专利名称：一种电气开关及共用控制线的电气开关控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气开关及共用控制线的电气开关控制系统。
背景技术：
目前应用的电气开关控制方式主要有以下几种
一、 直接控制
在交流电力线路上插入通断开关。此种方式线路简单易明，缺点 是要将交流电力线路引到要人手操作的开关位置，对开关的安全要求 较高，也增加交流电力线的布线， 一个用电设备最多受两个开关控制。 目前家居等大多采用此方式。
二、 集中控制
由各控制开关连线到总控制器，再由总控制器控制交流电源的通 断，然后直接连线至用电设备。
此种方式优点是操控能力强，控制开关与交流电源线路隔离，比 较安全。缺点是每个用电设备都要引一条电力线去总控制器，交流电 力线布线较多，每个控制开关也要引一条控制线去总控制器，控制线 布线也较多。
三、 网络控制方式
如C-Bus控制系统等，各控制开关共用总线与总控制器以网络方式通讯控制。此方式控制线路布线简单，可靠性高， 一般釆用电脑终 端编程设置，可灵活改变控制模式。缺点是成本高，总控制器的受控 线路数通常出厂时己固定，而且须用电脑终端或专用编程器来设置控 制模式，对施工人员的技术要求较高。此方式大多应用于格局比较固 定和控制要求较高的场所，如酒店客房、大型场馆等。
四、 无线电遥控
由控制开关产生编码并调制到无线电发射器发射出去，无线电接 收器接收到无线电波后解调出编码，再由解码器分析所接收的编码后 去控制电力线路的通断。
此种方式优点是无需控制线路的布线，控制开关可随时移动。缺 点是存在被干扰的可能，尽管编码相同的机会很少，但无线电波的干 扰经常存在，用来遥控门锁的话也不太安全。另一个缺点是控制开关 需使用电池，需定时更换。再者无线电波的发收电路较复杂，成本更 加较多。
五、 红外线遥控 由控制开关产生编码并调制到红外线发射器发射出去，红外线接
收器接收到红外线信号后解调出编码，再由解码器分析所接收的编码 后去控制电力线路的通断。
此种方式优点是无需控制线路的布线，控制开关可随时移动。缺 点是红外线的传输具有方向性，红外线被阻挡时会严重影响接收，不 能隔墙控制，红外线接收器需外露，红外线发射器也难以固定在某个
位置。另一个缺点是控制开关需使用电池，需定时更换。 六、载波遥控 借助电力线路传送控制编码信号，优点是布线简单，十分适用于 远距离控制。缺点是需要增加较为复杂的载波调制和解调电路，部分 用电设备对载波会有吸收作用或会产生干扰影响，对载波的发收电路 要求更高，成本也高。另外载波加在电力线路上也可能会对其它一些 用电设备产生干扰影响。 发明内容
为了解决上述的问题，本实用新型的目的在于提供一种使用简 单、成本低廉、使用效果好的电气开关。
另外一个目的在于提供一种成本低廉、布线简单的共用控制线的 电气开关控制系统。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是
一种电气开关，包括控制开关和受控通断器，控制开关包括编解 码电路、按键开关和状态指示电路，在控制开关的编解码电路上有编 码数据输出端子、电源正极端子和接地端子；受控通断器包括编解码
电路和继电器控制电路，继电器控制电路上有用于通断用电设备与电 力线路之间连接的输出端，在受控通断器的编解码电路上设有编码数 据输入端子、电源正极端子和接地端子，控制开关根据设定的编码发 出串行编码数据，经由控制线传送到各个受控通断器进行接收和解 码，受控通断器将所接收的编码与本身所设定的编码进行逻辑运算，
根据运算结果来控制继电器控制电路的工作。
进一步，在控制开关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于 接收其它控制开关经由数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控 制状态指示。
一种共用控制线的电气开关控制系统，包括电气开关和控制线 路，电气开关包括控制开关和受控通断器，控制开关包括编解码电路、 按键开关和状态指示电路，在控制开关的编解码电路上有编码数据输 出端子、电源正极端子和接地端子；受控通断器包括编解码电路和继 电器控制电路，继电器控制电路上有用于通断用电设备与电力线路之 间连接的输出端，在受控通断器的编解码电路上设有编码数据输入端 子、电源正极端子和接地端子；控制线路包括有控制数据线、直流电
源正极线和直流电源和数据地线共三条线，控制开关上的编解码电路 的编码数据输出端子、电源正极端子和接地端子与受控通断器上的编 解码电路的编码数据输入端子、电源正极端子和接地端子之间通过上
述控制数据线、直流电源正极线和直流电源和数据地线连接；
控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线传送到 各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身 所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制继电器控制电路的 工作。
进一步，在控制开关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于 接收其它控制开关经由数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控
制状态指示。
本实用新型的有益效果是采用本共用控制线的电气开关的控制 系统，有以下特点
一、系统内所有用电设备经过受控通断器的输出端子后全部并联 在电力线路上，系统内所有控制开关和受控通断器的三个控制端也均 以并联形式连接到控制线路上，与现时大多采用的直接控制方式相 比，只需增加三条低压控制线路，可省去来往于开关的交流电力线路， 布线简单易明。
二、 控制开关只连接低压直流电源，与交流电力线路隔离，控制 开关触点只控制电平变化，电流很小，不产生火花，所以人手操作十 分安全。对控制开关的材质要求也大为降低。控制开关可以做得更加 小型和美观，安装也更方便。
三、 用有线方式控制，控制开关和受控通断器不需要复杂的发射 调制和接收解调电路，抗干扰能力强，安全可靠。
四、 任何一处的布线都不超过六条线(包括电力线路的地线)， 控制线路不超过三条线，方便布线的计划和实施，也方便以后增加控 制开关和用电设备。
五、 控制开关和受控通断器的内部电路都可手动设置编码，无需 专用编程工具。控制开关和受控通断器同时具备发送编码和接收解码 功能，还采用多种编解码方式，使控制开关对用电设备的控制更加多 元化、人性化。例如可实现个别控制、多联控制、分组控制、模式控
制、全部控制和状态指示等。
六、控制开关和受控通断器分散独立，用多少装多少，经济实惠。 本系统用有线遥控方式控制远处的用电设备的电源通断，可应用 于家居、学校、办公室、工厂、酒店、舞台等场所照明及其它用电设 备的电源通断控制。根据应用需要，系统内每个控制开关可控制一个 或多个受控通断器，每个受控通断器也可以受一个或多个控制开关控 制。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型电气开关的原理框图； 图2是本实用新型电气开关的实施例电路图； 图3是本实用新型的系统框图； 图4是本实用新型的程序流程图。
具体实施方式
本实用新型的一种电气开关及其电气开关控制系统的基本原理 是由控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线路传送 到各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本 身所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制电路的通断状态。
参照图1、图2，本实用新型的一种电气开关，包括控制开关和 受控通断器，控制开关包括编解码电路、按键开关和状态指示电路， 在控制开关的编解码电路上有编码数据输出端子、电源正极端子和接 地端子；受控通断器包括编解码电路和继电器控制电路，继电器控制 电路上有用于通断用电设备与电力线路之间连接的输出端，在受控通 断器的编解码电路上设有编码数据输入端子、电源正极端子和接地端 子，控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线传送到 各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身 所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制继电器控制电路的 工作。
进一步，为了便于在其它控制开关上显示受控设备的状态，在控 制开关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于接收其它控制开关
经由数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控制状态指示D其中，
该编码数据输入端子可以与该控制开关的编解码电路的编码数据输
出端子为同一部件。
所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路包 括由多个拨动开关组成的编码设置输入电路，使用方便、简单。
所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路分 别包括有分组编码设置输入电路、个别编码设置输入电路和模式编码 设置输入电路，功能更为齐全。
进一步，参照图1、图2，结合图3， 一种共用控制线的电气开 关控制系统，包括电气开关和控制线路，电气开关包括控制开关和受 控通断器，控制开关包括编解码电路、按键开关和状态指示电路，在
控制开关的编解码电路上有编码数据输出端子、电源正极端子和接地 端子；受控通断器包括编解码电路和继电器控制电路，继电器控制电 路上有用于通断用电设备与电力线路之间连接的输出端，在受控通断 器的编解码电路上设有编码数据输入端子、电源正极端子和接地端 子；控制线路包括有控制数据线、直流电源正极线和直流电源和数据 地线共三条线，控制开关上的编解码电路的编码数据输出端子、电源 正极端子和接地端子与受控通断器上的编解码电路的编码数据输入 端子、电源正极端子和接地端子之间通过上述控制数据线、直流电源 正极线和直流电源和数据地线连接，控制开关及受控通断器都以并联 的方式连接到控制线路的三条线上。
控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线传送到 各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身 所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制继电器控制电路的 工作。
同样，在控制开关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于接 收其它控制开关经由数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控制 状态指示。
所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路包 括由多个拨动开关组成的编码设置输入电路。
所述的所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码 电路分别包括有分组编码设置输入电路、个别编码设置输入电路和模
式编码设置输入电路。
作进一步说明，本电气开关及系统是其直流电源从交流电力线路
将220V交流电转改成12V直流电，通过控制线路向系统内各个控制 开关和受控通断器提供直流工作电压。
本系统的控制开关和受控通断器的电原理图如图2，里面都采用 了一个编解码电路，这个编解码电路兼有发出编码和接收编码的功
能，可由一块单片机EM78P221N加外围电路实现做成，集成电路 EM78P221N内置时钟振荡器，有22个I/0脚，程序流程图如图4。
编解码电路的引脚功能说明及工作原理如下(为解释方便，本 文中均以"H"代表高电平，"L"代表低电平)
G0-G4:分组编码设置输入。G0-G4以五位二进制方式进行编码， 其中全为L时被应用于"全控方式"，所以一个系统里最多可分2A5 -1=31个组。
P0-P5:个别编码设置输入。P0-P5是以六位二进制方式进行编码， 其中全为H或全为L时应用于"组控方式"，所以一个组里最多可设 2A6-2=62个个别编码。
Ml-M6:模式编码设置输入。Ml-M6中有一位被设置为L时模式 控制将起作用，最多可编6个模式，Ml-M6全为H时模式控制不起 作用。
DIO:编码数据串行输入输出端，接共用数据线，内置上拉电阻， 闲时为H。
DT:编码数据发送控制端。输入由H变L (即下降沿到来)时
由DIO端发出一次编码数据，如果数据线上有数据正在传输，则暂
不发出编码，先接收数据，待接收完后再发出编码。上升沿到来、长
期H或长期L均不理会。
CLO:锁定控制输出端。解码后根据相应的条件输出锁定形式的
控制信号。
CTO:脉冲控制输出端。解码后根据相应的条件输出脉冲形式的
控制信号，方便控制以脉冲形式控制的用电设备(如门铃、电控锁等)， 只在"个别控制方式"中起作用。
GND:电源地及信号地。 VCC:电源正极输入端。
EM78P221N的P50至P53和P64至P67端口可设置内部上拉电阻， 其它输入端外设上拉电阻为R8至R18。 G0-G4 、 P0-P5 、 Ml-M6等
编码设置输入均可用开关开路或接电源正极的方法将输入端设置为 H ，也可用开关接地短路的方法将输入端设置为L。
+12V电压经D1送至R1， Dl起正向保护作用，Rl、 D2、 Cl构 成限流稳压电路，向U1提供5V左右的工作电压，D1和C1还有蓄 电作用，当系统+12V电源失电时可在短时间内维持Ul的工作电压， 以保持工作状态。
编解码电路连接至开关及状态指示电路就组成控制开关，工作原
理如下
SW1为按键开关，需控制时按一下可让DT由H变L (即下降沿 到来)，从而在DIO脚输出串行编码数据，串行编码数据内容包括 G0-G4 、 P0-P5 、 Ml-M6等编码、起始及结束码、较对码等。
本控制开关不发编码信号时会处于接收发编码状态，当其它的控 制开关发出编码信号时，本控制开关也会收到编码数据，并还原出收 到的G0-G4 、 P0-P5 、 Ml-M6等编码，再与本身设定的各种编码比 较。根据程序流程，符合"开"条件时CLO脚输出H，高电平通过 R2引至晶体管Ql基极使晶体管Ql导通，LED1红灯亮，指示"开" 状态；符合"关"条件时CLO脚输出L，晶体管Q1截止、十12V电 压通过R4和R5引至晶体管Q2基极使晶体管Q2导通，LED2绿灯
亮，指示"关"状态。R3为限流电阻。
编解码电路连接至继电路控制电路就组成受控通断器，工作原理
如下
DT长期为H，编解码电路只收不发。
当有控制开关发出编码信号时，DIO端会收到编码数据，并还原 出收到的G0-G4 、 P0-P5 、 Ml-M6等编码，再与本身设定的各种编 码比较。根据程序流程，符合"开"条件时CLO脚输出H，高电平 通过R6引至晶体管Q3基极使晶体管Q3导通，继电器RELAY1的 磁吸线圈有电流流过，磁吸开关吸合，两个输出端(OUT)将导通； 符合"关"条件时CLO脚输出L，晶体管Q1截止，继电器RELAY1 的磁吸线圈没有电流流过，磁吸开关断开，两个输出端将关断。
R7为限流电阻，继电器RELAY1可以用电磁式或其它类型的继 电器(如固态继电器)，控制原理相同。
当被控制的用电设备是脉冲形式工作的(如门铃、电控锁等)，要 将R6连接CLO的一端断开并改接至CTO端。
一个系统可配置控制开关和受控通断器的总数主要视乎直流电源 的负载能力和控制开关DIO脚的输出驱动能力。
图2中电路，集成电路EM78P221N的P65脚作为输出用时的低 电压输出电流大于50mA，而它作为输入用时的下拉电流小于O.lmA， 那么这个系统在只考虑DIO脚的输出驱动能力情况下可配置控制开 关和受控通断器的总数可达500个。
从直流电源的负载能力方面考虑，直流电源的输出电流大于系统 内所有控制开关和受控通断器的最大工作电流总和即可。例如一个系 统内有100个控制开关和100个受控通断器，控制开关的最大工作电 流为3mA，受控通断器的最大工作电流为20mA，那么该用于系统 的直流电源的输出电流必须大于2300 mA。
根据上述原理及程序流程，本系统可实现以下四种主要控制方
式
一、全控方式按动一个控制开关就可以控制系统内所有受控通断 器同时为关状态。
将控制开关的G0-G4全设为L，即可成为"全部关"的控制开关。 系统内受控通断器接收到的G0-G4全为L后会关断。
除全控方式将G0-G4全设为L夕卜，以下其它控制方式均基于 G0-G4不全为L的基础上。
二、组控方式按动一个控制开关可以控制系统内同一组(即分
组编码全部相同)的受控通断器同时为关状态或开状态。
将控制开关的P0-P5、 M1-M6全设为H，即可成为"同组全关"
的控制开关。
如果受控通断器设置的G0-G4与接收到的G0-G4完全相同、 P0-P5全为H、 Ml-Mz全为H，受控通断器会关断。
将控制开关的P0-P5全设为L，即可成为"同组全开"的控制开关。
如果受控通断器设置的G0-G4与接收到的G0-G4完全相同、 P0-P5全为L，受控通断器会导通。
三、个别控制方式单独对某一个或几个受控通断器进行控制。
将控制开关的P0-P5不设为全H或全L，即可成为"个别控制" 的控制开关。
受控通断器设置的P0-P5与接收到的P0-P5完全相同而且P0-P5 不是全为H或全为L时，受控通断器会变为与原来相反的状态，这 样就可以实现通断转换，同时在CTO端输出一个H的脉冲信号(约 0.2秒)。
四、模式控制方式在同一组内让某些受控通断器在各自接受个 别控制开关控制的同时还可接受另外一个模式控制开关的控制。这样
只需按一下某一个模式控制开关，就可让同一组内某些符合条件的受 控通断器导通，不符合条件的受控通断器断开。使系统内的各用电设 备可按某种模式的需要开启或关闭。
将控制开关的P0-P5全设为H、 Ml-M6之中选1位设为L，即可
成为能实现"同模式开、不同模式关、无模式设置不变"功能的模 式控制开关。
受控通断器设置的Ml-M6与接收到的Ml-M6只要有其中一位
对应同为L，受控通断器都会导通，没有一位对应同为L的会关断。 如果受控通断器设置的Ml-Mz全为H，则不改变通断状态。 以上各种控制方式都可以设置多个相同的控制开关，以达到"多
联控制"的目的。
由于控制开关与受控通断器的编解码电路相同，所以控制开关接
收到编码数据后的反应与受控通断器的反应类同，只是受控通断器控
制电路通断，而控制开关则是去控制状态指示。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，只要其以基本相同
的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种电气开关，其特征在于包括控制开关和受控通断器，控制开关包括编解码电路、按键开关和状态指示电路，在控制开关的编解码电路上有编码数据输出端子、电源正极端子和接地端子；受控通断器包括编解码电路和继电器控制电路，继电器控制电路上有用于通断用电设备与电力线路之间连接的输出端，在受控通断器的编解码电路上设有编码数据输入端子、电源正极端子和接地端子，控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线传送到各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制继电器控制电路的工作。
2、 根据权利要求1所述的一种电气开关，其特征在于在控制开 关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于接收其它控制开关经由 数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控制状态指示。
3、 根据权利要求1所述的一种电气开关，其特征在于所述控制 开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路包括由多个拨动 开关组成的编码设置输入电路。
4、 根据权利要求1所述的一种电气开关，其特征在于所述控制 开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路分别包括有分组 编码设置输入电路、个别编码设置输入电路和模式编码设置输入电路。
5、 一种共用控制线的电气开关控制系统，其特征在于包括电气开关和控制线路，电气开关包括控制开关和受控通断器，控制开关包 括编解码电路、按键开关和状态指示电路，在控制开关的编解码电路 上有编码数据输出端子、电源正极端子和接地端子；受控通断器包括 编解码电路和继电器控制电路，继电器控制电路上有用于通断用电设备与电力线路之间连接的输出端，在受控通断器的编解码电路上设有 编码数据输入端子、电源正极端子和接地端子；控制线路包括有控制 数据线、直流电源正极线和直流电源和数据地线共三条线，控制开关 上的编解码电路的编码数据输出端子、电源正极端子和接地端子与受 控通断器上的编解码电路的编码数据输入端子、电源正极端子和接地 端子之间通过上述控制数据线、直流电源正极线和直流电源和数据地 线连接；控制开关根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线传送到 各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身 所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制继电器控制电路的 工作。
6、 根据权利要求5所述的一种共用控制线的电气开关控制系统，其 特征在于在控制开关的编解码电路上有编码数据输入端子，用于接 收其它控制开关经由数据传输线传输到的编码数据，根据结果来控制 状态指示。
7、 根据权利要求5所述的一种共用控制线的电气开关控制系统，其 特征在于所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编解码电路包括由多个拨动开关组成的编码设置输入电路。
8、根据权利要求5所述的一种共用控制线的电气开关控制系统，其 特征在于所述的所述控制开关的编解码电路和所述受控通断器的编 解码电路分别包括有分组编码设置输入电路、个别编码设置输入电路 和模式编码设置输入电路。
专利摘要本实用新型公开了一种电气开关及共用控制线的电气开关控制系统，本电气开关及其系统是由控制开关和受控通断器组成，根据设定的编码发出串行编码数据，经由控制线路传送到各个受控通断器进行接收和解码，受控通断器将所接收的编码与本身所设定的编码进行逻辑运算，根据运算结果来控制电路的通断状态。本系统用有线遥控方式控制远处的用电设备的电源通断，可应用于家居、学校、办公室、工厂、酒店、舞台等场所照明及其它用电设备的电源通断控制。
文档编号G08C19/00GK201203945SQ200820045209
公开日2009年3月4日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者施宝新 申请人:施宝新