一种支持双向通信的单火开关控制电路方法及控制电路与流程

本发明属于电路技术领域，具体涉及一种支持双向通信的单火开关控制电路方法及控制电路。

背景技术：

传统电灯的开关电路的一般都是单火线的，开关处只有火线入和火线出，没有零线。当前已经装修好的房子中，大多数都是这种开关电路。这种开关一般只适合装机械开关。机械开关不能受电子元件控制，无法做成智能电子开关，而无法做智能化控制，严重影响了智能家居的推进。电子开关可以实现很多机械开关无法实现的功能：如，可以做成电容式触摸开关，可以实现rf无线遥控开关或红外遥控开关，有了遥控功能之后，还可以轻松实现开关之间的联动。为了解决这个问题，许多厂商采用了单火取电开关的方式，或是采用不要开关，直接无线遥控的方式来实现电灯的电子开关控制，但这二种方式都存在一些不稳定的技术问题。

为了用电子开关取代传统的机械开关，现有的技术通常采用以下两种方法。第一种方法：采用单火取电开关代替传统机械开关。单火取电开关，理论上是一种比较理想的电子开关，它完全兼容传统开关，同时可以集成触摸开关，无线遥控收发等功能。不过，单火取电开关虽然功能强大，但是单火取电技术存在着一些技术瓶颈。单火取电技术是一种从流过电灯的电流中进行取电的一种电子技术。当前市场面的单火取电电路有很多种，有些取电效率高一些，有些取电效率低一些，但是不管哪一种方法，都存在取电功率不足或取电电路发热的问题。问题一：当电灯的开关处于关断状态时，需要从电灯的漏电流中进行取电，如果电灯为小功率(如只有5w3w)的led灯时，取电的漏电流稍大一点，就可能会引起led灯点亮或闪烁。而如果取电的漏电流过小，则无法取到足够的电量来维持智能开关的单片机正常工作，以及rf无线的正常发送接收，不能维持继电器或可按硅的正常工作，导致单火开关工作不稳定。同时，也因为工作电流太小，而导致无线射频的的灵敏度过低而导致通信不稳定。问题二：当电灯的开关处于闭合状态时，如果负载为大功率的灯具时，则可能引起取电电路的可控硅会严重发热而损坏。第二种方法：完全取消原来的机载开关，即将开关短接，采用在电灯处增加一个无线接收器来取代传统开关。将开关短接，然后在电灯处装一个无线接收头，然后在开关面板处装一个电池供电的无线遥控器。这种方法相较单火取电开关而言，是无线按收器采用零火供电，避免了单火取电功率不足造成的不稳定，以及单火取电不能接大功率负载的问题。其缺点也很明显，与传统的机械开关不兼容，必须配备一个无线遥控器才能正常使用开关。而且，如果万一遥控器电池没电，或者是无线遥控故障，电灯将无法开启或关闭。

技术实现要素：

本发明主要针对上述问题，提供一种支持双向通信的单火开关控制电路方法及控制电路。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

一种支持双向通信的单火开关控制方法，包括灯具，在灯具处增加一个电子开关，且在与灯具相连的开关面板上设置一个常闭按钮。

本发明所述的电子开关可以通过无线收发器或者电力载波通信的方式实现。

本发明一种支持双向通信的单火开关控制电路，包括常闭按钮、单火通信模块和无线收发器，单火通信模块设置在灯具处，常闭按钮设置在火线上，无线收发器与单火通信模块相连接。

进一步地，所述的单火通信模块包括ac-dc电源m1、电容c2、电阻r1、电容c1、稳压电路m2、通电断电时延检测电路dc2、电容c3、单片机u1、通电断电即时检测电路dc1、指示灯d1、继电器k1和通信模块cmm1，所述ac-dc电源m1的零线端外接零线，ac-dc电源m1的火线端经过常闭按钮外接火线，ac-dc电源m1经过稳压电路m2与单片机u1的电源相连接，电容c2并联在ac-dc电源m1和稳压电路m2之间，电容c3并联在稳压电路m2和单片机u1之间，电阻r1的一端与ac-dc电源m1相连接，电阻r1的另一端经过电容c1接地，电阻r1的另一端还与通电断电时延检测电路dc2的一端相连接，通电断电时延检测电路dc2的另一端与单片机u1的1脚相连接，单片机u1的2脚与通电断电即时检测电路dc1的一端相连接，通电断电即时检测电路dc1的另一端与常闭按钮相连接，单片机u1的3脚与指示灯d1相连接，单片机u1的4脚与继电器k1相连接，继电器k1的3脚与电灯相连接，继电器k1的4脚与常闭按钮相连接。

本发明采用上述技术方案，收发器的整个电路主要由7大部分组成：

1、ac-dc电源(m1)：用于提供整个模块的电源，一般为12v；

2、稳压电路(m2)：为单片机以及无线模块元件提供工作电压，一般为3v3或5v；

3、通电断电即时检测电路(dc1)：可以检测市电的即时通断的状态，来判断常闭按钮是否按下，以及整个电源是否断电；

4、通电断电延时检测电路(dc2)：利用通电时，vdd通过电阻给电容充电的时间延时，以及断电时，电阻给电容放电的时间延时，可以与即时检测电路检测的市电通断形成一个时间差，用来判断是正常按下按钮状态，还是长时间停电状态，可以通过改变电阻电容的值来改变延时的时间；

5、指示灯(d1)：用于指示模块的工作状态，可用于通信对码状态显示，以及开关状态显示；

6、继电器驱动电路(k1)：用于驱动灯控的开关输出；

7、无线/有线通信电路(cmm1)：

接收：可以接收通信指令，进行开关电灯和收发器参数配置；

发送：当产品按钮触发开关动作后，可用于发送开关状态，上报给智能家居系统。

工作原理：

1、初次上电时，m1输出的vdd通过r1给c1充电，c1电压上升，通电断电延时检测电路dc2通过检测c1上的电压是否达到阀值，如果c1上的电压未达到阀值，单片机会认为单火通信模块处于上电初始化状态，通电断电即时检测电路dc1不工作，单片机将会强制将继电器k1处于断开状态。

2、当dc2检测到c1上的电压达到阀值时，单火通信模块进入正常工作状态，通电断电即时检测电路dc1开始工作，当dc1检测到s1按下时，单火通信模块控制信号开关状态翻转，并通过k1控制电灯的亮灭。通过cmm1通信模块向主机上报开关的状态；

3、当整个电源断电时，m1不再输出vdd，c1通电r1向vdd放电，当c1的电压值低于阀值时，单火通信模块将再次进入初始化状态，通电断电即时检测电路dc1不再工作，单片机将会强制将继电器k1处于断开状态。

进一步的，我们可以将常闭按钮做成与传统机械开关兼容的方式，这样，一直产品出现故障的时候，我们可以通过旋钮螺丝或拨动卡件来实现常闭开关与传统机械开关的转换。

本发明的具有有以下有益效果：

1、采用了非单火取电的方式，解决了单火线开关的供电不稳定的问题，保证了整个单火通信模块的工作稳定性；

2、通信模块不再受限于超低功耗的rf无线通信模块，而是可以扩展到更多的通信模块，如功耗更大但灵敏度更高的rf无线模块，zigbee模块，wifi模块，蓝牙模块，plc电力载波模块等等。并能轻松做到双向通信，并且通信更稳定；

3、在非单火取电的方式情况下，不用电池就实现了开关控制，即利用了机械开关的通断的时差脉冲信号来控制单火开关的状态。这种控制方式的稳定性远高于，用电池供电的无线射频遥控器；

4、可以设计一些巧妙的机械结构，兼容传统机械开关。万一单火通信模块出现故障时，不会束手无策，等待专业人事来处理，而是稍微的处理就可以把常闭开关，变成传统的机械开关，大大减少售后服务的压力。

5、大多数现存的改装房的灯控开关都是单火线开关，本方法可以覆盖巨大的智能家居改装市场。

附图说明

图1是本发明的电路图；

图2是本发明单火通信模块的电路图；

图3是本发明ac-dc电源m1的电路图；

图4是本发明通电断电即时检测电路dc1的电路图；

图5是本发明通电断电时延检测电路dc2的电路图；

图6是本发明继电器k1驱动电路图；

图7是本发明通信模块cmm1的电路图。

具体实施方式

实施例1

一种支持双向通信的单火开关控制方法，包括电灯，在电灯处增加一个无线收发器来实现电灯的电子开关功能，且与电灯相连的开关面板上设置一个常闭按钮。

本实施例中的无线收发器还可以通过电力载波通信的方式实现。

实施例2

如图1至图7所示，一种支持双向通信的单火开关控制电路，包括常闭按钮、单火通信模块和无线收发器，单火通信模块设置在电灯处，常闭按钮设置在火线上，无线收发器与单火通信模块相连接，所述的单火通信模块包括ac-dc电源m1、电容c2、电阻r1、电容c1、稳压电路m2、通电断电时延检测电路dc2、电容c3、单片机u1、通电断电即时检测电路dc1、指示灯d1、继电器k1和通信模块cmm1，所述ac-dc电源m1的零线端外接零线，ac-dc电源m1的火线端经过常闭按钮外接火线，ac-dc电源m1经过稳压电路m2与单片机u1的电源相连接，电容c2并联在ac-dc电源m1和稳压电路m2之间，电容c3并联在稳压电路m2和单片机u1之间，电阻r1的一端与ac-dc电源m1相连接，电阻r1的另一端经过电容c1接地，电阻r1的另一端还与通电断电时延检测电路dc2的一端相连接，通电断电时延检测电路dc2的另一端与单片机u1的1脚相连接，单片机u1的2脚与通电断电即时检测电路dc1的一端相连接，通电断电即时检测电路dc1的另一端与常闭按钮相连接，单片机u1的3脚与指示灯d1相连接，单片机u1的4脚与继电器k1相连接，继电器k1的3脚与电灯相连接，继电器k1的4脚与常闭按钮相连接。