智能開關的製作方法
2023-10-20 18:25:02
智能開關的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能開關，旨在解決現有技術中智能開關能耗大、穩定性低的技術問題。它包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅動單元、無線通信單元，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅動單元對應連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅動單元分別與所述主控制單元的對應端子對應連接；所述驅動單元的輸出端連接有至少一個繼電器。本實用新型使用方便、更加安全、能耗更小、可靠性更強，且產品的使用壽命更長、穩定性更高。
【專利說明】智能開關
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電器開關【技術領域】，具體涉及一種智能開關。
【背景技術】
[0002]隨著科技的飛速發展，智能家居成為使人們的生活更加便捷化的一個新興【技術領域】，其中，利用物聯網技術實現對家電的智能控制和遠程控制，如對燈光照明進行場景設置和遠程控制、電器的自動控制和遠程控制等，是智能家居【技術領域】的一項基本技術。現有的智能開關使用無線驅動繼電器技術，採用的是直接驅動的方法。然而由於繼電器本身所需要的驅動功耗較大，且可攜式儀表儀器對電源的能耗要求更高，使得現有技術中直接驅動的方法，容易造成能源的大量消耗、降低儀器儀表的使用壽命，並且使用過程中開關的穩定性和便利性都不高。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種功耗小、穩定性更強、使用更方便的智能開關。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案:設計一種智能開關，包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅動單元、無線通信單元，其特徵在於，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅動單元對應連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅動單元分別與所述主控制單元的對應端子對應連接；所述驅動單元的輸出端連接有至少一個繼電器；
[0005]所述驅動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極體Dl，所述電源單元分別與所述有極性電容C2的正極一端、所述電容C3的一端、所述二極體Dl的陰極相連接；所述電容C3的另一端與所述有極性電容C2的負極連接並接地；還包括電晶體Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極體Dl的陽極與所述電晶體Ql的集電極相連接，所述電晶體Ql的發射極接地，所述電晶體Ql的基極分別與所述電阻R7的一端、電阻R5的一端相連接；所述電阻R5的另一端接地，所述電阻R7的另一端對應連接所述驅動單元的輸入埠，用於接收主控制單元輸出的高低電平控制信號；所述繼電器K的第一線圈輸入觸點(I)和第二線圈輸入觸點(2)分別與所述二極體Dl的陰極和陽極相連接，壓敏電阻R的兩端分別與所述繼電器的兩個常開觸點(3、4)相連接。
[0006]優選的，所述驅動單元還包括:有極性電容C4、電容C7、電容ClO和電阻R15，所述有極性電容C4的正極與所述電源單元相連接、負極與所述二極體Dl的陰極相連接；所述電阻R15的兩端分別與所述有極性電容C4的正極、負極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接於所述電阻R7與所述輸入埠 IN之間；所述電容ClO—端與所述二極體Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極體Dl的陽極和所述電晶體Ql的集電極相連接。
[0007]所述電容C7為10 μ F，電容C4為100 μ F。
[0008]所述有極性電容C2為22 μ F ;所述電容C3為0.1 μ F。[0009]所述無線通信單元為3G通信模塊、4G通信模塊、GSM通信模塊、WiFi通信模塊、Z-wave通信模塊、ZigBee通信模塊和藍牙通信模塊中的一種或幾種。
[0010]所述電源單元輸出包括開關電源和穩壓電路。
[0011]所述電源單元輸出3.3V穩壓。
[0012]採用上述技術方案的有益效果在於:
[0013]1.該智能開關具有觸摸控制和遠程控制的雙重控制功能，使用方便；
[0014]2.通過弱電控制強電方式，控制迴路與負載迴路分離，更加安全；
[0015]3.採用模塊化結構設計，簡單靈活、安裝方便；
[0016]4.採用新型繼電器驅動電路，產生了預料不到的技術效果，使得該智能開關的能耗顯著降低、可靠性更強；
[0017]5.可進行功能擴展和升級，使產品的使用壽命更長、穩定性更高。
[0018]對於本實用新型的具體結構及其作用與效果，將在下面結合附圖作出進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型智能開關的結構原理圖。
[0020]圖2是本實用新型智能開關實施例1驅動單元的電路圖。
[0021]圖3是本實用新型智能開關實施例2驅動單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1:一種智能開關，其結構如圖1和圖2所示，包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅動單元、無線通信單元，其特徵在於，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅動單元對應連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅動單元分別與所述主控制單元的對應端子對應連接；所述驅動單元的輸出端連接有至少一個繼電器；
[0023]所述驅動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極體Dl，所述電源單元分別與所述有極性電容C2的正極一端、所述電容C3的一端、所述二極體Dl的陰極相連接；所述電容C3的另一端與所述有極性電容C2的負極連接並接地；還包括電晶體Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極體Dl的陽極與所述電晶體Ql的集電極相連接，所述電晶體Ql的發射極接地，所述電晶體Ql的基極分別與所述電阻R7的一端、電阻R5的一端相連接；所述電阻R5的另一端接地，所述電阻R7的另一端對應連接所述驅動單元的輸入埠IN，用於接收主控制單元輸出的高低電平控制信號；所述繼電器K的第一線圈輸入觸點(I)和第二線圈輸入觸點(2)分別與所述二極體Dl的陰極和陽極相連接，壓敏電阻R的兩端分別與所述繼電器的兩個常開觸點(3、4)相連接。
[0024]驅動單元的輸入埠 IN接收主控制單元輸出的高低電平控制信號，根據信號控制繼電器連接的外部負載，其中Lout為火線的出線，Lin火線的進線。電容C3、有極性電容C2能夠起到電源濾波的作用，在繼電器K的開關過程中，提供一個穩定的電穩。在繼電器K斷開形成反向電勢時，二極體Dl能夠提供一個洩放迴路反向續流抑制浪湧作用，以防止過高的反向電勢擊穿電晶體Ql和其它元器件。當開關在接大功率的負載時壓敏電阻R能夠避免產生的反向電勢燒壞觸點，延長繼電器K的使用壽命。電阻R7為電晶體Ql飽合時的限流電阻。電阻R5為電晶體Ql的基極發射極電阻，當沒有輸入時能可靠截止電晶體Q1。
[0025]實施例2:與實施例1的不同之處在於:所述驅動單元還包括:有極性電容C4、電容C7、電容ClO和電阻R15，所述有極性電容C4的正極與所述電源單元相連接、負極與所述二極體Dl的陰極相連接；所述電阻R15的兩端分別與所述有極性電容C4的正極、負極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接於所述電阻R7與所述輸入埠 IN之間；所述電容ClO—端與所述二極體Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極體Dl的陽極和所述電晶體Ql的集電極相連接。
[0026]其中，所述電容C7為IOyF,電容C4為IOOyF ;所述有極性電容C2為22 μ F ;所述電容C3為0.1 μ F ;所述無線通信單元支持3G通信模塊、4G通信模塊、GSM通信模塊、WiFi通信模塊、Z-wave通信模塊、ZigBee通信模塊和藍牙通信模塊；所述電源單元輸出包括開關電源和穩壓電路；所述電源單元輸出3.3V穩壓。
[0027]本實用新型智能開關的驅動單元中，繼電器K的工作電壓和釋放電壓不同，其工作電壓遠遠大於釋放電壓，如選用工作額定電壓為12V的繼電器，其最小工作啟動電壓6V，繼電器關閉時的最小電壓即保持電壓僅為1.8V，線圈阻抗320歐，便可利用這種特性降低功耗。
[0028]電容C7的作用是消除上電幹擾脈衝，當智能開關上電時，無線通信模塊(如ZigBee模塊)上電快於觸摸模塊，當無線通信模塊進入工作狀態，觸摸模塊輸出端仍為低電平，無線通信模塊即被觸發，使得主控制單元輸出一個高電平的窄脈衝信號，這個窄脈衝信號會使繼電器產生誤動作，加上電容C7便可以消除上電一瞬間繼電器誤動作的現象，另外可以提高信號的穩定性。
[0029]工作過程中當驅動電路的輸入埠 IN接收到的主控制單元輸出的高低電平控制信號為高電平時，電晶體Ql導通，電容C4快速充電，此時電容C4相當於短路，給繼電器K以12V啟動電壓，繼電器K開啟工作；隨著電容充滿C4( 100 μ F)，此時電容C)無電流，相當於斷路，這時只需要給繼電器K 一個維持電壓，電阻R15和繼電器K串聯工作，繼電器K保持工作電壓4V左右，遠遠高於其釋放電壓1.8V，繼電器K完全可以可靠工作。採用該驅動電路，使繼電器的功耗降低了 70%。電容ClO的作用是當繼電器K關斷時，消除繼電器K的線圈和電晶體Ql集電極電流產生的自激。另外繼電器K開啟和關斷時間為15ms，RC常數要>15ms，進一步增加繼電器開關的穩定性。
[0030]本實用新型智能開關，具有觸摸控制和遠程控制的雙重控制功能，使用方便；通過弱電控制強電方式，控制迴路與負載迴路分離，更加安全；採用模塊化結構設計，簡單靈活、安裝方便；採用新型繼電器驅動電路，產生了預料不到的技術效果，使得該智能開關的能耗顯著降低、可靠性更強；可進行功能擴展和升級，使產品的使用壽命更長、穩定性更高。
[0031]上面結合附圖和實施例對本實用新型的實施方式做了詳細說明，但是本實用新型並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下進行變更或改變。
【權利要求】
1.一種智能開關,包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅動單元、無線通信單元,其特徵在於，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅動單元對應連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅動單元分別與所述主控制單元的對應端子對應連接；所述驅動單元的輸出端連接有至少一個繼電器； 所述驅動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極體D1，所述電源單元分別與所述有極性電容C2的正極一端、所述電容C3的一端、所述二極體Dl的陰極相連接；所述電容C3的另一端與所述有極性電容C2的負極連接並接地；還包括電晶體Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極體Dl的陽極與所述電晶體Ql的集電極相連接，所述電晶體Ql的發射極接地，所述電晶體Ql的基極分別與所述電阻R7的一端、電阻R5的一端相連接；所述電阻R5的另一端接地，所述電阻R7的另一端對應連接所述驅動單元的輸入埠，用於接收主控制單元輸出的高低電平控制信號；所述繼電器K的第一線圈輸入觸點(I)和第二線圈輸入觸點(2)分別與所述二極體Dl的陰極和陽極相連接，壓敏電阻R的兩端分別與所述繼電器的兩個常開觸點(3、4)相連接。
2.如權利要求1所述的智能開關，其特徵在於，所述驅動單元還包括:有極性電容C4、電容C7、電容ClO和電阻R15，所述有極性電容C4的正極與所述電源單元相連接、負極與所述二極體Dl的陰極相連接；所述電阻R15的兩端分別與所述有極性電容C4的正極、負極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接於所述電阻R7與所述輸入埠之間；所述電容ClO—端與所述二極體Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極體Dl的陽極和所述電晶體Ql的集電極相連接。
3.如權利要求2所述的智能開關，其特徵在於，所述電容C7為10μ F，電容C4為100 μ F。
4.如權利要求2所述的智能開關，其特徵在於，所述有極性電容C2為22μ F ;所述電容C3 為 0.lyF。
5.如權利要求1所述的智能開關，其特徵在於，所述無線通信單元為3G通信模塊、4G通信模塊、GSM通信模塊、WiFi通信模塊、Z-wave通信模塊、ZigBee通信模塊和藍牙通信模塊中的一種或幾種。
6.如權利要求1所述的智能開關，其特徵在於，所述電源單元輸出包括開關電源和穩壓電路。
7.如權利要求6所述的智能開關，其特徵在於，所述電源單元輸出3.3V穩壓。
【文檔編號】G05B19/042GK203799212SQ201420138447
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】葉龍, 畢慶生, 馬濤, 曾獻乾 申請人:河南紫光物聯技術有限公司