CN103883550B - 一种通过电源线控制电器的方法及线控器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过电压跌落来传递电器控制信号的方法及线控器。该方法是：包括线控器、接收器和电器主机；线控器通过2根电源线向电器主机供电；线控器以AC过零作为每次编码的开始，以交流电半周期的时长作为每次编码的时长，在每次编码的时长内令交流电产生预设的电压跌落作为每次编码的内容；接收器以AC过零作为每次解码的开始，以交流电半周期的时长作为每次解码的时长，接收器在每次解码的时长内检测交流电的电压跌落情况作为每次解码的内容；接收器将每次解码时长内解码的内容与电器主机的预设运行参数对应起来，向电器主机输出该运行参数。本发明还提供实施所述方法的线控器。本发明可降低有线墙控项目实施的难度。

Description

一种通过电源线控制电器的方法及线控器

技术领域

本发明涉及一种有线的电器控制方法，以及用于实施该方法的线控器。

背景技术

对家用电器进行控制的人机界面分为：有线控制和无线控制。对于有线控制，主要是直接在电器上设置操作面板或者将操作面板从主机上分离而通过通讯线缆连接这两种方式。对于无线控制，主要是通过红外线信号的发送和接收来实现。

虽然这些传统的人机界面都能实现对家用电器的控制,但都不够简洁。譬如：使用无刷直流电机（BLDC）变频吊扇或者可调光的LED灯具的时候，如果想采用有线墙控的方式对这些电器进行转速调节或者亮度调节的话，则依照现有技术，只能是将操作面板安装在墙上，而使用专门的通讯电缆将操作面板与主机连接在一起。但是如果操作面板与主机的距离较远,则相关通信电缆的敷设将会是很麻烦和费事的问题，使得项目的实施难度很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用电源线来传递电器控制信号的方法及线控器，可降低有线墙控项目实施的难度。

为达到上述目的，本发明采取以下的技术方案：

一种通过电源线控制电器的方法，包括线控器、接收器和电器主机；线控器的输入端与AC电源连通，线控器的输出端通过2根电源线向电器主机供电；接收器的输入端与线控器的输出端连通，接收器的输出端对电器主机的运行状态发送控制指令；所述线控器以AC过零作为每次编码的开始，以交流电半周期的时长作为每次编码的时长，在每次编码的时长内线控器令交流电产生预设的电压跌落作为每次编码的内容；所述接收器以AC过零作为每次解码的开始，以交流电半周期的时长作为每次解码的时长，接收器在每次解码的时长内检测交流电的电压跌落情况作为每次解码的内容；所述接收器将每次解码时长内解码的内容与电器主机的预设控制指令对应起来，向电器主机输出该控制指令。

以上技术方案中，“电压跌落”指的是电压短时归零，这相当于在向电器主机供电的过程中让电力产生脉冲。线控器的作用是提供人机界面，并生成与指令相对应的脉冲；而接收器的作用则是读懂这些脉冲所对应的指令，并把相应的运行参数输出至电器主机，从而实现对电器主机的控制。

本控制方法能实现对BLDC变频吊扇的有线墙控，并且线控器与电器主机之间的物理线路仍为2根电源线，并不需要额外敷设通信线缆，适用范围广。

需要说明的是，以上所述“与指令相对应的脉冲”可以是以相位区分的一次脉冲，也可以是以脉宽区分的一次脉冲，也可以是以序列区分的复数脉冲。

本发明的电源线控制电器的方法可最大程度减少有线墙控项目的布线工作，很大程度上遵循用户的安装和使用习惯，可实现丰富的控制功能，并且适用的电器主机类型广泛。

本发明还提供一种通过电源线控制电器的线控器，包括第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、二极管D1和电阻R1；所述AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；所述脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端；

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端与第二交流输入端电连接；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输入端与第一晶体管Q1的发射极电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管Q1的集电极电连接；第一晶体管Q1的基极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；正极输出端与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的正极与第一晶体管Q1的集电极电连接；二极管D1的负极与第一晶体管Q1的发射极电连接；所述第一晶体管Q1为PNP型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

用户通过人机界面装置如开关、按钮、电位器等进行操作时，脉冲信号发生单元将会根据操作而输出相应的脉冲信号，该脉冲信号是以AC过零作为发出的基准的，而且该脉冲信号被预先限定在交流电半周期内完成，脉冲信号通过第二晶体管Q2、电阻R1、第一晶体管Q1和二极管D1即可在交流电半周期内令用于向电器主机供电的交流电实现相应的电压跌落，进而令第一AC电源输出端和第二AC电源输出端所输出的交流电带有编码内容。当位于电器主机端的接收器拥有相应的解码能力时，则接收器可解析出用户的操作意图，并通过改变电器主机的运行参数作为回应，最终实现通过2根供电线控制电器主机的效果。

所述接收器可通过简单的AC过零检测电路检出电压跌落脉冲信号，传送给其单片机做出相应的响应，达到控制的目的。

另外，最好还设有开关S1，第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管Q1的发射极均连接到开关S1的另一端。开关S1即线控器、接收器和电器主机的电源硬开关，可实现电源的完全切断。

本发明的线控器仅采用2根电源线即可同时向电器主机提供电力和发送控制信号，且可传递的控制信息丰富，可简化现有有线墙控项目的布线工作。

附图说明

图1是实施例1的连线原理图；

图2是实施例1中线控器的某次交流电输出波形图；

图3是接收器的其中一种AC过零检测电路的原理图；

图4是与图2对应的AC过零检测电路输出的波形图；

图5是实施例2的电路原理图；

图6是实施例3的电路原理图；

图7是实施例4的电路原理图；

图8是实施例5的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明。

实施例1

本实施例以实施BLDC吊扇的有线墙控项目为例，对本发明的方法进行说明。

硬件设备的配置包括：安装固定在墙壁上的线控器、安装固定在天花上的BLDC吊扇以及设置在BLDC吊扇机壳内的接收器。其中，BLDC吊扇配置有电源转换器和电子换向装置。

硬件设备的连接：如图1所示，将火线和零线引入线控器，从线控器引出2根电线至BLDC吊扇的电源转换器输入端，电源转换器的输出端与电子换向装置的电源输入端连接。而接收器带有AC电源检测端和控制信号输出端，AC电源检测端并联地接在电子换向装置的电源输入端，控制信号输出端接入到电子换向装置的内部电路。控制信号输出端所发出的信号可改变电子换向装置的运行参数，从而可令BLDC电机运行于不同的转速。

而线控器与接收器之间是通过以下方法进行编码--解码从而达到线控器对BLDC吊扇的转速进行控制的：

线控器以AC过零作为每次编码的开始，以交流电半周期的时长作为每次编码的时长，在每次编码的时长内线控器令交流电产生预设的电压跌落作为每次编码的内容。接收器以AC过零作为每次解码的开始，以交流电半周期的时长作为每次解码的时长，接收器在每次解码的时长内检测交流电的电压跌落情况作为每次解码的内容。

例如：用户需要提高吊扇的转速，在通过对线控器的人机界面装置进行操作后，如：按动标示为“提速”的开关，则线控器在获知该按动动作后，将在接下来的一次AC过零后，在0.01秒（50赫兹交流电半周期时长为0.01秒）内，令向吊扇供电的火线产生如图2所示的用于指令吊扇提速的6次电压跌落。在接收器端，接收器在火线的每次AC过零后均检测在0.01秒内的电压跌落情况，某次检测时段内收到该6次电压跌落后，接收器将该6次电压跌落与预设的“解码表”进行匹配，解码出该6次电压跌落系指令吊扇提速。则此时接收器将发出相应的控制信号改变电子换向装置的运行参数，令BLDC电机转速提高，从而完成执行。

在接收器端，其中一种AC过零检测电路如图3所示。该AC过零检测电路在接收到图2所示波形的交流电后，其输出波形如图4所示。通过该AC过零检测电路，接收器的单片机就能获知线控器端发出的电压跌落脉冲的情况。

通过在线控器和接收器之间建立协议，并以电压跌落而形成的脉冲作为信号，实现了通过电器主机的用电线路传递控制信号的目的，无需为有线墙控项目增加额外的线路敷设的工作。

实施例2

如图5所示，本实施例是一种通过电源线控制电器的线控器，包括：

第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、二极管D1和电阻R1；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端。

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管Q1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管Q1的集电极电连接；第一晶体管Q1的基极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；正极输出端与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的正极与第一晶体管Q1的集电极电连接；二极管D1的负极与第一晶体管Q1的发射极电连接；第一晶体管Q1为PNP型；第二晶体管Q2为NPN型。

本实施例的人机界面装置是电位器。可制定协议，将电位器输出的模拟电压值线性对应为相位角，以AC过零为基准，由脉冲信号发生单元在此相位角产生一个短暂的脉冲，短时关断正在载流的第一晶体管Q1，从而产生交流电压跌落脉冲。例如：可定义电位器输出的模拟电压的最小值与交流电周期的30°对应，中间值与交流电周期的90°对应，最大值与交流电周期的150°对应。接收器检测到AC过零后，以此作为时间基准来识别电压跌落脉冲的相位角，如果检测到电压跌落脉冲相位角为30°，则发出控制信号至电子换向装置令BLDC电机低速转动，如果检测到电压跌落脉冲相位角为150°，则发出控制信号至电子换向装置令BLDC电机高速旋转。于是用户只需要通过转动线控器上的电位器即可实现对BLDC吊扇进行调速。

实施例3

如图6所示，本实施例是另一种通过电源线控制电器的线控器，包括：

第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、二极管D1和电阻R1；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端。

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管Q1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管Q1的集电极电连接；第一晶体管Q1的基极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的发射极电连接；第二晶体管Q2的集电极与正极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；负极输出端与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的正极与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的负极与第一晶体管Q1的集电极电连接；所述第一晶体管Q1为NPN型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

本实施例的线控器在交流电的负半周期内实施电压跌落。

实施例4

如图7所示，本实施例是另一种通过电源线控制电器的线控器，包括：

第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管IGBT1、第二晶体管Q2、电阻R1和电阻R2；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端。

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管IGBT1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管IGBT1的集电极电连接；第一晶体管IGBT1的门极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；正极输出端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接；电阻R2的一端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接，电阻R2的另一端与第一晶体管IGBT1的门极电连接；所述第一晶体管IGBT1为PNP型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

实施例5

如图8所示，本实施例是另一种通过电源线控制电器的线控器，包括：

第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管IGBT1、第二晶体管Q2、电阻R1和电阻R2；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端。

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管IGBT1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管IGBT1的集电极电连接；第一晶体管IGBT1的门极与第二晶体管Q2的集电极电连接；电阻R1的一端与正极输出端电连接，电阻R2的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；负极输出端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接；电阻R2的一端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接，电阻R2的另一端与第一晶体管IGBT1的门极电连接；所述第一晶体管IGBT1为NPN型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

需要说明的是:使用IGBT的情况,因IGBT驱动电压往往比较高，一般在15V左右，而脉冲信号发生单元往往是低于5V的单片机电路,所以可能需要由AC-DC电路产生多组直流电压输出，来适应不同器件的供电要求。如果在这种情况下，还必须增设逻辑电平转化电路，这很普通，故本实施例从略。

本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种通过电源线控制电器的方法，包括线控器、接收器和电器主机；其特征是：线控器的输入端与AC电源连通，线控器的输出端通过2根电源线向电器主机供电；接收器的输入端与线控器的输出端连通，接收器的输出端对电器主机的运行状态发送控制指令；所述线控器以AC过零作为每次编码的开始，以交流电半周期的时长作为每次编码的时长，在每次编码的时长内线控器令交流电产生预设的电压跌落次数作为每次编码的内容；所述接收器以AC过零作为每次解码的开始，以交流电半周期的时长作为每次解码的时长，接收器在每次解码的时长内检测交流电的电压跌落次数情况作为每次解码的内容；所述接收器将每次解码时长内解码的内容与电器主机的预设控制指令对应起来，向电器主机输出该控制指令。

2.一种通过电源线控制电器的线控器，其特征是：包括第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、二极管D1和电阻R1；所述AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；所述脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端；

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端与第二交流输入端电连接；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输入端与第一晶体管Q1的发射极电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管Q1的集电极电连接；第一晶体管Q1的基极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；正极输出端与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的正极与第一晶体管Q1的集电极电连接；二极管D1的负极与第一晶体管Q1的发射极电连接；所述第一晶体管Q1为PNP型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

3.如权利要求2所述的一种通过电源线控制电器的线控器，其特征是：还设有开关S1，第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管Q1的发射极均连接到开关S1的另一端。

4.一种通过电源线控制电器的线控器，其特征是：包括：第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、二极管D1和电阻R1；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端；

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管Q1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管Q1的集电极电连接；第一晶体管Q1的基极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的发射极电连接；第二晶体管Q2的集电极与正极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；负极输出端与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的正极与第一晶体管Q1的发射极电连接；二极管D1的负极与第一晶体管Q1的集电极电连接；所述第一晶体管Q1为NPN型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

5.一种通过电源线控制电器的线控器，其特征是：包括第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管IGBT1、第二晶体管Q2、电阻R1和电阻R2；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端；

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管IGBT1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管IGBT1的集电极电连接；第一晶体管IGBT1的门极与电阻R1的一端电连接；电阻R1的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；正极输出端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接；电阻R2的一端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接，电阻R2的另一端与第一晶体管IGBT1的门极电连接；所述第一晶体管IGBT1为PNP型；所述第二晶体管Q2为NPN型。

6.一种通过电源线控制电器的线控器，其特征是：包括第一AC电源输入端、第二AC电源输入端、第一AC电源输出端、第二AC电源输出端、AC-DC电源转换器、脉冲信号发生单元、人机界面装置、第一晶体管IGBT1、第二晶体管Q2、电阻R1和电阻R2；AC-DC电源转换器设有第一交流输入端、第二交流输入端、正极输出端、负极输出端和AC过零信号输出端；脉冲信号发生单元设有正极输入端、负极输入端、AC过零信号输入端、人机界面输入接口和脉冲信号输出端；

第一AC电源输入端与第一交流输入端电连接；第二AC电源输入端连接到开关S1的一端，第二交流输入端和第一晶体管IGBT1的发射极均连接到开关S1的另一端；正极输出端与正极输入端电连接，负极输出端与负极输入端电连接；AC过零信号输出端与AC过零信号输入端电连接；人机界面装置与人机界面输入接口电连接；第一AC电源输入端与第一AC电源输出端电连接；第二AC电源输出端与第一晶体管IGBT1的集电极电连接；第一晶体管IGBT1的门极与第二晶体管Q2的集电极电连接；电阻R1的一端与正极输出端电连接，电阻R2的另一端与第二晶体管Q2的集电极电连接；第二晶体管Q2的发射极与负极输出端电连接；第二晶体管Q2的基极与脉冲信号输出端电连接；负极输出端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接；电阻R2的一端与第一晶体管IGBT1的发射极电连接，电阻R2的另一端与第一晶体管IGBT1的门极电连接；所述第一晶体管IGBT1为NPN型；所述第二晶体管Q2为NPN型。