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剖析使用了13年的“新思维860-Ⅱ型”家庭照明分组控制器【精华】

高工
2013-05-24 23:15:03     打赏
最近回老家,老妈让我看看一间房内的灯开关,说是用一个开关控制几个灯泡亮,现在不起作用。打开壁上的灯开关盒,没有故障;取下灯具,里面有一个照明分组控制器,拆下后检查,火线接触不良,重新接线,按下电源开关,亮了。
这只13年前的控制器还挺耐用的,拆开看看是甚么原理!

一、外貌
体积比火柴盒稍大些:


出厂批号:99年9月,13年过去了,算是很耐用(另一间房内的控制器也还在用)。


“新思维”牌,名称“数码分组控制器”,那个年代“数码”是高科技的代名词,能糊弄许多人,实质是电子控制器。外壳上贴的接线图及使用说明标识很清楚,方便安装。


二、拆解
用小刀撬开盖子:



取出电路板,元件全是手工焊接,歪歪斜斜,一看就是小作坊的产品:


电路板背面:


降压电容采用了CBB 105J/630V,表面划痕很多,疑似拆机元件:


整流桥用1N4007,油漆有脱落,也疑似拆机元件:


为IC提供稳压电源的摩托罗拉公司小功率稳压二极管(12V):


滤波电解电容sunking牌:


集成电路用的是东芝公司TC4013BP(99年26周),双D型触发器:


驱动继电器的小功率管S9014:


继电器JRC-21F(4100)(2A/12V):老标准触点1-3A/125V,用在220伏电路中有点悬。


电子元件不多,手工描绘电路图如下(供参考):

三、电路原理分析
为便于分析理解,将电路图中的双D触发器分为两个部分,整理如下:
(没有耐心看的朋友,可简单理解为循环顺序控制器即可,飘过。) 
       220V交流电经电容C1降压、D1~D4全波整流,经C2滤波,得到约l6V的直流电压。一路通过D5给J1、J2两个控制继电器提供工作电源;另一路经D6,与稳压二极管WD1、R4、C3一起构成较稳定的l2V直流电源,供双D型触发器4013工作使用。二极管D5、D6起隔离作用,当使用开关切换亮灯时,短时间断电,C3、C4储存的电能用于短时间维持电路工作。        4013是由时钟脉冲上升沿触发的双D型触发器。上升沿触发是指该触发器,仅仅在时钟脉冲CLK的上升沿,即由0变为1的时刻,才能接受数据输入信号,以改变电路输出状态,其它时刻电路输出状态都保持不变。由于自身带有预置端和清除瑞,当预且端SET=0、清除端RESET=1时,无论触发器其它输入端此时为何值,也不论触发器原来处于什么状态,触发器输出端都将变成Q=0、反向Q=1的状态,也就是执行清除操作;而当预置端SET=1、清除端RESET=0时,无论触发器其它输入端此时为何值,也不论触发器原来处于什么状态,触发器的输出端状态都将变成Q=1、反向Q=0,即执行预置操作;当预置端SET=0、清除端RESET=0时,触发器进入正常工作状态(一般情况下S、R不允许同时为1)。在该电路中两个D型触发器的输出端都与各自的数据输入端D相连,构成T触发器的形式,其特点就是每当触发时钟脉冲到来后,触发器状态就翻转,其他任何时候触发器的状态都保持不变。        当电源开关K第一次由断开变为闭合接通时,黄线组所接灯泡L1开始工作,同时滤波电容C2、C3两端分别为l6V、l2V的直流电压,由于电容C4两端电压不能突变,加之R2阻值较大,当两个T触发器建立起稳定工作电压时,其清除端都为高电平,即R1=1、R2=1,同时因预置端接地,即S1=0、S2=0,故触发器执行清除操作,使得Q1=0、Q2=0,三极管VT1、VT2都截止,继电器J1、J2均不动作,蓝线组和绿线组所接灯泡L2、L3都不会工作;随着C4充电,R2上的电压不断降低,当降到一定程度时,R1、R2端都变成了低电平,此时SET(即S1、S2)=0、RESET(即R1、R2)=0,触发器进入正常工作状态,当:电源开关K由通到断,由于电容C3容量比较大,再加上D6的隔离作用,C3上的电量不会很快放完,能维持触发器工作一小段时间,若此期间又很快第二次接通K,在CK1输入端上形成脉冲上升沿,使第一个T触发器状态翻转,Q1=1,三极管VT1导通,继电器J1动作,触点J1吸合,蓝线组和黄线组所接灯泡L2、L1都工作,而此时在CK2上形成的是脉冲下降沿(由1变为0),第二个T触发器状态保持不变,绿线组所接灯泡L3仍不工作;当电源开关K再次由通到断,并很快第三次接通时,在CK1、CK2上都会形成脉冲上升沿,两个T触发器状态都翻转,导致Q1=0,三极管VT1截止,触点J1不再吸合,Q2=1,VT2导通,触点J2吸合,绿线组和黄线组所接灯泡L3、L1都工作,蓝线组所接灯泡停止工作;当电源开关K再次由遇到断,并很快第四次接通时,在CK1上会形成脉冲上升沿,第一个T触发器状态翻转,导致Q1=1,触点J1重新吸合,而在CK2上形成脉冲下降沿,第二个T触发器状态保持不变,Q2=1,触点J2仍旧吸合,蓝线组、绿线组和黄线组灯泡都工作(即所有灯泡全亮);当电源开关K再次由通到断,并很快第五次接通时,在CK1、CK2上都会形成时钟脉冲上升沿,两个T触发器状态都翻转,Q1=0、Q2=0,触点J1、J2全都断开,蓝线组和绿线组所接灯泡都不再工作,仅有黄线组所接灯泡工作,也就是各控制输出端又恢复到初始状态,继续重复“通→断→通”的操作,各组灯泡工作状态将会重复上述的循环过程,这样就能利用一个开关、两根导线,产生四种不同的工作组合效果。    四、效果图 第一次开(电源直通的黄组,中心1个灯亮):


第二次关、开(黄组1个、蓝组外圈5个灯亮):


第三次关、开(黄组1个、绿组外圈5个灯亮,与上图相仿,省去图片)。 第四次关、开(黄、蓝、绿组灯全亮):


       该分组控制器采用继电器控制,因此可接多种性质的用电负载。其电路结构简洁,构思新颍,巧妙地利用了C3与C4放电时间长短差异进行工作。如果电源开关K由断开到接通时间过长,C3与C4上的电量就会完全放尽,出现只能控制黄线组所接用电负载的现象,此时相当于普通单控开关使用。若想控制其他组所接用电负载,在对电源开关K操作时,切换过程中停顿时间不能太长。        可见所谓照明分组控制器,就是将照明灯泡划分成几个组,利用一个单控开关就能实现全部集中控制的电子器件。所拆的由4013双D触发器构成的电子分组控制器,在90年代广泛应用在室内装修、客厅、舞厅、商场或会议室等照明场所,是一个非常经典的电路,它利用原有电灯开关就能轻松实现多种照明效果,从而达到安装简单、节省工料、节能环保的目的。(触发器原理叙述,引用了网上资料改编)
       谢谢观看!



关键词: 剖析     用了     13年     新思维     家庭     照明     分组     控制    

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