一种防闪单火取电的墙壁开关电路的制作方法

一种防闪单火取电的墙壁开关电路
[技术领域]
[0001]
本发明属于墙壁开关，具体涉及一种防闪单火取电的墙壁开关电路。
[

背景技术：
]
[0002]
随着电子技术进步，市场上出现了智能墙壁开关，智能墙壁开关内的 有源功能单元需要取得工作电源才能工作，而现有的墙壁开关内大都只有 火线和灯线，没有零线，使得功能单元的取电只能与负载串联，即为所谓 单火取电。这使得智能开关在关态时，也有电流流过负载灯具。所以市场 上现有的智能开关，当墙壁开关内无地线时，对所接负载灯具功率的大小 有明确的要求，即关态时流过负载灯具的电流不能大于使负载灯具闪烁或 微亮，另一方面现有的智能墙壁开关控制方式不够丰富，使用者不能根据 不同需要方便快捷任意选择。
[

技术实现要素：
]
[0003]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种防闪单火取电的墙壁开关 电路，可大大减少关态电流，并且具有多种控制方式方便快捷转换，不必 担心误操作。
[0004]
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：
[0005]
一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：包括有设置于火线l 和灯线l1之间连接有用于控制负载通断电的主开关，火线l和灯线l1之 间还连接有顺次串联连接用于控制阻抗大小的阻抗单元、用于取电以及输 出供电的取电单元、用于控制主开关通断电的主开关控制单元，取电单元 向主控制单元供电，主控制单元指令输入端6a接收工作指令后驱动阻抗控 制单元控制阻抗单元减小阻抗从而增加主开关控制单元流通电流控制主开 关导通。
[0006]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：串联连 接的阻抗单元、取电单元并联连接有用于对阻抗单元的无功电流进行补偿 的补偿单元。
[0007]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：主开关 控制单元电源输入端2a与零线n之间连接有用于可使负载短接的短接负载 单元，短接负载单元的反馈输出端11c、控制输入端11e分别与主控制单元 的反馈接收端6c、控制输出端6d连接，主开关控制单元电源输入端2a与 消防火线x之间顺次连接有阻抗z、用于紧急情况下强制负载工作的消防控 制单元，消防控制单元的控制输出端12d与控制输出端12c分别与短接负 载单元的控制输入端11e与控制输入端11d连接。
[0008]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：阻抗单 元为电感时补偿单元为电容，或阻抗单元为电容时补偿单元为电感。
[0009]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：主控开 关为双向可控硅t1，双向可控硅t1一阳极端作为主控开关的电源输入端 1a与火线l连接，双向可控硅t1另一阳极端作为主控开关的电源输出端 1b与灯线l1连接，双向可控硅t1控制端作为主控开关的控制输入端1c， 主开关控制单元包括有电阻r1，电阻r1与电容c1连接端作为主开
关控制 单元的控制输出端2c与主控开关的控制输入端1c连接，电阻r1与电阻r2 连接端作为主开关控制单元的电源输入端2a与取电单元连接，电容c1与 电阻r1连接端作为主开关控制单元的电源输出端2b与灯线l1连接。
[0010]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：阻抗控 制单元包括有双向可控硅t2，双向可控硅t2控制端与电阻r3一端连接， 双向可控硅t2一阳极端作为阻抗控制单元的控制输出端5b与阻抗单元连 接，电阻r3另一端作为阻抗控制单元的控制输入端5a与主控制单元连接， 双向可控硅t2另一阳极端作为阻抗控制单元的另一控制输出端5c与阻抗 单元连接，取电单元包括有稳压二极管t4，稳压二极管t4负极端分别与电 解电容c3正极端、电容c4一端连接，稳压二极管t4正极端与二极管t5 负极端连接，二极管t5正极端分别与电解电容c3负极端、电容c4另一端 连接，稳压二极管t4负极端作为取电单元的电源输入端4a与阻抗控制单 元的控制输出端5c连接，稳压二极管t4正极端作为取电单元的电源输出 端4b与主开关控制单元连接，稳压二极管t4负极端与二极管t5正极端作 为取电单元的供电输出端4c与主控制单元连接。
[0011]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：阻抗控 制单元包括有光控双向可控硅t3，光控双向可控硅t3的发光二极管负极端 与电阻r4一端连接，光控双向可控硅t3的发光二极管正极端与有源单元 工作电源正极vc连接，光控双向可控硅t3一阳极端作为阻抗控制单元的 控制输出端5b与阻抗单元连接，光控双向可控硅t3另一阳极端作为阻抗 控制单元的另一控制输出端5c与阻抗单元连接，电阻r4另一端作为阻抗 控制单元的控制输入端5a，取电单元包括有稳压二极管t10，稳压二极管 t10负极端与二极管t6负极端、二极管t7负极端连接、电解电容c5正极 端、电容c6一端连接，稳压二极管t10正极端与二极管t8正极端、二极 管t9正极端、电解电容c5负极端、电容c6另一端连接，二极管t6正极 端与二极管t8负极端的连接端作为取电单元电源输入端4a与阻抗控制单 元的电源输出端5c连接，二极管t7正极端与二极管t9负极端的连接端作 为取电单元的电源输出端4b与主开关控制单元连接，稳压二极管t10正极 端和负极端作为取电单元的供电输出端4c与主控制单元连接。
[0012]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：主开关、 阻抗单元的电连接端与火线l之间设有手动开关k1，火线l和灯线l1之间 连接有手动开关k2。
[0013]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：主控制 单元指令输入端6a连接有感应单元、遥控单元或远控单元。
[0014]
如上所述的一种防闪单火取电的墙壁开关电路，其特征在于：短接负 载单元包括有光电耦合器t11和光控双向可控硅t12，光电耦合器t11发光 二极管引脚上并联连接有反向二极管，光电耦合器t11光敏三极管一端与 有源单元工作电源正极vc连接，光电耦合器t11光敏三极管另一端通过电 阻r7接地，光电耦合器t11发光二极管负极端通过电阻r5与光控双向可 控硅t12一阳极端连接，光控双向可控硅t12发光二极管正极端通过电阻 r8与有源单元工作电源正极vc连接，光控双向可控硅t12发光二极管负极 端与电阻r6一端连接，光电耦合器t11发光二极管正极端作为短接负载单 元的电源输入端11a与主开关控制单元连接，光控双向可控硅t12另一阳 极端作为短接负载单元的电源输出端11b与零线n连接，光电耦合器t11 光敏三极管另一端作为短接负载单元的反馈输出端11c与主控制单元(连 接，光控双向可控硅t12发光二极管正极端作为短接负载单元控制输入端 11d，电阻r6
另一端作为短接负载单元控制输入端11e与主控制单元连接， 消防控制单元包括有光电耦合器t13，光电耦合器t13发光二极管正极端与 二极管t14负极端、二极管t16负极端连接，光电耦合器t13发光二极管 负极端与二极管t15正极端、二极管t17正极端连接，二极管t16正极端 与二极管t17负极端的连接端作为消防控制单元的电源输入端12a与消防 火线x连接，二极管t14正极端与二极管t15负极端的连接端作为消防控 制单元的电源输出端12b与阻抗z连接，光电耦合器t13光敏三极管一端 作为消防控制单元的控制输出端12c与短接负载单元控制输入端11d连接， 光电耦合器t13光敏三极管另一端作为消防控制单元的控制输出端12d与 短接负载单元控制输入端11e连接。
[0015]
本发明的有益效果是：
[0016]
1、由于在负载断开或接通电源时，取电单元取电时的输入电压变化 不大，无需设计兼顾高、低输入电压变化较大的取电单元，因而可提高取 电的效率，从而可以减少关态时电源流过负载的电流，防止负载灯具闪烁 和微亮，而且只设置一个取电单元，简化了电路结构。2、具有手动、感应、 本地遥控、远程控制多种方式供使用者根据不同需要方便快捷任意选择且 无需担心误操作对设备人员的损害。3、可扩展为接零线n、消防火线x的 墙壁开关时，不增加单火取电关态电流，即扩展后不接零线n、消防火线 x，不会增加关态电流。
[附图说明]
[0017]
图1为本发明电路原理框图实施例一；
[0018]
图2为本发明电路原理框图实施例二；
[0019]
图3为本发明主开关和主开关控制单元具体电路连接图；
[0020]
图4为本发明补偿单元和阻抗单元具体电路连接图实施例一；
[0021]
图5为本发明补偿单元和阻抗单元具体电路连接图实施例二；
[0022]
图6为本发明阻抗控制单元和取电单元具体电路连接图实施例一；
[0023]
图7为本发明阻抗控制单元和取电单元具体电路连接图实施例二；
[0024]
图8为本发明电路原理框图实施例三；
[0025]
图9为本发明电路原理框图实施例四；
[0026]
图10为本发明负载短接单元和消防控制单元具体电路连接图。
[具体实施方式]
[0027]
下面结合附图与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
[0028]
本发明电路原理实施例一：
[0029]
如图1所示，一种防闪单火取电的墙壁开关电路，包括有设置于火线l 和灯线l1之间连接有用于控制负载通断电的主开关1，火线l和灯线l1之 间还连接有顺次串联连接用于控制阻抗大小的阻抗单元3、用于取电以及 输出供电的取电单元4、用于控制主开关1通断电的主开关控制单元2，取 电单元4向主控制单元6供电，主控制单元6指令输入端6a接收工作指令 后驱动阻抗控制单元5控制阻抗单元3减小阻抗从而增加主开关控制单元2 流通电流控制主开关1导通。
[0030]
如图1所示，阻抗单元3的3a端接火线l和主开关1的1a端，3b端 接取电单元4的4a端，3c、3d端分别接阻抗控制单元5的5b、5c端，阻 抗控制单元5的5a端接主控制单元6的6b
端，所述主开关1的1b端接灯 线l1和主开关控制单元2的2b端，1c端接主开关控制单元2的2c端，主 开关控制单元2的2a端接取电单元4的4b端。图中与灯线l1连接的负载 及所接零线n，不在开关内，画在虚线框内，是为了更清楚地说明墙壁开关 的单火取电工作原理。
[0031]
当主控制单元6从6a端收到感应或通信单元信号，要负载接通电源成 为开态，如要开灯时，主控制单元6发出控制信号给阻抗控制单元5，阻抗 控制单元5使阻抗单元3的阻抗两端短接，使得l和l1之间阻抗减小，流 入主开关控制单元2的电流增加，当瞬时电流过零后，电流增加并延时后 才触发主开关1导通，在主开关1导通之前，有电流和一定的时间流过取 电单元4，因而可以完成取工作，主开关1导通后，火线l上的电源通过主 开关1，灯线l1加在负载供上。由于每个瞬时电流正弦波形中只有从电流 过零后的一小部分为取电单元4供电，大部分是加在负载上的，因而对负 载影响不明显，如同正常使用。
[0032]
当主控制单元6发出复位信号，要负载断开电源成为关态，如要关灯 时，阻抗控制单元5复位截止，阻抗单元3两端的短接点断开，使得l和 l1之间阻抗增加，流入主开关控制单元2的电流减小，正弦波瞬时电流最 大时也不能触发主开关1导通，但由于有电流流过取电单元4，因而可以完 成取电工作，为了尽量减小流过负载的电流，防止灯具闪烁或微量，在满 足取电需要的前提下，可以增大阻抗单元3的阻抗。
[0033]
由于在负载断开和接通电源时，取电单元4取电时的输入电压变化不 大，不需要设计兼顾高、低输入电压变化较大的取电单元，因而可以提高 取电的效率，从而可以减少关态时电源流过负载的电流，防止灯具闪烁和 微亮。而且，只有一个取电单元，简化了电路结构。
[0034]
本发明电路原理实施例二：
[0035]
如图2所示，串联连接的阻抗单元3、取电单元4并联连接有用于对阻 抗单元3的无功电流进行补偿的补偿单元7。
[0036]
如图2所示，本发明电路原理实施例二与实施例一的区别是增加了补 偿单元7，补偿单元7的7a端接阻抗单元3的3a端，7b端接取电单元4 的4b端，与阻抗单元3和取电单元4组成的串联电路并联，对阻抗单元3 的无功电流进行补偿，当电路谐振时，流入主开关控制单元2和负载的电 流较实施1大幅减少，从而进一步防止闪烁和微亮。
[0037]
为更清楚说明各单元功能，下面举例简要介绍各单元实施例的具体电 路，不代表是全部可实施的具体电路，由于电路的各种已有抗干扰、保护 技术较多，在此不可能一一列举，凡是在此基础上优化实现类似功能的电 路都应属于本发明保护范围。
[0038]
本发明主开关和主开关控制单元具体电路连接图：
[0039]
如图3所示，主控开关1为双向可控硅t1，双向可控硅t1一阳极端作 为主控开关1的电源输入端1a与火线l连接，双向可控硅t1另一阳极端 作为主控开关1的电源输出端1b与灯线l1连接，双向可控硅t1控制端作 为主控开关1的控制输入端1c，主开关控制单元2包括有电阻r1，电阻r1 与电容c1连接端作为主开关控制单元2的控制输出端2c与主控开关1的 控制输入端1c连接，电阻r1与电阻r2连接端作为主开关控制单元2的电 源输入端2a与取电单元4连接，电容c1与电阻r1连接端作为主开关控制 单元2的电源输出端2b与灯线l1连接。当流过r2的正弦波瞬时电流过零 后增加到足够值经r1、c1延时后可触发主开关t1导通，当电流不够时， 则不能触发主开关t1导通。
[0040]
本发明补偿单元和阻抗单元具体电路连接图实施例一：如图4所示， 阻抗单元3为
电感时补偿单元7为电容。
[0041]
本发明补偿单元和阻抗单元具体电路连接图实施例二：如图5所示， 阻抗单元3为电容时补偿单元7为电感。
[0042]
采用电抗元件有利于补偿，阻抗单元的电阻越小，功耗越小，取电效 率越高，补偿单元的电感或电容必须是补偿阻抗单元电流的元件。
[0043]
本发明阻抗控制单元和取电单元具体电路连接图实施例一：
[0044]
如图6所示，阻抗控制单元5包括有双向可控硅t2，双向可控硅t2控 制端与电阻r3一端连接，双向可控硅t2一阳极端作为阻抗控制单元5的 控制输出端5b与阻抗单元3连接，电阻r3另一端作为阻抗控制单元5的 控制输入端5a与主控制单元6连接，双向可控硅t2另一阳极端作为阻抗 控制单元5的另一控制输出端5c与阻抗单元3连接，取电单元4包括有稳 压二极管t4，稳压二极管t4负极端分别与电解电容c3正极端、电容c4一 端连接，稳压二极管t4正极端与二极管t5负极端连接，二极管t5正极端 分别与电解电容c3负极端、电容c4另一端连接，稳压二极管t4负极端作 为取电单元4的电源输入端4a与阻抗控制单元5的控制输出端5c连接，稳 压二极管t4正极端作为取电单元4的电源输出端4b与主开关控制单元2 连接，稳压二极管t4负极端与二极管t5正极端作为取电单元4的供电输 出端4c与主控制单元6连接。
[0045]
如图6所示，阻抗控制单元5的5a端电压与控制极电压不相等时流过 r3的电流可触发t2导通，从而可控制阻抗单元3阻抗短接，还可以在t 2的阳极上接限流电阻图中未画出后再与阻抗单元3连接，防止导通短接 电容时，电容放电电流过大损坏t2；取电单元4包括稳压二极管t4，电 容c3、c4、二极管t5，t4负极接c3、c4的一端并引出到有源单元工作电 源正极vc和4a端，t4的正极接t5负极并引出到4b端，t5正极接c3、 c4另一端并引出到取电负极端-取电负极端-可与有源单元工作电源地电位 不同，如为提高效率，后接开关稳压电路再接工作电源地电位时，很容易 理解，二电位不同，故不再详述，有源单元电源正极vc和取电负极端-组 成取电输出端4c。
[0046]
取电工作原理是：当t4的负极加市电电源的正弦波电压为正时，电源 向c3、c4充电，电流从t5的负极流出，当t4的正极加市电电源的正弦 波电压为正时，由于t5截止，电流不能反向对电容c3、c4充电，实现取 电，c3为滤波电容，c4为抗干扰电容。
[0047]
由于取电单元4的工作电源正极vc可与4a共点，因此可与阻抗控制 单元5的5c端连接，实现对t2的控制，当主控制单元6的6b端输出低电 平使阻抗控制单元5的5a端为低电平，则阻抗控制单元5的t2导通。
[0048]
本发明阻抗控制单元和取电单元具体电路连接图实施例二：
[0049]
如图7所示，阻抗控制单元5包括有光控双向可控硅t3，光控双向可 控硅t3的发光二极管负极端与电阻r4一端连接，光控双向可控硅t3的发 光二极管正极端与有源单元工作电源正极vc连接，光控双向可控硅t3一 阳极端作为阻抗控制单元5的控制输出端5b与阻抗单元3连接，光控双向 可控硅t3另一阳极端作为阻抗控制单元5的另一控制输出端5c与阻抗单 元3连接，电阻r4另一端作为阻抗控制单元5的控制输入端5a，取电单元 4包括有稳压二极管t10，稳压二极管t10负极端与二极管t6负极端、二 极管t7负极端连接、电解电容c5正极端、电容c6一端连接，稳压二极管 t10正极端与二极管t8正极端、二极管t9正极端、电解电容c5负极端、 电容c6另一端连接，二极管t6正极端与二极管t8负极端的连接端作为
取 电单元4电源输入端4a与阻抗控制单元5的电源输出端5c连接，二极管 t7正极端与二极管t9负极端的连接端作为取电单元4的电源输出端4b与 主开关控制单元2连接，稳压二极管t10正极端和负极端作为取电单元4 的供电输出端4c与主控制单元6连接。
[0050]
如图7所示，阻抗控制单元5的发光二极管的正极接有源单元工作电 源正极vc，负极经r4引出到5a端，5a端低电平时，发光二极管正向导通， 触发双向可控硅导通，从而可控制阻抗单元3阻抗短接，与图6同理，t3 的阳极可接限流电阻图中未画出；取电单元4包括二极管t6、t7、t8、t9 组成的全波整流路，稳压管t10、电容c5、c6，t10的负极接t6、t7的负 极共点端和c5、c6的一端并引出到取电输出正极+，t10的正极接t8、t9 的正极共点端和c5、c6的另一端并引出到取电输出负极-，取电输出正极+ 和取电输出负极-组成取电输出端4c，t6正极、t8负极共点端引出到4a端， t7正极、t9负极共点端引出到4b端。
[0051]
取电工作原理是：市电电源的正负极性正弦波电压都加在t10的负极， 并对c5、c6充电，c5、c6的作用同6a的c3、c4。
[0052]
而取电单元4可全波取电，可提高取电效率，有利于防止闪烁和微亮， 可与阻抗控制单元5的5c端串联实现对t3的控制，主控制单元6的6b端 输出低电平使阻抗控制单元5的5a端为低电平，触发阻抗控制单元5的t3 导通。
[0053]
由于简单电容滤波效率不高，取电单元4的取电输出正极+可后接有源 开关稳压电路再接有源单元工作电源正极vc，取电输出负极-可后接有源开 关稳压电路再接有源单元工作电源地，由于很容易理解，限于篇幅，不再 举例说明。
[0054]
本发明电路原理框图实施例三：
[0055]
如图8所示，主开关1、阻抗单元3电连接端与火线l之间设有手动开 关k1，火线l和灯线l1之间连接有手动开关k2；主控制单元6指令输入 端6a连接有感应单元8、遥控单元9或远控单元10。
[0056]
如图8所示，本发明电路原理框图实施例三与实施例二的区别是在火 线l与灯线l1之间设有手动开关k1，火线l与手动开关k1的连接点到主 开关1的1a端和补偿单元7的7a端连接点之间设有手动开关k2。当要手 动合上墙壁开关时，只要手动合上手动开关k1即可，当需要智能控制墙壁 开关时，只要手动打开手动开关k1、合上手动开关k2即可，转换控制方式 方便快捷，而且，当手动开关k1合上时，短接了取电单元，智能控制失去 电源复位，此时，无论k2在何种状态，智能控制都相当于自动失效，而k1 打开相当于手动控制退出，不会与智能控制重复控制，因而不会造成设备 或人员伤害，所以不用担心误操作，当需要起用某个智能控制功能时，只 需合上相应的感应单元8、遥控单元9、远控单元10的工作电源开关开关 符号图中未画出。总之，可方便快捷地实现手动、感应控制、本地遥控、 远程控制的多种智能控制方式的转换且不用担心误操作。所接的感应单元 8可以是人体红外热释电感应、雷达感应单元、语音感应单元、超声波感 应单元，所接的遥控单元9可以是红外通信遥控或电磁波通信遥控的电路 单元，远控单元10可以是通过互联网+wifi或蓝牙通信的电路单元。
[0057]
本发明电路原理框图实施例四：
[0058]
如图9所示，主开关控制单元2电源输入端2a与零线n之间连接有用 于可使负载短接的短接负载单元11，短接负载单元11的反馈输出端11c、 控制输入端11e分别与主控制单元6的反馈接收端6c、控制输出端6d连 接，主开关控制单元2电源输入端2a与消防火线x之
管正极端作为短接负载单元11控制输入端11d，电阻r6另一端端作为短接 负载单元11控制输入端11e与主控制单元6连接，消防控制单元12包括 有光电耦合器t13，光电耦合器t13发光二极管正极端与二极管t14负极端、 二极管t16负极端连接，光电耦合器t13发光二极管负极端与二极管t15 正极端、二极管t17正极端连接，二极管t16正极端与二极管t17负极端 的连接端作为消防控制单元12的电源输入端12a与消防火线x连接，二极 管t14正极端与二极管t15负极端的连接端作为消防控制单元12的电源输 出端12b与阻抗z连接，光电耦合器t13光敏三极管一端作为消防控制单 元12的控制输出端12c与短接负载单元11控制输入端11d连接，光电耦 合器t13光敏三极管另一端作为消防控制单元12的控制输出端12d与短接 负载单元11控制输入端11e连接。
[0067]
如图10所示，短接负载单元11包括电阻r5、r6、r7、r8，光电耦合 器t11，光控双向可控硅t12，t11的发光二极管引脚上并有反向二极管， 正极引出到11a端，负极接r5一端，光敏三极管一端接有源单元工作电源 vc，另一端接r7的一端并引出到11c端，r7的另一端接有源单元工作电源 地，r5另一端接t12的双向可控硅一阳极,双向可控硅另一阳极引出到11b 端，t12发光二极管正极接r8一端并引出到时11d端,r8另一端接有源单 元工作电源vc，t12发光二极管负极接r6一端，r6另一端引出到11e端； 消防控制单元12包括光电耦合器t13、二极管t14、t15、t16、t17，t13 的光敏三极管一端引出到12c端,并接11d端，另一端引出到12d端,并接 11e端，t13的发光二极管接由t14、t15、t16、t17组成的全波整流电路， t14正极、t15负极共点端引出到12b端，t16正极、t17负极共点端引出 到12a端。
[0068]
以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。