本文介绍一款具有人性化的家用无线遥控控制器的设计与制作,该控制器可以用来控制灯光,也可用来控制电风扇等等。下面以控制白炽灯的开、关为例介绍其工作原理。
现在家中的照明存在一些人们习以为常的“大问题”,例如:①、家庭中新装修的房间中的照明灯开关一般设计成墙壁开关,白天开、关灯没有什么感觉,到夜间开、关灯感到不方便,尤其冬季的夜间下床开、关灯更感到怵头;②、夜间小解起床打开照明灯,人眼很难适应这种强烈反差的环境亮度变化,使人们虚起眼睛看物,甚至闭着眼睛等待眼睛适应后才能睁眼,有条件的用户在房间里安装有高亮的照明灯和夜间使用的微光两种灯具,两个照明灯不但增加材料成本,使用起来也比较麻烦;③、交流电网在夜间负载减小,供电电压升高,据笔者测量夜间电压常常升高到250V,甚至更高,此时开灯灯丝温度发生聚烈变化且工作在过载状态下,灯泡非常容易损坏。据统计大部分的白炽灯损坏于夜间的开灯。
人性化的无线遥控控制器用于控制照明灯时,通过无线遥控方式,不但解决了在房间内任意位置开、关灯的问题,而且电灯灯光可以调光、保持。在开灯时其灯泡供电从0V逐渐升高到全压点亮或者升高到设定的功率值保持亮度,关灯时电压逐渐降低,直至熄灭。这种柔性开、关灯的特性,消除了原来硬性开关时电流对灯泡的冲击,从而大大延长了灯泡的使用寿命。
该控制器可以设置任意的灯光亮度,如果在夜间开灯使用低亮度开关,不但灯光适应人们的生理特点,也避免了线路高电压给灯泡带来的过载危害。笔者2003年设计制作的第一个版本的无线遥控控制器用来控制的照明灯,一直使用到现在,还从未更换过灯泡。
1、
遥控器的使用操作:
该控制器使用一个4按键无线遥控器进行操作,无线遥控器的外形如图4所示。“A”按键是第一亮度开启按键,“B”按键是第二亮度开启按键,“C”按键是关闭按键,“D”按键是输出渐变按键,当用于控制电灯时,该按键是变光按键。变光规律如图3的曲线①所示。变输出按键有3种变化规律,分别如图3中的①、②、③所示,重复按“D”按键,变化输出规律交替变换。
上述的“D”按键变化输出曲线①用于设置输出电压时使用,主要的是为“A”和“B”按键设置输出时使用。当用于电风扇控制时,这三条变化曲线就是三种不同规律的自然风输出曲线。由于曲线1的周期较短和软启动曲线不利于电风扇启动这两个原因,曲线1一般不做风扇模拟自然风的工作线。图中曲线②是规律的模拟自然风的曲线,工作时间和停止时间是固定的,比例为2:1,曲线③是一种随机变化曲线,工作时间的长短,风扇减速时的速率都是随即数据,人体感觉到的风扇吹风更接近自然风。
2、
极低的静态功耗:
现在全国乃至全世界都在提倡节约能源,在家庭中的电灯线路中加入一个控制器其静态耗能多少是人们非常关心的问题。本控制器采用了低功耗设计,工作状态下的耗电量与静态状态下耗电量相同,在220V正常的供电电压下,其工作电压和电流分别是:8.5V和3.2毫安,P=8.5X3.2=27毫瓦。也就是说,连续工作24小时耗电量等于0.027(瓦特)X24(小时)=0.65瓦时,每月用电19.5瓦时。按0.50元/度电费进行计算,每月需要0.5X0.0195=0.975分钱,不足1分钱。有的用户白天关闭了其灯的墙壁开关,只有天黑后打开墙壁开关再使用遥控器控制,按每天开启12小时的墙壁开关计算,每月的电费用为0.5分钱,也就是说2个月空耗1分钱的电费。一年消耗电能仅仅6分钱,一年中所节省的灯泡费用已经远远超过空耗电的费用。
该电路采用电容降压供电,其阻抗呈容性,对于感性的家庭负载来说,起到一个提高功率因数的作用,笔者没有计算通过控制器的容性负载提高功率因数所节省的电能,也没有必要进行计算,但是容性负载毕竟有利于家庭电网,有利于节省电能。
该产品的新颖性和趣味性深受用户好评,有人购买此产品后该网上,遥控器不离手控制改变各种灯光亮度,觉得好玩有意思。也有人当任不在家时,为了给人一种家中诱人的感觉,使用随机开关功能或者变光功能,自动控制灯光亮暗。
零售价(含遥控器)48元/套(5A);
零售价(含遥控器)42元/套(1A);
