CN104658785B - 天秤式磁极突变开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关，具体为一种天秤式磁极突变开关设备。其特征在于所述的外按钮盖与底座之间设置构成磁极突变开关的横梁钢架和线包盒；横梁钢架中部设置压簧，横梁钢架两端均通过片簧连接对称设置的卡座，卡座内卡接设置磁铁盒，磁铁盒内设置上衔铁、下衔铁和磁铁；线包盒内设置一缠绕有线包的铁芯，铁芯位于磁铁盒内的上衔铁和下衔铁之间，线包盒的上盖上方设置有珠穴，珠穴内设置钢珠，钢珠与横梁钢架上的压簧接触配合。本发明利用自身机构的两个稳态代表开关的开和关两个状态，与传统开关操作方式及手感相同；无需电池和外部电源就可以使整个电路工作，节能环保；免去用户装修布线的不便，大量节省建材，简化装修工程，减少建筑垃圾。

Description

天秤式磁极突变开关设备

技术领域

本发明涉及一种开关，具体为一种天秤式磁极突变开关设备。

背景技术

近年来随着科学技术的不断进步，人们的生活方式也越来越时尚，越来越便利。无线技术的普及给人们带来了很多便利，无线上网使得智能手机平板电脑迅速普及。但是不管多么先进的电子设备都无法离开电源，要么需要一根电源线要么需要一组电池来供电。所以使用这些设备要么需要不断的充电要么需要经常更换电池。这样就降低了使用的便利性，同时电池的生产和消费过程也会给生态环境造成严重的破坏。

这就给了无线自供电系统很大的发展空间，而市场上常见的无线自供电系统又面临，效率低，稳定性差，成本高，用户使用麻烦费力等等问题，市场接受度较低。如果有一种产品能解决上述问题，并且还可以适应潮流将手机电脑等智能设备与自供电开关面板通过无线网络和互联网联系起来，将是非常理想的。

专利201420267207.0公布了一种免电池的磁极突变开关，并且具有两个稳态，让磁力线从一块磁铁的S极穿过铁芯到达另外一块磁铁的N极，形成两个稳态来代表开和关。本发明在其基础上再次创新完成了天秤式磁极突变开关整机设备。为了增加两个稳态转换过程中的稳定性，特设一个类似天秤的横梁钢架结构，即能让用户体验到传统机械开关的舒适手感，又能实现无线无电池的功能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种天秤式磁极突变开关设备的技术方案。

所述的天秤式磁极突变开关设备，包括配合设置的外按钮盖、边框、底座和挂墙背板，其特征在于所述的外按钮盖与底座之间设置构成磁极突变开关的横梁钢架和线包盒，横梁钢架通过其下端的轴孔与线包盒上的轴相配合连接；所述的横梁钢架中部设置压簧，横梁钢架两端均通过片簧连接对称设置的卡座，卡座内卡接设置磁铁盒，磁铁盒内设置上衔铁、下衔铁和磁铁；所述的线包盒内设置一缠绕有线包的铁芯，铁芯位于磁铁盒内的上衔铁和下衔铁之间，线包盒的上盖上方设置有珠穴，珠穴内设置钢珠，钢珠与横梁钢架上的压簧接触配合；所述的外按钮盖下方设置有固定横梁钢架的压块和钩子，压块压接设置在横梁钢架上，钩子和压块将横梁钢架卡住，外按钮盖与片簧之间构成空腔。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的磁铁盒与卡座之间设置有硅胶垫。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的线包盒上还设置有导线孔和导线槽。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的边框上设置有导光块卡槽，底座上设置有导光块、天线、LED灯、边卡槽和底卡槽，挂墙背板上设置有紧固卡、边卡钩和底卡钩，边卡钩与边卡槽配合，底卡钩与底卡槽配合。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的线包盒内还设置有自供电开关电路板，该自供电开关电路板上设置有开关控制模块、无线发射模块、磁极突变开关按压方向识别电路和电源管理模块，其中磁极突变开关按压方向识别电路包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，线包的两端A端和B端接入磁极突变开关按压方向识别电路，通过二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6给电容C1充电，电路从电容C1汲取电能工作，用户按压的方向信号通过电阻R1、电阻R2送入开关控制模块，开关控制模块控制LED1与LED2为用户指示按压方向。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于控制方法如下：

系统分为３个部分，自供电开关电路板、负载控制器和网关，这３部分之间通过无线信号连接，并且在自供电开关电路板内部保存有设备识别ID码，用户通过操作负载接收器上的ID码学习键进入学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，负载控制器接收相应无线信号从中提取ID码，用户操作智能设备的APP使网关进入ID码学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，网关从无线信号中提取ID码。

所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于用户的操作方式如下：

A.用户操作外按钮盖，自供电开始工作, 磁极突变开关按压方向识别电路识别用户动作方向，通知开关控制模块点亮相应的LED指示灯，并且通过无线发射模块将识别到的状态发射出去；负载控制器接收到相应信号切换相应负载的开关状态，并且将切换完毕后的负载状态发射出去；网关接收到负载控制器发来的信号通过网线或WiFi将负载状态通知智能设备，智能设备上装有相应的APP显示状态；

B.用户操作智能设备上的APP，通过网线或WiFi链接网关，网关将相应信号通过无线收发模块发射出去，负载控制器接收到相应信号切换负载状态；然后将操作完毕后的负载状态通过无线收发模块发射回网关，网关再通过网线或WiFi通知智能设备上的APP显示状态。

本发明的优点：

1.利用自身机构的两个稳态代表开关的开和关两个状态，与传统开关操作方式及手感相同；

2.无需电池和外部电源就可以使整个电路工作，节能环保，省事省力；

3.免去用户装修布线的不便，大量节省建材，简化装修工程，减少建筑垃圾；

4.天秤式横梁钢架与片簧、压簧结构大大的改善了系统的稳定性和可靠性，用户无论按压开关力量大小或者姿势改变都不会影响系统固有的发电量；

5.由于发电量足够大，所以在驱动电路工作时还有余电可供点亮LED，明确的为用户指示动作；

6.按键装配体总成的模块式结构，适合大批量分散式生产，能够适应产品款式的不断推陈出新；

7.挂墙背板与边框结构，使整个产品能够与传统的86盒兼容，非常方便用户安装使用。

附图说明

图1为本发明磁极突变开关的结构示意图；

图2为横梁钢架与外按钮盖连接的结构示意图；

图3为横梁钢架动作的结构示意图；

图4为本发明的结构示意图；

图5为本发明电路框图；

图6 为本发明控制流程图；

图中：1-外按钮盖，2-横梁钢架，3-磁铁盒，4-压簧，5-片簧，6-轴孔，7-上衔铁，8-下衔铁，9-磁铁，10-硅胶垫，11-线包盒，12-铁芯，13-线包，14-上盖，15-珠穴，16-钢珠，17-轴，18-导线孔，19-导线槽，20-卡座，21-压块，22-钩子，23-空腔，24-边框，25-导光块卡槽，26-底座，27-导光块，28-LED灯，29-天线，30-边卡槽，31-底卡槽，32-挂墙靠背，33-紧固卡，34-边卡钩，35-底卡钩。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明：

本发明在一根软磁铁芯上绕满线圈，两端各放置一组由一块磁铁和两块衔铁组成的组件，并且当横梁钢架围绕轴旋转时，可以使得衔铁接触铁芯的不同表面而产生N、S极突然变化，导致铁芯内的磁力线方向大小突然变化而感生电动势。用户手指按压外按钮盖时，片簧在衔铁与铁芯吸力的作用下产生弹性变形从而积蓄势能，当弹性势能增大到衔铁和铁芯无法吸合时，片簧弹回原状，从而带动另外一块衔铁与铁芯的相应面吸合。本发明是在专利201420267207.0上进行的改进，A稳态和B稳态的具体实现原理就不再赘述。

本发明的天秤式磁极突变开关设备，包括配合设置的外按钮盖1、边框24、底座26和挂墙背板32，外按钮盖1与底座之间设置构成磁极突变开关的横梁钢架2和线包盒11，横梁钢架2通过其下端的轴孔6与线包盒11上的轴17相配合连接；横梁钢架2中部设置压簧4，横梁钢架2两端均通过片簧5连接对称设置的卡座20，卡座内卡接设置磁铁9盒3，磁铁9盒3内设置上衔铁7、下衔铁8和磁铁9；线包盒11内设置一缠绕有线包13的铁芯12，铁芯12位于磁铁9盒3内的上衔铁7和下衔铁8之间，线包盒11的上盖14上方设置有珠穴15，珠穴15内设置钢珠16，钢珠16与横梁钢架2上的压簧4接触配合，当横梁钢架2左右转动时，钢珠16在压簧4的作用下使整个结构只能在2个稳态的时候静止下来，增加了整个机构的稳定性；外按钮盖1下方设置有固定横梁钢架2的压块21和钩子22，压块21压接设置在横梁钢架2上，钩子22与横梁钢架2卡接，外按钮盖1与片簧5之间构成空腔23，当片簧5受力产生形变时不至产生干涉。

当横梁钢架2带着磁铁9盒3围绕轴转动的时候，由于上衔铁7与铁芯12相应位置吸合，所以片簧5弯曲变形弹性蓄能，当横梁钢架2继续转动时，弹性势能越来越大导致衔铁无法继续吸住铁芯12，片簧5弯曲部分迅速恢复原状，带着下衔铁8迅速与铁芯12相应位置吸合；反之亦然。根据电磁感应定律E＝nΔΦ/Δt，片簧5的这一作用改善Δt数据，使得衔铁与铁芯12释放与吸合的动作迅速利落，Δt的数值稳定，不容易受外部干扰与用户按压开关动作快慢的影响。从而能够使整个机构稳定。

为了保证连接的可靠性，在磁铁9盒3与卡座之间设置有硅胶垫10。

为了方便线路连接，在线包盒11上还设置有导线孔18和导线槽19。

为了整个设备功能的完整性，本发明的外按钮盖装配体总成（多个外按钮盖组成）采用模块方式配合在底座上，边框24上设置有导光块卡槽25，底座26上设置有导光块27、天线29、LED灯28、边卡槽30和底卡槽31，导光块与LED灯配合指示开关动作，挂墙背板32上设置有紧固卡33、边卡钩34和底卡钩35，边卡钩与边卡槽配合，底卡钩与底卡槽配合，使挂墙背板与底座配合更加稳固。

本发明线包盒内还设置有自供电开关电路板，该自供电开关电路板上设置有开关控制模块、无线发射模块、磁极突变开关按压方向识别电路和电源管理模块，其中磁极突变开关按压方向识别电路包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，线包的两端A端和B端接入磁极突变开关按压方向识别电路，通过二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6给电容C1充电，电路从电容C1汲取电能工作，用户按压的方向信号通过电阻R1、电阻R2送入开关控制模块，开关控制模块控制LED1与LED2为用户指示按压方向。当线包电流方向为A端正B端负时，则二极管D1导通给电容C2充电，而二极管D2截至电容C3不能充电；反之B端正A端负时则刚好相反，电容C3可以充电电容C2不能充电，从而形成开关动作方向识别信号。电路接收到电阻R1、电阻R2从电容C2和电容C3得到的方向识别信号后点亮LED1或LED2，完成用户动作指示。

本发明的控制方法如下：整个系统分为３个部分，自供电开关电路板、负载控制器和网关，这３部分之间通过无线信号连接，并且在自供电开关电路板内部保存有设备识别ID码，用户通过操作负载接收器上的ID码学习键进入学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，负载控制器接收相应无线信号从中提取ID码，用户操作智能设备（手机或电脑）的APP使网关进入ID码学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，网关从无线信号中提取ID码。

本发明用户的具体操作方式如下：

A.用户操作外按钮盖，自供电开始工作, 磁极突变开关按压方向识别电路识别用户动作方向，通知开关控制模块点亮相应的LED指示灯，并且通过无线发射模块将识别到的状态发射出去；负载控制器接收到相应信号切换相应负载的开关状态，并且将切换完毕后的负载状态发射出去；网关接收到负载控制器发来的信号通过网线或WiFi将负载状态通知智能设备，智能设备上装有相应的APP显示状态；

B.用户操作智能设备上的APP，通过网线或WiFi链接网关，网关将相应信号通过无线收发模块发射出去，负载控制器接收到相应信号切换负载状态；然后将操作完毕后的负载状态通过无线收发模块发射回网关，网关再通过网线或WiFi通知智能设备上的APP显示状态。

本发明中的无线收发信号均需通过ID码来解决设备识别和控制串扰。自供电开关电路板内部预存一串8-32位的设备识别ID码，负载控制器上设有１个ID码学习键，按动ID码学习键负载控制器进入ID码学习状态，此时操作自供电开关电路板则负载控制器记录接收到的ID码以备之后识别之用。同理用户操作手机电脑等智能终端上的APP软件控制网关进入ID码学习状态，用户操作自供电开关电路板发射信号，网关接收到此信号提取ID码保存以备之后识别之用。

Claims (7)

1.天秤式磁极突变开关设备，包括配合设置的外按钮盖、边框、底座和挂墙背板，其特征在于所述的外按钮盖与底座之间设置构成磁极突变开关的横梁钢架和线包盒，横梁钢架通过其下端的轴孔与线包盒上的轴相配合连接；所述的横梁钢架中部设置压簧，横梁钢架两端均通过片簧连接对称设置的卡座，卡座内卡接设置磁铁盒，磁铁盒内设置上衔铁、下衔铁和磁铁；所述的线包盒内设置一缠绕有线包的铁芯，铁芯位于磁铁盒内的上衔铁和下衔铁之间，线包盒的上盖上方设置有珠穴，珠穴内设置钢珠，钢珠与横梁钢架上的压簧接触配合；所述的外按钮盖下方设置有固定横梁钢架的压块和钩子，压块压接设置在横梁钢架上，钩子和压块将横梁钢架卡住，外按钮盖与片簧之间构成空腔。

2.根据权利要求1所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的磁铁盒与卡座之间设置有硅胶垫。

3.根据权利要求1所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的线包盒上还设置有导线孔和导线槽。

4.根据权利要求1所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的边框上设置有导光块卡槽，底座上设置有导光块、天线、LED灯、边卡槽和底卡槽，挂墙背板上设置有紧固卡、边卡钩和底卡钩，边卡钩与边卡槽配合，底卡钩与底卡槽配合。

5.根据权利要求1所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于所述的线包盒内还设置有自供电开关电路板，该自供电开关电路板上设置有开关控制模块、无线发射模块、磁极突变开关按压方向识别电路和电源管理模块，其中磁极突变开关按压方向识别电路包括二极管D1、二极管D2、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6，线包的两端A端和B端接入磁极突变开关按压方向识别电路，通过二极管D3、二极管D4、二极管D5和二极管D6给电容C1充电，电路从电容C1汲取电能工作，用户按压的方向信号通过电阻R1、电阻R2送入开关控制模块，开关控制模块控制LED1与LED2为用户指示按压方向。

6.根据权利要求5所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于控制方法如下：

系统分为３个部分，自供电开关电路板、负载控制器和网关，这３部分之间通过无线信号连接，并且在自供电开关电路板内部保存有设备识别ID码，用户通过操作负载接收器上的ID码学习键进入学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，负载控制器接收相应无线信号从中提取ID码，用户操作智能设备的APP使网关进入ID码学习状态，用户操作自供电开关电路板发射无线信号，网关从无线信号中提取ID码。

7.根据权利要求6所述的天秤式磁极突变开关设备，其特征在于用户的操作方式如下：

A.用户操作外按钮盖，自供电开始工作, 磁极突变开关按压方向识别电路识别用户动作方向，通知开关控制模块点亮相应的LED指示灯，并且通过无线发射模块将识别到的状态发射出去；负载控制器接收到相应信号切换相应负载的开关状态，并且将切换完毕后的负载状态发射出去；网关接收到负载控制器发来的信号通过网线或WiFi将负载状态通知智能设备，智能设备上装有相应的APP显示状态；

B.用户操作智能设备上的APP，通过网线或WiFi链接网关，网关将相应信号通过无线收发模块发射出去，负载控制器接收到相应信号切换负载状态；然后将操作完毕后的负载状态通过无线收发模块发射回网关，网关再通过网线或WiFi通知智能设备上的APP显示状态。