1 前言
目前普遍应用的各种电器开关都是机械式：闸
刀开关、锨键开关、手柄开关、
波段开关、
转换开关等，如各建筑内的
墙壁开关、家用电器开关、建筑施工电器（电钻、打夯机、吊车、行车、水泵等）等。机械式开关的优点在于：“双端”与负载相串联，使用简便，省线。但缺点太多，特别是由此造成的火灾、爆炸、人身伤亡事故时有发生。其原因在于：①用触点直接接通、断开高压（220伏）、大电流的负载回路，在开、关瞬间，触点打火；②触点易被烧损，弹簧机构易疲劳损坏；③开关与电源火线相联，如有损坏漏电，与墙壁地间打火，进而导致短路事故，或电器外壳带电而造成人身伤亡事故；④不智能。因人的疏忽可能造成电的浪费或发生短路而诱发火灾爆炸事故，设备无法自动断开。
本文所述一种双端电子开关，保留了机械式开关的优点，克服了缺点，无弹簧、无触点、电子化、人性化、智能化，是可以取代机械式电开关的新型“绿色电子器件”，也是各种电器的最佳控制与驱动器。可用于自控领域，将使之控制系统简化，优化，“低碳化”。
2 “一种双端电子开关”课题
双端电子开关，继承机械式开关的优点，克服缺点，并具备智能化，一直是业内人士研究的课题。其双端控制，尽量大的隔离驱动能力，尽量多的控制功能，它是主要研究内容。
（1）“双端控制”（单极式）的难点
1）一般电子开关电路都要求有稳定的工作电压，而“双端电子开关”要取代机械键式开关与负载相串联，其供电是与负载分压所得，在开通状态时，电源电压全部降落在负载上:在关闭状态时，负载上压降近乎零，全部高压加在电子开关电路上，负载的工作状态严重影响电子开关电路的工作电压，使之无法正常工作。所以，一般的电子开关不能与负载串联，必须单独供电，为三端或四端开关，使用麻烦，费线，而且特性不佳。
2）要求双端电子开关的开/关特性要好，即开通时压降越小越好，尽量接近零，其压降越大，正弦波形畸变越严重，产生的干扰谐波越多，这是有指标限制的，一般不能超过2.5V；在关状态时，要求静态电流、静态功耗越小越好，否则会使其串联的负载无法关闭，特别是小耗能负载，如电子荧光灯、蜂鸣器、小继电器等，静态时仍将闪烁、低鸣、振动；而且静态耗能是很大的浪费。例如现今楼道所用的各种延时照明开关，有触摸式、声光控式、感应式等，只能用于耗能大的
白炽灯，均不能用于电子荧光灯等各种节能灯具，就是因为它们的开/关特性太差。而上述要求在电路设计上是互相矛盾的。
（2）“驱动”环节是电力电子开关中比较麻烦的，隔离驱动通常要借助触点控制的中间继电器，耗资、耗电且体积大；或用固体继电器，还得取用大于5V的电压，大于5毫安的直流，其体积也不小。“双端电子开关”的工作压降，限制在2.5vac以下，要自身实现很大的驱动能力并不容易。
（3）电子化可以实现许多控制功能，但由于双端开关的工作特点：开关与负载分压，互相影响，互相制约；开关电流与负载同一，相互依存，要实现各种控制功能非常难。如“调压”，要改变开关的压降来实现负载上电压的变化，而反过来负载上电压的变化，又会影响开关上的电压。
该发明揭示了“双端开关”电源环节的基础性、关键性电路，要构成各种应用的“双端电子开关”还必须反复实践，潜入其深层，解决某些难点才能成功。现已开发的应用模块系列如下文所述，可特别用于建筑智能电气。
3 万用双端电子开关模块
它是一种控制与驱动能力很强的通用性“双端电子开关模块”，其特点如下：
（1）模块引出有两个输出端子OUTPUT，与负载相串联即可取代机械式电开关，而不必改变原线路。多个控制端子CONTROL及COM(O)端子，状态指示端子。
（2）各控制端子与高压相隔离，不打火、不电人。
（3）静态功耗小于0.02W，可以控制极小耗能的负载（如电子荧光灯等节能灯具、蜂鸣器），在静态时不会闪烁、低鸣。
（4）驱动能力很强，可以直接驱动数千瓦的负载，而控制电流仅需0.2毫安(自供或它供)，可与TTL开关相兼容。
（5）开、关特性好：开通压降小于2.5Vac，静态电流微安级，静态功耗小于0.02W.
（6）控制电路有短路保护。
（7）多种控制功能，并适应各种操控手段及自控需求，即可“万用”。
1）触控：当“触开”或“触关”端子触动com(0)即“0”电平后，便立即进入开或关稳态。适用按钮控制、多处控制(按钮并联)、脉冲信号控制、工艺触点控制等。
2）摸控：手触摸“摸开”或“摸关”端子后，便立即进入开或关稳态。只要引出金属触摸端子，便可以实现开/关操作，非常简便、节约。在引出线10m以内，可以实现多处触摸控制。
3）强控：当“强开”或“强关”端子联接com(0)“0”电平时，便实现“强开”或”强关”状态，所谓“强”是指其开/关状态不接受其它模式的控制。这种模式是为某些特需提供的，如某些工艺自控或故障、过热自停、保安等需要，并适用于小键式开关、手柄开关操控。可用微动按钮实现多处点动控制。
4）继电控：相当于固体继电器的控制方式，它是通过内设的光耦开关来控制的，与TTL控制相兼容，输入“1”电平则开，“0”电平则关，其输入电流仅需0.2MA，比现有固体继电器输入要小得多。它为各种自动控制、电脑监控提供便利，而其它控制端子均可外设光耦开关接口来实现自动控制、电脑控制。
5）暂停：当它接受“0”信号时，开关暂时关闭，直至“0”信号消除后，自动恢复原来工作状态。如可借助热继电器触点控制电机过热暂停，待冷却后又继续运转。
6）调压：在调压端子与com(0)端子间串联可调电阻，便可实现调压。将它与负载串联，调节电位器便可实现调压、调光、调速，控制单相电机，可实现软启动、软关闭、无级调速。
4 “一种双端电子开关电路”的专用模块
（1）双端触摸式(或微动钮式)延时节能开关(用于楼道、过道)
它用以取代现在普遍使用着的各种延时开关，如：触摸式、声光控式、感应式等。它们的静态功耗大，大于0.5瓦，只能控制白炽灯，因为白炽灯的耗能大，不能使它静态发微光，如果换成各种节能灯具，如电子荧光灯将不断闪烁，静态无法关闭。而白炽灯的耗能是节能灯的五倍，世界上大多数国家已逐渐废弃。而且，如此大的静态功耗，日日年年的耗能，其数量也是很可观的。同时，它们的损坏率也极高。
该双端延时开关的静态功耗小于0.02W，可以控制电子荧光灯等各种节能灯具；它的使用寿命长，节电；多处微动钮并联，可实现多处控制。
（2）双端触模式(或微动钮式)智能照明开关
1）两个端子可以直接取代机械式开关，不必改变原线路。可以控制电子荧光灯等节能灯具及其它电器。
2）无弹簧、无触点控制，不存在弹簧疲劳、触点打火的问题，安全、耐用、省料。
3）开和关的瞬间，对大电流和高电压具有缓冲作用，可减少对灯具的损害。
4）有开/关状态指示，便于遥控、监控。
5）有断电自关功能，可避免“人走灯长亮的浪费现象”的出现。
6）有光强自关功能，可避免光强时还亮着灯的浪费现象。
7）多处开/关钮并联，可实现多处控制(数量不限)，联线很简便，开/关线不电人，操控开关安全、省料。
8）借助继电控输入或用光耦开关，可与TTL开关兼容，用于自动控制、电脑监控管理。
9）可接手柄开关兼在床上用，并予以降压，避免后半夜电压升高而损伤灯具。
10）可以调光。
（3）双端两用照明开关
它兼作双端延时开关和双端照明开关两用，适用于楼道、过厅、跃层楼房、大会厅等。作为延时开关，当有必要时(如夜间要扫地等)，可启用照明开关，以提供持续照明;作为照明开关用时，离开时如有必要(如上、下楼，或大会堂、大车间，离开时需要提供延时照明)，可启用延时开关，并延时关灯。
（4）呼、应双端开关系统(应用于医院、保安、残疾人用户)
呼方取220V电源火线联接双端电子开关盒，去串联应方的电铃或灯具，及常闭“回应”按钮，接零线即可。当呼方触摸或按“开”钮后，开关盒上的红色指示灯灭，绿色指示灯亮，表示电路己开通，应方铃响、灯亮，应方知晓后，按“回应”小钮，铃停响，灯灭，此时呼方的绿色指示灯灭，红色指示灯亮，便得知应方已回应。如果多处需要呼叫，可将按钮相并联(数量不限)，要取消呼叫，可按“关”钮。
这种呼应系统的呼应双方只需一线相串，简单易行，经济实惠，应用广泛。如果用在银行、商店等需要防盗的地方，在某些隐闭处安装上触摸开、关端子，或微动小开/关钮，联接保安处的电铃，随处便可以一摸或一按，即可以向保安报警，并可由指示灯上了解到保安是否己回应，非常及时，而抢劫者却不知晓。将它应用在园区的家庭里，也很有必要。而采用双向的则可以及时相互勾通。
（5）双端日光控闪烁开关(适用于控制航标灯、标识灯、警示灯、广告灯、游艺灯、
景观灯等)
它的工作特点是:当日光暗至适度(可调)时开关闪烁，直至天亮至适度,便自动关闭。经调节可改变闪烁频率。它使用方便,两输出端子与灯具相串联即可，直接驱动功率可达数千瓦。
（6）双端调压开关
只要与负载相串联并调节电位器，便可以实现无级调压、调光、调速、软启、软闭功能，非常简便。比用继电接触器、
电抗器、
拨动开关来实现更加环保并且廉价。
5 效益分析
（1）用”双端电子开关”模块取代各种电器的机械式开关，无触点，不打火，不电人，可大大减少火灾，爆炸，人身伤亡事故，其智能化可减少人为因素或故障因素所造成电的浪费或事故发生。
（2）“双端电子开关”模块引出的控制端子，只需承受微安级电流、毫伏级电压，不电人，不打火，所以，其按钮、开关、转换器、拨动开关等均可微型化，材料价廉，用料少、长寿、价廉，操作方便，容积小。
（3）“双端电子开关”可与自控电路，电脑相兼容，便于自动化、智能化、集中监控。
（4）“万用双端电子开关”模块具有以下特点：“双端”、控制功能多、驱动能力强、兼容性、隔离性、无触点控制等优势，将其用于各行业的工业自动控制系统，以及家用电器、化工、建筑、矿用、农用、医院用、保安、照明等，几乎可以覆盖所有行业的用电器，将能使之简化，整合电路、提高性能、安全、省料、省电、耐用、廉价，可使之低碳化。
（5）“多路万用双端电子开关”可用于多路控制系统，如作为
PLC可编程控制器多端输出控制、驱动环节，可以直接带多路数千瓦的负载，由于其控制电流只需0.2毫安，而一般PLC的光耦输出，其最小开关容量也有1毫安，都可以直接控制它，无需辅助电源和中间继电器，还可以扩充某些自控功能，如故障自停，暂停，工艺自停等。用多块、多路的，即可实现扩展；还可作为多路灯控开关、电器开关，实现调光，或实现集中控制、电脑监控、管理等。
（6）“双端电子开关”可以规模化、模块化、标准比生产。
6 展望未来
综上所述，该产品可进一步深化，开发更多实用新型的“绿色电子器件”，因而双端电子开关电路的应用前景是宽广的。双端电子开关应用模块系列的产业化，将惠及的各行各业，盼有能之士举其产业，为低碳经济作贡献。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳