专利名称：一种智能开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电控开关，尤其是具有智能功能的家居电气控制开关。
背景技术：
随着科技的发展和生活水平的提高，智能家居越来越受到人们的重视。智能家居 在提供舒适生活的同时，也为能源的节约利用创造条件。在强调低碳、节能、环保的今天，智 能家居行业将得到很好的发展。智能开关是智能家居中的关键产品；目前市面上有各种各样的智能开关，这些智 能开关由通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路和执行机构组成。执行机构通常为继电 器，通过继电器的吸合、断开来实现家电电流的通和断。该类开关存在的缺陷是若智能开 关发生故障(比如继电器故障)，那么该开关就不再起作用，照明灯之类的家电就会“想开 开不了，想关关不了”的情况，给用户造成极大的不便和困扰，以致于影响智能家居行业的 发展。另外，智能开关的继电器在家电开通的情况下需要保持吸合，这种方式的缺点是需要 给继电器一直供电，从而增加了智能开关本身的能耗。发明的内容本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种智能开关的改 进，该智能开关应具有可远程控制负载、可手动修正开关通断状态以及能耗小的特点。本发明提供的技术方案是一种智能开关，包括开关盒、带有若干按键的开关面板 以及安装着通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路的电路板；所述开关盒上安装着若干 个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述的执行机 构包括一电磁铁、与该电磁铁的可动铁芯一端触碰的自锁式按钮开关，电磁铁可动铁芯的 另一端与一个按键的底端触碰；所述驱动电路为瞬时驱动电路。本地控制方式为，按键的开 关触发动作通过电磁铁可动铁芯传递给自锁式按钮开关；远程控制方式为，所述驱动电路 通过导线对电磁铁施加瞬时电流，电磁铁的可动铁芯在电磁场的作用下与固定铁芯吸合， 从而触发自锁式按钮开关动作。所述自锁式按钮开关上的按钮头运动方向与电磁铁活动铁芯的运动方向相同，且 与所述按键的摆动方向基本一致。所述智能开关可以是单按键开关、双按键开关、三按键开关、四按键开关或带插座 的按键开关。所述驱动电路为储能式电容瞬时放电驱动电路。所述自锁式按钮开关内部带有信号开关，信号开关与控制单元通过导线形成回 路。本发明的工作原理是1)本地控制方式按下智能开关的按键，即通过电磁铁可动铁芯按动自锁式按钮 开关，从而改变负载的电流通断状态；按键动作完成后，自锁式按钮开关的按钮头在内部弹 簧力的作用下复位，电磁铁可动铁芯相应复位，按键也复位。因此，本地控制方式为传统的机械式开关方式。2)远程控制方式远程控制装置首先访问网关设备，在远程控制装置上各负载及 负载的电流通断状态用图标显示；要实现某负载的通断转换，触动相应的图标，控制信号通 过网关设备传给智能开关的控制单元，然后由控制单元通过驱动电路使电磁铁动作(模拟 手工按动自锁式按钮开关)，从而改变负载的电流通断状态；电磁铁动作完成后，电磁场消 失，自锁式按钮开关的按钮头在内部弹簧力的作用下复位，电磁铁可动铁芯也相应复位。因 此，远程控制方式为智能控制方式。本发明的有益效果是由于将原有智能开关的执行机构作了改进(用电磁铁和自 锁式按钮开关取代了继电器，使智能开关具备了传统机械式开关的特征)，并且原驱动电路 改为瞬时驱动电路；本地控制时只需按下开关面板上的按键，就能实现机械式通断负载电 流；而远程控制时，通过智能开关电磁铁的动作来驱动自锁式按钮开关的通断；这样，若智 能开关的电路控制系统出现故障，也不会影响负载(家电)的本地控制。由于执行机构的 动作为瞬时动作(对电磁铁施加瞬时驱动电流)，动作完成后不需要为执行机构继续供电， 这样就显著降低了智能开关本身的能耗；因而具有普遍的推广意义和广阔的市场前景。
图1是本发明智能开关的控制原理示意图。图2是本发明中的自锁式按钮开关在闭合状态的放大结构示意图。图3是本发明中的自锁式按钮开关在断开状态的放大结构示意图。图4是本发明储能式电容瞬时放电驱动电路示意图。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步说明。智能家居中的智能开关是一个核心产品，如果因为故障而无法实现最起码的通断 功能，那它就不能算是个成熟的产品。就比如一个电控锁，可以实现电控打开，也必须准备 当电控失效的情况下用钥匙把门打开。为此，如何开发一种智能开关，既可以实现远程控 制，也保持传统机械式开关功能，将是智能家居产品开发中不可回避的一个问题。根据这一思路，本发明与负载11、网关设备18、无线路由器19、远程控制装置20组 成一负载控制系统。智能开关10包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单 元22、控制单元14、电源模块21、驱动电路15的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行 机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；控制单元14通过驱动 电路15与执行机构接通，控制单元14通过通信单元22与网关设备18接通，网关设备18 通过无线路由器19与远程控制装置20接通。以上所述均与现有的智能开关相同。本发明对执行机构作了以下改进(参见图1)第一，用电磁铁和自锁式按钮开关 取代了继电器；第二，远程控制情况下，电磁铁动作为瞬时动作(驱动电路通过导线对电磁 铁线圈施加瞬时驱动电流)。所述的执行机构包括一电磁铁16、与该电磁铁的可动铁芯一 端触碰的自锁式按钮开关12，电磁铁可动铁芯的另一端与一个按键的底端触碰，自锁式按 钮开关上的按钮头的运动方向与电磁铁可动铁芯的运动方向相同，且与所述按键的摆动方向基本一致；这样，就能将按键的开关触发动作通过电磁铁可动铁芯传递给自锁式按钮开 关；为了实现自锁式按钮开关通断状态的反馈，本发明对自锁式按钮开关进行了改造 (参见图2、图3)在自锁式按钮开关内部加入信号开关，信号开关通过导线与控制单元14 形成回路；信号开关在自锁式按钮开关闭合的时候断开(如图2)，在自锁式按钮开关断开 的时候，可动导电片12f与信号开关接触片12c、12d连通(如图3)，这样，通过信号开关就 可以把自锁式按钮开关的通断状态反馈给控制单元(信号开关连通表示自锁式按钮开关 断开，信号开关断开表示自锁式按钮开关闭合)。所述开关面板可以带有一个或数个按键，组成各类单开开关，双开开关，三开开 关，四开开关，以及开关插座等。智能开关中的每一路负载均对应一执行机构以及一按键。所述的负载11为各类白炽灯，荧光灯，节能灯，电视，空调，冰箱，洗衣机等各类用 电设备。所述的远程控制装置20为电脑，或触摸屏电脑，或带无线网络功能的各类智能手 机或带无线网络功能的各类控制面板。所述电磁铁16的可动铁芯16c包括一推杆16a，推杆与可动铁芯固定连接。所述瞬时驱动电路15为储能式电容瞬时放电驱动电路(参见图4)；图4中，1为 直流电源，2为储能式电容，3为电磁铁线圈，4为充放电选择开关，在实际电路中，充放电选 择开关为电子开关，放电时间长短由控制单元设定；所述的自锁式按钮开关12 (参见图2、图3)，包括按钮头12a、安装在按钮体内部 的固定导电片12g、12h、可动导电片12f、信号开关接触片12c、12d、弹簧12e、以及旋转机构 12b。按下(方向为A)按钮头，旋转机构克服弹簧力带动可动导电片在两个位置停留，一个 位置与固定导电片闭合，一个位置与固定导电片断开(断开的位置可动导电片12f与信号 开关接触片12c、12d连通)。自锁式按钮开关的特点是，第一次按闭合，第二次按断开，第三 次按又闭合，如此反复循环。信号开关在可动导电片与固定导电片闭合的情况下断开；在可 动导电片与固定导电片断开的情况下，可动导电片与信号开关的接触片12c、12d连通。这 样，通过信号开关就能将自锁式按钮开关的通断信息传递给控制单元；所述的控制单元14为各类单片机。所述的通信单元22为各类通信方式的集成电路；各类通信方式包括有线通信方 式，无线通信方式或电力载波通信方式。下面结合本发明的具体实施例进行说明(参见图1)。本地控制方式电源线(火线)经过自锁式按钮开关12与负载11的火线相连，自 锁式按钮开关12与电磁铁16都固定在开关盒中；自锁式按钮开关的按钮头12a与电磁铁 推杆16a的一端触碰，推杆16a的另一端与可动铁芯16c的一端固定连接；可动铁芯16c的 另一端与按键式开关的按键17触碰；当按下按键式开关的按键17，电磁铁的可动铁芯16c 通过推杆16a按动自锁式按钮开关的按钮头12a，从而改变负载11的电流通断状态。按键 动作完成后，自锁式按钮开关的按钮头在内部弹簧力的作用下复位，电磁铁的推杆及可动 铁芯相应复位，按键也复位。因此，本地控制方式为传统的机械式开关方式。改变后的自锁 式按钮开关12通断状态信息通过信号开关传给控制单元14，然后通过网关设备18传给远 程控制装置20。
远程控制方式远程控制装置20首先通过无线路由器19访问网关设备18，在远 程控制装置20上按动相应负载的图标，网关设备18通过无线双向通信单元发出指令给智 能开关的控制单元14，控制单元14通过驱动电路15的瞬时电流驱动电磁铁16动作，可动 铁芯16c在电磁场的作用下与固定铁芯16b吸合，同时通过推杆16a驱动自锁式按钮开关 12动作，从而改变负载11的电流通断状态(模拟人工按动自锁式按钮开关)；电磁铁瞬时 动作完成后，电磁场消失，自锁式按钮开关的按钮头在内部弹簧力的作用下复位，电磁铁推 杆及可动铁芯相应复位。因此，远程控制方式为智能控制方式。改变后的自锁式按钮开关 12通断状态信息通过信号开关传给控制单元14，然后反馈到网关设备18，并显示在远程控 制装置20上。作为本发明实施例，选用的自锁式按钮开关在佳龙电子的KAN系列自锁式按钮开 关的基础上定制。电磁铁可外购，也可根据需要订制；根据可动铁芯需克服自锁式开关按钮 的弹簧力来计算电磁铁线圈匝数和通电电流的大小。根据自锁式按钮开关的行程，需要选 择的电磁铁的可动铁芯的行程应稍大于或等于自锁式按钮开关的行程，否则无法改变自锁 式按钮开关的通断状态。需要说明的是，由于智能开关本身空间的限制，在选用自锁式按钮 开关和直流电磁铁时需要充分考虑尺寸大小。
权利要求
一种智能开关，包括开关盒、带有若干按键(17)的开关面板以及安装着通信单元(22)、控制单元(14)、电源模块(21)、驱动电路(15)的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；其特征在于所述的执行机构包括一电磁铁(16)、与该电磁铁的可动铁芯一端触碰的自锁式按钮开关(12)，电磁铁可动铁芯的另一端与一个按键的底端触碰；所述驱动电路为瞬时驱动电路。
2.根据权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于所述自锁式按钮开关上的按钮头 (12a)运动方向与电磁铁可动铁芯(16c)的运动方向相同，且与所述按键(17)的摆动方向 基本一致。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能开关，其特征在于所述的智能开关可以是单按 键开关、双按键开关、三按键开关、四按键开关或带插座的按键开关。
4.根据权利要求3所述的一种智能开关，其特征在于所述驱动电路(15)为储能式电容 瞬时放电驱动电路。
5.根据权利要求1或2所述的一种智能开关，其特征在于所述自锁式按钮开关(12)内 部有一信号开关，所述信号开关通过导线与控制单元(14)形成回路。
全文摘要
本发明涉及一种具有智能功能的家居电气控制开关。所要解决的技术问题是提供的智能开关应具有可远程控制负载、可手动修正开关通断状态以及能耗小的特点。技术方案是一种智能开关，包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路的电路板；开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；执行机构包括一电磁铁、与该电磁铁的可动铁芯一端触碰的自锁式按钮开关，电磁铁可动铁芯的另一端与一个按键的底端触碰；所述驱动电路为瞬时驱动电路。自锁式按钮开关上的按钮头运动方向与电磁铁活动铁芯的运动方向相同，且与所述按键的摆动方向基本一致。
文档编号H02J13/00GK101888120SQ20101020723
公开日2010年11月17日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者潘卫文 申请人:潘卫文