智能開關(guān)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能開關(guān)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中智能開關(guān)能耗大、穩(wěn)定性低的技術(shù)問題。它包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅(qū)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(qū)動單元對應(yīng)連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅(qū)動單元分別與所述主控制單元的對應(yīng)端子對應(yīng)連接；所述驅(qū)動單元的輸出端連接有至少一個繼電器。本發(fā)明使用方便、更加安全、能耗更小、可靠性更強，且產(chǎn)品的使用壽命更長、穩(wěn)定性更高。
【專利說明】智能開關(guān)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電器開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種智能開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的飛速發(fā)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(shù)領(lǐng)域】，其中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對家電的智能控制和遠(yuǎn)程控制，如對燈光照明進(jìn)行場景設(shè)置和遠(yuǎn)程控制、電器的自動控制和遠(yuǎn)程控制等，是智能家居【技術(shù)領(lǐng)域】的一項基本技術(shù)?，F(xiàn)有的智能開關(guān)使用無線驅(qū)動繼電器技術(shù)，采用的是直接驅(qū)動的方法。然而由于繼電器本身所需要的驅(qū)動功耗較大，且便攜式儀表儀器對電源的能耗要求更高，使得現(xiàn)有技術(shù)中直接驅(qū)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，并且使用過程中開關(guān)的穩(wěn)定性和便利性都不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種功耗小、穩(wěn)定性更強、使用更方便的智能開關(guān)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:設(shè)計一種智能開關(guān)，包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元、無線通信單元,其特征在于,所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元對應(yīng)連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅(qū)動單元分別與所述主控制單元的對應(yīng)端子對應(yīng)連接；所述驅(qū)動單元的輸出端連接有至少一個繼電器；
所述驅(qū)動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極管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、所述二極管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(fù)極連接并接地；還包括晶體管Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極管Dl的陽極與所述晶體管Ql的集電極相連接，所述晶體管Ql的發(fā)射極接地，所述晶體管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(yīng)連接所述驅(qū)動單元的輸入端口，用于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)分別與所述二極管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。
[0005]優(yōu)選的，所述驅(qū)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(fù)極與所述二極管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(fù)極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接于所述電阻R7與所述輸入端口 IN之間；所述電容ClO—端與所述二極管Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極管Dl的陽極和所述晶體管Ql的集電極相連接。
[0006]所述電容C7為10 μ F，電容C4為100 μ F。
[0007]所述有極性電容C2為22 μ F ;所述電容C3為0.1 μ F。
[0008]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(lán)牙通信模塊中的一種或幾種。
[0009]所述電源單元輸出包括開關(guān)電源和穩(wěn)壓電路。
[0010]所述電源單元輸出3.3V穩(wěn)壓。
[0011]采用上述技術(shù)方案的有益效果在于:
1.該智能開關(guān)具有觸摸控制和遠(yuǎn)程控制的雙重控制功能，使用方便；
2.通過弱電控制強電方式，控制回路與負(fù)載回路分離，更加安全；
3.采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，簡單靈活、安裝方便；
4.采用新型繼電器驅(qū)動電路，產(chǎn)生了預(yù)料不到的技術(shù)效果，使得該智能開關(guān)的能耗顯著降低、可靠性更強；
5.可進(jìn)行功能擴展和升級，使產(chǎn)品的使用壽命更長、穩(wěn)定性更高。
[0012]對于本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及其作用與效果，將在下面結(jié)合附圖作出進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明智能開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0014]圖2是本發(fā)明智能開關(guān)實施例1驅(qū)動單元的電路圖。
[0015]圖3是本發(fā)明智能開關(guān)實施例2驅(qū)動單元的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:一種智能開關(guān)，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元、無線通信單元，其特征在于，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元對應(yīng)連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅(qū)動單元分別與所述主控制單元的對應(yīng)端子對應(yīng)連接；所述驅(qū)動單元的輸出端連接有至少一個繼電器；
所述驅(qū)動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極管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、所述二極管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(fù)極連接并接地；還包括晶體管Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極管Dl的陽極與所述晶體管Ql的集電極相連接，所述晶體管Ql的發(fā)射極接地，所述晶體管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(yīng)連接所述驅(qū)動單元的輸入端口 IN，用于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)分別與所述二極管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。
[0017]驅(qū)動單元的輸入端口 IN接收主控制單元輸出的高低電平控制信號，根據(jù)信號控制繼電器連接的外部負(fù)載，其中Lout為火線的出線，Lin火線的進(jìn)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(guān)過程中，提供一個穩(wěn)定的電穩(wěn)。在繼電器K斷開形成反向電勢時，二極管Dl能夠提供一個泄放回路反向續(xù)流抑制浪涌作用，以防止過高的反向電勢擊穿晶體管Ql和其它元器件。當(dāng)開關(guān)在接大功率的負(fù)載時壓敏電阻R能夠避免產(chǎn)生的反向電勢燒壞觸點，延長繼電器K的使用壽命。電阻R7為晶體管Ql飽合時的限流電阻。電阻R5為晶體管Ql的基極發(fā)射極電阻，當(dāng)沒有輸入時能可靠截止晶體管Q1。[0018]實施例2:與實施例1的不同之處在于:所述驅(qū)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(fù)極與所述二極管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(fù)極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接于所述電阻R7與所述輸入端口 IN之間；所述電容ClO—端與所述二極管Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極管Dl的陽極和所述晶體管Ql的集電極相連接。
[0019]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(lán)牙通信模塊；所述電源單元輸出包括開關(guān)電源和穩(wěn)壓電路；所述電源單元輸出3.3V穩(wěn)壓。
[0020]本發(fā)明智能開關(guān)的驅(qū)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于釋放電壓，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(guān)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。
[0021]電容C7的作用是消除上電干擾脈沖，當(dāng)智能開關(guān)上電時，無線通信模塊(如ZigBee模塊)上電快于觸摸模塊，當(dāng)無線通信模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，觸摸模塊輸出端仍為低電平，無線通信模塊即被觸發(fā)，使得主控制單元輸出一個高電平的窄脈沖信號，這個窄脈沖信號會使繼電器產(chǎn)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(xiàn)象，另外可以提高信號的穩(wěn)定性。
[0022]工作過程中當(dāng)驅(qū)動電路的輸入端口 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，晶體管Ql導(dǎo)通，電容C4快速充電，此時電容C4相當(dāng)于短路，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(dāng)于斷路，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(lián)工作，繼電器K保持工作電壓4V左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其釋放電壓1.8V，繼電器K完全可以可靠工作。采用該驅(qū)動電路，使繼電器的功耗降低了 70%。電容ClO的作用是當(dāng)繼電器K關(guān)斷時，消除繼電器K的線圈和晶體管Ql集電極電流產(chǎn)生的自激。另外繼電器K開啟和關(guān)斷時間為15ms，RC常數(shù)要>15ms，進(jìn)一步增加繼電器開關(guān)的穩(wěn)定性。
[0023]本發(fā)明智能開關(guān)，具有觸摸控制和遠(yuǎn)程控制的雙重控制功能，使用方便；通過弱電控制強電方式，控制回路與負(fù)載回路分離，更加安全；采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，簡單靈活、安裝方便；采用新型繼電器驅(qū)動電路，產(chǎn)生了預(yù)料不到的技術(shù)效果，使得該智能開關(guān)的能耗顯著降低、可靠性更強；可進(jìn)行功能擴展和升級，使產(chǎn)品的使用壽命更長、穩(wěn)定性更高。
[0024]上面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式做了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下進(jìn)行變更或改變。
【權(quán)利要求】
1.一種智能開關(guān),包括電源單元、主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元、無線通信單元,其特征在于，所述電源單元分別與所述主控制單元、觸摸單元、驅(qū)動單元對應(yīng)連接；所述觸摸單元、無線通信單元、驅(qū)動單元分別與所述主控制單元的對應(yīng)端子對應(yīng)連接；所述驅(qū)動單元的輸出端連接有至少一個繼電器； 所述驅(qū)動單元包括電容C3、有極性電容C2和二極管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、所述二極管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(fù)極連接并接地；還包括晶體管Q1、電阻R7、電阻R5、繼電器K和壓敏電阻R，所述二極管Dl的陽極與所述晶體管Ql的集電極相連接，所述晶體管Ql的發(fā)射極接地，所述晶體管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(yīng)連接所述驅(qū)動單元的輸入端口，用于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(1)和第二線圈輸入觸點(2)分別與所述二極管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(quán)利要求1所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述驅(qū)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(fù)極與所述二極管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(fù)極相連接；所述電容C7 —端接地、另一端連接于所述電阻R7與所述輸入端口之間；所述電容ClO—端與所述二極管Dl的陰極相連接、另一端分別與所述二極管Dl的陽極和所述晶體管Ql的集電極相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述電容C7為10μ F，電容C4為100 μ F。
4.如權(quán)利要求2所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述有極性電容C2為22μ F ;所述電容C3 為 0.lyF。
5.如權(quán)利要求1所述的智能開關(guān)，其特征在于，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(lán)牙通信模塊中的一種或幾種。
6.如權(quán)利要求1所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述電源單元輸出包括開關(guān)電源和穩(wěn)壓電路。
7.如權(quán)利要求6所述的智能開關(guān)，其特征在于，所述電源單元輸出3.3V穩(wěn)壓。
【文檔編號】G05B19/042GK103901799SQ201410114557
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】葉龍, 畢慶生, 馬濤, 曾獻(xiàn)乾 申請人:河南紫光物聯(lián)技術(shù)有限公司