李晓辉 重庆工商职业学院电子信息工程学院 400052
【文章摘要】
多地控制开关指的是可以任意改变某处同一照明装置通断状态的，处于不同位置的多个开关。本文首先就照明装置中的两地及三地控制开关电路展开分析，其次深入探究多地控制开关电路的设计及制作，着重分析了采用可控硅及机电接触元件实现多地开关控制的原理，以及电路的设计等，以期为产品开发设计、实验教学等领域提供一定的参考依据。
【关键词】
照明装置；多地控制开关电路；设计及制作
0 前言
近几十年来，为了满足各种民事、军事及多地开关控制电路经常被应用于住宅照明、施工场所、生活生产等多个领域[1]。例如在学校、公寓大楼、机关等现代化建筑的配电设计中，为对系统配电进行科学化管理，通常采取多处灯源控制的电路设计；在人行通道、楼梯走廊等公共建筑场合，同样要求达到多处开关控制照明装置的目的。随着社会经济建设的不断深入及电工技术的快速发展，控制电路已逐步朝着集成电路的方向发展。在此种形势下，设计并制作出照明装置多地控制开关电路具有非常重要的应用价值。
1 照明装置两地控制开关电路分析
双控开关分为一位、两位或是多位， 其中后两者的双控开关主要由两组及以上的一位双控开关共同组成[2]。实际上， 一位双控开关指的是一个单刀双掷开关， 两只开关分别对相应灯具进行控制，如图1 所示。在图中，开关S1 与S2 为一位双控开关，每一只开关均能对照明电路的通断状态进行任意、单独控制。
图1 两地控制开关电路图
由图1 中的“2 控1”电路图中可以看出，只要将任一开关的状态改变，无论电路处于何种初始状态，照明电路都会由通电变为断电或相反。此外，此种电路设计不但线路简明，便于检修，且充分符合用电安全规范要求。
2 照明装置三地控制开关电路分析
在实际住房装修中，有时会要求在房门间的通道以及床的两边这三处地方对房间同一盏照明灯进行共同控制，通常采用一只一位三控开关与两只一位双控开关[3]。然而，市场上三控开关比较少，因此可以利用一只两位双控开关进行代替，其电路图具体如图2 所示。
图2 三地控制开关电路图010
电子科技
Electronics Technology
电子制作
在图2 所示的3 控1 线路图中，S2 为双位双控转向开关，S1 与S3 则为一位双控开关，这三只开关均能对照明电路的通断状态进行任意、单独控制。以图2 中的原理为基础，在两只一位双控开关之间设计出更多的双位双控转向开关，便可制作出照明装置多地控制开关电路系统，具体如图3 所示。
图3 多地控制开关电路图
以图2 中的“3 控1”电路为基础，在三地控制电路的双位双控后面不断嵌接“双位双控”，即可构成“多控1”的开关控制电路。在此种电路中，任意两只开关均由两根导线连接起来，当改动一次开关，其两侧的上下导线交换连接一次，进而改变线路的通断状态。多地控制开关电路的优势为线路简单，且开关分布在同一个方向时，具有比较低的布线成本；此种电路的不足之处便是当开关分布在整个空间或平面时，难免会出现迂回的布线形式，不具备高灵活度与经济性，并且此电路的失压保护功能比较缺乏，不适用于大电量电路。基于此，下文就多地控制开关电路进行进一步的设计与改进。
3 照明装置多地控制开关电路的设计与制作
3.1 多地控制开关电路的设计思路
上文提出的电路设计对灯具容量较大的场合存在一定的局限，对于生产流水线，以及大型的车间与仓库，采用上述的开关电路是难以充分满足控制要求的。分析上述电路存在的不足之处，我们考虑应用多个按钮对控制电路进行组合，系统设计思路图具体见图4。
图4 多地控制开关电路设计思路图
3.2 利用继电器按钮对多地控制开关电路进行改进
继电器按钮多地控制开关的电路图具体如图5 所示，将继电器QF 合上后，按压SB1-1、SB1-2 等打开按钮中的任意一个，KM1 通电，所有照明灯具均打开；按下SB2-1、SB2-2 等关闭按钮中任意一个， KM1 变为断电，所有照明灯具均关闭。这样将SB1-1 与SB1-2、SB2-1 与SB2-2、SB3-1 等多个按钮开关进行组合，从而形成多个按钮开关对照明电路进行同时控制的装置。
图5 继电器按钮多地控制开关的电路图
具备失压保护功能为此种电路的显著优点，倘若将主电路作为中心，处于各地的开关只需引三根导线便可辐射至空间或平面的任意方向；其缺点便是开关引去的导线偏多，且开关需按钮两两组合方可发挥出作用，给具体使用造成了不便之处。
3.3 多地控制开关电路的简化组合及其制作
在生产流水线，以及大型的车间产房及库房中，通常采用三相四线制电源对照明灯具进行供电[4]。对上述图5 开关电路图的优点及不足之处进行分析，在此基础上利用继电器的接触元件设计出了图6 所示的多处开关控制电路。我们在按钮盒中装带一个处于常开状态的按钮，对线路中的任一按钮进行操作，便可对整个照明装置的通、断电状态进行独自、任意控制。
图6 多处控制开关电路图
将继电器QF 合上之后，对SB1、SB2、SB3 等任一开关进行按压，便可将KM1 回路接通，同时装置KM1 通电， KM2 回路被断开，KM 回路接通，装置KM 在得电的同时进行自锁，所有照明装置均被打开；将SB1、SB2、SB3 等任一开关松开，KM1 则失电。在实际生产生活中，当需要将照明装置的电源关闭时，按压SB1、SB2、SB3 等任一开关即可，此时接通了KM2 回路，装置KM2 得电，KM 回路则被断开，KM 失电，所有的照明装置均熄灭。经过大量实践研究得知，经过简化组合处理后的此种电路设计方法非常简单方便，具有较高的使用价值与经济价值，同时便于安装与维修，在两处及多处控制方面同样适用。简化后的电路随着控制地点不断增多，并不会逐渐复杂化，而是具有习惯的电路设计分析规律，同时具有较高的实用价值与研究参考价值。
3.4 电路的创新设计
在对照明装置多地控制开关电路进行设计与制作时，相关技术人员尽可能多的对之前人们做的相关研究及实验进行了解与分析，尤其需要高度重视不同电路设计方法的特点。为设计并制作出方便简单、安全可靠、经济实用的开关控制电路，就应从表面差别比较大的电路装置中将其蕴含的各种不同方法挖掘出来，并进行充分把握，进而设计出具有创造性的实验电路[5]。例如，图7 即为单向可控硅电路改进后的线路图。
图7 单向可控硅的改进电路图
在图7 所示的开关电路图中，我们将其整流滤波后转为由按钮进行组合与控制，具体操作步骤为：按下S1-2、S2-2、S3-2 等众多按钮中的任意一个，便可导通可控硅，照明灯具通电；将按钮松开后，虽然可控硅失去了电压，但其自身具备持续导通的特性，因而可以实现继续导通。而将S1-1、S2-1、S3-1 等任一按钮按下后，便使得可控硅发生短路，可控硅失压后便松开，此时灯具熄灭。这样组合S1-2 与S1-2、S2-1 与S2-2、S3-1 等多个按钮开关，进而制作出对同一灯具进行同时控制的装置。这样在实验教学过程中，学生通过对较少但又熟悉的技术细节进行分析便可将电路图中的简单实用的物理原理进行体会，同时很好地掌握其中的设计技巧。
4 结语
综上所述，随着电能应用的领域及力度不断加大，人们对电路中起控制作用的开关器件的重要性有了更为深刻的认识。除本文介绍的多地控制开关电路外，还包括由触发器构成的时序逻辑多地控制电路，以及由异或门构成的门电路多地控制电路等电路。在具体采用何种开关电路时，应根据实际的情况来定，严格遵循简单方便、安全、经济的原则，进而实现对照明装置的有效控制。
【参考文献】
[1] 何裕良. 多地控制开关的设计[J]. 农村实用技术与信息,2010,12(05):68-69.
[2] 陈宝才. 形式各异的多地开关控制电路[J]. 重庆石油高等专科学校学报,2012,8(01):122-123.
[3] 黄显吞. 照明装置多地控制开关电路的设计与制作[J]. 大学物理实验,2013,15(09):205-206.
[4] 曲国廷, 李世玺. 照明装置多处控制开关电路的设计[J]. 实践与探索,2012,8(22):331.
[5] 汪仁里. 声光控制延时开关电路的设计与制作[J]. 电子制作,2013,9(11):302-303.
【作者简介】
李晓辉(1977.2-), 男, 汉族，四川南部人, 工学硕士, 职称： 重庆工商职业学院副教授 , 主要从事计算机控制与仿真011
实验研究
Experimental Research
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电子制作