专利名称：一种电力线载波网络触控智能开关的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电气开关产品领域，具体涉及一种指通过电力线传输信号建立 网络的开关装置。
背景技术：
控制开关最普通的用途是对受控设备实施开与关的控制，而现有的开关普遍采 用机械式开关，结构简单但操作麻烦，必须由人直接对开关进行操作，无法实现本地控 制异地开关，这种机械开关在湿手操作时可能会受到电击，特别是使用时间久了还会存 在漏电隐患，为此人们通过技术的革新创造了触摸式开关，声控开关，红外控制开关 和，遥控控制开关，新技术的应用提高了人们的生活水平。随着电子技术的不断发展，人们对开关的使用期望不再是机械的按键，不是在 哪里才能控制哪里的设备，而是希望有漂亮的外观，更换不同的面板能够达到和房间装 修浑然一体的效果；希望随时随地都能随心所欲的控制受控设备，而且不希望布线负责。如中国发明专利公开号“CN101127520A”名称为“自一种可遥控触摸智能开 关”的专利公开了一种智能开关，该种可遥控触摸智能开关，其特征是有一个面框， 面框背面连接有后盖，面框前端表面为面板，面框中间在面板的内部分别安装有玻璃触 摸屏、PVC字符层和导光片、双色LED灯及廷伸至后盖内的电路板，后盖的中间为电子 元件，后盖的另一端安装有电路板；本发明的电路采用单根火线，高压取电主回路上采 用电源变压器、双向可控硅、继电器；在第1路光源处安装适配器，由N引出线接电力 网零线，L引出线接智能开关的CNl端子，光源接N引出线与C引出线之间，SRl与继 电器常闭触点串联后其另外两端分别接到N引出线a与L引出线b点，提供继电器吸合的 电源取自a、b两点，并经电容SC1、电阻SR2;再由二极管SD1-SD4组成的桥式整流， 电容SC2滤波后提供给继电器线圈；智能开关的电源变压器Tl初级由两个110VAC的绕 组组成，次级为一个绕组；智能开关的高压取电主回路连接线方法电源变压器Tl安装 在A电路板，但初级两个绕组分别用软线引至B电路板的相应端子，Tl的第1引脚接继 电器Jl第2组转换触点的中间引脚K2，Tl的第2引脚接继电器Jl第1组转换触点的中 间引脚Kl，Tl的第3引脚接电阻R2的一端，同时该引脚接继电器Jl第2组转换触点的 常开触点K5，R2电阻的另一端接继电器Jl的第1组转换触点的常闭触点K4，Tl的第 4引脚接继电器Jl第1组转换触点的常开触点K3，双向可控硅BTl的Al脚接继电器Jl 第2组转换触点的常开触点K5，双向可控硅BTl的A2脚接继电器Jl第1组转换触点的 中间触点Kl，电阻R2的一端接双向可控硅BTl的A2脚，电阻R2的另一端接电容Cl 的一端，同时该引脚接双向触发二极管VDl的一端，VDl的另一端接双向可控硅BTl的 触发脚G引脚，电容Cl的另一端接双向可控硅BTl的Al脚，电容Cl也可以用电阻取 代，电力网输入的火线接CNL端子，CNL端子接电源变压器Tl的第4弓丨脚，Tl的第1 引脚接CNl端子。
3[0005]上述结构的智能开关虽然在一定程度上解决前述所提到的问题，但是，该种结 构的问题是方向性问题和距离问题，而且存在不可靠性，而且在室内使用时由于墙壁的 阻隔无法达到实际的控制距离，有的只能实现短距离控制，有的只是单向控制，无法确 保控制命令正确到达，而且必须依靠遥控器才能实现点对多点的异地控制。
发明内容为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种提出的一种可远程控制的 电力线载波网络触摸智能开关。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，主要包括与电力线耦合连接 的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制解调单元，与 该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接用于输入控制 信号的触控信号输入单元；其中，所述电力线耦合单元将与其连接的电力线上的高压电信号耦合变换为低 压电信号后输入电力线信号调制解调单元，并且，该电力线耦合单元将与其连接的电力 线信号调制解调单元输出的低压电力信号耦合变换为高压电信号后输入电力线；所述电力线信号调制解调单元将所述控制单元输出的信号调制到载波频率，输 送到电力线耦合单元，并且该电力线信号调制解调单元从电力线耦合单元收到的载波信 号中解调出数据传输给控制单元；所述控制单元为可进行数据存储的内置有处理程序的可编程的微处理单元，该 微处理单元接收触控信号输入单元输入的控制信号，根据其内置的处理程序的运算判断 结果进行存储或发出控制命令；并且该微处理单元接收电力线信号调制解调单元从电 力线上解调出来的信号并根据其内置的处理程序的运算判断结果进行存储或发出控制命 令。所述电力线载波网络触控智能开关还包括用于为电力线信号调制解调单元提 供电力线过零点信号的过零检测单元。所述电力线载波网络触控智能开关，还包括与控制单元连接，用于根据控制 单元的指令打开或关闭相对应的控制对象的驱动单元。所述接收载波数据还包括控制单元把接收到的数据进行存储；或根据协议解 出相应的编码信号，并发送至驱动单元。所述电力线载波网络触控智能开关，还包括与控制单元、电力线耦合单元、 电力线信号调制解调单元、触控信号输入单元、驱动单元连接，用于为所述单元提供能 量的电源。本实用新型为利用电力线载波技术，使用多个电力线载波网络触控智能开关， 以达到开关之间能够相互控制的效果。本实用新型的有益效果在于使用方便，只需要 利用现有的电力线，就可以实现在开关之间能够相互控制的效果，而且由于本实用新型 是利用电力线进行开关之间的联动，控制信号基本不受外界的影响，信号传输的稳定性强。
为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。图1为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关一种实施方式的示意图；图2为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关另一种实施方式的示意 图；图3为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关的电气原理图；图4为电力线载波网络触控智能开关中的电力线载波回路电路原理图；图5为电力线载波网络触控智能开关的触摸按键感应回路电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实 施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1，本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，主要包括与电 力线耦合连接的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制 解调单元，与该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接 用于输入控制信号的触控信号输入单元。电力线耦合单元高压和低压之间信号耦合，即把高压上的调制信号传递到低 压电路和把低压调制信号传递到高压电路。电力线信号调制解调单元一是把数字信号调制到9KHZ至150KHZ的载波频率 上，送到耦合电路；二是从收到的载波信号中解调出有用的数据传输给控制单元。该电力线信号调制解调单元包括信号接收电路和信号发送电路，以及与该信 号接收电路和信号发送电路分别连接的电力线调制解调部分，所述电力线调制解调部分 和控制单元连接；所述信号接收电路用于接收载波数据，其中，所述接收载波数据包括当电力 线上有载波数据时，对载波数据进行滤波并耦合，从所述载波数据中解调出有用的数据 发送至控制单元；进一步，该接收载波数据的步骤还包括控制单元把接收到的数据进行存储； 或根据协议解出相应的编码信号，并发送至驱动单元。所述信号发送电路分别与电力线和控制单元连接，用于发送载波数据，所述发 送载波数据包括当控制单元有数据要发出时，控制单元把数据发送到调制解调芯片， 调制解调芯片把数据调制到载波上并通过所述过零检测部分判断过零点，在过零点时进 行滤波，经放大后耦合到电力线上。触控信号输入单元采集操作者的触摸感应信号并输出给控制单元。控制单元一方面接收触摸按键编码信号，根据协议存储或发出控制命令执行 控制动作；二是接收调制解调芯片从电力线上解调出来的有用数据并根据协议转存储起 来或换成控制命令执行控制动作。请参阅图2，在上述一种电力线载波网络触控智能开关中，该电力线载波网络触 控智能开关还可以包括[0034]驱动单元与所述控制单元连接，用于执行单片机Ul发出的控制命令，打开或 关闭1路或N路控制对象；过 零检测单元与电力线信号调制解调单元连接，为电力线调制解调芯片提供 电力线的过零点信号。本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，请参阅图3，电力线信号耦合单 元和4路驱动单元所在的线路板集成设计为A板；电力线信号调制解调单元包含电力线调 制解调芯片，其所在的线路板集成设计为B板；微控制芯片和触摸检测芯片所在的线路板 集成设计为C板；电源部分所在的线路板集成设计为D板。该电力线载波网络触控智能 开关包括电力线的载波回路、触摸按键感应回路和驱动回路。下面以另一实施例详细叙 述电力线的载波回路。请参阅图4，电力线载波网络触控智能开关中的电力线的载波回路包括发送回 路、接收回路和过零检测回路，具体的连接线方法为发送回路接线电力线耦合变压器Sl安装在A电路板，初级绕组两端点(5，
6引脚)间并联12V双向TVS 二极管，Sl的第5引脚接Ll的一端，Ll的另外一端接 C2的一端，C2的另外一端接市电电力网火线输入端，Sl的6脚接电力网零线输入端； 次级绕组有两路，一路绕组(1，2引脚)是电力线载波耦合信号输出端，1脚接直流12 伏电压，B板上经过调制后的载波信号经过Ll和C12构成的LC滤波器滤波，接RlO的 一端，RlO的另一端接Q5基极，Q5的集电极接Sl的2脚，Q5的发射极接地。所述的 Ll取值为470uH，C12为InF，所述的RlO范围为560 Ω—5.1ΚΩ之间，所述的Q5为 BC818，所述的Si，初级绕组(5，6脚)为150Τ，电感量L6_5= 27uH士25% ；次级绕 组1 (1,2脚)为5T，电感量L2-l=27uH士25% ；次级绕组2 (3,4脚)为5T，电感量 L3-4= 24mH士20%，绕组的的排列可以不同。接收回路接线电力线耦合变压器Sl安装在A电路板，初级绕组两端点(5，
6引脚)间并联12V双向TVS 二极管，Sl的第5引脚接Ll的一端，Ll的另外一端接 C2的一端，C2的另外一端接市电电力网火线输入端，Sl的6脚接电力网零线输入端， R12 —脚接电力线的火线输入端，另外一脚接电力线的零线输入端，Sl的另一路次级绕 组(3，4脚)是电力线载波信号输入端，这两个引脚用接线座接到B板，所述的Ll取 值为18uH，C2的取值为47nF/630V，R12的取值是IM Ω ；Sl的3脚通过引线接B电路板电阻R14的一端，R14的另外一端接电容C13的 一端，C13的另外一端接电感L2的一端，L2的另外一端接电阻Rll的一端并且和调制 解调芯片Ul的2脚相接，Rll的另外一端接地；Sl的4脚通过引线接B电路板电阻R15的一端，R15的另外一端接电容C14的 一端，C14的另外一端接电感L4的一端，L4的另外一端接电阻R13的一端并且和调制 解调芯片Ul的3脚相接，R13的另外一端接地，电感L3和电容C15，电阻R12并接在 调制解调芯片Ul的2，3脚之间。所述的电阻R14，R15取值为51Ω，电容C13和C14 取值为100nF，电感L2和L4取值为lOOuH，电阻Rll和R13的取值为20ΚΩ，电容C15 的取值为10nF，电感L3的取值为lmH。过零检测回路接线电阻Rll—端接火线输入端，另外一端接D5的正极，D5 的负极接光耦Ul的1脚，光耦的2脚接电力网的零线输入端光耦4脚接3.3V电源，光耦Ul的3脚接R9到地同时3脚引出线到达B板调制解调芯片Ul的13脚，所述的电阻 Rll 取值为 100ΚΩ/0.5\ν，二极管 D5 为 1Ν4007，光耦 Ul 为 PC817 和 NEC2501。 其中，电力线载波回路的工作流程又包括发送过程和接收过程。发送过程当单片机有数据要发出时，单片机把数据通过串口送达调制解调芯 片U1，调制解调芯片把数据调制到9ΚΗΖ至150ΚΗΖ的载波上，调制解调芯片通过A板 上光耦Ul的3脚提供的过零检测信号，来判断过零点，在过零点时把经过调制的载波信 号通过Li，C12滤波，再经过RlO送到Q5的基极，经过Q5放大后发送到Sl的次级绕 组(1，2脚)，载波信号通过电力线载波耦合变压器Sl耦合到初级绕组(5，6脚)即 耦合到电力线上，发出载波数据，完成发送过程；接收过程当电力线上有载波数据时，电力线上的载波信号通过电容C2，Ll滤 波，再通过电力线载波耦合变压器Sl耦合到到Sl的次级(3，4脚)通过引线进入调制 解调芯片Ul的电力线载波信号解调通道，调制解调芯片从载波数据中解调出数据并通过 串行接口发给C板的单片机U1，单片机再把接收到的数据存储在C板的U3上，或者根 据协议解出第N路编码信号，并传输给所述的第N路控制对象，至此完成接收过程。下面以另一实施例详细叙述触摸按键感应回路。请参阅图5，本实用新型电力线载波网络触控智能开关的触摸按键感应回路包 括触摸信号接收器具有多路触摸信号采集片(本实例采用9路)ΚΕΥ0-ΚΕΥ3， ΚΕΥ5-ΚΕΥ9触摸信号采集片分布于同一片触摸板的不同位置，采集操作者的触摸感应 信号并输出。触摸感应信号处理器U2，与触摸感应器相连，接收所述的触摸感应接收器 输出的触摸感应信号，根据触摸信号的变化情况，判断信号来自ΚΕΥ0-ΚΕΥ3或 ΚΕΥ5-ΚΕΥ9中的那路采集片(以下称第N路采集片)，并将该路采集信号输出，本实 施例的触摸感应信号处理器U2采用QT1103。单片机Ul与所述触摸感应信号处理器U2连接，接收所述触摸感应信号处理器 输出的第N路采集信号，并根据协议对接收到的第N路信号进行编码处理，输出第N路 编码信号，根据信号种类的不同把需要发送到电力线上的信号通过串行接口传输给(B 电路板)电力线载波调制解调芯片U1，调制解调芯片把编码信号调制到9ΚΗΖ至150ΚΗΖ 的载波上，调制解调芯片根据A板上的光耦Ul的3脚提供的过零检测信号，来判断过零 点，在过零点时把经过调制的载波信号通过Li，C12滤波，再经过RlO送到Q5的基极， 经过Q5放大后发送到Sl的次级绕组(1，2脚)，载波信号通过电力线载波耦合变压器 Sl耦合到初级绕组(5，6脚)即耦合到电力线上，发出载波数据，单片机同时还连接状 态指示器来指示操作情况(未图示)，本实施例采用的单片机Ul采用UPD78F0511A芯 片。所述驱动回路具体为与所述单片机Ul相连，接收Ul输出的第N路编码信 号，并传输给所述的第N路控制对象，对第N路设备进行通电开关控制，以实现对各类 用电设备的智能化控制。进一步，所述电力线载波网络触控智能开关，还包括与控制单元、电力线耦 合单元、电力线信号调制解调单元、触控信号输入单元、驱动单元连接，用于为所述单元提供能量的电源。进一步，所述触控信号输入单元包括触摸按键检测处理部分和触摸信号采集 片。进一步，所述电力线载波网络触控智能开关的面板为水晶玻璃面板。进一步，所述触控信号输入单元还包括遥控信号输入单元，网络信号输入单兀。为了可以更好的理解上述实施例，下面以另一实施例对本实用新型进行阐述。当用户向触控信号输入单元发送工作指令时，触控信号输入单元会向控制单元 发送对应的数字信号；控制单元根据所收到的数字信号进行判断，若判断结果为进行本 地操作时，向驱动单元发送工作指令，驱动单元对控制对象进行操作，若判断结果为进 行远程操作时，控制单元向电力线信号调制解调单元发送工作指令的信号，并储存该工 作指令的信号；电力线信号调制解调单元把接收到的工作指令的信号转换成载波信号， 并把该载波信号发送到电力线耦合单元，电力线耦合单元把接收到的载波信号耦合到电 力线上进行信号传输。当电力线耦合单元接收到电力线传输的载波信号时，把载波信号进行耦合后发 送到电力线信号调制解调单元；电力线信号调制解调单元把载波信号解调为相对应的数 字信号，并发送到控制单元；控制单元根据收到的数字信号的内容，进行储存或对驱动 单元发送工作指令。需要指出的是，在上述实施例中，触控信号输入单元还可以为利用遥控进行输 入的遥控信号输入单元和利用网络进行输入的网络信号输入单元，具体在此不作限定。
权利要求1.一种电力线载波网络触控智能开关，包括面板，电路板，其特征在于与电力 线耦合连接的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制解 调单元，与该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接用 于输入控制信号的触控信号输入单元；所述电力线耦合单元将与其连接的电力线上的高压电信号耦合变换为低压电信号后 输入电力线信号调制解调单元，并且，该电力线耦合单元将与其连接的电力线信号调制 解调单元输出的低压电力信号耦合变换为高压电信号后输入电力线；所述电力线信号调制解调单元将所述控制单元输出的信号调制到载波频率，输送到 电力线耦合单元，并且该电力线信号调制解调单元从电力线耦合单元收到的载波信号中 解调出数据传输给控制单元；所述控制单元为可进行数据存储的内置有处理程序的可编程的微处理单元，该微处 理单元接收触控信号输入单元输入的控制信号，根据其内置的处理程序的运算判断结果 进行存储或发出控制命令；并且该微处理单元接收电力线信号调制解调单元从电力线上 解调出来的信号并根据其内置的处理程序的运算判断结果进行存储或发出控制命令。
2.根据权利要求1所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线 载波网络触控智能开关还包括用于为电力线信号调制解调单元提供电力线过零点信号 的过零检测单元。
3.根据权利要求2所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线 信号调制解调单元包括信号接收电路和信号发送电路，以及与该信号接收电路和信号 发送电路分别连接的电力线调制解调部分，所述电力线调制解调部分和控制单元连接。
4.根据权利要求3所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线 载波网络触控智能开关还包括与控制单元连接、用于根据控制单元的指令打开或关闭 相对应的控制对象的驱动单元。
5.根据权利要求4所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线 载波网络触控智能开关还包括与控制单元、电力线耦合单元、电力线信号调制解调单 元、触控信号输入单元、驱动单元分别连接，用于为所述单元提供能量的电源。
6.根据权利要求5所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述触控信 号输入单元包括触摸按键检测处理部分和触摸信号采集片。
7.根据权利要求6所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述面板包 括水晶玻璃面板。
8.根据权利要求7所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述触控信 号输入单元还包括遥控信号输入单元，网络信号输入单元。
专利摘要本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，包括电力线耦合单元，电力线信号调制解调单元，控制单元，触控信号输入单元。本实用新型采用的技术方案是使用触摸感应检测按键，以电力线载波作为通信载体，通过建立网络的方式实现开关可组网远程控制。本实用新型无需架设额外的通信线路，也不占用宝贵的无线频谱资源；实现了在不需要遥控器的情况下开关之间能够互相控制的效果，简单实用。
文档编号H03K17/96GK201797502SQ20102026125
公开日2011年4月13日 申请日期2010年7月17日 优先权日2010年7月17日
发明者刘利华 申请人:刘利华