TWI234365B - Digital-modulation-type power control device - Google Patents

Description

1234365 A7 _ n_' B7 五、發明説明（ί ) ' ' ---- 【本發明之領域】 本發明係關於-種功率控制裝置，尤指一種數位調變 式功率控制裝置。 【本發明之背景】 目刖般市面上常見的電扇、吹風機、電熱器、及白 熾燈等家電產品，大多只附有簡易型的控制裝置或調光、 調速裝置。但，目前的調光或調速裝置大多還只是傳統的 機械開關或以旋鈕式的可變電阻來進行控制，此種控制方 式有下列諸項缺點：機械開關容易老化或氧化、無法確實 達到防水的功能、在開啓或關閉時易產生火花而造成危 險、在調光或碉速方面無法達到接近線性的變化量等缺 點0 現行所謂的數位控制大多利用固態電譯（Solid

State Relay，SSR)來達成。然而，SSR僅能接受一般 的數位信號來控制負載的開或關（ΟΝ/OFF )，卻無法改 變該負載的輸出功率。 發明人麦因於此’本於積極發明之精神，盈思一種可 以解決上述問題之「數位調變式功率控制裝置」，幾經研 究實驗終至完成此項嘉惠世人之發明。 【本發明之概述】 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各攔) 裝 -----訂----- 線！ 1234365

本發明之主要目的係在提供一種數位調變式功率控制 裝置，俾能達成數位化的控制，以避免發生火花並具有防 水之功效。 本發明之另一目的係在提供一種數位調變式功率控制 裝置，俾能在碉光或調速時達到線性控制或分段控制。 為達成上述目的，本發明數位調變式功率控制裝置， 係配合一以交流電源作為輸入之交流電裝置，該數位調變 式功率控制裝置主要包括··一輸入單元，用以輸入一交流 電壓仏唬與一控制信號；一信號偵測單元，用以偵測交流 電壓信號及其頻率，並經由交流電壓信號產生一第一觸發 #號，一控制單元，係接收控制信號與第一觸發信號，並 以控制信號來對第一觸發信號進行處理，以產生一第二觸 發信號；以及一輸出單元，具有一交流切換單元，輸出單 元係接收第二觸發信號，以觸發該交流切換單元，俾供輸 出一調整過之交流電壓信號，以調整該交流電裝置之輸入 功率。 由於本發明構造新穎，能提供產業上利用，且確有增 進功效，故依法申請發明專利。 為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵 及其目的，茲附以圖示及較佳具體實施例之詳細説明如 后： 【圖式簡單説明】 第1圖係本發明數位調變式功率控制裝置之功能方塊圖。 —--- -- 5 本紙張尺度顧中國國家標準（CNS) A4.規格（210X297公爱)-------- 1234365 A7 B7 五、發明説明（3) 第2圖係本發明之控制單元的内部功能方塊圖。 第3圖係本發明數位調變式功率控制裝置將交流信號轉成 零交越信號之波形圖。 第4圖係本發明數位調變式功率控制裝置輸出之第二觸發 信號與交流輸入及輸出信號之波形圖。 第5圖係本發明數位碉變式功率控制裝置之外觀示意圖。 【圖號説明】 輸入單元 1 交流電源輸入插孔 11 控制信號輸入單元12 信號偵測單元 2 控制單元 3 控制#號處理單元 3 1 功率調整單元 32 八段循環控制單元 321 33 無段微調控制單元 322 脈波位置調變信號產生單 元 基頻產生器 34 預約/定時控制單元 35 4 狀態/計時顯示單 元 36 輸出單元 交流切換單元 41 交流電源輸出插孔 42 計時單元 5 控制狀態單元 發光二極體 ”， 72 6 【較佳具體實施例之詳細説明】 ____6_

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公U (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) 裝 -----2叮----- ，線丨_ 1234365 五、發明説明（子） 有關本發明之較佳實施例，敬請一併參照第丨圖與第2 圖顯示之功能方塊圖，其主要由輸入單元丨、信號偵測單 tg2、控制單元3、輸出單元4、計時單元5、以及控制狀 態單元6所組成。其中，輸入單元丨包含交流電源輸入插孔 11與控制仏號輸入單元12。輸出單元4包含交流切換單元 41與交流電源輸出插孔42。控制單元3包含控制信號處理 單兀3 1、功率調整單元32、脈波位置調變信號產生單元 33、基頻產生器34、預約/定時控制單元35、以及狀態/ 计時顯7F單元3 6。功率調整單元3 2更包含八段循環控制 單元3 2 1與無段微調控制單元3 2 2。 父流電源輸入插孔1 1係用來插設一電源插頭，以將輸 入之交流電源送至信號偵測單元2。於本實施例中，交流 電源之電壓及頻率範圍較佳為1〇〇〜24〇乂/5〇〜6〇112。信 唬偵測單元2除了用來偵測輸入之交流電源的電壓與頻率 外’更可依據該交流電壓信號（例如：1 1 〇 V / 6 〇 η z之交 流正弦波信號）來產生一零交越信號（Zer〇 cross signal)，繼而，信號偵測單元2再將零交越信號送至控 制單元3。於本實施例中，信號偵測單元2較佳為一零交越 偵測器（Zero Crossing Detector，ZCD)。第3 圖顯 不仏唬偵測單元2將輸入之交流電壓信號轉成零交越信號 之波形示意圖。 控制信號輸入單元1 2主要用來產生一控制信號，並將 其所產生的控制信號送至控制單元3，以控制一使用交流 黾源之負載的輸入電壓，或用來設定工作時間與預約工作

(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) 裝 -----訂---- 0 線！ 1234365 A7 B7 五、發明説明（5 ) ' --〜

時間及結束工作時間，俾供對該交流電源負載進行調速$ I

調光之處理。 I 於本實施例中，控制信號輸入單元12所採用之介面無I 艮制較佳為觸控面板，最佳為一組觸控按鍵與與一無| | 線射頻模組（頻率為434MHz)所組成。交流電源負載可_ | 為任何電阻性負載或電感性負載，較佳為單相交流馬達、| I 吹風機、電風扇、或電熱器，最佳為白熾燈。 || 基頻產生器34用來接收控制信號輸入單元12產生之 f ^ &制仏唬，以產生内部控制觸發信號，並送至控制信號處&裝 理單兀3 1與預約/定時控制單元3 5。其中，預約/定時控制卜丨 單元35依據内部控制觸發信號進行處理，並透過狀態/計 j 時顯π單tl36輸出至計時單元5與控制狀態單元5，俾供 j 顯示由控制信號輸入單元12設定之定時時間或預約時間， ‘ 及對父流電源負載之調光或調速的狀態。 j 控制信號處理單元3丨依據内部控制觸發信號來對其所 ! 接收之零父越信號進行信號處理，繼而透過功率調整單元 | 32與脈波位置調變信號產生單元33來產生一脈波位置調 ^ ’交仏號（Pulse Position Modulation，PPM)。其中， \ 若控制信號輸入單元12設定為八段循環控制，則控制信號 ； 處理單7G 3 1透過八段循環控制單元3 2丨來驅使脈波位置調 j 變信號產生單元3 3產生一具有八段控制特性之脈波位置調 | k #號。當然，控制信號輸入單元丨2亦可設定為無段微調 j 控制（即線性控制），則脈波位置調變信號產生單元33將 | 產生一具有線性控制特性之脈波位置調變信號控制單元 j 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規;^TI10x2897公董)-------1 1 1234365 A7 ______B7 _ 五、發明説明（6 ) 3 2 2。八段循環控制單元3 2 1亦可依使用者需求而設計成 各種分段循環控制單元。 於本實施例中，零交越信號之頻率為100Hz〜12 0Hz。脈波位 置調變信號之脈波頻寬為2 1 ·6ΚΗζ。脈波位置調變信號之 頻率為100Hz〜120Hz。 交流切換單元4 1係以相對應之脈波位置調變信號來作 為觸發信號，俾供對輸入之電壓波形進行切割，以控制輸 出功率的開啓或關閉（ON/〇FF)、或增加、減少輸出功 率。於本實施例中，交流切換單元4 1係為一電力電子元 件’較佳為矽控雙向整流器（TRICA)。第4圖顯示控制 單元3輸出之脈波位置調變信號（ρ ρ μ )的波形示意圖與 交流切換單元41所輸出之交流信號的波形圖。 第5圖顯示本發明之外觀示意圖，其係主要顯示交流 輸入插孔1 1、控制信號輸入單元12 (包含多個觸控按 鍵）、计時單元5、控制狀態單元6、以及複數個發光二極 體71，72。其中，發光二極體71，72顯示控制單元3的 控制模式。 ^由以上説明可知，本發明係利用零交越偵測器來偵測 ^流輸入％源之零交越信號，控制單元則接收控制信號與 零交越信號，並以控制信號來對零交越信號進行處理，以 輸出一脈波位置調變信號至交流切換單元，俾供對輸入之 交流電元進行切割，以控制交流電源負載的啓動、關閉、 增加輸出功率、或減少輸出功率，以達成數位化控制，並 ΐί氏張尺麟财關 (21〇i~7Sr----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各攔) -----訂--------1 1234365 A7 B7 五、發明説明（7 ) 具有防水與不會發生火花之功效，且在調光或調速時達到 線性控制或分段控制。 综上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均 顯示其迥異於習知技術之特徵，為「數位調變式功率控制 裝置」之一大突破。惟應注意的是，上述實施例係為了便 於説明而已，本發明所主張之權利範圍非僅限於上述實施 例’而凡與本發明有關之技術構想，均屬於本發明之範 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁各欄) -----、可-------- 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

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、申請專利範圍 1· 一種數位調變式功率控制裝置，係配合一以交流電 源作為輸入之交流電裝置，該數位調變式功率控制裝置主 要包括： 號 一輸入單元，用以輸入一交流電壓信號與一控制信 一信號偵測單元，用以偵測該交流電壓信號及其頻 並經由該交流電壓信號產生一第一觸發信號· 一控制單元，係接收該控制信號與該第一觸發信號， 並以該控制信號來對該第一觸發信號進行處理，以產生一 第二觸發信號；以及 、:輸出單元，具有一交流切換單元，該輸出單元係接 收該第二觸發信號，以觸發該交流切換單元，俾供輸出一 調整過之交流電壓信號，以調整該交流電裝置之輸入功 率。 2.如申請專利範圍第1項所述之數位調變式功率控制 裝置，其中該控制單元更包括一控制信號處理單元、1功 率調整單元、以及一第二觸發信號產生單元，該控制信號 處理單元係接收該控制信號與該第一觸發信號，以進行作 號處理，繼而透過該功率調整單元控制該第二觸發信號^ 生單元輸出該第二觸發信號。 3·如申請專利範圍第2項所述之數位調變式功率控制 裝置:其中該功率調整單元更包括—複數段循環控料元 與一無段微調控制單元，該複數段循環控制單元係驅使該 第二觸發信號產生單元產生分段控制之第二觸發信號，= __ 11 本紙張尺度適用中(CNS) A4規格⑽x297公爱） 率 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁各攔) 裝 線！ 1234365 申請專利範圍 制單元係驅使該第二觸發信號產生單元產生線 Γ 生技制<第二觸發信號。 裝冒4.:申請專利範圍第1項所述之數位調變式功率控制 該輸入單元更包括—交流電源輸入插孔與-才工制#唬輸入單元。 5. 如申請㈣範目第4項所述之數位調變式功率控制 控制信號輸人單元係為—觸控面板、—無線遙控 接收細、或複數個輸入按鍵。 6. 如申請專利範圍第β所述之數位調變式功率控制 裝置其中，m信號偵測單元係為—零交越偵測器（ζ⑽ :觸ing Detector，ZCD)，且該零交越读測器產生之 第一觸發信號係為零交越信號。 7 ·如申凊專利範園第丨項所述之數位調變式功率控制 裝置’其更包括一計時單元、一控制狀態單元、及複數個 發光二級體，俾供顯示該控制信號對應之控制狀態。 8·如申請專利範圍第丨項所述之數位調變式功率控制 裝置，其中，該交流切換單元係為矽控雙向整流器 (TRIAC ) 〇 " 9 ·如申凊專利範圍第1項所述之數位調變式功率控制 裝置，其中，該第二觸發信號係為脈波位置調變信號 (Pulse Position Modulation，PPM) 〇 i 〇 ·如申請專利範圍第l項所述之數位調變式功率控 制裝置，其中，該交流電裝置係為電感性裝置或電阻性裝 置0 12