專利名稱：電子開關(guān)的續(xù)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于將普通機械式墻壁開關(guān)的電子化、智能化改造。開關(guān)可泛指連接交流電源與負(fù)載間的控制裝置。
背景技術(shù)：
文件[3]實現(xiàn)了在斷態(tài)下電容降壓的穩(wěn)壓直流獲取。
圖1A是文件[3]的取電原理圖。開關(guān)斷態(tài)時的取電通過C1降壓而得。以下主要討論通態(tài)時的取電原理。
當(dāng)正半周時，Q1兩端電壓從0開始上正下負(fù)。在未達到Q1門極觸發(fā)電流前，Q1處于關(guān)閉狀態(tài)。在圖1B的t＝0至t1時間內(nèi)，A點電位低于B點電位，R2上沒有電流。隨著交流電位上升，A點電位超過B點，即t＞t1。A點電位經(jīng)D1、R2流向C2和直流電路，即處于圖1B的t＝t1與t2之間。當(dāng)A點電位繼續(xù)上升達到D6觸發(fā)電壓后(t＞t2之后)，Q1導(dǎo)通。
在負(fù)半周時，Q1兩端電壓從0開始下正上負(fù)。在未達到Q1門極觸發(fā)電流前，Q1處于關(guān)閉狀態(tài)。C點電位低于B點電位，R2上沒有電流。隨著交流電位上升，C點電位超過B點，即t＞t1。C點電位經(jīng)D2、R2流向C2和直流電路，即處于圖1B的t＝t1與t2之間。當(dāng)C點電位繼續(xù)上升達到D6觸發(fā)電壓后(t＞t2之后)，Q1導(dǎo)通。
R2的作用是使B或C點電位脫離D5的鉗位。設(shè)低壓直流負(fù)載不大以至在半波內(nèi)C2兩端的電位可維持在V附近。
當(dāng)負(fù)載改變時，如L功率增加(阻抗變小)，C2的充電時間提前到來，Q1的觸發(fā)電壓更會提前到來，而且明顯有t’2-t’1＜t2-t1。又由于仍然是在充電開始(取決于B點電壓)和充電結(jié)束(取決于Q1觸發(fā)電壓)的電壓區(qū)間，流經(jīng)R2的電流強度不能增加，凈結(jié)果是直流電路電能減少、電壓下降，負(fù)載適應(yīng)性差，或僅能提取少量的電流。非線性元件產(chǎn)生的射頻干擾未被公開。
文件[4]用微處理器實現(xiàn)了紅外信號接收和雙路開關(guān)的控制，但無發(fā)送電路及其控制。
文件[2][7]實現(xiàn)了“一墻壁上的開關(guān)”對其它墻壁開關(guān)的控制，但未對流經(jīng)身邊的電流加以利用而只用電池供電。此外[2]的設(shè)計集成度低限制了緊湊的發(fā)揮，遙控鍵與原開關(guān)鍵分離，按鍵數(shù)太多，使操作界面不夠友好，頻率編碼在實施上有困難。[7]在多路開關(guān)情況下，不是要改變室內(nèi)布線就是變成多個裝置(多電源、多接收機)。以電池供電的裝置為延長電池壽命，一般不宜設(shè)計通斷指示。以上裝置中發(fā)送電路與接收電路分離，排除了轉(zhuǎn)發(fā)或雙向信息的可能。
文件[5]有開關(guān)部件可更換的概念，但限于無電氣性能的部件。
由于兩線制電子開關(guān)在斷態(tài)時需要一定的電流，電流的大小與開關(guān)自身的設(shè)計耗電及開關(guān)所接的負(fù)載的等效阻抗有關(guān)。這種電流使部分燈具(特別是低功率的)處于半開狀態(tài)出現(xiàn)閃爍或微光。并聯(lián)簡單的分流元件可使現(xiàn)象有所緩解。但僅對部分燈具有效。且目前燈具產(chǎn)品中沒有也不會標(biāo)明不產(chǎn)生這種閃爍的最小電流，這就給使用帶來不確定性。
為改善無線電收發(fā)的效果，在信號的數(shù)字處理方面，如不考慮電耗、成本等因素，有帶線碼編解碼和帶糾錯編解碼等的集成收發(fā)器或模塊，甚至有集成了這些收發(fā)器或模塊的微處理器、片上系統(tǒng)(SoC)等方案可選，但這些都是涉及數(shù)字邏輯的，相對成本較高。文件[4][7]中的微處理器程序沒公開這方面的處理。

發(fā)明內(nèi)容
1.對電源相關(guān)電路的改進原理圖見圖1C。僅討論通態(tài)情況。在通態(tài)控制機制作用下K閉合(圖3-6實現(xiàn)了4種不同的控制機制)。
當(dāng)通態(tài)充電延時電容C3電荷為0時，交流電正半周向C3充電的同時也向B點供電，C點為電流回路。隨著A點電位上升使流經(jīng)R1的門極電流大于Q1觸發(fā)電流時，Q1導(dǎo)通，這時A點與C點電位相同，由于沒有更高的相對電位，C3的充電結(jié)束。充電結(jié)果使C3上電荷為A正D負(fù)。由于B點有蓄能電容C2使而維持較高電位(接近V_)，因此C3無法放電而繼續(xù)保存電能，且電勢與V_相當(dāng))。對交流電為負(fù)半周的情形，類似的結(jié)果是C3上電荷為D正A負(fù)。
當(dāng)C3帶有電荷后，如C3上電荷為D正A負(fù)，D點電位接近B點。這時，當(dāng)交流電從負(fù)半周轉(zhuǎn)為正半周。D點電位等于C3電勢加A點交流電電位而高于B點電位。這意味著在交流電過0后幾乎馬上就能向B點充電而無需等待t’1的時間，而且流量不受電阻限制。隨著A點電位繼續(xù)抬高，經(jīng)R1的門極電流增大，直到Q1導(dǎo)通，半個周期完成。當(dāng)交流電從正半周轉(zhuǎn)為負(fù)半周情況類似。
此改進提高了兩線制開關(guān)在接入不同內(nèi)阻(功率)負(fù)載時寄生電流的穩(wěn)定性?？墒雇☉B(tài)寄生穩(wěn)定電流由數(shù)毫安可以提高到幾乎與主電路電流相當(dāng)(必要場合下要續(xù)流器配合)。
對非線性伏安曲線器件產(chǎn)生的射頻干擾的抑制。這些器件主要有穩(wěn)壓二極管、觸發(fā)二極管、氖管等。在它們的工作電壓區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的電流有豐富的諧波成份(反向區(qū)多于正向區(qū))，其中的高頻分量會對線度與墻壁開關(guān)相當(dāng)?shù)?，體積緊湊的接收電路，特別是使用內(nèi)置天線造成輻射干撓，影響接收距離。
本發(fā)明用以下所有或部分方法抑制或消除非線性伏安曲線器件產(chǎn)生的射頻干擾對產(chǎn)生輻射元件串聯(lián)一電感元件既維持了原有的直流通路又抑制了高頻電流(圖3至圖7)；產(chǎn)生干擾的元件引腳或布線形成的環(huán)狀與天線環(huán)垂直；所有電路的電路板空余空間盡可能(包擴非數(shù)字非高頻電路)實施地線覆銅。在觸發(fā)電路中用“原始的”正弦波觸發(fā)而不用通常的“改進的”觸發(fā)二極管、穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)等脈沖觸發(fā)。
這些處理顯然可以運用到制造體積更小的無線控制的插頭或插座。
圖1C相當(dāng)于把圖2中的“開關(guān)元件0”和“供電機構(gòu)”2部分放大。
2.射頻收發(fā)由微處理器統(tǒng)一控制的墻壁開關(guān)。
在原開關(guān)位置上由同一微處理器處理開關(guān)按鍵、開關(guān)元件動作、射頻信號的接收與發(fā)送是本發(fā)明的一特點。正常情況下，微處理器程序工作在接收解碼狀態(tài)，讀取射頻電路接收送來的基帶數(shù)字序列。發(fā)送功能在原開關(guān)鍵基礎(chǔ)上增加一個發(fā)送轉(zhuǎn)換鍵實現(xiàn)。開關(guān)鍵執(zhí)行原有的開關(guān)功能，指示燈顯示本地通斷狀態(tài)。當(dāng)按下發(fā)送轉(zhuǎn)換鍵后，原有的開關(guān)控制鍵就轉(zhuǎn)換為不同的發(fā)送鍵，即再按開關(guān)鍵后，微處理器就工作在發(fā)送狀態(tài)，選擇與該按鍵相應(yīng)的代碼，經(jīng)轉(zhuǎn)換成的以幀為單位的二進制數(shù)字序列再送入發(fā)送電路，實現(xiàn)對其它開關(guān)的控制。在發(fā)送狀態(tài)下，幀被不斷重復(fù)發(fā)送直到放開按鍵。
不論是移動的遙控器或開關(guān)面板，所有帶發(fā)送功能的按鍵在提供給用戶前都分配不同的二進制編號。開關(guān)在正常使用前須先以訓(xùn)練方式設(shè)置從斷態(tài)(燈具滅)用手持續(xù)地按下某一路開關(guān)的按鍵，持續(xù)約3秒鐘，燈具由亮變滅(指示燈的狀態(tài)也一樣)，這時開關(guān)進入訓(xùn)練模式，按鍵可以松開，訓(xùn)練模式可延續(xù)約10秒鐘。若接收到來自其它開關(guān)面板或遙控器發(fā)來的重復(fù)的編碼，記下此編碼并連同本按鍵的編號一起記錄到非易失存儲器上，訓(xùn)練模式結(jié)束，回到正常狀態(tài)。微處理器將每一次收到的完整的編碼與非易失存儲器內(nèi)的所有編碼做比較。若發(fā)現(xiàn)有相同的編碼，就驅(qū)動編碼隨后的編號所指定的開關(guān)。
一旦開關(guān)具備了發(fā)送電路，同時受控于微處理器，開關(guān)便具備了自動雙向傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)信息的潛力。
開關(guān)上發(fā)送或接收與發(fā)送功能的實現(xiàn)不依賴于電池也是本發(fā)明特點之一。
3.開關(guān)執(zhí)行部件、電源與控制部件及其它外圍部件的可活動分離由于發(fā)送步驟及其電路的引入，在原開關(guān)位置上控制的燈具不再限于原接燈具，除原燈具外控制哪一燈具，控制多少燈具應(yīng)由用戶決定，且用戶的決定也應(yīng)是可更改的。同時產(chǎn)品提供方的開發(fā)改進也是不斷的。本發(fā)明的特點之一是把墻壁開關(guān)分為相對固定的底座和可移動的面板，兩者間用連接器連接。底座有開關(guān)元件和低壓直流電源而面板則有按鍵、指示燈、微處理器及其外圍電路。接口體現(xiàn)了兼容性的思想不同按鍵數(shù)的面板插入不同負(fù)載組數(shù)的底座都是有效的；調(diào)光型的面板插入非調(diào)光的底座也是有效的。產(chǎn)品提供方的新的硬件、軟件將以不同的面板形式或通過連接器上的編程接口下載實現(xiàn)(面向所有可編程器件MCU、SoC等)。
4.續(xù)流器解決半開狀態(tài)問題是在電子開關(guān)與燈具間接一插入網(wǎng)絡(luò)。在開關(guān)通態(tài)時，接通電源與燈具；開關(guān)斷態(tài)時，維持電源對開關(guān)的供電，而對于燈具則實現(xiàn)絕緣，也維持著開關(guān)的低功耗。所接的續(xù)流器與燈具的半開最低電流無關(guān)。另外，由于開關(guān)的斷態(tài)功耗與接入負(fù)載有關(guān)，本續(xù)流器的接入可使斷態(tài)功耗保持在最低水平。這是設(shè)置續(xù)流器的動機。
5.基于程序的數(shù)字收發(fā)處理本特點是特點3的特例。微處理器仍存在可以發(fā)掘的機器時間。數(shù)字收發(fā)處理是微處理器與射頻電路之間的可選模塊，用以改善信號的質(zhì)量。本發(fā)明用軟件嵌入的(Line Code)線碼、數(shù)字鎖相時鐘同步、Barker碼相關(guān)幀同步、糾錯碼的編解碼等處理可提高性能，節(jié)省硬件成本和電耗，為實現(xiàn)更多功能預(yù)留電能。本部分發(fā)明也可用于中低速低成本的其它領(lǐng)域的無線數(shù)字處理。
6.開關(guān)的造型結(jié)構(gòu)為使面板的外觀緊湊，垂放的接收天線向墻里延伸，底座有槽孔配合，使之不干涉。
位于墻壁上的兩個墻壁開關(guān)固定孔，既有與地面呈水平排列的，也有呈垂直排列的。為使一套外殼能在不同情況下維持一定的設(shè)計姿勢，本發(fā)明考慮了面板與底座可在旋轉(zhuǎn)一直角后插入的方案。目的是減小由此增加的模具成本、安裝不便等麻煩。


圖1A在先文件的取電原理圖。
圖1B是在先文件用于產(chǎn)生寄生電流的主開關(guān)，在通態(tài)時開關(guān)兩端在過零后兩種負(fù)載情況的下電流截流時間的對比。
圖1C是本發(fā)明取電原理圖。
圖2是本發(fā)明的整體框圖。
圖3是用極化繼電器實現(xiàn)的底座線路圖，總電耗約1毫安。
圖4是用光耦達林頓晶體管觸發(fā)敏感門極可控硅實現(xiàn)的底座線路圖，開關(guān)組每路電耗約0.25毫安圖5是用光耦過零觸發(fā)免緩沖可控硅實現(xiàn)的底座線路圖，開關(guān)組每路電耗約5毫安。
圖6是用電磁繼電器實現(xiàn)的底座線路圖，開關(guān)組每路電耗約9毫安。
圖7是一種帶有兼容連接器的前延調(diào)光底座的線路圖。
圖8是與單極控制型底座配對的面板電路圖。
圖9是與雙極控制型底座配對的面板中，其中一組的I/O電路圖，其余部分可與上圖相同。
圖10是續(xù)流器電路圖(虛線框內(nèi))。
圖11是圖5的線路板設(shè)計。
圖12是圖4的線路板設(shè)計。
圖13是5位開關(guān)鍵+遙控鍵的面板線路板除去兩面地線覆銅后設(shè)計圖樣。
圖14A是基帶信號的長幀格式。
圖14B是基帶信號的短幀格式。
圖15是解碼時同步判決過程。
圖16是關(guān)鍵執(zhí)行步驟的流程圖，圖17至圖23為完成圖16任務(wù)的程序流程細(xì)框圖。
圖17是程序起動及編碼訓(xùn)練流程。
圖18是開關(guān)按鍵掃描流程。
圖19是碼字分析、遙控鍵掃描、漢明編碼流程。
圖20是時鐘中斷后位輸出的流程。
圖21是時鐘中斷后分別進入信號時鐘同步和幀同步的流程。
圖22是時鐘中斷后分別進入數(shù)據(jù)采樣和位同步的流程。
圖23是(8，4)碼的糾錯糾刪流程。
圖24是開關(guān)整體。面板配3開關(guān)鍵+1遙控鍵。
圖25是按鍵背面，中間下凹以降低面板整體厚度。按鍵可做電度處理，近線路板處做絕緣處理。
圖26是開關(guān)外殼零件分解，包括面板、中間體和底蓋。其中1是為安置面板上較厚零件而削去形成的臺階。2面板導(dǎo)入斜面。3面板彈性卡鉤插入孔，4邊共8個。4天線孔。5散熱孔。6軟纜引線孔。7底蓋固定螺絲引槽。8底座線路板定位柱。
圖27是面板背面。其中10卡勾。11線路板定位螺母。12天線留空位。
圖28是中間體背面。其中9線路板定位臺階。13連接器孔。
圖29是一種續(xù)流器的外形。
圖30是一種續(xù)流器外殼內(nèi)面。
圖31是為適合開關(guān)固定螺絲垂直排列而修改的中間體。
具體實施例方式
本發(fā)明將所有零件安排在兩塊線路板上一塊線路板安放開關(guān)元件、電源線路，它位于底座；另一塊線路板安放微處理器、射頻收發(fā)電路、按鍵、指示燈等外圍電路，它位于面板。兩板間用連接器連接。
底座連接器引腳包含電源和開關(guān)控制兩部分，電源部分有GND——地線+5V——供1至5伏器件或電路使用，如微處理器、指示燈、射頻接收電路等+12V——供5至12伏器件或電路使用，如射頻模塊、電路等開關(guān)控制部分要區(qū)別底座采用不同類型的開關(guān)元件及電路。對開關(guān)組中同一類型的不同分路的開關(guān)用一致的信號電流和極性規(guī)范。除地線外，所有信號都從底座流出，控制面板位于低壓側(cè)(Low side)。這樣既方便現(xiàn)場人員測量，也可讓面板上的控制元件使用節(jié)電的低電壓器件。
有三種情況A)底座為單極型只執(zhí)行通操作的開關(guān)元件，不論是繼電器還是可控硅，不論開關(guān)是單刀型還是雙刀型，也不管觸發(fā)電流要求多少，面板只負(fù)責(zé)將電位經(jīng)用作通斷指示發(fā)光二極管對地下拉，電流的限流由底座負(fù)責(zé)，一般不超過發(fā)光二極管的20毫安。記各路信號線為LN0、LN1、LN2、LN3、LN4。序號0賦予產(chǎn)生寄生電流的一組，以下相同。
B)底座采用雙線圈極化繼電器時，每路開關(guān)有兩條控制線SET和RESET。按OMRON產(chǎn)品的參數(shù)，10-20毫秒的SET電流脈沖，可使開關(guān)處在通態(tài)，同樣的RESET電流脈沖可使開關(guān)轉(zhuǎn)為斷態(tài)。記各路信號線為SET0、RESET0、SET1、RESET1、SET2、RESET2、SET3、RESET3、SET4、RESET4。若采用單線圈，則要求兩控制線承受雙向電流，電流流向不滿足上述要求。
C)底座為調(diào)光電路。由于通過專用的數(shù)字或模擬信號線實施的多種新型調(diào)光方案，已自成系統(tǒng)，屬更新而非改造的范疇，又由于PWM調(diào)光主要在燈具鎮(zhèn)流器上實施，在墻壁開關(guān)位置上實施仍有包括干擾等問題。因而在此只考慮通過電源線相位的前沿調(diào)光和后延調(diào)光。首先須有外電源過零信號檢測線Z。每路開關(guān)各有一條分別用于前后延調(diào)光的觸發(fā)控制線，記為FT和BT。由于在相同導(dǎo)通波形面積下，過零后的前延調(diào)光的觸發(fā)時刻Ft和后沿調(diào)光的持續(xù)時間Bt有如下關(guān)系Ft＝半周時間-Bt這意味著只要每路增加一條I/O線，幾乎不用增加軟件開銷，面板上的同一調(diào)光強度的設(shè)置就能同時兼容前延、后延或前后延混合調(diào)光的底座(僅從連接器本身考慮)。調(diào)光型面板插入非調(diào)光型底座，只要其全通信號(180度)為開關(guān)信號而非脈沖信號便能實現(xiàn)兼容。
統(tǒng)一A)型與B)型的接口是完全可行的，信號變換簡單，只是要增加成本。
面板連接器除了有與底座連接器對應(yīng)的腳位，還有給微處理器編程部分，兩者有可能重疊，視線路安排及不同的微處理器而定。
連接器用板對板高約4.2mm，腳間距1.27mm，2排×10腳的SMD連接器，底座用排母，面板用排針。以下是按上述構(gòu)思完成的一種腳位安排一覽。

下面介紹底座電路。圖3至圖6按耗電量從小到大列出四種底座實現(xiàn)電路。按鍵數(shù)量、按鍵型式生產(chǎn)人員可自行取舍。在總的設(shè)計電流不變情況下，底座耗電越小，可為面板提供的電量就越多。
電路圖包含了電源部分的線路細(xì)節(jié)。通態(tài)限流電容容量在幾微法至幾十微法，視供電電流而定，由無極電解電容實現(xiàn)。
采用光耦復(fù)合晶體管觸發(fā)敏感門極可控硅開關(guān)的優(yōu)點是耗電量少。缺點是可控硅要加緩沖電路，占用大量空間，甚至每路燈具前都要加續(xù)流器。
采用光耦過零觸發(fā)器件觸發(fā)免緩沖(Snubberless)可控硅有減小緩沖電路所占空間，減少續(xù)流器等便利。缺點是耗電量大增。
采用電磁繼電器的較半導(dǎo)體開關(guān)可靠性高，發(fā)熱量不受功率影響。缺點是耗電量最高(靈敏型電磁繼電器約0.2W)。
上述三種都是單極型控制的開關(guān)元件電路。對此，微處理器可用較少的控制線。當(dāng)多按鍵面板插入少分路的開關(guān)時，多余的控制通路的指示燈自然不亮，多余的按鍵將用于遙控。
底座采用極化繼電器的優(yōu)點是節(jié)能，只有用作電源通路的可控硅有明顯熱效應(yīng)。缺點是控制電極的雙極性。如不想增加電路復(fù)雜性，微處理器需要每開關(guān)通道多增加2條控制線(見圖9)，在按下虛空通道的按鍵時，需先檢測I/O口才決定是否點亮指示燈。盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但目前難于找到價格和規(guī)格都合適的極化繼電器，優(yōu)其是國產(chǎn)品(有廠家在研發(fā)中)。
兩線制下的開關(guān)組難以獲得精準(zhǔn)的過零信號或參考電位。圖7是帶零線的前延調(diào)光底座的電路原理圖，其特點是連接器所在的拓?fù)潼c位，使得面板可以根據(jù)過零信號對不同通道的負(fù)載做切相控制。目前已有燈具芯片或電路支持熒光燈(菲利普公司)、鹵化物燈(國際整流器公司)等多種燈具的前延調(diào)光。而后延調(diào)光成本和復(fù)雜性高于前延調(diào)光，在一般應(yīng)用中市場情況不明，在此僅做預(yù)留開發(fā)考慮。
國際上墻壁開關(guān)的尺寸規(guī)格不盡一致，我國的規(guī)格與歐洲的相近而與美國日本等當(dāng)?shù)仄毡椴捎玫牟煌ｋ娐钒逶O(shè)計時須考慮GB16815.2-2000安全規(guī)范中有關(guān)爬電距離及基板絕緣度等要求，圖10是基板尺寸為55×55mm(適合內(nèi)壁面積≥70×70mm的墻內(nèi)固定合)時元件密度較高的原理圖4的電路板設(shè)計，說明容積的可行性。部分元件體積較大，如安規(guī)電容等，在開關(guān)分組較多時不能以常規(guī)的插立方式安放，只能加長引線、套絕緣護套重疊在較矮的元件之上，再用融膠或其它方法固定。圖11是原理圖5的電路板設(shè)計，空間較寬松。
下面介紹面板電路。圖8為配合單極型開關(guān)元件底座的一種面板電路原理圖。微處理器用TI的MSP430F11X1。如不考慮兼容繼電器，可不用三極管緩沖，而由微處理器引腳直接下拉(圖略，軟件略改)。
圖9為配合雙極型開關(guān)元件底座時圖8須修改部分的電路原理圖。微處理器是MSP430 F12X1。
圖中的發(fā)送電路采用簡單的電容三點式振蕩電路，接收電路為超再生電路，收發(fā)為共用信道，如315Mhz，在這方面，業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員完全可以采用許多不同的公知技術(shù)的組合，如聲表面波振蕩器、超外差接收、變?nèi)荻O管調(diào)諧、不同的調(diào)制技術(shù)(OOK、ASK、FSK等)、由半導(dǎo)體生產(chǎn)商提供的發(fā)送芯片、接收芯片、收發(fā)芯片(特別是Micrel公司提供的具有掃頻自動調(diào)諧功能的芯片)等等，只要它們是作為微處理器的基帶信號與傳輸載頻信號之間的變換器。以及這些技術(shù)在電流消耗及天線的按排是實際可行的。
在圖8的電路中，為節(jié)省微處理器的控制線，在發(fā)送電路工作時，微處理器不切斷接收電路的電源而只是不讀取信號。對于一般的完成基帶信號與傳輸載頻信號變換的傳輸載頻信號收發(fā)電路，或芯片，微處理器的信號處理程序只須視該電路的接口如何，參照手冊略作改動即可。例如有的模塊或芯片帶有接收模式與發(fā)送模式的切換信號等。這些工作，一般從事單片機的技術(shù)人員可自行完成。
發(fā)射天線用線路板薄銅做。接收天線用垂直于線路板的金屬環(huán)做，垂直方向面向墻內(nèi)，使結(jié)構(gòu)緊湊。垂型環(huán)形天線有利于減小電路板上環(huán)狀布線形成的干擾，但會對面板的單獨包裝、更換帶來不便。在進一步合理布線或有其它抑制干擾的方法，如開關(guān)底座外殼經(jīng)導(dǎo)電材料的表面處理等，使干擾降低到可接受水平時，接收天線也會由線路板薄銅做成。
圖12為5開關(guān)鍵+1遙控鍵的面板電路板，尺寸是68×68mm。收發(fā)天線都是環(huán)形天線，位于線路板邊緣而與另一線路板突起處。微處理器位于遠(yuǎn)離接收電路的一側(cè)，垂型環(huán)形天線的另一板面(外殼面)。
圖10是續(xù)流器的電路圖，它利用了繼電器觸點有較高的釋放電流的特點，在此電流下觸點是不閉合的，這就使原來導(dǎo)致負(fù)載處于半開狀態(tài)的電流，現(xiàn)在卻不能到達負(fù)載，從而滿足續(xù)流器的設(shè)計要求。
當(dāng)開關(guān)需要更大的斷態(tài)電流時，可在續(xù)流器前并接阻容器件(虛線處)。
微處理器程序要完成的步驟見圖16。具體由主循環(huán)程序和中斷程序構(gòu)成。
主循環(huán)程序完成時間要求相對較慢的處理，包括，手動指令分析、信號內(nèi)容分析、(8，4)漢明碼編碼、(8，4)碼的糾錯與糾刪、編碼訓(xùn)練。流程見圖17-19、圖23。在圖17和圖18中把手動指令分析分解為開關(guān)按鍵掃描和發(fā)送轉(zhuǎn)換鍵掃描。中斷程序在定時器到達中斷時間點時執(zhí)行，完成時間要求相對較快的處理，包括基帶信號收發(fā)，包括時鐘同步、幀同步、雙相碼(不難推廣到其它的位同步線碼，如脈寬調(diào)制PWM，在此僅以雙相碼為例)的收發(fā)、失真判別、刪除位記錄、伴隨式計算。流程見圖20-22。應(yīng)注意在某一時間段內(nèi)會有至少兩個程序同時運行，稍后再做詳細(xì)說明。
目前定義右下角按鍵為發(fā)送轉(zhuǎn)換鍵。所有按鍵都用時間測量的方法做毛刺處理，以一次程序循環(huán)為時間單位(不求精確)。在有嚴(yán)格節(jié)電限制時，對采用極化繼電器的底座，展寬的時間可考慮適當(dāng)延長，以便有蓄能濾波電容有足夠的充電時間。對觸摸型按鍵，由此于按下形成信號為連續(xù)方波，在累計按鍵時間時，0電平用-1，1電平用+2。
所有開關(guān)面板和遙控器內(nèi)都有一個二進制基本編號，長64位。同一裝置的按鍵用第0號、第1號、...、第n-1號編號，基本編號加上編號即該按鍵發(fā)送編碼。共有264個可用編碼(部分編碼由系統(tǒng)保留，編碼長度修改權(quán)也保留)。
64位碼每4位按擴展Hamming碼(8，4)編碼成128位，使最小碼距為4，再用雙相碼編碼成256個碼片，使碼片一級最小碼距為8，碼字包括全0全1碼字。這256碼片將放入數(shù)據(jù)幀中。每碼片時間約200微秒。
數(shù)據(jù)幀有兩種可選結(jié)構(gòu)，一種是1010。。。的時鐘同步段加Barker碼加雙相碼數(shù)據(jù)段(圖14A)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是沒有連續(xù)超過3碼片的0或1，有利于抗干擾。缺點是時鐘同步段長度須與數(shù)據(jù)段長度相當(dāng)，否則解碼器有可能在數(shù)據(jù)段完成時鐘同步開始進入幀同步，等到同步失敗復(fù)位時又錯過下一次時鐘同步時機，結(jié)果難以接收到正確的數(shù)據(jù)。另一種結(jié)構(gòu)是起始段1加同步段0加起始位加雙相碼數(shù)據(jù)段(圖14B)。與前一結(jié)構(gòu)相比省去了Barker碼同步段，以下僅討論前一結(jié)構(gòu)的解碼。
在數(shù)據(jù)段未做進一步定義前，全部賦予開關(guān)編碼。時鐘同步段提供不少于5個雙相位的參考時間，以便有連續(xù)3位刪除后再同步。
整個接收過程都需要用過采樣(Oversampling，大于信號速率的2倍)進行。例如對200微秒的碼片，過采樣次數(shù)為4時，就要采用間隔為50微秒的均勻時鐘中斷。
接收端與發(fā)送端時鐘同步的數(shù)字鎖相過程若接收到均勻的1010。。。碼片，在固有中斷時鐘C下共采樣S次，取N碼片，則得碼片時間Tm＝SC/N。非整數(shù)誤差A(yù)Tm＝C/N。若要求過采樣次數(shù)為K，則新的(中斷)時鐘為Tm/K＝SC/(NK)。
軟件實現(xiàn)Barker碼運算較硬件復(fù)雜，但本發(fā)明采用查表法可使運算簡化。設(shè)c1是當(dāng)前接收碼片，c2，。。。，c7是過去的碼片，b1，b2，。。。，b7是7位Barker碼，對電平作(0，1)→(-1，1)變換，則Barker碼相關(guān)函數(shù)
B(c1,c2,···,c7)=Σi=17cibi=Σi=14cibi+Σi=57cibi=B1(c1,c2,c3,c4)+B2(c5,c6,c7)]]>B1自變量有16種取值，B2自變量有8種取值，B1、B2可先算好，然后用查表獲得。如B2(0，0，0)＝-3 B2(0，0，1)＝-1 B2(0，1，0)＝-1 B2(0，1，1)＝1B2(1，0，0)＝1B2(1，0，1)＝1B2(1，1，0)＝1B2(1，1，1)＝3當(dāng)B達到判決門限時(如＝5)，表明目前碼片時刻已達幀同步，進入雙相碼解碼。
刪除位是利用過采樣判別相位失真而形成的，也可用多數(shù)表決等其它方法實現(xiàn)。
B(J)、S(J)、L(J)分別是雙相碼的位同步點、采樣點和位同步搜索上限(參見圖15)。J是同步態(tài)數(shù)，表示連續(xù)不同步的狀態(tài)，正常為0，有一連續(xù)不同步為1，如此類推。在新時鐘下B、S、J只與K有關(guān)，可存于ROM中或+K的運算求得。
糾錯糾刪安排在中斷外的主循環(huán)中，只要在一個碼字內(nèi)(16碼片)完成就不影響正常接收。
設(shè)接收字R＝(R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8)。(8，4)Hamming碼的生成矩陣G、校驗矩陣H分別為G=11101000101101000111001011010001,]]>HT=h11h21h31h41h12h22h32h42h13h23h33h43h14h24h34h44h15h25h35h45h16h26h36h46h17h27h37h47h18h28h38h48=10001100101010011110101111111101]]>解碼過程先計算伴隨式SST=(RHT)T=S4S3S2S1=R1h11+R2h12+R3h13+R4h14+R5h15+R6h16+R7h17+R8h18R1h21+R2h22+R3h23+R4h24+R5h25+R6h26+R7h27+R8h28R1h31+R2h32+R3h33+R4h34+R5h35+R6h36+R7h37+R8h38R1h41+R2h42+R3h43+R4h44+R5h45+R6h46+R7h47+R8h48]]>可這樣計算對每一接收位Ri，若為0則跳過，若為1則對[hi1，hi2，hi3，hi4]用異或累加，R8處理完后，累加結(jié)果為伴隨式值。伴隨式中S0，S1，S2與錯誤圖樣e的關(guān)系是

結(jié)合S4的經(jīng)典判決是情形1，當(dāng)校驗結(jié)果(S4，S3，S2，S1)＝(000)時認(rèn)為接收無誤。
情形2，當(dāng)S4＝1、(S3，S2，S1)≠(000)時認(rèn)為有1個錯誤，R+e為解碼。
情形3，當(dāng)S4＝0、(S3，S2，S1)≠(000)時認(rèn)為出現(xiàn)了一個以上的偶數(shù)個錯誤，解碼失敗。
情形4；當(dāng)S4＝1、(S3，S2，S1)全為0時，認(rèn)為出現(xiàn)了一個以上的奇數(shù)個錯誤，判定解碼失敗。
(8，4)碼可糾1刪、2刪、1錯1刪、3刪。糾錯過程是將全0及全1兩次代入伴隨式計算，取錯誤圖樣最小的，便能完成糾刪。以3個刪除位為例，3個刪除位有23＝8種可能排列(忽略其中每一位在8位(8，4)碼中的具體位置)000、001、010、100、011、101、110、111。如實際刪除位在前4種可能中，通過代入0的過程求出；實際刪除位在后4種可能中，通過代入1的過程求出。
進入訓(xùn)練模式后，接收到連續(xù)接收到兩個相同的編碼序列就認(rèn)為訓(xùn)練成功。經(jīng)訓(xùn)練后存儲的記憶格式為編碼+開關(guān)通道編號。正常操作下解碼完成后進入碼字分析。圖19是最簡單的分析流程。從非易失存儲器中查得編碼后，取對應(yīng)的開關(guān)通道編號(流程圖中的執(zhí)行碼)就能通過端口驅(qū)動開關(guān)元件。
簡單的信號轉(zhuǎn)發(fā)，只要在流程圖的“命令分析”與“執(zhí)行命令”模塊中，把接收到的代碼按發(fā)送的需要做必要的變換，變成目標(biāo)代碼，將目標(biāo)代碼送到發(fā)送緩沖區(qū)，再置發(fā)送狀態(tài)便可實現(xiàn)。
以上處理適合各種不同的基帶/傳輸載頻信號變換電路(圖2)。
線碼的使用使我們不必?fù)?dān)心信號中有過長間隔的“0”或“1”，即便編碼中有保留字，但只要有一定的連續(xù)性，由通用編程器的自動增量編程也能方便地實現(xiàn)批量編程。
下面再對流程圖作更詳細(xì)的描述，看如何完成圖16的各步驟。
進入主循環(huán)前的步驟100判斷是否需要清除所有已訓(xùn)練的并儲存在非易失存儲器中的編碼(步驟101)，供用戶選用。接收復(fù)位102使系統(tǒng)能處在處理一個數(shù)據(jù)幀的起點，可由子程序?qū)崿F(xiàn)，涉及變量、指針、標(biāo)志等見圖22的步驟197。由于在正常情況下，系統(tǒng)運行在接收狀態(tài)下，故進入主循環(huán)前步驟103置接收狀態(tài)標(biāo)志，并開放中斷給定時器。
“恢復(fù)基帶接收信號”的步驟從圖21的步驟169開始，一次中斷是接收測量的最小時間單位?；謴?fù)基帶接收信號的各分步驟由步驟170分配，可通過一間接轉(zhuǎn)移指令實現(xiàn)。各分步驟有1)接收復(fù)位出現(xiàn)在程序運行前的圖17步驟102，或是找不到有效的時鐘同步段或是進入幀同步時找不到幀同步碼的圖21的步驟186，或是在雙相碼位同步失敗時的圖22的步驟196，或是在糾錯糾刪失敗后的圖17的步驟226。
2)時鐘同步嘗試讀取圖14A中時鐘同步斷。運行到步驟174表示仍未檢測到相變，處在一個碼片內(nèi)的計數(shù)測量。中斷返回等待下一次中斷。若檢測到相變則進入步驟175先做電平記錄，到步驟176開所測信號是否為等距方波(1010。。。)，若不是就通過步驟186返回復(fù)位狀態(tài)。若是方波就在步驟177記下長度，并在步驟178記錄成功通過測量的碼片數(shù)和準(zhǔn)備下一碼片測量前的清零。步驟179看檢測過的碼片數(shù)是否達到最低要求的數(shù)量，若是則按前面提到過的公式設(shè)置新的計時器中斷時鐘、準(zhǔn)備進入幀同步的采樣點、移動步驟170的轉(zhuǎn)移指針至幀同步、準(zhǔn)備幀同步數(shù)據(jù)，否則返回等待下一次中斷。
3)幀同步通過步驟181找到碼片的中間點，在步驟182計算接收字的Barker碼相關(guān)值，查表通過一條相對尋址指令便能實現(xiàn)。經(jīng)過一定碼片計數(shù)仍不能同步時，表明正確恢復(fù)信號無望，應(yīng)通過步驟185及時復(fù)位。步驟184表明幀同步已成功，為進入雙相碼采樣做準(zhǔn)備設(shè)置采樣位置、移動步驟170的轉(zhuǎn)移指針至雙相碼采樣。同步態(tài)清零。同步態(tài)J是反映連續(xù)遇到不能同步的情況，主要用于在無外同步信息情況下，利用自身信息做盲同步，詳見圖15。正常情況或雙相碼位同步成功時同步態(tài)為零。所謂自身信息就是采樣點位置S(J)、相變點位置B(J)和相變點搜索上限位L(J)。
4)雙相碼采樣在圖22的步驟187到達采樣點(碼片中點)后，步驟193記下數(shù)據(jù)電平，移動步驟170的轉(zhuǎn)移指針至位同步。
5)位同步檢測到相變后，步驟202和步驟203看相變位置有無失真。若無失真，就在步驟201完成前面提到的伴隨式的計算(矩陣數(shù)值在固化數(shù)據(jù)中查找)，主要是模二和累加。R0和R1分別是假設(shè)刪除位為0和刪除位為1時所形成的接收字，供糾刪運算時，做全0帶入和全1代入的步驟使用。對于非刪除位，R0和R1都以實際位值進入。若檢測到相位失真，就進入再同步處理，以期待在下一位獲得同步。步驟194和步驟195判斷如同步態(tài)、刪除位個數(shù)之一超過3，接收過程就要復(fù)位重來。由于沒有同步，所以當(dāng)前位為刪除位，這時在步驟205，R0和R1就要分別以0和1進入。并用數(shù)組E(i)記下刪除位位置是(8，4)碼中的哪一位，i是一碼字內(nèi)當(dāng)前刪除位的個數(shù)。步驟200將步驟170的轉(zhuǎn)移指針移回雙相碼采樣。步驟198在步驟199判別滿一碼字后，保存處理數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一碼字處理。由于位同步步驟的處理時間最長，直接影響整個系統(tǒng)的處理速度，有經(jīng)驗的程序員會把部分處理，如步驟198移到處理時間較短的步驟，如雙相碼采樣中，再用信號燈做必要的交接處理。步驟198的置解碼標(biāo)志就是一個信號燈，它標(biāo)志者“恢復(fù)基帶接收信號”的處理一個碼字的用中斷程序處理部分已完成，余下步驟將交給處于主循環(huán)中的圖23的糾錯糾刪步驟。
6)糾錯糾刪在主循環(huán)中，解碼標(biāo)志在圖17的步驟104起作用。步驟206利用中斷程序中完成的伴隨式，把前面提到過的(8，4)碼經(jīng)典判決用子程序207完成，獲得錯誤圖樣e。步驟214查是否需要糾刪，若無刪除位就經(jīng)步驟225和步驟224完成糾錯糾刪。在有刪除位的情況下，第一伴隨式實際是以0代入刪除位算得的伴隨式，第二伴隨式是以1代入刪除位算得的伴隨式。顯然第二伴隨式等于第一伴隨式模二和所有刪除位對應(yīng)的H矩陣列。即第二伴隨式由步驟215、步驟216、步驟217和步驟218完成。經(jīng)步驟219再獲得另一錯誤圖樣e1。步驟220判別解碼失敗，步驟221、步驟222和步驟223取得最小錯誤圖樣并成功解碼。
7)數(shù)據(jù)整理根據(jù)糾錯糾刪的成功與否直接進入圖17的步驟105或步驟226。若步驟106檢測到一幀的數(shù)據(jù)字節(jié)已接收，這時系統(tǒng)就暫時不需要在接收信號，可在步驟108關(guān)閉中斷以加快處理速度。數(shù)據(jù)整理完畢后在步驟116再開放中斷并準(zhǔn)備下一幀接收。步驟117撤除信號燈，使這部分程序在下一次置信號燈時才運行。
“儲存訓(xùn)練編碼”的步驟在步驟109判別處于訓(xùn)練模式之后先在步驟110將收到的數(shù)據(jù)與訓(xùn)練緩存的內(nèi)容進行比較，如不一致，就在步驟111將數(shù)據(jù)移入訓(xùn)練緩存；如內(nèi)容一致，就在步驟112看非易失存儲器中有無已存編碼，如有就在步驟113替換此編碼對應(yīng)的開關(guān)量指令組合；如沒有就在步驟114將剛恢復(fù)得到編碼連同開關(guān)量指令組合一起加入記憶隊列。從步履115看出，加入隊列的指針是循環(huán)移動的。注意在這部分程序內(nèi)仍未撤除訓(xùn)練標(biāo)志。如沒有訓(xùn)練標(biāo)志，就在步驟109轉(zhuǎn)向“信號內(nèi)容分析”。
“開關(guān)量指令分析”的步驟參見圖18、圖19，先通過一個類似步驟170的多路器步驟118，將處理所有開關(guān)量的相同程序分解成每一循環(huán)只處理單個開關(guān)量的線程。處理包括以下分步驟1)按鍵毛刺過濾步驟119→步驟120→步驟121讀按鍵端口，在此用端口電平＝1表示有按鍵按下(用圖8所示線路實現(xiàn)觸摸式開關(guān)時，按下信號為方波)，0電平表示按鍵松開→步驟122→步驟123→步驟124→步驟125→步驟126離開線程。
2)按鍵確認(rèn)步驟118→步驟119→步驟120→步驟121→步驟122→步驟123→步驟124→步驟125→步驟131→步驟133→步驟134。
3)按鍵超時過濾步驟118→步驟119→步驟120→步驟121→步驟122→步驟123。
4)按鍵松開步驟118→步驟119→步驟120→步驟121→步驟138→步驟139。
5)進入訓(xùn)練狀態(tài)步驟118→步驟119→步驟120→步驟121→步驟122→步驟123→步驟124→步驟127→步驟128。
6)轉(zhuǎn)換按鍵功能步驟146→步驟157。
7)選擇待發(fā)送編碼步驟118→步驟119→步驟120→步驟121→步驟122→步驟123→步驟124→步驟125→步驟131→步驟133→步驟134→步驟135→步驟136→步驟146→步驟147→步驟148→步驟149→步驟150→步驟151→步驟153→步驟151→步驟154→步驟156→步驟155。步驟151是生成矩陣G運算的子程序。
“信號內(nèi)容分析”在圖19中主要是在非易失存儲器中的查找，提取數(shù)據(jù)。
“改變開關(guān)元件的狀態(tài)”在本實例中只有一個步驟，步驟137。
“構(gòu)造基帶發(fā)射信號序列”步驟見圖20，包括以下分步驟，同樣由類似步驟170的多路器159分配1)輸出時鐘同步段步驟160將1010。。。序列在輸出端重復(fù)若干次。步驟164是移動步驟159的針。
2)輸出幀同步段步驟161將Barker碼從存儲器中每次左移一位至輸出端，直到完畢。
3)輸出數(shù)據(jù)雙相碼步驟162→步驟163→步驟165→步驟166→步驟167每次發(fā)送一碼片。
在開關(guān)的外殼上對開關(guān)固定螺絲垂直排列的適應(yīng)性考慮可分有兩種情況，一是底座旋轉(zhuǎn)時底座線路板連同接器都跟隨旋轉(zhuǎn)，而面板的連接器跟隨旋轉(zhuǎn)，面板線路板要改動，面板外表不動(見圖26)。二是底座旋轉(zhuǎn)時，底座連接器不動，這時底座線路板、底座外殼的中間體部分要改(圖31)，面板不可采用向下垂放的環(huán)天線，否則與固定螺絲干涉。
按GB16815.1-1997的要求面板卡勾的彈力要求面板拆卸時需借助工具。底座底蓋須壓緊軟纜引線。
續(xù)流器的更進一步考慮是如何壓縮體積，使其能放入薄形的燈具支架內(nèi)。圖30顯示續(xù)流器外殼的內(nèi)面帶有元件及線路板的壓印，用意是外殼減小厚度時可維持一定的強度(做骨架有困難)。
權(quán)利要求
1.連接在負(fù)載與交流電子開關(guān)之間的插入網(wǎng)絡(luò)在電子開關(guān)斷態(tài)時，維持對電子開關(guān)的供給電流，斷開與負(fù)載的連接；在電子開關(guān)通態(tài)時，負(fù)載與電源的連接接通。
2.根據(jù)權(quán)項1，由降壓電容器、整流濾波電路、繼電器構(gòu)成的連接在負(fù)載與交流電子開關(guān)之間的插入網(wǎng)絡(luò)在電子開關(guān)斷態(tài)時，維持對電子開關(guān)的供給電流，繼電器斷開與負(fù)載的連接；在電子開關(guān)通態(tài)時，繼電器接通負(fù)載，使負(fù)載與電源的連接接通。
全文摘要
續(xù)流器解決電子開關(guān)的斷態(tài)供電和因負(fù)載半開狀態(tài)而出現(xiàn)的微光或閃爍問題。
文檔編號H03K17/94GK1601901SQ200410051910
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
發(fā)明者馮家寧 申請人:馮家寧