单火取电智能开关的制作方法

本实用新型涉及智能开关技术领域，尤其涉及一种单火取电智能开关。

背景技术：

随着智能家居的发展，智能开关也逐渐成为智能家居用户的必须品。对于现有的传统机械墙壁开关盒大多为单火线布线，这使得智能家居在升级实现智能化改造时，往往要求智能开关能直接代换旧有的机械墙壁开关，从而实现家中灯具的智能化控制。

然而对于单火取电的智能开关，在不对原单火线布线的开关盒进行改造而直接代换以实现无线控制，往往需要通过一智能主板进行无线控制，以保证该智能开关在导通或断开时都能随时接收无线控制指令，还需要解决从单火取电的问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型提供了一种单火取电智能开关来解决如何在不对现有单火线布线的开关盒不改造的前提下，进行直接代换以实现智能化控制。

本实用新型提出的一种单火取电智能开关，包括：控制部分和供电部分，所述供电部分包括至少一继电器、开关管、取电电路和AC-DC电源电路，所述控制部分包括主控电路和无线通讯模块；

所述开关管、所述取电电路和所述AC-DC电源电路均连接一火线输入端；

所述开关管串联每一所述继电器，每一所述继电器的输出端作为一火线输出端，每一所述火线输出端分别用于连接不同的灯具；

所述取电电路的输入端还连接所述开关管的输出端，用于在任意一所述继电器为导通时控制所述开关管的关断或打开，以实现为所述控制部分进行供电；

所述AC-DC电源电路的输入端还连接任意一所述继电器的输出端，用于在所有所述继电器为断开时为所述控制部分进行供电；

所述主控电路连接所述无线通讯模块和每一所述继电器，用于根据所述无线通讯模块接收的无线指令控制各继电器的导通或断开。

作为进一步可选的方案，本实用新型单火取电智能开关，还包括：BUCK电路，所述BUCK电路的输入端连接所述取电电路或所述AC-DC电源电路的输出端，其输出端连接所述控制部分，用于对所述控制部分的输入电压进行电压匹配。

作为进一步可选的方案，所述取电电路包括：第一整流电路、第一储能电容、取电控制器、开关管驱动电路和电压检测电路；

所述第一整流电路连接所述取电电路的输入端，用于对输入交流电压进行整流，以得到第一直流电；

所述第一储能电容存储所述第一直流电，用于为所述主控电路和所述无线通讯模块供电；

所述电压检测电路用于检测所述第一储能电容的端电压；

所述取电控制器用于根据所述端电压控制所述开关管驱动电路从而驱动所述开关管的关闭或打开。

作为进一步可选的方案，所述AC-DC电源电路包括：第二整流电路、降压电路、第二储能电容、降压控制器和电压反馈电路；

所述第二整流电路连接所述AC-DC电源电路的输入端，用于对输入交流电压进行整流以得到第二直流电；

所述降压电路用于对所述第二直流电降压，并输出到所述第二储能电容，其中，所述第二储能电容用于为所述主控电路和所述无线通讯模块供电；

所述电压反馈电路连接所述第二储能电容，用于检测所述第二储能电容的端电压；

所述降压控制器用于根据所述端电压对所述降压电路实现降压控制。

作为进一步可选的方案，所述第二整流电路之前还包括：保护电路，所述保护电路连接所述第二整流电路。

作为进一步可选的方案，所述继电器为常开继电器。

作为进一步可选的方案，所述无线通讯模块包括：ZigBee模块、Wi-Fi模块、蓝牙模块、射频模块、GSM模块、4G模块和NB-IoT模块中的任意一种。

作为进一步可选的方案，所述控制部分还包括：外置天线，所述外置天线连接所述无线通讯模块，用于增加接收无线信号强度。

作为进一步可选的方案，所述供电部分还包括：至少一熔断器，每一所述熔断器分别对应连接到每一继电器的输出端，用于保护每一所述火线输出端对应接入的灯具。

作为进一步可选的方案，所述控制部分还包括：至少一指示灯，每一所述指示灯均与所述主控电路连接，用于指示对应连接的所述继电器的导通或关断。

本实用新型提供的技术方案具有如下有益效果：

本实用新型提出的单火取电智能开关根据继电器导通或断开状态通过不同的电路从单火线上进行取电，以保证任意时刻开关都能接收到来自无线控制端的控制指令，从而实现无改造直接代换原单火线布线的开关盒以及智能化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例1的单火取电智能开关的结构示意图；

图2为本实用新型实施例1的单火取电智能开关的取电电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的单火取电智能开关的AC-DC电源电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例1的单火取电智能开关的控制部分的结构示意图；

图5为本实用新型实施例2的单火取电智能开关的结构示意图。

主要元件符号说明：

10-单火取电智能开关；100-开关管；200-继电器；300-取电电路；400-AC-DC电源电路；500-主控电路；600-无线通讯模块；700-BUCK电路；

301-第一整流电路；302-第一储能电容；303-取电控制器；304-开关管驱动电路；305-电压检测电路；

401-第二整流电路；402-降压电路；403-第二储能电容；404-降压控制器；405-电压反馈电路；

601-外置天线；602-指示灯；603-物理按键。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

请参照图1，本实施例提供的一种单火取电智能开关10，可用于单火线下对单路灯具的智能化控制。该单火取电智能开关10可包括控制部分和供电部分，其中，供电部分主要包括开关管100、继电器200、取电电路300和AC-DC电源电路400；控制部分主要包括主控电路500和无线通讯模块600。

对于供电部分，开关管100串联继电器200，开关管100的输入端用于接入单火线，继电器200的输出端作为火线输出端，所述火线输出端用于连接灯具。优选地，火线输出端在接入灯具前，还可以先串联一熔断器，用于主回路中出现短路等异常大电流时，起到保护保护熔断功能。示范性地，该熔断器可采用大电流保险丝。其中，该开关管100为MOS管。而考虑到家中灯具一般在夜晚才使用较多，优选地，继电器200采用常开继电器，即对应有接入的灯具处于常断开状态。

取电电路300的两个输入端分别连接火线输入端和开关管100的输出端，用于继电器200在导通状态下，即接入的灯具正常工作时，通过从火线输入端和输出端进行取电，并控制开关管100的快速关断及打开，以实现间隔性取电，从而保证控制部分的工作电压。

AC-DC电源电路400的两个输入端分别连接火线输入端和继电器200的输出端，用于在继电器200为断开状态下，即接入的灯具不工作时，通过从火线输入端和输出端进行取电，以提供控制部分的工作电压。

主控电路500主要包括主控制器和继电器驱动电路，其中，主控制器连接无线通讯模块600，用于接收来自用户智能终端的无线控制指令。例如，智能手机、智能手表、平板电脑、个人PDA等可以安装操控应用程序的终端设备。而继电器驱动电路连接继电器200，用于驱动继电器200的导通或关断。该主控电路500主要用于根据无线通讯模块600接收到的无线控制指令来控制继电器200的导通或断开，以进一步对接入的灯具进行开灯或关灯操作。示范性地，该主控制器可采用PIC单片机或STM32微处理器等等。

示范性地，如图2所示，该取电电路300可包括第一整流电路301、第一储能电容302、取电控制器303、开关管驱动电路304和电压检测电路305。第一整流电路301的输入端为取电电路300的输入端，用于对输入的交流电压进行整流，以得到第一直流电。其中，该交流电压来自单火线在开关管100断开时在输入端与输出端之间产生的电压差。第一储能电容302存储第一直流电，主要用于为控制部分提供需要的工作电压。此外，第一储能电容302还为供电部分自身提供工作电压。电压检测电路305连接第一储能电容302，用于检测该第一储能电容302的端电压。取电控制器303用于根据所述端电压得到该第一储能电容302的电压容量，并根据该电压容量控制开关管驱动电路304，从而驱动开关管100的不断关闭和打开。通过快速关闭和打开开关管100，使得第一储能电容302将反复充放电，从而实现间歇性取电以保证控制部分的正常工作。

示范性地，如图3所示，该AC-DC电源电路400可包括第二整流电路401、降压电路402、第二储能电容403、降压控制器404和电压反馈电路405。具体地，第二整流电路401连接AC-DC电源电路400的输入端，用于对输入的交流电压进行整流以得到第二直流电。其中，该交流电压来自单火线在继电器200断开时在输入端与输出端之间产生的电压差。降压电路402用于对第二直流电进行降压后存储到第二储能电容403中。其中，第二储能电容403主要用于为控制部分提供需要的工作电压。电压反馈电路405连接第二储能电容403，用于检测第二储能电容403的端电压。降压控制器404用于根据所述端电压得到该第二储能电容403的电压容量，并根据该电压容量对降压电路402进行降压控制，从而保证控制部分的正常工作。示范性地，该降压电路402可采用开关变压器等，相应地该降压控制器则通过PWM信号进行控制。优选地，该第二整流电路401前还可以接入一保护电路，用于当输入电压异常等情况下起保持作用。

示范性地，该无线通讯模块600可采用ZigBee模块、Wi-Fi模块、蓝牙模块、射频模块、GSM模块、4G模块、NB-IoT模块中的任意一种。可选地，该无线通讯模块600还可以根据使用的ZigBee模块、Wi-Fi模块、射频模块等模块来增加一外置天线601，用于增加接收无线信号强度，从而增加无线控制距离等。

如图4所示，优选地，控制部分还可包括BUCK电路700，该BUCK电路700用于将取电电路300或AC-DC电源电路400输入的电压进行电压匹配，即对供电部分输入的电压进行调整，以其满足控制部分所需要的适合的工作电压。例如，若控制部分的最佳工作电压为3.3V，则可将取电电路300或AC-DC电源电路400输入的较大电压等进行降压为3.3V左右，从而使芯片工作在适合的电压下，因此可提高芯片及整个智能开关的使用寿命。

优选地，该控制部分还可以包括指示灯602，该指示灯602与主控电路500连接，用于指示对应连接的继电器200的导通或关断状态。

可选地，该控制部分还可以包括物理按键603，用于兼容传统的机械式按键开关，可实现手动控制方式。

优选地，该单火取电智能开关10还可以与其他智能开关实现对同一路灯具的双控或多控功能等。

本实施例的单火取电智能开关可实现在安装过程中可直接代换传统开关，而不需要对传统的机械墙壁开关进行任务线路改造；在继电器关断时通过AC-DC电源电路进行取电，而在继电器导通时，通过取电电路控制开关管的快速打开及关闭进行间歇性取电，使得在任意时刻控制部分都处于正常工作状态，从而保证随时可接收到来自用户智能终端的无线控制指令。

实施例2

如图5所示，基于上述第一实施例，本实施例提出一种单火取电智能开关10，可用于单火线下同时对多路灯具的智能化控制。与上述第一实施例的不同之处在于，该单火取电智能开关10可包括多个继电器200，相应地主控电路500中还包括对应的多个继电器驱动电路，而本实施例的单火取电智能开关10的其他模块的结构及功能均相同。

本实施例中，每一个继电器200的输入端并联后连接到开关管100的输出端，其输出端作为不同的火线输出端，用于对接入的多路灯具分别进行智能控制，其控制端均连接到主控电路500。其中，主控电路500包括主控制器，以及对应连接的多个继电器驱动电路。

具体地，由于每一继电器200都对应有一个火线输出端，因此当存在多个火线输出端时，AC-DC电源电路400的一输入端可连接到任意一火线输出端。示范性地，当所有的继电器200都处于断开状态时，供电部分可通过AC-DC电源电路400从火线输入端和输出端进行取电，以保证控制部分的正常工作电压；当多个继电器200中有至少一个处于导通状态时，供电部分将通过取电电路300从火线输入端和开关管100的输出端进行间歇性取电，以保证控制部分的正常工作电压。

其中，上述第一本实施例的优选或可选方案同样适用于本实施例的单火取电智能开关10。

示范性地，每一火线输出端在接入灯具前，还可以先串联一熔断器，用于主回路中出现短路等异常大电流时，起到保护保护熔断功能。示范性地，该熔断器可采用大电流保险丝。

优选地，控制部分还可以包括多个指示灯602，每一指示灯602均与主控电路500连接，用于分别指示对应连接的每一继电器200的导通或关断状态。

可选地，控制部分还可以包括多个物理按键603，用于兼容传统的机械式按键开关，其中，每一物理按键603分别对应控制一路继电器200。

优选地，该单火取电智能开关10还可以通过无线通讯模块600与其他智能开关实现对同一路灯具的双控或多控功能等。

除上述第一实施例所述的有益效果外，本实施例的单火取电智能开关可用于同时对多路开关进行智能控制，实现供电部分的共享，从而节省制作成本等。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本实用新型序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施场景，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。