CN104320874A - 基于无线网络利用锂电池供电的单火线智能开关 - Google Patents

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陈国荣
王滨
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Abstract

基于无线网络利用锂电池供电的单火线智能开关，是基于无线网络具有单火取电能力的智能开关。主要解决要安装于86盒中，可以与其它设备进行通讯，可以通过远程和本地控制。主要技术方案是：集成了zigbee网络可以与其它设备进行通讯。它通过单火线方式取得微弱电流，利用锂电池储能，为智能控制单元提供电能，它同时拥有电子控制开关和手动机械开关，以实现自动控制、手动控制和故障下的强制开关控制。该智能开关具有安装便利；单火线取电不用改变常规建筑物灯控布线方案；可实现高可靠较大速率的双向无线通讯；可以实现远程自动控制和本地手动控制灯具的亮灭；具有不依赖于电子控制的手动机械开关作为应急等特点。

Description

基于无线网络利用锂电池供电的单火线智能开关
技术领域
目前嵌入式系统逐渐进入各种传统设备中，在日常生活工作中的电灯开关也不例外，针对电灯开关的所处的环境限制，以及所赋予开关的功能，特研发此开关，它可以在不改变现有配电状况下，满足安装于开关内的嵌入式系统的供电需求使其可以满足控制需求，并支持基于zigbee协议的无线网络通讯使其成为一个完整的控制系统中的一员。
背景技术
目前在市场上具有嵌入式系统的智能开关所面临的问题主要有：1、目前的智能开关控制多采用单向通讯——遥控器单方向向开关发出指令，由于无法实现双向通讯，开关的状态信息、自检情况等无法传送出去，同时也限制了更灵活的应用。2、为适应标准的配线方式需要通过单火线取电，采用单火取电方案时当关灯时，需要窃取一定的电流，而现在普遍使用节能灯具——节能灯、LED灯等，由于原理性的原因，窃取的电流如果过大会造成灯具产生鬼火(闪烁)；对于无线网络中的一个智能节电，设备需要以一定的功率进行接收、发送相关信息，这需要较大的瞬时电流，会加大鬼火现象。3、出于设计及对设备体积的要求等原因，目前市场上普遍出现的是纯电子开关——完全由嵌入式设备控制，这样当嵌入式系统出现故障时，电灯状态将不可控；有些开关虽然有手动按钮，但它也是通过嵌入式系统来控制电灯的，即嵌入式系统故障该按键亦不起作用。综上所述，本开关为适应这些情况和克服相应问题而设计。
发明内容
本开关的设计目的是：设计一个采用单火线供电，能够满足标准安装环境(86盒安装)，具有双向无线通讯且具有在电子设备完全瘫痪的情况下依然能够控制灯具的手动机械开关的智能开关。
为实现上述目的，采用如下技术方案：
1、将zigbee网络集成于开关，使其可以融入标准的无线局域网内，从而可以与网络其它设备进行双向数据通讯；2、采用锂电池给嵌入式设备提供稳定的电源，通过单火取电方式为锂电池充电且取电电流足够小(50微安左右)以使大多数节能灯具不出现鬼火现象；3、加入不依赖与电子设备的手动机械装置，使开关一方面可以在本地由人直接根据情况控制，另一方面在电子器件出现故障致使控制失效时能够通过其控制电灯。
与现有技术相比具有以下特点和有益效果：
(1)具有双向无线通讯能力；
(2)ZigBee数据传输速率高，协议简单，可靠性高，使用性价比强；
(3)通讯有效覆盖范围10～75米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，既保证了控制范围全全覆盖，又不会因为额外的覆盖浪费能源，通过路由等手段能够保证覆盖所使用的空间；
(4)配置灵活，系统安装、维护、以及功能更改便捷；
(5)采用锂电池供电，系统供电质量高，提高抗电磁干扰能力；
(6)实时给锂电池充电，提供充电保护功能，使开关可以做到在生命周期内对电池免维护；
(7)具有不依赖于电子控制的手动开关，保证在任何电子设备故障情况下开关都能在人工控制下实现对灯具的控制目的，彻底避免了因电子开关故障造成的灯具无法开启或关闭的情况。
附图说明
下面结合附图做进一步详细的说明。
图1是基于无线网络利用锂电池供电的单火线智能开关结构图
其中附图标注1零线
2火线
3火线1
4锂电池
5Zigbee局域网
6无线通讯单元
7CPU控制单元
8电源调理、充电控制
9电子控制开关
10机械控制开关
具体实施方式
工作过程：
火线进入开关通过设备内部电路、灯具与零线形成一个回路，开关通过此回路取电并向电池充电，电池在充满的情况下将关闭充电电路；电池通过电压调理器件向开关内其它用电器件供电。开关通过无线网络接收控制指令，最终控制电子控制开关的状态来实现控制电灯的亮、灭。机械控制开关可以(即使在电子控制开关或其它部分故障的情况下)由人工来控制电灯的状态，当嵌入式系统无故障时，该状态可以通过无线网络被传送到其它网络智能节点中。

Claims (5)

1.该智能开关采用单火线供电方式，且能够满足标准安装环境(86盒安装)，具有双向无线通讯且具有在电子设备完全瘫痪的情况下依然能够控制灯具的手动机械开关的智能开关。系统结构示意图如图一所示，虚线框内为智能开关部分的结构示意。
2.根据权利要求1所述智能开关采用单火线供电方式，且能够满足标准安装环境(86盒安装)，其特征在于：如图一所示，只有火线接入智能开关，智能开关通过该火线取得逻辑运算及控制电路所需的电源，且根据设计该开关可以安装在86盒内。
3.根据权利要求1所述该智能开关采用锂电池给嵌入式设备提供稳定的电源，其特征在于：通过单火取电方式为锂电池充电且取电电流足够小(50微安左右)以使大多数节能灯具不出现鬼火现象。
4.根据权利要求1所述该智能开关具有双向无线通讯功能，其特征在于：开关集成了zigbee网络功能。
5.根据权利要求1所述该智能开关具有机械控制开关，其特征在于：机械控制开关可以(即使在电子控制开关或其它电子控制部分故障的情况下)由人工来控制电灯的状态，当嵌入式系统无故障时，该状态可以通过无线网络被传送到其它网络智能节点中。
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