一种单火取电智能开关及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关技术领域，特别涉及一种单火取电智能开关及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术和网络技术的高速发展以及人们居住理念的变化与提升，家居智能化和家电网络化逐渐成为热门话题。智能家居是指将各种信息设备和住宅设备通过网络连接起来，从而构筑舒适、安全、方便的信息化居住空间，满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要，提供安防、社区管理和人们外出时了解家居状况的手段。
[0003]随着智能家居的快速发展，单火线智能开关(只有单根火线进/出，不需要零线)成为了传统机械墙壁开关的升级换代(直接替代)产品，实现了照明设备的智能化控制。并且，国内外普通家庭大多为单火线布线，在升级实现智能化改造时往往要求新智能开关能直接代换旧有的机械墙壁开关，更换时无需重新布线。所以设计新型智能墙面开关都必须采用单线制的单火智能开关。
[0004]单火取电技术的智能开关的微功耗单火待机和工作电源电路的研发难度非常大，到目前为止这仍是国内外限制单火线智能开关发展的最主要技术瓶颈。单火线取电技术的难点在于，在照明设备关闭时，单火智能开关是和照明设备串联后接入电网的，所以流过智能开关和照明设备的电流大小是一样的，电流小就会导致智能开关电路不能工作，如果电流过大就会导致照明设备会有间歇性闪光或白炽灯关闭时有红丝等问题。
[0005]单线制智能开关的DC供电电源(或者电源模块)设计需要重点考虑两个问题:一方面尽可能的降低待机功耗，减小待机电流，避免出现灯关后闪烁或者微亮；另一方面是单火线的取电问题，提供足够的输出电流给电子开关控制电路。由于智能开关工作时取电是通过开关断开时的两端压差来取电的，当开关闭合时就没有了压差无法取电，这样就会导致控制电路开时失电失控问题。对于这一问题，有很多的解决办法出现，但有些还是比较复杂，电路成本也较高，比如现在市场上一些二线制智能开关的控制电路的供电电路(或电源模块)采用的方式有:方式一:电子开关中的开关元件的开态和断态情况下由同一电路供电，通过电容降压再用稳压管稳压的方式给控制电路提供直流电源，在断态时，由于控制电路消耗的电流也是电子开关主回路的电流，所以电子开关主回路的电流必须比较大，如果接上小功率的灯泡，灯丝就会发红，接上节能灯可能会出现关不断的现象，所以此类两线制智能开关大多数不能控制小功率的负载，同时用电容降压，如果电流较大，电容的发热非常严重，这样就会给产品留下很大的故障隐患。方式二:将开态和断态时由不同的电路供电，其实现方式是先将主回路电流整流，再取出部分直流电作为控制电流。其缺点是对整流器件要求高、且发热严重，限制了负载功率的提高，不适用于较大功率照明设备。上述两种电源模块，都解决了智能开关断态时供电电流较大的问题，但对于智能开关控制的负载的功率范围、稳定性及其电源转换效率方面，还是存在一定的不足。
[0006]基于目前的技术背景，本发明提出了一种基于单火取电技术的智能开关，将待机电流做到更小(15uA以下)，以适应更多的各类照明设备，从而保证大部分照明设备不会出现闪烁，解决了目前单火开关出现的技术瓶颈问题。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种无线控制、便于布线、运行稳定的单火智能开关及控制方法。
[0008]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种单火取电智能开关，包括无线收发模块、处理器、单火电源模块和可控硅控制模块，所述无线收发模块与所述处理器连接，所述处理器分别与所述单火电源模块和可控硅控制模块连接；
[0009]所述无线收发模块，用于接入外部无线控制信号，还用于将控制状态信号传输至外部终端进行开关控制状态显现；
[0010]所述处理器，用于对外部无线控制信号进行处理，生成导通信号和截止信号，并发送给可控硅控制模块，还用于将从可控硅控制模块读取的控制状态信号发送至无线收发模块；
[0011]所述单火电源模块，用于单火线取电，为处理器和可控硅控制模块提供电流；
[0012]所述可控硅控制模块，用于接入外部交电流，根据导通信号导通，并向用电设备提供交电流，或者根据截止信号停止向用电设备提供交电流，还用于根据导通和停止状况生成控制状态信号。
[0013]本发明的有益效果是:通过智能终端可以无线实现对家庭中许多相对独立的照明设备的智能控制；本装置通过单火取电技术解决了安装智能家居不需要布置零线的问题，方便了布线，也使得照明设备在关闭时不会有间歇性闪烁或白炽灯关闭时不会有红丝等问题。
[0014]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015]进一步，所述处理器为无线射频处理器，所述无线射频处理器设置有休眠模式，所述无线射频处理器根据接收的外部无线控制信号的频率自动调整休眠时长。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是:休眠模式使得本装置在降低运行能耗的同时，又能保证本装置运行稳定。
[0017]进一步，所述单火电源模块包括单火电源单元、二极管D1、电阻Rl和滤波电容Cl?C3，所述二极管Dl的正极与火线连接，所述二极管Dl的负极经电阻Rl与所述单火电源单元的输入端连接，所述单火电源单元的输出端与所述处理器连接，所述滤波电容Cl的一端与所述单火电源单元的输入端连接，另一端接地；所述滤波电容C2的一端与所述单火电源单元的LDO输入端连接，另一端接地，所述滤波电容C3的一端与所述单火电源单元的输出端连接，另一端接地，所述单火电源单元的接地端接地。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是:单火电源单元具有转换效率高、体积小、高低温度特性好、带负载能力强；电阻Rl为限流电阻，保护模块电流过大；电容Cl?C3能降低静态电流。
[0019]进一步，所述单火电源模块还包括防雷管D2，所述防雷管D2的正极接地，所述防雷管D2的负极与所述二极管Dl的正极连接。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是:防雷管D2能应对浪涌电压较大，可以有效保护电路。[0021 ] 进一步，所述单火电源模块还包括EMC滤波电路，所述EMC滤波电路包括电感L和滤波电容C4，所述电感L串联在所述电阻Rl和所述单火电源单元的输入端之间，所述滤波电容C4的一端与所述单火电源单元的输入端连接，另一端接地。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是:能有效应对电磁兼容恶劣的环境，解决EMI，保障系统运行稳定。
[0023]进一步，所述单火电源模块还包括瞬态TVS管D3，所述瞬态TVS管D3的负极与所述单火电源单元的输出端连接，所述瞬态TVS管D3的正极接地。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是:能防止单火电源模块在异常后保护后级电路。
[0025]进一步，所述可控硅控制模块包括三极管Tl、双向可控硅K和自恢复保险F，所述三极管Tl的基极经偏置电阻R2与所述处理器连接，所述三极管Tl的集电极经限流电阻R3与处理器连接引入直流电，且所述三极管Tl的集电极与所述双向可控硅Kl的控制极G连接，所述双向可控硅K的第一阳极Al和第二阳极A2分别与交流输入端和交流输出端连接，所述自恢复保险F接在所述双向可控硅K的第二阳极A2和交流输出端之间。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是:控制方便，导通和截止均精准。
[0027]进一步，一种智能家居控制系统，包括智能终端、智能网关、单火智能开关和用电设备；
[0028]所述智能终端，用于生成无线控制信号；还用于根据控制状态信号将单火智能开关的导通和停止状况进行显现；
[0029]所述智能网关，用于将无线控制信号转发给所述单火智能开关，还用于将控制状态信号转发给智能终端；
[0030]所述单火智能开关，用于根据无线控制信号进行导通或停止向用电设备输出电流；还用于导通和停止状况生成控制状态信号，并将控制状态信号传输给智能网关；
[0031 ] 所述用电设备，用于根据单火智能开关导入电流进行运作或无电流时停止运作。
[0032]本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下:一种单火取电智能开关的控制方法，包括以下步骤:
[0033]步骤S1.无线收发模块接入外部无线控制信号；
[0034]步骤S2.处理器对外部无线控制信号进行处理，生成导通信号和截止信号，并发送给可控硅控制模块；
[0035]步骤S3.可控硅控制模块接入外部交流电，根据导通信号导通，并向用电设备提供交流电，或者根据截止信号停止向用电设备提供交流电；单火电源模块单火线取电，为处理器和可控硅控制模块提供运行电流；
[0036]步骤S4.可控硅控制模块根据导通和停止状况生成控制状态信号；
[0037]步骤S5.处理器将从可控硅控制模块读取的控制状态信号发送至无线收发模块；
[0038]步骤S6.无线收发模块将控制状态信号传输至外部终端进行开关