyfrowym Wp powoduje przepływ prądu z cyfrowego wyjścia Wp przez rezystor R do bazy tranzystora T i dalej z emitera tranzystora T do poziomu odniesienia, co skutkuje włączeniem tranzystora T. Przy włączeniu tranzystora T prąd płynie od bieguna dodatniego kondensatora C do wejścia pierwszego złącza sterującego przekaźnika P i dalej z wejścia drugiego złącza sterującego przekaźnika P do kolektora tranzystora T, z którego przepływa do emitera tranzystora T i do poziomu odniesienia. Dioda pierwsza D1 pozostaje w stanie wyłączenia. Przepływ prądu przez złącze sterujące przekaźnika P powoduje jego włączenie, w wyniku czego złącza zwierne zestyków przełączających: pierwszego i drugiego przekaźnika P zwierają się ze złączami wspólnymi odpowiednio zestyków przełączających: pierwszego i drugiego. Wejście pierwsze 1 połączone zostaje z wejściem pierwszym Us1 zasilacza Zs, a wejście drugie 2 układu połączone zostaje z wejściem drugim Us2 zasilacza Zs. Przez zasilacz Zs zaczyna płynąć prąd, a na jego wyjściu pojawia się niskie wyprostowane napięcie, dodatnie na wyjściu dodatnim Uz+ oraz ujemne na wyjściu ujemnym Uz-. Napięcie to zasila równocześnie wyjście włącznika według wynalazku odpowiednio: dodatnie U+ napięciem dodatnim i ujemne Unapięciem ujemnym. Rozpoczyna się ładowanie kondensatora C wskutek przepływu prądu z wyjścia dodatniego Uz+ zasilacza Zs poprzez diodę trzecią D3, do bieguna dodatniego kondensatora C. Pojawienie się wyższego napięcia z wyjścia dodatniego Uz+ zasilacza Zs na elektrodzie dodatniej kondensatora C powoduje wyłączenie diody czwartej D4 zapobiegając rozładowaniu baterii B oraz wyłączenie diody drugiej D2, a rolę zasilania włącznika według wynalazku przejmuje zasilacz Zs. Napięcie z wyjścia dodatniego Uz+ zasilacza Zs ustala stan logiczny wysoki na wejściu monitorującym Wm mikrokontrolera uP. Program mikrokontrolera uP inicjuje wyłączenie przekaźnika P przy zanikach napięcia zasilającego na wejściu We włącznika według wynalazku przez detekcję napięcia zasilającego z zasilacza sieciowego Zs na wejściu monitorującym Wm. Zapobiega to przedwczesnemu rozładowaniu baterii B. Powrót do fazy pierwszej następuje w wyniku jej inicjacji przez wciśnięcie przycisku Sw lub odebranie odpowiedniej komendy z pilota podczerwieni, przez odbiornik IR i zdekodowania jej przez program mikrokontrolera uP. Program mikrokontrolera uP na wyjściu cyfrowym Wp portu mikrokontrolera uP ustawia stan logiczny niski. Zmiana stanu logicznego na niski na wyjściu cyfrowym Wp powoduje zanik przepływu prądu z cyfrowego wyjścia Wp przez rezystor R do bazy tranzystora T i dalej z emitera tranzystora T do poziomu odniesienia, co skutkuje wyłączeniem tranzystora T i przerwaniem obwodu zasilania złącz sterujących przekaźnika P. Przekaźnik P przełącza złącza zwierne zestyków przełączających: pierwszego i drugiego w stan rozwarcia. Dioda pierwsza D1 na krótki okres czasu włącza się w wyniku samoistnej indukcji napięcia na złączach sterujących przekaźnika P zabezpieczając włącznik przed uszkodzeniem.

Przełączenie zestyków przekaźnika P przerywa obwód zasilania zasilacza Zs i zasilacz się wyłącza. Napięcia: dodatnie na wyjściu dodatnim U+ oraz ujemne na wyjściu ujemnym U- układu według wynalazku, wskutek zaniku napięć na wyjściach: dodatnim Uz+ i ujemnym Uz- zasilacza Zs, również zanikają, dioda trzecia D3 wyłącza się, a na wejściu monitorującym Wm mikrokontrolera uP ustala się stan logiczny niski. Wyłączenie diody trzeciej D3 kończy proces przełączania włącznika według wynalazku do fazy pierwszej.

Claims (5)

1. Włącznik zdalnego sterowania, w którym wyjście ujemne zasilacza sieciowego połączone jest z poziomem odniesienia i do wejść zasilających ujemnych: mikrokontrolera i odbiornika podczerwieni, a wyjście cyfrowe odbiornika podczerwieni połączone jest z wejściem cyfrowym portu mikrokontrolera, którego wejście zasilające dodatnie połączone jest z wejściem zasilającym dodatnim odbiornika podczerwieni, znamienny tym, że wejście pierwsze (1) połączone jest ze stykiem zwiernym pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika (P), a wejście drugie (2) połączone jest ze stykiem zwiernym drugiego zestyku przełączającego przekaźnika (P), styk wspólny pierwszego zestyku przełączającego przekaźnika (P) jest połączony z wejściem pierwszym (Us1) zasilacza sieciowego (Zs), a styk wspólny drugiego zestyku przełączającego przekaźnika (P) jest połączony z wejściem drugim (Us2) zasilacza sieciowego (Zs), którego wyjście niskonapięciowe dodatnie (Uz+) połączone jest z anodą diody trzeciej (D3), a katoda diody trzeciej (D3) połączona jest z wejściem pierwszym złącza sterującego przekaźnika (P), z katodami diod: pierwszej (D1), drugiej (D2) i czwartej (D4), z biegunem dodatnim

PL 221 780 B1 kondensatora (C), przy czym biegun dodatni ogniwa fotowoltaicznego (Fo) połączony jest z anodą diody drugiej (D2) i z katodą diody Zenera (Dz), której anoda połączona jest z poziomem odniesienia, zaś anoda diody czwartej (D4) połączona jest z biegunem dodatnim baterii (B), której biegun ujemny połączony jest z poziomem odniesienia.

2. Włącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że styki rozwierne zestyków przełączających: pierwszego i drugiego przekaźnika (P) są ze sobą połączone.

3. Włącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście niskonapięciowe dodatnie (Uz+) zasilacza sieciowego (Zs) połączone jest z wejściem monitorującym (Wm) mikrokontrolera (uP).

4. Włącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że jako bateria (B) stosowana jest bateria litowa o pojemności, co najmniej 8500 mAh.

5. Włącznik według zastrz. 1, znamienny tym, że pojemność kondensatora (C) wynosi co najmniej 10 F.