本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种单火线开关的电流调节电路、方法及智能家居系统。
背景技术：
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。
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线智能开关。
单火线智能开关内部通常具有微控制器模块(mcu)，为保证mcu的正常工作，需要在开关打开及关断时持续对其进行供电。由于传统的机械开关是火线进入，火线输出，这给智能开关的取电带来了难度，一般智能开关需要零、火线供电才能实现。而单火线是在一根火线上面取电，其原理是通过在负载(灯泡等)流过一个微小的电流(ua级别或者ma级别)形成回路来实现取电。
由于单火线开关是通过串联在负载漏一些微小的电流来实现取电的，在取电过程中，会导致部分节能灯或者led灯的闪烁或微亮的问题。虽然现有技术中有通过储能单元给微处理器供电以解决关灯负载闪烁或者微亮的方案，但需频繁更换电池，用户体验不佳。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种单火线开关的电流调节电路、方法及智能家居系统，旨在无需频繁更换电池的情况下，解决负载闪烁的问题。
为实现上述目的，本发明提供的一种单火线开关的电流调节电路，包括取电模块、充电管理模块、储能单元和微处理器，所述取电模块经所述充电管理模块、储能单元与所述微处理器连接，火线经所述取电模块及负载与零线形成回路；所述微处理器还与所述充电管理模块连接；
所述取电模块，用于在负载接通或断开时向所述储能单元充电；
所述储能单元，用于为所述微处理器供电；
所述微处理器，用于根据负载的闪烁情况发送控制信号至所述充电管理模块；
所述充电管理模块，用于根据所述控制信号对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节，以解决负载闪烁的问题。
优选地，所述微处理器根据负载的闪烁情况发送控制信号至所述充电管理模块，包括：
所述微处理器接收外部闪烁指令，根据所述外部闪烁指令发送所述控制信号至所述充电管理模块；或者，
所述微处理器根据内部检测结果发送所述控制信号至所述充电管理模块。
优选地，所述微处理器包括通信单元，所述通信单元与智能网关连接，所述通信单元用于接收所述智能网关下发的外部闪烁指令；用户在终端上触发闪烁指令后，由终端发送至云端服务器，再由云端服务器将所述闪烁指令下发至所述智能网关生成所述外部闪烁指令。
优选地，还包括设置在负载与所述取电模块之间的电流检测模块，所述电流检测模块还与所述微处理器连接，所述电流检测模块用于检测流经负载的电流，当所述微处理器检测到流经负载的电流大于预设第一电流阈值时，所述微处理器根据所述内部检测结果发送所述控制信号至所述充电管理模块。
优选地，所述电流检测模块包括检测电阻，所述检测电阻的一端与负载连接，所述检测电阻的另一端与所述取电模块连接；所述微处理器还用于获取所述检测电阻两端的电压差，并将所述检测电阻两端的电压差除以所述检测电阻的阻值，计算得到流经负载的电流。
优选地，所述取电模块包括并行取电电路、第一开关电路及串行取电电路；
火线经所述串行取电电路、第一开关电路及负载与零线形成回路，所述串行取电电路还与所述充电管理模块连接，所述第一开关电路还与所述微处理器连接；火线还经所述并行取电电路及负载与零线形成回路；所述并行取电电路还与所述充电管理模块连接；
所述微处理器控制所述第一开关电路导通使负载接通，所述串行取电电路用于在负载接通时向所述储能单元充电；
所述微处理器控制所述第一开关电路关断使负载断开，所述并行取电电路用于在负载断开时向所述储能单元充电。
优选地，所述充电管理模块包括并行充电管理电路和串行充电管理电路，所述并行充电管理电路与所述并行取电电路连接，所述串行充电管理电路与所述串行取电电路连接，所述并行充电管理电路、串行充电管理电路还分别与所述微处理器连接；
当所述并行取电电路在负载断开时向所述储能单元充电，所述微处理器发送第一控制信号至所述并行充电管理电路，所述并行充电管理电路根据所述第一控制信号调节所述并行取电电路向所述储能单元的充电电流；
当所述串行取电电路在负载接通时向所述储能单元充电，所述微处理器发送第二控制信号至所述串行充电管理电路，所述串行充电管理电路根据所述第二控制信号调节所述串行取电电路向所述储能单元的充电电流。
优选地，所述并行充电管理电路包括第一可变电阻，所述串行充电管理电路中包括第二可变电阻；
所述并行充电管理电路根据所述第一控制信号调节所述第一可变电阻的阻值大小，以减小所述并行取电电路向所述储能单元的充电电流；
所述串行充电管理电路根据所述第一控制信号调节所述第二可变电阻的阻值大小，以减小所述串行取电电路向所述储能单元的充电电流。
优选地，所述并行取电电路包括电子开关电路和ac-dc电路，所述电子开关电路与ac-dc电路连接，所述电子开关电路与负载连接，所述电子开关电路还与所述微处理器连接，所述ac-dc电路与所述并行充电管理电路连接；
所述ac-dc电路用于把交流电转换为直流电，以向所述储能单元充电；
所述微处理器检测到流经负载的电流大于预设第二电流阈值时，控制所述电子开关电路关断，以直接关断所述并行取电电路。
优选地，所述微处理器还用于在负载断开时检测所述储能单元的电量，当检测到所述储能单元的电量低于第一预设电量阈值时，控制所述电子开关电路打开，以控制所述并行取电电路接通并向所述储能单元充电。
优选地，所述微处理器还用于在负载断开时检测所述储能单元的电量，当检测到所述储能单元的电量高于第二预设电量阈值时，控制所述电子开关电路关断，以控制所述并行取电电路不向所述储能单元充电。
优选地，所述并行取电电路、串行取电电路还分别与所述微处理器电连接，用于直接对所述微处理器供电。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种单火线开关的电流调节方法，包括以下步骤：
步骤s1，取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电；
步骤s2，所述储能单元为微处理器供电，以保证所述微处理器正常工作；
步骤s3，所述微处理器根据负载的闪烁情况发送控制信号至所述充电管理模块；
步骤s4，所述充电管理模块根据所述控制信号对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节，以解决负载闪烁的问题。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种智能家居系统，包括单火线开关、智能网关、智能终端和负载，所述单火线开关包括如上所述的单火线开关的电流调节电路；
所述负载，用于根据所述单火线开关的控制接通或断开；
所述智能终端，用于显示单火线开关应用界面，接收用户在显示的单火线开关应用界面上触发的闪烁指令，并将接收的闪烁指令上传至云端服务器；
所述智能网关，用于获取所述云端服务器下发的闪烁指令，并将所述闪烁指令下发至所述单火线开关；
所述单火线开关，用于根据所述闪烁指令调节流经所述负载的电流，以解决负载闪烁的问题。
本发明提出的一种单火线开关的电流调节电路、方法及智能家居系统，利用取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电，来为微处理器供电；微处理器在工作中接收到外部闪烁指令时，根据所述外部闪烁指令发送控制信号至充电管理模块；充电管理模块根据所述控制信号对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节。由于可利用取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电，因此无需频繁更换电池，更加方便。而且，能在接收到外部闪烁指令时对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节也即可对流经负载的电流进行调节，从而实现在无需频繁更换电池的情况下，解决负载闪烁的问题。
附图说明
图1为本发明较佳实施例单火线开关的电流调节电路的结构框图；
图2为本发明较佳实施例单火线开关的电流调节电路的电路图；
图3为本发明单火线开关的电流调节电路一实施例中接收外部闪烁指令的示意图；
图4为本发明单火线开关的电流调节电路另一实施例中接收外部闪烁指令的电路图；
图5为本发明单火线开关的电流调节方法一实施例的流程示意图；
图6为本发明智能家居系统一实施例的结构框图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是本发明较佳实施例单火线开关的电流调节电路的结构框图。
本发明较佳实施例提出一种单火线开关的电流调节电路，所述单火线开关的电流调节电路包括取电模块1、充电管理模块2、储能单元3和微处理器4，取电模块1经充电管理模块2、储能单元3与微处理器4连接，火线(l)经取电模块1及负载5与零线(n)形成回路；微处理器4还与充电管理模块2连接；取电模块1，用于在负载5接通或断开时向储能单元3充电；储能单元3，用于为微处理器4供电；微处理器4，用于接收外部闪烁指令，并根据所述外部闪烁指令发送控制信号至充电管理模块2；充电管理模块2，用于根据所述控制信号对取电模块1向储能单元3的充电电流进行调节，以解决负载5闪烁的问题。
本实施例中利用取电模块1在负载5接通或断开时向储能单元3充电，来为微处理器4供电；微处理器4在工作中接收外部闪烁指令，例如，在开关外壳上设置一个按键，当用户发现闪烁的时候，直接触发开关上的按键，生成外部闪烁指令。根据所述外部闪烁指令发送控制信号至充电管理模块2；充电管理模块2根据所述控制信号对取电模块1向储能单元3的充电电流进行调节。由于可利用取电模块1在负载5接通或断开时向储能单元3充电，因此无需频繁更换电池，更加方便。而且，能在接收到外部闪烁指令时对取电模块1向储能单元3的充电电流进行调节也即可对流经负载5的电流进行调节，从而实现在无需频繁更换电池的情况下，解决负载5闪烁的问题。
具体地，参照图2，图2为本发明较佳实施例单火线开关的电流调节电路的电路图。
取电模块1包括并行取电电路11、第一开关电路12及串行取电电路13，火线经串行取电电路13、第一开关电路12及负载5与零线形成回路，串行取电电路13还与充电管理模块2连接，第一开关电路12还与微处理器4连接；火线还经并行取电电路11及负载5与零线形成回路；并行取电电路11还与充电管理模块2连接；微处理器4控制第一开关电路12导通使负载5接通，串行取电电路13用于在负载5接通时向储能单元3充电；微处理器4控制第一开关电路12关断使负载5断开，并行取电电路11用于在负载5断开时向储能单元3充电。
具体地，用户按压开关面板上的按键，微处理器4控制第一开关电路12打开或者关闭，第一开关电路12包括继电器，继电器等电子开关打开，负载5断开；反之，负载5接通。并行取电电路11为负载5(如灯泡等)断开时的取电电路，继电器等电子开关断开，交流电通过并行取电电路11流向负载5。第一开关电路12和串行取电电路13组成负载5接通时的取电电路，第一开关电路12接通，交流电通过串行取电电路13、第一开关电路12流向负载5。这两部分取电电路都会接入充电管理模块2，通过充电管理模块2向储能单元3充电，储能单元3给微处理器4供电，以在开关打开及关断时持续对微处理器4进行供电，保证微处理器4能实时正常工作。其中，本实施例中，储能单元3为具备长期使用寿命的储能装置，包括但不限于锂电池、超级电容等。
充电管理模块2包括并行充电管理电路21和串行充电管理电路22，并行充电管理电路21与并行取电电路11电连接，串行充电管理电路22与串行取电电路13电连接，并行充电管理电路21、串行充电管理电路22还分别与微处理器4电连接；并行充电管理电路21中包括第一可变电阻，串行充电管理电路22中包括第二可变电阻；当并行取电电路11在负载5断开时向储能单元3充电，微处理器4接收到外部闪烁指令时，发送第一控制信号至并行充电管理电路21，并行充电管理电路21根据所述第一控制信号调节所述第一可变电阻的阻值大小，以减小并行取电电路11向储能单元3的充电电流；当串行取电电路13在负载5接通时向储能单元3充电，微处理器4接收到外部闪烁指令时，发送第二控制信号至串行充电管理电路22，串行充电管理电路22根据所述第二控制信号调节所述第二可变电阻的阻值大小，以减小串行取电电路13向储能单元3的充电电流。
并行取电电路11包括电子开关电路111和ac-dc电路112，电子开关电路111与ac-dc电路112连接，电子开关电路111与负载5电连接，电子开关电路111还与微处理器4电连接，ac-dc电路112与并行充电管理电路21电连接；ac-dc电路112用于把220v交流电转换为5v直流电，以向储能单元3充电；微处理器4检测到流经负载5的电流大于预设第二电流阈值时，控制电子开关电路111关断，以直接关断并行取电电路11。其中，由于一般在正常情况下，并行取电电路在负载5断开时向储能单元3充电过程中，流经负载5的电流不会有太大的波动，若在异常情况下流经负载5的电流突然变大，则负载5很可能发生微亮或者闪烁的情况。因此，本实施例中设置所述预设第二电流阈值，流经负载5的电流在大于预设第二电流阈值时即视为产生了较大波动突然变大，则控制电子开关电路111关断，以直接关断并行取电电路11，断开流经负载5的电流，避免负载5持续发生微亮或者闪烁的情况。
本实施例中，电子开关电路111可以采用mos管、三级管等实现，电子开关电路111与微处理器4(mcu)连接，微处理器4控制电子开关电路111的通断。ac-dc电路112可以采用ac-dc电源芯片实现。
当处于负载5断开状态，且并行取电电路11内部的电子开关电路111闭合的时候，此时会给储能单元3充电。若储能单元3充电的电流过大，则流经并行取电电路11的电流也大，那么流经负载5的电流也大，则外部的负载5(灯泡等)可能出现微亮或者闪烁的情况。而当处于负载5接通状态，此时也会由串行取电电路13给储能单元3充电，若储能单元3充电电流过大，则会导致负载5功率不足，如电灯比平时亮度相比变暗或者闪烁。因此，为了在并行取电状态或串行取电状态时能保证外部的负载5(灯泡等)不出现微亮或者闪烁的情况，即为了保证外部负载5的正常工作，本实施例中可通过微处理器4调节充电电流，以保证给电池充电电流在一定范围，例如ua级别或1-2ma，从而解决负载5闪烁的问题。具体地，本实施例中微处理器4接收外部闪烁指令，并根据所述外部闪烁指令发送控制信号至充电管理模块2；充电管理模块2根据所述控制信号对取电模块1向储能单元3的充电电流进行调节，以解决负载5闪烁的问题。例如，当微处理器4接收到外部闪烁指令即为检测到有负载5闪烁的情况，若当前为并行取电状态，则可以控制并行取电电路11减小充电电流，如可通过调节并行充电管理电路21中第一可变电阻的阻值大小如调高第一可变电阻的阻值来减小充电电流，从而减小流经负载5的电流，以解决负载5在处于断开时由于流经电流过大导致闪烁的问题。若当前为串行取电状态，则可以控制串行取电电路13减小充电电流，如可通过调节串行充电管理电路22中第二可变电阻的阻值大小如调高第二可变电阻的阻值来减小充电电流，从而保证负载5功率不会过低，以解决电灯比平时亮度相比变暗或者闪烁的问题。
进一步地，在本实施例中微处理器4接收外部闪烁指令时，包括如下两种可选的实施方式：
在一种可选的实施方式中，如图3所示，图3是本发明单火线开关的电流调节电路一实施例中接收外部闪烁指令的示意图。微处理器4包括通信单元(图中未示出)，所述通信单元与智能网关连接，所述通信单元接收所述智能网关下发的外部闪烁指令；所述外部闪烁指令为用户在终端上触发闪烁指令后，由终端发送至云端服务器，再由云端服务器将所述闪烁指令下发至所述智能网关生成。其中，所述通信单元包括但不限于zigbee、蓝牙、wifi、红外等通信单元。通信单元可以与智能网关建立网络连接，智能网关在通过wifi等与云端服务器建立网络连接。用户智能终端如手机上安装有单火线开关的app，智能终端与云端服务器建立网络连接。例如，微处理器4可通过用户手机app的反馈，接收到负载5的闪烁指令。如，当灯泡闪烁时，用户通过在手机中的单火线开关app界面，选择负载5闪烁(或者灯泡闪烁)等触发按键，云端服务器接收到用户的触发信息后将该触发信息通过路由器下发至智能网关，智能网关再将其下发至单火线开关的微处理器4，从而微处理器4即可获取到该触发信息也即外部闪烁指令，以了解到负载5的闪烁情况。
在另一种可选的实施方式中，如图4所示，图4是本发明单火线开关的电流调节电路另一实施例中接收外部闪烁指令的电路图。本实施例中，还可在负载5与取电模块1之间设置电流检测模块6，电流检测模块6还与微处理器4连接，电流检测模块6用于检测流经负载5的电流，当微处理器4检测到流经负载5的电流大于预设第一电流阈值时，微处理器4发送控制信号至充电管理模块2。具体地，电流检测模块6可包括一检测电阻，所述检测电阻的一端与负载5连接，所述检测电阻的另一端与取电模块1连接。所述检测电阻两端的电压差分输入至微处理器4。微处理器4通过计算检测电阻两端的电压，并将检测电阻两端的电压除以检测电阻的阻值，即可实现对流经负载5电流的检测。正常情况下，流经负载5的电路不会有太大的波动，若突然检测到流经负载5的电流突然变大，说明负载5有微亮或者闪烁的情况发生。因此，当微处理器4检测到流经负载5的电流大于预设第一电流阈值(预先设置的经验值，在此第一电流阈值下，负载5往往已发生或较易发生微亮或者闪烁的情况)时，则视为检测到外部闪烁指令。
进一步地，正常状态下，用户开灯时，通过串行取电电路13取电，通过充电管理模块2向储能单元3充电。当用户关灯时，若储能单元3电量充足，则不需要通过并行取电电路11向储能单元3充电。在一种实施方式中，微处理器4还用于在负载5断开时检测储能单元3的电量，当检测到储能单元3的电量低于第一预设电量阈值时，控制电子开关电路111打开，以控制并行取电电路11接通并向储能单元3充电，保证储能单元3能为微处理器4正常供电，以使微处理器4能正常工作。
微处理器4还用于在负载5断开时检测所述储能单元3的电量，当检测到所述储能单元3的电量高于第二预设电量阈值时，控制所述电子开关电路111关断，以控制所述并行取电电路11不向所述储能单元3充电。即若储能单元3电量足够的话，可以不对其充电，以避免负载5发生微闪。
进一步地，并行取电电路11、串行取电电路13还分别与微处理器4电连接，用于直接对微处理器4供电。此时充电管理模块2还包括开关电路，用于关断充电管理模块2。在一种实施方式中，并行充电管理电路21和串行充电管理电路22中分别设置有开关电路，该开关电路可以在cpu的控制下关断。
如图5所示，图5为本发明单火线开关的电流调节方法一实施例的流程示意图，该单火线开关的电流调节方法包括以下步骤：
步骤s1，取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电；
步骤s2，所述储能单元为微处理器供电，以保证所述微处理器正常工作；
步骤s3，所述微处理器根据负载的闪烁情况发送控制信号至所述充电管理模块；
步骤s4，所述充电管理模块根据所述控制信号对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节，以解决负载闪烁的问题。
本实施例中利用取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电，来为微处理器供电；微处理器在工作中接收到外部闪烁指令时，根据所述外部闪烁指令发送控制信号至充电管理模块；充电管理模块根据所述控制信号对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节。由于可利用取电模块在负载接通或断开时向储能单元充电，因此无需频繁更换电池，更加方便。而且，能在接收到外部闪烁指令时对所述取电模块向所述储能单元的充电电流进行调节也即可对流经负载的电流进行调节，从而实现在无需频繁更换电池的情况下，解决负载闪烁的问题。
如图6所示，图6为本发明智能家居系统一实施例的结构框图，该智能家居系统包括单火线开关8、智能网关9、智能终端10和负载7，负载7根据所述单火线开关8的控制接通或断开；智能终端10显示单火线开关8应用界面，接收用户在显示的单火线开关应用界面上触发的闪烁指令，并将接收的闪烁指令上传至云端服务器；智能网关9获取所述云端服务器下发的闪烁指令，并将所述闪烁指令下发至所述单火线开关8；单火线开关8根据所述闪烁指令调节流经所述负载7的电流，以解决负载7闪烁的问题。其中，所述单火线开关8中包括如上所述的单火线开关8的电流调节电路；其工作原理如上所述，在此不再赘述。该智能家居系统中，单火线开关8可通过zigbee、蓝牙、wifi等与智能网关9建立网络连接，智能网关9在通过wifi等与云端服务器建立网络连接。用户智能终端10如手机上安装有单火线开关8的app，智能终端10与云端服务器建立网络连接。例如，微处理器可通过用户手机app的反馈，接收到负载7的闪烁指令。如，当灯泡闪烁时，用户通过在手机中的单火线开关app界面，选择负载闪烁(或者灯泡闪烁)等触发按键，云端服务器接收到用户的触发信息后将该触发信息通过路由器下发至智能网关9，智能网关9再将其下发至单火线开关8的微处理器，从而微处理器即可获取到该触发信息也即外部闪烁指令，以了解到负载7的闪烁情况。单火线开关8即可根据所述闪烁指令调节流经所述负载7的电流，以解决负载7闪烁的问题。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。