基於單火線供電的雙向控制開關的製作方法

2023-04-23 13:16:36

本發明涉及到開關領域和智能家居燈光控制領域，具體涉及一種基於單火線供電的雙向控制開關。

背景技術：

智能家居是指利用微處理電子技術來集成或控制家中的電子電器產品或系統，例如：保全系統、照明系統、通訊及音響系統等。智能家居控制器是智能家居系統的核心，目前，智能家居控制系統大多使用無線控制系統，就燈光控制而言，人們普遍使用的是基於單火線供電的雙向控制開關控制燈具的亮起或熄滅，這種控制方式其實是把整個控制開關與燈具負載串聯起來，在這種方式下，通過控制開關的電流同時會流到燈具負載上，在靜態待機狀態即開關關閉的情況下，如果這個電流太大將會使得靜態功耗高從而引起燈具的閃爍。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提供了一種在靜態待機狀態下燈具耗電量低且無閃爍的基於單火線供電的雙向控制開關。

本發明採用的技術方案是：

基於單火線供電的雙向控制開關，包括單火線取電模塊，以及與所述單火線取電模塊相連的主控板；

其中，所述主控板包括無線射頻模塊、信息處理單元、電容觸摸單元和人體檢測單元；

其中，所述主控板的無線射頻模塊用於通信傳輸；所述信息處理單元用於接收信息完成操作並將操作信息返回給所述無線射頻模塊；所述電容觸摸單元用於檢測人體觸摸信息；所述人體檢測單元用於檢測人體熱釋紅外線信號。

優選地，所述單火線取電模塊安裝在底板上，所述底板上還安裝有可控矽和線性光耦,所述可控矽和線性光耦通過電路相連。

優選地，所述底板上還設有若干路燈具開關，所述燈具開關通過接線柱與所述可控矽相連。

優選地，所述無線射頻模塊採用射頻通信晶片，所述射頻通信晶片檢測到前導碼後激活所述信息處理單元。

優選地，所述射頻通信晶片採用WOR工作模式。

優選地，所述信息處理單元採用主控晶片，所述主控晶片通過程序邏輯控制來降低工作電流。

優選地，所述無線射頻模塊接收遠程指令並傳輸給所述主控晶片，所述主控晶片控制燈具開關的開啟或關閉。

優選地，所述人體檢測單元採用一個熱釋電紅外傳感器，用來探測人體紅外輻射。

優選地，所述電容觸摸單元與所述信息處理單元相連，所述電容觸摸單元檢測到電容變化後發送信息給所述信息處理單元執行相應的操作。

優選地，所述電容觸摸單元與燈具開關的外殼相連，人體按壓所述燈具開關可引起所述電容觸摸單元的電容變化。

本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：

1、本發明中，在靜態待機狀態下，信息處理單元和無線射頻模塊內部採用實時的休眠和喚醒技術，將高壓端的關閉狀態下的電流降低至1.5ua左右，從而解決了靜態待機狀態下燈具耗電量高且燈具閃爍的問題。

2、本發明中，在主控板中加入一個人體檢測單元，所述人體檢測單元採用一個熱釋電紅外傳感器，可通過利用人體紅外熱釋電檢測技術探測人體的紅外輻射，從而實現人體的室內定位，同時利用多個位置上基於單火線供電的雙向控制開關的熱釋電紅外傳感器聯合檢測，可以用來分析人體的行走路徑，結合基於單火線供電的雙向控制開關坐標的固定性可以為以後的機器人室內定位提供一個很有參考價值的絕對坐標值。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中，

圖1是本發明所述的基於單火線供電的雙向控制開關工作原理示意圖；

圖中附圖標記為：1-信息處理單元；2-電容觸摸單元；3-人體檢測單元；4-第一路燈具開關；5-第二路燈具開關；6-第N路燈具開關；7-單火線取電模塊；8-無線射頻模塊；9-網關或機器人。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互結合。

本實施例提供一種基於單火線供電的雙向控制開關，包括單火線取電模塊，以及與所述單火線取電模塊相連的主控板；

其中，所述主控板包括無線射頻模塊、信息處理單元、電容觸摸單元和人體檢測單元；

其中，所述主控板的無線射頻模塊用於通信傳輸；所述信息處理單元用於接收信息完成操作並將操作信息返回給所述無線射頻模塊；所述電容觸摸單元用於檢測人體觸摸信息；所述人體檢測單元用於檢測人體熱釋紅外線信號。

如圖1所示，基於單火線供電的雙向控制開關，包括底板和主控板，所述底板上安裝有若干路燈具開關，還安裝有單火線取電模塊7；所述主控板上安裝有信息處理單元1、電容觸摸單元2、人體檢測單元3以及無線射頻模塊8，所述信息處理單元1通過串口分別與電容觸摸單元2、人體檢測單元3和無線射頻模塊8相連。

在本發明中，將所述基於單火線供電的雙向控制開關的單火線取電模塊7與燈具迴路串聯，所述單火線取電模塊7通過串聯可以產生一個壓降，所述壓降為高壓端壓降，所述高壓端壓降通過單火線取電模塊7內部的變壓器被轉化為低壓交流，然後再通過單火線取電模塊7內部的整流橋被轉化為直流電。單火線取電模塊7通過上述方式獲取直流電供給底板和主控板使用，主控板通電後進入工作模式，正常工作模式下，整個主控板工作在待機狀態，當無線射頻模塊8接收到來自於網關或機器人9的遙控指令後，將指令轉發給所述主控板上的信息處理單元1，信息處理單元1接收到所述指令後完成相應的操作並將操作信息通過所述無線射頻模塊8發送到網關或者機器人9上；當主控板上的電容觸摸單元2檢測到電容觸摸時會觸發信息處理單元1，並由信息處理單元1判斷是第一路燈具開關4觸發還是第二路燈具開關5觸發還是第N路燈具開關6觸發，同時判斷觸發開關對應通道的狀態，通過三極體推動單火線取電模塊7上的線性光耦來驅動可控矽進行該路燈源的通斷控制，同時將該操作信息通過無線射頻模塊8發送到網關或機器人9上。

所述單火線取電模塊安裝在底板上，所述底板上還安裝有可控矽和線性光耦,所述可控矽和線性光耦通過電路相連。

所述底板上還設有若干路燈具開關，所述燈具開關通過接線柱與所述可控矽相連。

所述可控矽是可控矽整流原件的簡稱，是一種具有三個PN結構的四層結構的大功率半導體器件，可控矽和其他半導體器件一樣，具有體積小、效率高、穩定性好、工作可靠等有點，在本發明中，所述可控矽加載信息處理單元的低功耗主控晶片的控制電壓觸發後導通，從而控制燈具的開啟或關閉。

所述無線射頻模塊採用射頻通信晶片，所述射頻通信晶片檢測到前導碼後激活所述信息處理單元。

所述射頻通信晶片採用WOR工作模式。

所述信息處理單元採用主控晶片，所述主控晶片通過程序邏輯控制來降低工作電流。

所述無線射頻模塊接收遠程指令並傳輸給所述主控晶片，所述主控晶片控制燈具開關的開啟或關閉。

在本發明中，所述信息處理單元的主控晶片採用低功耗主控晶片，所述無線射頻模塊採用的射頻通信晶片為低功耗射頻通信晶片，利用所述低功耗主控晶片的休眠和外部中斷喚醒，在所述低功耗射頻通信晶片檢測到網關或機器人發送來的前導碼後激活所述低功耗主控晶片進行實時的射頻接收通信，同時低功耗射頻通信晶片採用WOR工作方式，即休眠一段時間後自動激活一段時間，一旦檢測到所述前導碼，即激活所述低功耗主控晶片，採用這種方案可以大大降低工作電流，達到超低功耗的目的，解決目前在靜態待機狀態下燈具閃爍的問題。

需要說明的是，本發明中所述的低功耗主控晶片是指工作時的整體電流為1.5ua左右的主控晶片；本發明所述的低功耗射頻通信晶片是指工作時的整體電流為1.5ua左右的射頻通信晶片。

所述低功耗主控晶片被激活後進入工作狀態，通過通信協議判斷用戶所要進行的邏輯控制，同時判斷對應開關通道的狀態，通過三極體推動底板上的線性光耦來驅動可控矽進行該路燈具開關的通斷控制，從而控制燈具的亮起或熄滅，同時，所述低功耗主控晶片將該操作信息通過無線射頻模塊傳輸給網關或機器人，即完成一個完整的遠程無線開關控制。

所述人體檢測單元採用一個熱釋電紅外傳感器，用來探測人體紅外輻射。

在本發明中，所述人體檢測單元採用的熱釋電紅外傳感器由傳感器探測元、幹涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成，其在結構上引入場效應管的目的在於完成阻抗變換，由於熱電元輸出的是電荷信號，並不能直接使用，因而需要用電阻將其轉化為電壓形式。故引入的N溝道結型場效應管應接成共漏形式來完成阻抗變換。

所述熱釋電紅外傳感器是利用紅外線來進行數據處理的一種傳感器，人體都有恆定的體溫，一般在37度，所以會發出特定波長10UM左右的紅外線，

人體輻射的紅外線中心波長為9~10--um，而探測元件的波長靈敏度在0.2~20--um範圍內幾乎穩定不變。在傳感器頂端開設了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長範圍為7~10--um，正好適合於人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。所述熱釋電紅外傳感器通過上述原理實現人體的檢測，當人體紅外熱釋電檢測到有人體經過時，觸發所述低功耗主控晶片，所述低功耗主控晶片即將該信息通過無線射頻模塊發送到對應的網關或者機器人上，告之該信息，即完成一個完整的人體檢測過程。從而實現人體的室內定位，可通過利用人體紅外熱釋電檢測技術探測人體的紅外輻射，從而實現人體的室內定位，同時利用多個位置上基於單火線供電的雙向控制開關的熱釋電紅外傳感器聯合檢測，可以用來分析人體的行走路徑，結合基於單火線供電的雙向控制開關坐標的固定性可以為以後的機器人室內定位提供一個很有參考價值的絕對坐標值。

所述電容觸摸單元與所述信息處理單元相連，所述電容觸摸單元檢測到電容變化後發送信息給所述信息處理單元執行相應的操作。

所述電容觸摸單元與燈具開關的外殼相連，人體按壓所述燈具開關可引起所述電容觸摸單元的電容變化。

在本發明中，所述電容觸摸單元包括電容觸摸板和電容觸摸晶片，所述電容觸摸板通過導電玻璃連接到外殼，當人為的觸摸所述外殼時，所述電容觸摸板發生電容變化，所述電容觸摸晶片檢測到電容變化後發送信息觸發低功耗主控晶片，並由所述低功耗主控晶片判斷是第一路開關觸發還是第二路開關觸發還是第N路開關觸發，同時判斷觸發開關對應通道的狀態，通過三極體推動取電板上的線性光耦來驅動可控矽進行該路燈源的通斷控制，同時將該操作信息通過無線射頻模塊發送到網關或機器人上，即完成一個完整的觸摸開關控制。

以上對本發明所提供的基於單火線供電的雙向控制開關，進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容僅為本發明的實施方式，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。不應理解為對本發明的限制。