CN1043501C - 包含容性通/断开关的个人用装置 - Google Patents

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Abstract

一种个人用装置包括负载(LD)和开关(SW)，该负载(LD)和开关(SW)串联耦合在用于接收交流电压的第一供电端(1)和第二供电端(2)之间，该装置还包含用于将交流电压转换为直流电压的整流电路(RC)，以及耦合在用于接收直流电压的第三供电端(3)与第四供电端(4)之间并包含用于探测在个人用装置附近存在人体某一部分的容性传感器(CS)，该安全电路适用于响应所述探测来控制开关(SW)。

Description

包含容性通/断开关的个人用装置
本发明涉及包含负载和开关的个人用装置，该负载和开关在用于接收交流电压的第一和第二供电端之间串联连接。
这种个人用装置可以是，例如，头发干燥器，负载包含加热器和风扇，开关设置成用来接通/断开负载两端的交流电压。
这种个人用装置是普遍已知的，负载通常包括马达和一般为市电电压的交流电压。
在第一实例中，当将这种个人用装置构造为牙刷时，往往短暂将该装置搁置在一边而负载两端加着交流电压。然而，在如此短的时间内，由于负载包含的马达所引起振动而可能导致跌落，其结果可能引起牙刷形式的装置出现电和机械两方面的故障。
在第二实例中，当这种个人用装置构造为头发干燥器时，常常短暂地将该装置搁置在一边而负载两端加着交流电压。然而，由于负载包含的加热器所产生的热量的结果，例如当该装置放置在易燃表面上时，在如此短的时间内头发干燥器形式的装置即可能引起火灾。而且，由于负载包含的风扇引起的振动而可能导致头发干燥器形式的装置跌落，其结果类似于牙刷形式的装置该头发干燥器形式装置可能出现故障，而且由于负载包含的加热器所产生热量，在易燃地毯的情况下，头发干燥器形式的装置可能引起火灾。
GB-A-2054 151公开了一种热风干手器，它是一种固定在墙壁上的装置，不能如手持个人用装置那样可以拾取起来。这种已知的热风干手器有一电容性天线，由金属箔制成，位于热风出口附近，用以检测操作人员的逼近程度。
EP-A-0127 237公开了一种便携式个人用装置，这里是一种电动剃须刀。它包括电阻性接触开关，以检测使用者何时手握该剃须刀，还包括一电容性逼近传感器，以检测它何时离开使用者的脸部一给定距离。电动剃须刀只有在接触开关被使用者的手握持，并在逼近开关被启动时才能工作。
按照本发明的目的，提供了一种适于由使用者握持的便携式个人用装置，它包括：一负载和一开关，这些负载和开关串联连接在第一和第二供电端之间，用以接收交流电压；一整流电路，将交流电转变为直流电压，并将该直流电压加到第三和第四端之间；以及一安全电路，连接在第三和第四供电端之间，该安全电路包括一电容性传感器，用以检测是否有人手出现，并适用以控制开关，以便在装置由使用者拾起时激励该装置，而在使用者放下装置时使装置去激励。
安全电路的电源需要有整流电路，故本发明的便携式个人用装置的第一个好处，是因为安全电路保证装置能根据装置的实际使用来接通/断开的，这种实际使用通过电容性传感器检测在装置附近是否出现人手。因此，当按本发明制成的个人用装置短暂地放在一边时，电容性传感器将检测到装置附近没有人手，为响应这一点，安全电路断开负载两端的交流电压。根据本发明，该个人用装置的第二个好处在于，由于断开了负载两端的交流电压而降低了装置的功耗。
根据本发明的个人用装置可以包括一手柄，其近旁装有电容性传感器。由于电容性传感器适用于检测个人用装置附近是否出现人手，因此，将电容性传感器安装在手柄附近是有好处的，因为在装置实用期间，装置是握在手中的。
安全电路可包括：第一振荡器，包括一由电容性传感器构成的电容器和一输出端；一频率-信号转换器，具有连接到第一振荡器的输出端的输入端，并具有一输出端；以及一第一切换单元，具有连接到频率-信号转换器的输入端和具有连接到该开关的主电流路径。在这种情况下，一部分人体的通近，使由电容性传感器所形成的电容器电容改变，这种改变被转换成由第一振荡器产生的电信号的频率变化；并可以有利地用它来控制开关。为了控制开关，本实施例包括频率-信号转换器，通过该频率-信号转换器，把信号的频率变化转变为第一切换单元的控制信号。响应此控制信号，切换单元使开关导通/关断。
安全电路可包括一指示器单元，用以产生报警信号，该指示器单元串联连接到第一切换单元的主电流路径。指示器单元的好处是它能提供看得见或听得见的通/断开关设定的指示。
安全电路可包括：一第二振荡器，它包括一电容器和一输出端；以及一第二切换单元，具有连接到第二振荡器的控制电流路径和具有和第一切换单元主电流径路并联连接的主电流路径。根据电容器，第二振荡器产生一信号，借助此信号，使第二切换单元继续断开/接通。因此，在第一切换单元关断时，第二切换单元将使与切换单元主电流路径串联的指示器单元接通/断开，在此接通/断开基础上，个人用装置的使用者可以识别到装置是在备用状态。相反，当第一切换单元是接通时，该第一切换单元将接通指示器单元，在此接通基础上，个人装置的使用者可以识别出装置是在激励状态。
根据本发明的个人用装置可包括一开关，它具有串联连接到第一切换单元的主电流路径的控制电流路径的控制电流路径，并具有一主电流路径，通过该路径，开关串联连接到负载。这种技术为控制开关提供一非常简单的方法，这种配置有控制电流路径和主电流路径的开关，例如可由一继电器构造出来。
为在开关是在导通状态下将负载接通或断开，可以配置一中断开关。该中断开关的优点在于，当该装置应处在通状态时可根据对人手的探测将该个人用装置断开。例如，如果按照本发明的个人用装置是一头发干燥器，例如在短暂梳理头发时，中断开关使手持装置能够短暂断开。可通过与第一切换单元的主电流路径或与开关的主电流路径串联耦合的按钮操纵中的断开关来简单地构造所述中断开关。
本发明的以上及其它(更详细)特征将参照附图进行更为详细的说明，附图中：
图1示出按照本发明的个人用装置的第一实施例的有关部分，及
图2示出按照本发明的个人用装置的第二实施例的有关部分。
图1示出了本发明个人装置的第一实施例的有关部分。该有关部分包含串联耦合在用于施加交流电压的第一供电端1和第二供电端2之间的负载LD和开关SW，用于将交流电压转换为直流电压的整流电路RC，以及耦合在用于施加直流电压的第三供电端与第四供电端4之间的安全电路SC。由于可用数种已知方式来构造负载LD和整流电路RC，这些方式与本发明无关，故图1未示出负载LD和整流电路RC的任何细节。
例如，如果该装置为头发干燥器，可借助于例如加热器和风扇来构造负载LD，如果该装置为电子牙刷，则可借助于例如马达来构造负载LD。
整流电路RC例如，可借助于二极管桥式电路来构造，该二极管桥路耦合到用于接收交流电压的供电端1和2以及用于提供直流电压的供电端3和4，一电容器耦合在供电端3和4之间以平滑直流电压，一齐纳二极管耦合在供电端3和4之间以稳定直流电压，为了降低加到二极管桥路的交流电压，例如可借助于第一第二电源电阻将二极管桥路耦合到供电端1和2。
在本实施例中，通过具有耦合于安全电路SC控制电流路径5和主电流路径6的继电器来构造开关SW，主电流路径6使开关SW与负载LD串联耦合。为了保护继电器免受继电器造成的开关SW断开之后产生的感应电流的影响，将一二极管D1与继电器的控制电流路径5并联连接。
本实施例中的安全电路SC包含：振荡器O1，频率一信号转换器FS，第一切换单元(T1,N3,R3)，第二振荡器O2，第二切换单元(T2,R4,R5)，中断开关IS，以及指示器单元(ED)，按照本发明，振荡器O1包含用于探测靠近个人用装置的人体某部分的容性传感器CS，安全电路SC适于响应该探测控制开关SW。由于一般通过手柄来握持个人用装置，设置容性传感器靠近手柄是有益的，例如由设在该装置的手柄之中或之上的第一电容器板和耦合到供电端3的第二电容器板来构成容性传感器CS。尽管类似于第一电容器板，第二电容器板也可设在手柄之中或之上，在市电供电装置的情况下不需要实际存在的第二电容器板。事实上，如果容性传感器CS仅包含第一电容器板，第一电容器板通过靠近该装置的人体部分形成对地的电容，该对地电容通过电源电压和整流电路RC耦合到供电端3。尽管包含第一电容器板的容性传感器CS具有可简单便宜地构成相关传感器的优点，不管其构造如何，该容性传感器CS与例如光学或阻性传感器相比具有如下优点，即容性传感器CS的探测不受例如容性传感器CS污染的影响。
除了容性传感器CS，振荡器O1还包括“与非”门N1、“与非”门N2、及电阻R1，“与非”门N1具有通过容性传感器CS耦合到供电端3的互连的输入端和通过电阻R1耦合到所述输入端的一个输出端，“与非”门N2具有耦合到“与非”门N1的互连的输入端和一输出端。频率-信号转换器FS包含电容器C1、二极管D2、二极管D3、电容器C2及电阻器R2，电容器C1和二极管D2串联耦合在“与非”门N2的输出端与供电端3之间，电容器C2和二极管D3串联耦合在供电端3与位于电容器C1和二极管D2间的接点之间，电阻器R2与电容器C2并联耦合。第一切换单元(T1,N3,R3)包含带有基极、集电极和发射极的晶体管T1，“与非”门N3及电阻R3，“与非”门N3具有耦合到位于二极管D3与电容器C2之间的接点的互连的输入端，并具有通过电阻R3耦合到晶体管T1基极的输出端。第二振荡器O2包含“与非”门N4、电容器C3和电阻R6，“与非”门N4具有通过电容器C3耦合到供电端3的互连的输入端和通过电阻R6耦合到所述输入端的一个输出端。第二切换单元(T2,R4,R5)包含带有基极、集电极和发射极的晶体管T2，耦合在“与非”门N4输出端与晶体管T2基极之间的电阻R4，以及耦合在晶体管T2集电极与晶体管T1集电极之间的电阻R5，晶体管T1的集电极通过并联设置的继电器控制电流路经5和二极管D1耦合到供电端4，晶体管T2的发射极耦合到晶体管T1的发射极。在本实施例中，当开关SW为通时能够接通/断开负载LD的中断开关IS被连接在晶体管T1的集电极与并联设置的继电器控制电流路径5和二极管D1之间。在本实施例中，指示器单元(ED)借助于发光二极管ED构成，发光二极管ED耦合在晶体管T1和T2的发射极与供电端3之间。
在本实施例的工作中，振荡器O1和O2起中心作用。当供电端1和2连接到交流电压，例如市电电压时，整流电路RC产生的直流电压加到耦合于供电端3和4的安全电路SC。
在个人用装置的备用状态下，在该状态下继电器构成的联SW处在断开位置，用直流电压激励的振荡器O1和O2将发生振荡。振荡器O1产生频率与容性传感器CS的电容有关的电信号，容性传感器CS经“与非”门N1两端的电阻R1持续充放电。借助于构成缓冲器的“与非”门N2，将电信号施加到频率-信号转换器FS，该转换器将电信号转换为控制信号。在备用状态下，控制信号具有使晶体管T1不导通的数值。因此电容器C1传输振荡器O1产生的电信号，然后二极管D2和D3对该信号整流，随后电容器C2输送平滑的控制信号。以与振荡器O1同样的方式，振荡器O2产生频率与电容器C3的电容相关的电信号，该电容器经“与非”门N4两端的电阻R6持续充放电。振荡器O2产生的电信号加到晶体管T2的基极并使晶体管T2持续导通和截止。在晶体管T1截止的备用状态下，晶体管T2的导通和截止产生致使发光二极管ED闪烁的电流，继电器构成的开关SW未被该电流所接通，该电流受到电阻R5限制。这种受限电流不是必要的，例如，当晶体管T2的集电极直接耦合到供电端3时。
在个人用装置的工作状态下，在该状态下该装置例如握持在手中，容性传感器CS的电容具有不同于备用状态的数值，由此振荡器O1产生不同于在备用状态下的低频电信号。如同在备用状态下，电信号加到频率-信号转换器FS，该转换器将电信号转换为控制信号。在工作状态下，控制信号具有令晶体管T1导通的数值。因此，电容器C1截断振荡器O1产生的电信号，电阻R2使电容器C2迅速放电。由于晶体管T1是导通的，电流流过该晶体管，该电流使发光二极管ED点亮，并接通由继电器构成的开关SW，将交流电压加在负载LD两端。在工作状态下可借助于中断开关IS中断该电流，继电器构成的开关SW被断开。这样，中断开关IS具有配备有安全电路SC的装置的用户能够在工作状态期间短暂断开该装置的优点。由于在工作状态下，如同在备用状态，振荡器O2使晶体管T2接通/断开，发光二极管ED在中断开关IS工作时，间断地而非持续地发亮。尽管在本实施例中，中断开关IS耦合在晶体管T1的集电极与继电器的控制电流路径5之间，中断开关IS可配置在其它几个位置，例如与继电器的主电流路径串联。
图2示出了按照本发明的个人用装置的第二实施例的有关部分。该有关部分在若干特征上不同于图1所示实施例，其示出了安全电路SC的大量可能构造。第一特征是不用“与非”门N2而包括“与非”门N5。“与非”门N5具有耦合到“与非”门N4输出端的第一输入端，耦合到供电端4的第二输入端以及通过电阻R4耦合到晶体管T2基极的输出端。“与非”门N5具有类似于图1中所示“与非”门N2和N3的缓冲功能。可借助于单片集成电路来有益地构造这些“与非”门。第二特征涉及“与非”门N1和N3，它们象“与非”门N5一样具有耦合到供电端4的输入端。由于图1和2所示“与非”门各设置为反相器，对于操作而言，不重要的输入端可彼此耦合或耦合到供电端4。第三特征是发光二极管ED形成的指示器单元已被转移到其它位置。在本实施例中，发光二极管ED耦合在供电端4与并联设置的继电器控制电流路径5及二极管D1之间。第四特征有关“与非”门N4和电阻器R5，该“与非”门的输入端耦合到位于二极管D3和电容器C2之间的点上，所述电阻R5直接耦合到发光二极管ED。由于“与非”门N4的输入端耦合到该相关点，当晶体管T1导通时振荡器O2断开。第五特征是免除了中断开关，尽管该中断开关可设置在个人用装置有关部分中的若干个位置。
本发明不限制于在此示出的实施例。在本发明的范围内，本领域技术人员可想出若干种改型。因此，能够以不同于所示实施例的许多方式来构造开关、振荡器、频率一信号转换器、切换单元及指示器单元。例如，可借助于具有耦合于切换单元的控制电流路径和与负载串联的主电流路径的三端双向可控硅开关来构成所述开关。而且，该开关的控制电流路径可在另一点耦合到切换单元的主电流路径，例如在切换单元的主电流路径与第三供电端之间。例如指示器单元可借助于灯或扬声器来组成并可容易地设置在安全电路SC中的另一位置，例如设在切换单元的主电流路径与开关的控制电流路径之间。另一可能性是由两个发光二极管来实现指示器单元，例如不同颜色的发光二极管，例如这两个发光二极管可串联地耦合到开关单元的相应主电流路径。另一可能性是由发光二极管和扬声器实现指示器单元，其可用于聋哑人或盲人。

Claims (8)

1．一种适宜由使用者控持的便携式个人用装置，包括一负载(LD)、一开关(SW)，该负载(LD)和开关(SW)在用以接收交流电压的第一(1)和第二(2)供电端之间串联连接，其特征在于，该个人用装置还包括：一整流电路(RC)，用以将交流电压转换为直流电压和在第三(3)和第四(4)供电端之间提供直流电压；以及一安全电路(SC)，连接在第(3)和第四(4)供电端之间以接收直流电压，该安全电路(SC)包括一容性传感器(CS)，用以探测人手的出现，该容性传感器(CS)感测人手的接近，且有一输出端连接到开关(SW)，它响应于人手的接近以控制该开关(SW)的传导状态，以便在使用者拾起装置时能激励装置，并在使用者放下装置时将装置去激励。
2．如权利要求1所述的个人用装置，其特征在于，该装置包含一手柄，且容性传感器(CS)设置在靠近该手柄处。
3．如权利要求1所述的个人用装置，其特征在于：安全电路(SC)还包括含有由容性传感器组成的电容器(CS)和一输出端的第一振荡器(01)，具有耦合到第一振荡器(01)的输出端的输入端和一输出端的频率-信号转换器(FS)，以及具有耦合到频率-信号转换器(FS)输出端的控制电流路径和耦合到开关(SW)的主电流路径的第一切换单元(T1)。
4．如权利要求3所述的个人用装置，其特征在于：安全电路(SC)还包含用于产生报警信号的指示器单元(ED)，该指示器单元(ED)串联耦合到第一切换单元(T1)的主电流路径。
5．如权利要求3所述的个人用装置，其特征在于：安全电路(SC)还包括含有电容器(C3)和一输出端的第二振荡器(O2)，以及具有耦合到第二振荡器(O2)输出端的控制电流路径和串联耦合到指示器单元(ED)的主电流路径的第二切换单元(T2)。
6．如权利要求3所述的个人用装置，其特征在于：开关(SW)具有串联耦合到第一切换单元(T1)的主电流路径的控制电流路径(5)，并具有一主电流路径(6)，该开关通过该主电流路径(6)串联耦合到负载(LD)。
7．如权利要求4或5所述的个人用装置，其特征在于：开关(SW)具有串联耦合到第一切换单元(T1)的主电流路径的控制电流路径(5)，并具有一主电流路径(6)，该开关通过该主电流路径(6)串联耦合到负载(LD)。
8．如权利要求3,4,5或6所述的个人用装置，其特征在于：个人用装置还包含与第一切换单元(T1)的主电流路径串联的中断开关(IS)，用以在第一切换(T1)为接通状态的情况下将负载(LD)接通/断开。
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