CN103076561A - 开关检测电路及其检测方法以及具有该电路的两用智能灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关检测电路，包括差压电阻桥和处理器，差压电阻桥包括环形连接的四个电阻，四个电阻之间一次具有第一节点、第二节点、第三节点和第四节点四个节点。第一节点和第三节点分别与市电的L线和N线连接，第二节点和第四节点分别与处理器的两个电位输出端口相连接，第一节点和第三节点还分别通过检测线路与处理器的两个电位比较输入端口相连接，处理器具有与电源相连接的电源输入端口和输出信号指令的信号输出端口。采用以上技术的开关检测电路，处理器可根据读入的第一节点和第三节点的电位值进行比较，判断前端控制开关状态并发出控制信号。本发明还公开了一种开关检测方法和一种具有开关检测的两用智能灯。
Description
技术领域
本发明涉及检测电路，特别涉及开关检测电路及其检测方法，本发明还涉及具有该检测电路的两用智能灯。
背景技术
应急照明是现代公共建筑及工业建筑的重要安全设施，它同人身安全和建筑物安全紧密相关。当电源中断时，应急照明对人员疏散、消防救援工作，对重要的生产、工作的继续运行或必要的操作处置，都有重要的作用。目前市场上的普通应急灯都存在体积庞大、安装不便等问题，导致其市场推广受到一定程度的限制。中国专利200710030383.7提供了一种在不需要改动用户原照明线路的条件下，在开启的状态下无市电自动开启应急照明的两用智能灯。但是由于上述两用智能灯无法判断其前端控制开关的状态，在市电断开时无法确定控制开关是否闭合，无法确定市电断开是手动断开控制开关导致的主动断开，还是由于其他原因引起停电导致的被动断开。因此该两用智能灯不能用作照明灯，其应用受到很大限制。现有的单极性检测法，虽然可以用来检测设备前端开关状态，但对如具有单极性检测功能的设备而言，如果同一电力网内安装有两个该设备，当联机信号的极性相反时就不能工作，由此无法确定信号正确性，不能广泛使用。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种开关检测电路，包括差压电阻桥和处理器，差压电阻桥包括依次连接第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第四电阻与第一电阻连接，第一电阻和第二电阻之间具有第一节点，第二电阻和第三电阻之间具有第二节点，第三电阻和第四电阻之间具有第三节点，第四电阻和第一电阻之间具有第四节点，第一节点和第三节点分别与市电的L线和N线连接，第二节点和第四节点分别与处理器的两个电位输出端口相连接，第一节点和第三节点还分别通过检测线路与处理器的两个电位比较输入端口相连接，处理器具有与电源相连接的电源输入端口和输出信号指令的信号输出端口。在采用上述技术方案的电路中，处理器的两个电位输出端口向第二节点和第四节点输出固定的电位，并通过与第一节点和第三节点分别连接的处理器的两个电位比较输入端口检测并比较第一节点和第三节点的电位。在没有市电交流供电时，如果前端控制开关是闭合的，L经前端控制开关与开关外负载回路返回到N，可看作是短路回路，则第一节点和第三节点电位值相等，即第一节点和第三节点电位之间无电位差。如果前端控制开关为开路状态，则第一节点和第三节点电位值不相等，处理器可根据读入的第一节点和第三节点的电位值进行比较，由此来判断前端控制开关状态。
以上所述的开关外负载回路是本发明提供的开关检测电路的必要的支持条件。开关外负载回路包括：（1）、开关前端在线的变压器回路，例如使用中的冰箱、遥控关机的空调机或其它在线用变压配电的电器；（2）、用户总闸闭合，用户电度表线圈回路或小区电网内某一在线的变压器回路；（3）、用户总闸闭合时，市电供电变压器回路。该开关检测电路可以在市电供电的线路中检测前端控制开关的状态，还可以检测低压供电或者直流供电的线路中前端控制开关的状态，只要该线路具有上述开关外负载回路的。
在一些实施方式中，处理器的两个输出端口的相位能够进行互换。由此，在同一电力网内安装有两个或者其他偶数个具有开关检测电路的设备，当联机信号的极性相反时，处理器可以变换两个输出端口的相位，由此可以避免极性相反导致开关检测电路不能工作，保证了信号的正确性。
在一些实施方式中，检测线路上分别串联有保护电阻。由此避免可市电对开关检测电路的冲击，可以保护处理器等电子元件。
在一些实施方式中，电路设有旁路电容或者旁路电阻，旁路电容或者旁路电阻两端分别与连接市电的两相输入线连接。对开关电源供电的LED灯，即使电源开关断开，也会因拼接在开关的指示灯的作用，给开关电源模块充电，当达到开关电源启动电压值时，LED灯被点亮，也因为只是电容储能供电，灯亮一下就灭了，这样LED灯就会间歇地被点亮和熄灭。设置旁路电容或者旁路电阻后，电流回路由交流电的L端经LED指示灯到旁路电阻最后到交流电的N端形成回路，旁路电容或者旁路电阻相当于短路了流入开关电源输入端的电压，这样开关电源就没有足够的电压来启动亮灯。
在一些实施方式中，检测线路还设有与保护电阻串联的运放器。
根据本发明的另一个方面，提供了开关检测方法，其中，该方法包括：
S1、在市电输入的两相之间设置差压电阻桥，差压电阻桥包括依次连接第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，第四电阻与第一电阻连接，第一电阻和第二电阻之间具有第一节点，第二电阻和第三电阻之间具有第二节点，第三电阻和第四电阻之间具有第三节点，第四电阻和第一电阻之间具有第四节点，第一节点和第三节点分别与市电的两相连接；
S2、向第二节点和第四节点输出固定的电位；
S3、检测第一节点和第三节点之间的电位并通过比较所述电位判断串联在该电路上的开关是否闭合。
在一些实施方式中，还包括再次检测和判断过程，该过程包括；
S4、向第二节点和第四节点输出与S2相反的电位；
S5、检测第一节点和第三节点之间的电位并通过比较所述电位判断串联在该电路上的开关是否闭合。由此，当联机信号的极性相反时，可以变换输向第二节点和第四节点的电位的相位，避免极性相反导致开关检测电路不能工作，保证了信号的正确性。
根据本发明的又一个方面，提供了两用智能灯，包括开关电源、充电放电模块和LED照明模块，其中，还包括开关检测电路，开关检测电路与开关电源并联连接于市电两相输入线上，开关检测电路的电源输入端口与充电放电模块连接，开关检测电路的信号输出端口与LED照明模块相连接。采用以上技术方案的两用智能灯，可以准确判断市电断开是属于手动断开控制开关导致的主动断开，还是由于其他原因引起停电导致的被动断开。该两用智能灯可以自动判断是否开启应急照明状态，在有交流市电供电时，前端控制开关可以开启和关闭，在没有市电供电时，前端控制开关也可开启和关闭。由此该两用智能灯兼具家庭日常照明和应急照明功能。
附图说明
图1为本发明一实施方式的开关检测电路的电路图。
图2为同一电网内安装有两个具有开关检测电路设备的电路的示意图。
图3为图2所示的电路中开关检测电路的输出电位的相位发生转换后的示意图。
图4为本发明另一实施方式的两用智能灯电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的开关检测电路。如图所示，包括差压电阻桥1和处理器2。其中，处理器2为PIC16F616芯片，该芯片的第一引脚为电源输入端口，第二引脚和第三引脚分别为电位输出端口，第六引脚和第九引脚分别为信号输出端口，第十二引脚和第十三引脚分别为电位比较输入端口。差压电阻桥1包括依次连接第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第四电阻R4与第一电阻R1连接。第一电阻R1和第四电阻R4之间具有第一节点A，第一电阻R1和第二电阻R2之间具有第二节点B，第二电阻R2和第三电阻R3之间具有第三节点C，第三电阻R3和第四电阻R4之间具有第四节点D。第一节点A和第三节点C分别与市电的L线和N线连接。第二节点B和第四节点D分别与处理器2的第二引脚和第三引脚相连接，其中第二引脚和第三引脚两者输出电位的相位是随机的，而且可以互换。第一节点A和第三节点C还分别通过检测回路与处理器2的第十三引脚和第十二引脚相连接。第一节点A的检测线路上串联有保护电阻R11和运放器3，第三节点C的检测线路上串联有保护电阻R12和运放器3。在本实施例中，运放器3的型号为LMV358I。该开关检测电路检测的前端控制开关K为带有LED市电指示的开关。由发光元件LED1和保护电阻R13组成的市电指示电路与前端控制开关K并联。旁路电容C1和旁路电阻R5两端分别与连接市电的L线和N线连接。处理器2的第九引脚分别与光电模块4和电阻R13连接。由此，处理器2可以通过电阻R13发出电信号进行直接控制，也可以光电模块4进行光电隔离控制，本实施例中光电模块4采用的光耦型号为TL817，其接地端串联有光耦保护电阻R15。
在采用上述技术方案的电路中，处理器2的第二引脚和第三引脚分别向第二节点B和第四节点D输出固定的电位，并通过第十三引脚和第十二引脚检测并比较第一节点A和第三节点C的电位。在没有市电交流供电时，如果前端控制开关K是闭合的，第一节点A经前端控制开关K与开关外负载回路5返回到第三节点C，可看作是短路回路，因此第一节点A和第三节点C电位值相等。如果前端控制开关K为开路状态，则第一节点A和第三节点电位C之间无法形成回路，第一节点和第三节点电位值不相等。处理器2可根据第十三引脚和第十二引脚读入的第一节点和第三节点的电位值进行比较，由此来判断前端控制开关K状态，并通过第六引脚和第九引脚发出控制信号。当第一节点A和第三节点C电位值相等时，处理器2可做出前端控制开关K为闭合状态的判断；当第一节点A和第三节点C电位值不相等时，处理器2可做出前端控制开关K为开路状态的判断。以上所述的开关外负载回路5是本发明提供的开关检测电路的必要的支持条件。开关外负载回路5包括：（1）、开关前端在线的变压器回路，例如使用中的冰箱、遥控关机的空调机或其它在线用变压配电的电器；（2）、用户总闸闭合，用户电度表线圈回路或小区电网内某一在线的变压器回路；（3）、用户总闸闭合时，市电供电变压器回路。本实施例中该开关检测电路在市电供电的线路中检测前端控制开关K的状态，在另外的一些实施例中，该开关检测电路还可以检测低压供电或者直流供电的线路中前端控制开关K的状态，只要该线路具有上述的开关外负载回路5。
图2和图3示意性地显示了同一电网内安装有两个具有开关检测电路的设备的情形。如图所示，设备E和设备F均具有开关检测电路。在没有市电交流供电时，设备E和设备F的开关检测电路独立对前端控制开关的状态极性判断。设备E的电位输出端口2e和设备F的电位输出端口2f分别向市电L线输出电位，设备E的电位输出端口3e和设备F的电位输出端口3f分别向市电N线输出电位。同一设备的两个电位输出端口中，电位较高的形成正极，电位较低的形成负极。当设备E的电位输出端口2e和设备F的电位输出端口2f的极性相反时，电位输出端口2e通过市电L线与电位输出端口2f形成了回路，与此同时，电位输出端口3e通过市电N线与电位输出端口3f也形成了回路，开关检测电路不能正常工作，因此不能判断前端控制开关K的状态。此时，设备E电位输出端口2e和电位输出端口3e或者设备F电位输出端口2f和电位输出端口3f的电位的相位发生转换，即上述电位输出端口的极性发生变换。当设备E的电位输出端口2e和设备F的电位输出端口2f的极性相同时，电位输出端口2e不会通过市电L线与电位输出端口2f形成回路，电位输出端口3e也不会通过市电N线与电位输出端口3f形成回路，开关检测电路正常工作，能够判断前端控制开关K的状态。同一电网内安装有多个具有开关检测电路的设备的情形可分为设备个数为奇数和偶数两种情况。当安装的设备的个数为奇数时，开关检测电路无论如何都不会出现上述不能正常工作的现象，能够准确判断前端控制开关K的状态。当安装的设备的个数为偶数时，开关检测电路有可能出现不能正常工作的现象。此时可以通过将电位输出端口的电位的相位进行反转解决输出端口通过市电L线或者N线形成回路的问题。
图4示意性地显示了一种具有开关检测电路的两用智能灯的电路结构。如图所示，该两用智能灯包括开关电源、充电放电模块和LED照明模块和开关检测电路。该两用智能灯受前端控制开关K控制。开关电源连接于市电L线和N线间，充电放电模块与开关电源连接，LED照明模块与充电放电模块连接。开关检测电路与开关电源并联连接于市电L线和N线间。充电放电模块通过VDC-IN线路输出+3V电压连接到处理器的第一脚VDD正电源输入端。处理器的第六引脚通过PWM-OUT线路与LED照明模块连接。采用以上技术方案的两用智能灯，充电放电模块通过VDC-IN线路向开关检测电路提供电压。开关检测电路通过检测并比较市电L线和N线的电位，判断前端控制开关K的状态，然后将判断结果通过PWM-OUT线路向LED照明模块反馈并控制LED照明模块。在市电断开时，开关检测电路可以准确判断市电断开是属于手动断开控制开关导致的主动断开，还是由于其他原因引起停电导致的被动断开。如果市电断开是属于主动断开，应急照明功能不启动，即该两用智能灯不亮；如果市电断开是属于被动断开，此时应急照明功能启动，该两用智能灯亮。属于手动断开控制开关导致的主动断开，还是由于其他原因引起停电导致的被动断开。该两用智能灯可以自动判断是否开启应急照明状态，在有交流市电供电时，前端控制开关可以开启和关闭，在没有市电供电时，前端控制开关也可开启和关闭。由此该两用智能灯兼具家庭日常照明和应急照明功能。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，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。
Claims (10)
1.开关检测电路，其中，包括差压电阻桥和处理器，所述差压电阻桥包括依次连接的第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第四电阻与第一电阻连接，所述第一电阻和第二电阻之间具有第一节点，所述第二电阻和第三电阻之间具有第二节点，所述第三电阻和第四电阻之间具有第三节点，所述第四电阻和第一电阻之间具有第四节点，所述第一节点和第三节点分别与两根电源输入线连接，所述第二节点和第四节点分别与所述处理器的两个电位输出端口相连接，所述第一节点和第三节点还分别通过检测线路与处理器的两个电位比较输入端口相连接，所述的处理器具有与电源相连接的电源输入端口和输出信号指令的信号输出端口。
2.根据权利要求1所述的开关检测电路，其中，所述处理器的两个电位输出端口的相位能够进行互换。
3.根据权利要求1或2所述的开关检测电路，其中，所述检测线路上分别串联有保护电阻。
4.根据权利要求1或2所述的开关检测电路，其中，还包括旁路电容或者旁路电阻，所述旁路电容或者旁路电阻两端分别与连接市电的两相输入线连接。
5.根据权利要求3所述的开关检测电路，其中，所述检测线路还设有运放器，所述运放器与所述保护电阻串联。
6.开关检测方法，其中，该方法包括：
S1、在两根电源输入线之间设置差压电阻桥，所述差压电阻桥包括依次连接第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第四电阻与第一电阻连接，所述第一电阻和第二电阻之间具有第一节点，所述第二电阻和第三电阻之间具有第二节点，所述第三电阻和第四电阻之间具有第三节点，所述第四电阻和第一电阻之间具有第四节点，所述第一节点和第三节点分别与市电的两相连接；
S2、向第二节点和第四节点输出固定的电位；
S3、通过检测线路检测第一节点和第三节点之间的电位并通过比较所述电位判断串联在该电路上的开关是否闭合。
7.根据权利要求6所述的开关检测方法，其中，还包括再次检测和判断过程，所述再次检测和判断过程包括；
S4、向第二节点和第四节点输出与S2相反的电位；
S5、检测第一节点和第三节点之间的电位并通过比较所述电位判断串联在该电路上的开关是否闭合。
8.两用智能灯，包括开关电源、充电放电模块和LED照明模块，其中，还包括如权利要求1或2或5所述的开关检测电路，所述开关检测电路与所述开关电源并联连接于市电两相输入线上，所述开关检测电路的电源输入端口与所述充电放电模块连接，所述开关检测电路的信号输出端口与所述LED照明模块相连接。
9.根据权利要求8所述的两用智能灯，其中，所述检测线路上分别串联有保护电阻。
10.根据权利要求8所述的两用智能灯，其中，还包括两端分别与市电的两相输入线连接的旁路电容或者旁路电阻。
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Granted publication date: 20150114 Termination date: 20181227 |