CN101635459B - 一种单相线进出的开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单相线进出的开关，包括第一供电单元、第二供电单元、控制所述第二供电单元通断的受控开关以及控制所述受控开关通断的微控制器；所述第一供电单元用于在所述受控开关未接通时为所述微控制器提供电源，其并接在所述相线输入端和相线输出端上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上；所述第二供电单元用于在所述受控开关接通时为所述微控制器提供电源，其与所述受控开关串联后并接于所述第一供电单元上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上。实施本发明的单相线进出开关，具有以下有益效果：不需要将电网零线引入开关，其施工简单，性能可靠。

Description

一种单相线进出的开关
技术领域
本发明涉及电力领域，更具体地说，涉及一种单相线进出的开关。
背景技术
一般而言，传统的机械开关可以单独控制电网上的一条线即可控制与其连接的用电设备的接通与断开，通常是控制电网的相线。目前，这种传统的开关的用量仍然较大，但是，在一些场合，上述开关并不是太适用，例如，在一些需要遥控的场合以及不能使用机械开关的场合。在对传统的开关进行改造的过程中，需要将传统的机械开关换为有源开关，这就需要将电网中的零线引入开关，其工程量较大，而且在一些已经布好线的地方，需要重新布线。从而限制了有源开关的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述需要将电网零线引入开关的缺陷，提供一种不需要将电网零线引入开关的单相线进出的开关。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种单相线进出的开关，其相线输入端与所述电网相线连接，其相线输出端通过阻性或感性负载与所述电网零线连接，包括第一供电单元、第二供电单元、控制所述第二供电单元通断的受控开关以及控制所述受控开关通断的微控制器；所述第一供电单元用于在所述受控开关未接通时为所述微控制器提供电源，其并接在所述相线输入端和相线输出端上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上；所述第二供电单元用于在所述受控开关接通时为所述微控制器提供电源，其与所述受控开关串联后并接于所述第一供电单元上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述第二供电回路包括电压取得模块和升压模块，所述电压取得模块通过所述受控开关连接在所述相线输入端与所述相线输出端之间，所述升压模块并接在所述电压取得模块两端，其电压输出端与为所述微控制器供电的电源端连接。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述升压模块包括连接在所述相线输入端的直流升压集成电路；所述直流升压集成电路与所述相线输入端之间还设置有肖特基二极管D6，所述肖特基二极管D6的正极连接在所述相线输入端上，其负极与所述直流升压集成电路的电压输入端连接。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述电压取得模块包括二极管D2、二极管D3以及二极管D4，所述二极管D2的正极电连接于所述相线输入端，其负极与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极连接在所述相线输出端；所述二极管D3的负极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D3的正极连接在所述相线的输出端上。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述电压取得模块与所述受控开关串接在所述开关相线输入端和相线输出端之间，所述单相线进出开关的最大负载电流决定于所述电压取得模块中各元件及所述受控开关。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述第一供电单元包括二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，其中，所述二极管D1的正极与所述相线输入端连接，其负极与所述电阻R1一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端通过电阻R3与所述相线输出端连接，为所述微控制器供电的电源端从所述电阻R2和电阻R1的连接点引出。
在本发明所述的单相线进出开关中，还包括并接在为所述微控制器供电的电源端和所述电源相线输出端之间、用于稳定所述电源端上的电压的稳压单元；所述稳压单元包括并接的稳压二极管Z1和电容C3。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述受控开关包括直流继电器，所述继电器的开关端串接在所述相线输入端与所述第二供电单元之间。
在本发明所述的单相线进出开关中，还包括连接在所述电源端与有多个与不同的负载之间的多个供电支路，所述供电支路上还分别包括电压保持模块。
在本发明所述的单相线进出开关中，所述电压保持模块包括其正极与所述电源输出端连接的二极管，该二极管负极通过电阻与所述负载的电源端连接，所述电阻与负载连接一端与所述相线输出端之间还并接有一个电容。
实施本发明的单相线进出开关，具有以下有益效果：由于在该开关未接通时通过第一供电单元为微控制器及继电器提供电源，且在该开关接通时通过第二供电单元为微控制器及继电器提供更加稳定的电源电压，因此，该单相线进出开关不需要将电网零线引入开关，其施工简单，性能可靠。
附图说明
图1是本发明单相线进出开关实施例的结构示意图；
图2是所述实施例的电原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。
如图1所示，在本发明单相线进出开关实施例中，该单相线进出开关的相线输入端与所述电网相线连接，其相线输出端通过阻性或感性负载与所述电网零线连接，该单相线进出开关包括第一供电单元1、第二供电单元2、控制所述第二供电单元2通断的受控开关3以及控制所述受控开关3通断的微控制器4；所述第一供电单元1用于在所述受控开关3未接通时为所述微控制器4提供电源，第一供电单元1并接在所述相线输入端和相线输出端上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上(即图1中的P点)；所述第二供电单元2用于在所述受控开关3接通时为所述微控制器4以及受控开关3提供电源，其与所述受控开关3串联后并接于所述第一供电单元1上，第二供电单元2的电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上(即图1中的P点)。此外，上述单相线进出开关还包括并接在为所述微控制器供电的电源端(即图1中的P点)和所述电源相线输出端之间、用于稳定所述电源端上的电压的稳压单元5以及连接在所述电源端与有多个与不同的负载之间的多个供电支路，所述供电支路上还分别包括电压保持模块6。在图1中，当上述受控开关3未导通时，电网相线上的电压经第一供电单元1有图1中的相线出端通过该单相线进出开关的负载与电网的零线连接，由于阻性或感性负载漏电流的存在，上述第一供电单元1会取得一定的电压，并通过图1中的P点，提供给上述微控制器4，受控开关3作为电源，当然，此时的电流是比较小的，不能使上述阻性或感性负载动作，但还是足以使得上述微控制器4，受控开关3动作。当上述微控制器4输出控制信号使得受控开关3导通时，电网相线上的电压通过第二供电单元2及接通的受控开关3加到阻性或感性负载上，其大部分的电压降将施于上述阻性或感性负载上，使其得电工作，同时，一小部分电压降作用于第二供电单元2，使其得到一定的电压，并连接到图1中的P点，用于为上述微控制器4，受控开关3供电，维持其工作。图1中的稳压单元5和电压保持模块6是为进一步保持上述两种情况下的电源电压稳定及精确而设置的。
在本实施例中，上述受控开关3是一个脉冲继电器，其开关端分别连接在上述第二供电单元和所述相线输出端上，其线圈又所述微控制器4提供驱动信号。
图2是本实施例中该单相线进出开关的电原理图，在图2中，所述第一供电单元1包括二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，其中，所述二极管D1的正极与所述相线输入端连接，其负极与所述电阻R1一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端通过电阻R3与所述相线输出端连接，为所述微控制器4及受控开关3供电的电源端(即图1中的P点)从所述电阻R2和电阻R1的连接点引出。第二供电回路2包括电压取得模块和升压模块，所述电压取得模块通过所述受控开关3连接在所述相线输入端与所述相线输出端之间，所述升压模块并接在所述电压取得模块两端，其电压输出端与为所述微控制器4及受控开关3供电的电源端(即图1中的P点)连接。其中，所述电压取得模块包括二极管D2、二极管D3以及二极管D4，所述二极管D2的正极电连接于所述相线输入端，其负极与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极连接在所述相线输出端；所述二极管D3的负极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D3的正极连接在所述相线的输出端上；所述升压模块包括连接在所述相线输入端的直流升压集成电路U1，该直流升压集成电路U1将所述电压取得模块取得的直流电压升高并传送到上述电源端(即图1中的P点)；所述直流升压集成电路U1与所述相线输入端之间还设置有肖特基二极管D6，所述肖特基二极管D6的正极连接在所述相线输入端上，其负极与所述直流升压集成电路的电压输入端连接(所述电压取得模块输出的电压通过肖特基二极管D6输送到所述直流升压集成电路U1的电压输入端上)。即上述直流升压集成电路U1的第5脚(PIN5)与上述肖特基二极管D6的负极连接，同时还通过电感L1连接在该直流升压集成电路U1的第6脚(PIN6)；该直流升压集成电路U1的第6脚(PIN6)又与二极管D7的正极连接，二极管D7的负极连接在上述电源输出端(即图1中的P点)上；该直流升压集成电路U1的第3脚(PIN3)与上述电阻R2和电阻R3的连接点相连；该直流升压集成电路U1的第2脚(PIN2)与上述相线输出端(即本开关控制电路的公共端，通常称为地)连接；该直流升压集成电路U1的第4脚(PIN4)同样与上述肖特基二极管D6的负极连接，并与电容C1的正极连接，电容C1的负极与上述相线输出端(即本开关控制电路的公共端，通常称为地)连接。
在本实施例中，稳压单元5包括并接的稳压二极管Z1和电容C3，其中，并接的稳压二极管Z1的负极和电容C3的正极连接在上述电源输出端(即图1中的P点)上，稳压二极管Z1的正极和电容C3的负极连接在上述相线输出端(即本开关控制电路的公共端，通常称为地)上。电压保持模块6串接在上述每一个供电支路上，每个电压保持模块6包括其正极与所述电源输出端(即图1中的P点)连接的二极管，该二极管负极通过一个电阻与该供电支路的负载的电源端连接，所述电阻与负载连接一端与所述相线输出端之间还并接有一个电容。
在本实施例中，该单相线进出开关工作过程如下：当脉冲继电器RY1断开时，电流从LIVE经二极管D1，电阻R1，稳压管Z1，MOTOR到达NEUTRAL，形成回路；由于回路中的电阻R1阻值很大，回路电流被限制在5-10mA，由于提供电流非常小，不足以使MOTOR(不限于MOTOR，可以是其它负载，本实施例以MOTOR为负载)工作，同时这个电流也提供给微控制器、脉冲继电器RY1以及其它一些电子元器件工作。当脉冲继电器RY1闭合时，电流从LIVE经二极管D2，二极管D4，MOTOR到达NEUTRAL，形成回路(负半周时经过D3)；由于二极管D2，二极管D4正向压降只有1.4V(负半周时为D3，正向压降0.7V)，此时几乎所有的电压都加在MOTOR两端，所以有足够的电流使MOTOR正常工作；同时，在二极管D2正极形成1.4V压降，经过二极管D6连接到直流升压集成电路U1的第4脚，由于肖特基二极管D6采用肖特基二极管，正向压降只有0.1-0.2V，所以直流升压集成电路U1第4脚在电压大约为1.2-1.3V；同时为了让这点的电压更平缓，直流升压集成电路U1第4脚加了一个对地的滤波电容C1；直流升压集成电路U1要求第4脚输入电压1.2V，因此在本实施例中是能满足输入电压要求的，其输出电压由直流升压集成电路U1的第三脚反馈电压电阻R2，电阻R3分压决定，输出电流与电感L1的电感量成正比。在本实施例中，输出电压5V，输出电流10mA。C3并接于稳压二极管Z1之后，使5V输出更平滑；由于继电器吸合的瞬间需要较大的电流，为了防止继电器吸合而把输出电压拉低，导致其它电路供电不足；电容C3之后分两路分别接一个二极管，一电阻和一滤波电容到VDD和VCC；其中VDD用于给继电器供电，VCC给微控制器以及其它电子器件供电；二极管D8，电阻R5是为了保证在继电器吸合的瞬间，电压被拉低而不影响到VCC对其它电路的正常供电。在其他实施例中，由于第二供电单元中的电压取得单元中的元件二极管D2、二极管D3和二极管D4，与上述受控开关继电器RY1的开关端串接后连接在上述相线输入端和相线输出端之间，即处于该开关负载工作时的供电回路上，因此，单相线进出开关的最大负载电流决定于所述电压取得模块中各元件及所述受控开关。通过更改二极管D2，二极管D3，二极管D4的工作电流，可以使该单相线进出开关带需要更大电流的负载。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种单相线进出的开关，其相线输入端与电网相线连接，其相线输出端通过阻性或感性负载与电网零线连接，其特征在于，包括第一供电单元、第二供电单元、控制所述第二供电单元通断的受控开关以及控制所述受控开关通断的微控制器；所述第一供电单元用于在所述受控开关未接通时为所述微控制器提供电源，其并接在所述相线输入端和相线输出端上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上；所述第二供电单元用于在所述受控开关接通时为所述微控制器提供电源，其与所述受控开关串联后并接于所述第一供电单元上，其电压输出端连接在为所述微控制器供电的电源端上；
所述第二供电回路包括电压取得模块和升压模块，所述电压取得模块通过所述受控开关连接在所述相线输入端与所述相线输出端之间，所述升压模块并接在所述电压取得模块两端，其电压输出端与为所述微控制器供电的电源端连接；
所述升压模块包括连接在所述相线输入端的直流升压集成电路；所述直流升压集成电路与所述相线输入端之间还设置有肖特基二极管D6，所述肖特基二极管D6的正极连接在所述相线输入端上，其负极与所述直流升压集成电路的电压输入端连接；
所述电压取得模块包括二极管D2、二极管D3以及二极管D4，所述二极管D2的正极电连接于所述相线输入端，其负极与所述二极管D4的正极连接，所述二极管D4的负极连接在所述相线输出端；所述二极管D3的负极与所述二极管D2的正极连接，所述二极管D3的正极连接在所述相线的输出端上。
2.根据权利要求1所述的单相线进出开关，其特征在于，所述电压取得模块与所述受控开关串接在所述单相线进出开关相线输入端和相线输出端之间，所述单相线进出开关的最大负载电流决定于所述电压取得模块中各元件及所述受控开关。
3.根据权利要求2述的单相线进出的开关，其特征在于，所述第一供电单元包括二极管D1、电阻R1、电阻R2和电阻R3，其中，所述二极管D1的正 极与所述相线输入端连接，其负极与所述电阻R1一端连接，所述电阻R1的另一端与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端通过电阻R3与所述相线输出端连接，为所述微控制器供电的电源端从所述电阻R2和电阻R1的连接点引出。
4.根据权利要求3所述的单相线进出的开关，其特征在于，还包括并接在为所述微控制器供电的电源端和所述相线输出端之间、用于稳定所述电源端上的电压的稳压单元；所述稳压单元包括并接的稳压二极管Z1和电容C3。
5.根据权利要求4所述的单相线进出的开关，其特征在于，所述受控开关包括直流继电器，所述继电器的开关端串接在所述相线输入端与所述第二供电单元之间。
6.根据权利要求5所述的单相线进出的开关，其特征在于，还包括连接在所述电源端与有多个与不同的负载之间的多个供电支路，所述供电支路上还分别包括电压保持模块。
7.根据权利要求6所述的单相线进出的开关，其特征在于，所述电压保持模块包括其正极与所述电源输出端连接的二极管，该二极管负极通过电阻与所述负载的电源端连接，所述电阻与负载连接一端与所述相线输出端之间还并接有一个电容。 
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