CN104868893B - 零火线控制开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种零火线控制开关设备，包括供电装置、触控装置和零火线控制开关。供电装置对接入的市电进行转换得到直流电并输送至触控装置和零火线控制开关的控制端，触控装置在检测到触控操作后控制零火线控制开关的控制部通电，使零火线控制开关的受控部导通，使得用电电器所处回路导通从而使用电电器通电开始工作。用户可通过触控装置控制连接在零火线中的用电电器是否工作，避免了在操作过程中因操作不当而触电的风险，提高了操作可靠性。

Description

零火线控制开关设备

技术领域

本发明涉及开关控制技术领域，特别是涉及一种零火线控制开关设备。

背景技术

在家居控制系统中，对照明灯、鼓风机和加热灯等接入零火线的电器设备，采用固定在墙壁上的机械按键式开关进行控制。将机械按键式开关与电器设备串联后直接接入零火线，通过控制机械按键式开关的导通和关断，使电器设备得电和失电。

由于传统的零火线控制开关是利用机械按键式开关直接连接零火线进行控制，用户在使用时容易触电，存在使用安全性低的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种使用安全性高的零火线控制开关设备。

一种零火线控制开关设备，包括供电装置、触控装置和零火线控制开关，所述零火线控制开关包括控制部和受控部，所述供电装置连接所述触控装置和所述零火线控制开关的控制部的一端，所述触控装置连接所述零火线控制开关的控制部的另一端，所述零火线控制开关的受控部一端连接用电电器，另一端连接零线，

所述供电装置用于接入外部电源并进行转换，得到直流电输送至所述触控装置和零火线控制开关的控制部，所述触控装置在检测到触控操作后控制所述零火线控制开关的控制部通电，所述零火线控制开关的受控部在所述控制部得电时导通。

上述零火线控制开关设备，用电电器的另一端连接火线，供电装置对接入的市电进行转换得到直流电并输送至触控装置和零火线控制开关的控制端，触控装置在检测到触控操作后控制零火线控制开关的控制部通电，使零火线控制开关的受控部导通，使得用电电器所处回路导通从而使用电电器通电开始工作。用户可通过触控装置控制连接在零火线中的用电电器是否工作，避免了在操作过程中因操作不当而触电的风险，提高了操作可靠性。

附图说明

图1为一实施例中零火线控制开关设备的结构图；

图2为一实施例中零火线控制开关设备的原理图。

具体实施方式

一种零火线控制开关设备，如图1所示，包括供电装置100、触控装置200和零火线控制开关J1，零火线控制开关J1包括控制部和受控部，供电装置100连接触控装置200和零火线控制开关J1的控制部的一端，触控装置200连接零火线控制开关J1的控制部的另一端，零火线控制开关J1的受控部一端连接用电电器C，另一端连接零线NAC，用电电器C的另一端连接火线LAC。用电电器C具体可以是照明灯、鼓风机或加热灯等接入零火线的电器。为便于理解，以下均以照明灯作为用电电器C进行解释说明。

供电装置100用于接入外部电源并进行转换，得到直流电输送至触控装置200和零火线控制开关J1的控制部，触控装置200在检测到触控操作后控制零火线控制开关J1的控制部通电，零火线控制开关J1的受控部在控制部得电时导通，使用电电器C所处回路导通从而使用电电器C通电开始工作，若触控装置200未检测到触控操作，零火线控制开关J1的控制部不通电，用电电器C不工作。

上述零火线控制开关设备，供电装置100对接入的市电进行转换得到直流电并输送至触控装置200和零火线控制开关J1的控制端，触控装置200在检测到触控操作后控制零火线控制开关J1的控制部通电，使零火线控制开关J1的受控部导通，使得用电电器C所处回路导通从而使用电电器C通电开始工作。用户可通过触控装置200控制连接在零火线中的用电电器C是否工作，避免了在操作过程中因操作不当而触电的风险，提高了操作可靠性。

在其中一个实施例中，如图2所示，供电装置100包括整流电路110、第一滤波电路120、变压器T1、电压控制电路130和第二滤波电路140，整流电路110通过第一滤波电路120连接变压器T1，电压控制电路130连接变压器T1和第一滤波电路120，变压器T1通过第二滤波电路140连接触控装置200和零火线控制开关J1的控制部。

整流电路110连接火线LAC和零线NAC，用于接入外部电源，具体接入外部市电进行转换并进行整流得到直流电输送至第一滤波电路120，第一滤波电路120对直流电进行滤波后输送至变压器T1；电压控制电路130用于检测变压器T1的电压，并根据检测到的电压控制变压器T1导通或关断；第二滤波电路140用于对变压器T1输出的电压进行滤波后输送至触控装置200和零火线控制开关J1的控制部。

整流电路110、第一滤波电路120、变压器T1、电压控制电路130和第二滤波电路140即是构成开关电源，为触控装置200和零火线控制开关J1供电。利用整流电路110和第一滤波电路120分别对市电进行整流和滤波后得到直流电输送至变压器T1，电压控制电路130实时检测变压器T1的电压，根据检测到的电压对变压器T1的导通和关断时间长短进行控制，从而使变压器T1输送至第二滤波电路140的直流电保持恒定。利用第一滤波电路120和第二滤波电路140进行滤波处理，滤除交流电，避免对电子器件造成损坏，可提高供电可靠性。

具体地，在其中一个实施例中，整流电路110包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4和第一限流保险电阻FR1，第一二极管D1的阳极与第四二极管D4的阴极连接且公共端通过第一限流保险电阻FR1与火线LAC连接，第二二极管D2的阳极和第三二极管D3的阴极连接且公共端连接零线NAC，第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极与第一滤波电路120连接，第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极与第一滤波电路120连接。

从火线LAC和零线NAC接入的220V、50HZ的交流电经第一限流保险电阻FR1传输至第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4进行整流，得到直流电发送至第一滤波电路120，第一限流保险电阻FR1用于进行限流，当电流过大时电阻烧断，提高零火线控制开关设备的使用安全性。

在其中一个实施例中，第一滤波电路120包括第一电感L1、第一电容C1、第二电容C2和第二限流保险电阻FR2，第一电感L1一端连接整流电路110，具体连接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阴极，第一电感L1另一端连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚1。第二限流保险电阻FR2一端连接整流电路110，具体连接第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阳极，第二限流保险电阻FR2另一端连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚5。第一电容C1和第二电容C2一端分别连接第一电感L1的两侧，另一端分别连接第二限流保险电阻FR2的两侧。

整流电路110输出的直流电经第一滤波电路120滤波处理后输送至变压器T1的管脚1，通过对直流电进行滤波处理提高供电稳定性，并利用第二限流保险电阻FR2进行限流保护，确保零火线控制开关设备的安全可靠性。

在其中一个实施例中，电压控制电路130包括电压控制器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3、第四电容C4和第五二极管D5，本实施例中电压控制器U1采用SC1097D芯片。

串联的第二电阻R2和第三电阻R3与串联的第四电阻R4和第五电阻R5并联，第二电阻R2和第三电阻R3的公共端以及第四电阻R4和第五电阻R5的公共端均连接电压控制器U1，具体连接电压控制器U1的管脚1。第二电阻R2和第四电阻R4的公共端连接第一滤波电路120，具体连接第二限流保险电阻FR2远离整流电路110的一侧，第三电阻R3和第五电阻R5的公共端连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚2。

第一电阻R1和第三电容C1串联后与第四电容C4并联，第一电阻R1和第三电容C3的公共端连接第五二极管D5的阴极，第五二极管D5的阳极连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚3。第一电阻R1和第四电容C4的公共端连接电压控制器U1，具体连接电压控制器U1的管脚2。第三电容C3与第四电容C4的公共端连接第一滤波电路，具体连接第二限流保险电阻FR2远离整流电路110的一侧。电压控制器U1连接第一滤波电路120和变压器T1，具体为电压控制器U1的管脚4连接变压器T1的管脚4，电压控制器U1的管脚5、管脚6、管脚7和管脚8均连接第二限流保险电阻FR2远离整流电路110的一侧。

电压控制器U1用于根据变压器T1的电压对变压器T1进行通断时间长短控制，从而控制变压器T1输出电压的高低，使变压器T1输出稳定的直流电。经第一滤波电路120滤波后的直流电由变压器T1的管脚1输入，经绕组后再由变压器T1的管脚4输出至电压控制器U1的管脚4。变压器T1在管脚1和管脚4瞬时导通使变压器T1的管脚2和管脚3产生感应电动势从而给电压控制器U1供电。电压控制器U1根据管脚4接收的电压，其内部开关电路工作从而达到控制变压器T1的通断时间长短。

在其中一个实施例中，第二滤波电路140包括第六电阻R6、第七电阻R7、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第六二极管D6，第六二极管D6的阳极连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚10，第六二极管D6的阴极连接触控装置200和零火线控制开关JI的控制部。第六电阻R6和第五电容C5串联，且第六电阻R6另一端连接第六二极管D6的阴极，第五电容C5另一端连接第六二极管D6的阳极。第六电容C6、第七电阻R7和第七电容C7并联后一端连接第六二极管D6的阴极，另一端连接变压器T1，具体连接变压器T1的管脚6。

本实施例中变压器T1由管脚10输出的直流电经第二滤波电路140滤波后得到平滑的正5V直流电，并输送至触控装置200和零火线控制开关J1的控制部。

在其中一个实施例中，触控装置200包括触控组件、控制开关210和控制电路220，触控组件连接控制电路220，控制电路220连接供电装置100和控制开关210的控制端，控制开关210的输入端连接零火线控制开关J1的控制部，控制开关210的输出端接地。触控组件在检测到触控操作后发送触控指令至控制电路220，控制电路220在接收到触控指令后发送驱动指令至控制开关210，控制开关210在接收到驱动指令后导通，使零火线控制开关J1的控制部得电。

当用户触碰触控组件时，触碰触控组件感应人体上的杂波信号并作为触控指令发送至控制电路220。用户可通过触碰触控组件使控制开关210导通，控制零火线控制开关J1的控制部得电，使零火线控制开关J1的受控部导通，完成对用电电器C的开启操作。利用触碰触控组件实现对用电电器C的开启控制，避免在操作过程中触电，提高使用安全性。

具体地，触控组件可包括触控屏和设置于触控屏的保护层，触控屏连接控制电路220，保护层为pvc(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)层或玻璃层。pvc层厚度可为2mm，玻璃层厚度可为5mm，避免保护层过厚影响触控操作，也可避免保护层过薄无法起到保护作用。利用触控组件进行控制，远离强电操作，老人、小孩使用更为放心，湿手是也可操作。在进行开关操作时不产生电弧，使用更安全。可适用市场上各种灯具，开关操作次数可达10万次，使用寿命长，简易方便实用更人性化。

在其中一个实施例中，控制开关210包括开关管Q1、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第七二极管D7、第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2。本实施例中开关管Q1为NPN型三极管，在其他实施例中也可用N沟道MOS管代替。

第八电阻R8一端作为控制开关210的控制端，连接控制电路220，第八电阻R8另一端连接开关管Q1的控制端，开关管Q1的输入端作为控制开关210的输入端，连接第七二极管D7的阳极和零火线控制开关J1的控制部，开关管Q1的输出端作为控制开关210的输出端，第七二极管D7的阴极连接供电装置100，具体连接第二滤波电路140中第六二极管D6的阴极。第一发光二极管LED1的阳极通过第九电阻R9连接供电装置100，具体连接第二滤波电路140中第六二极管D6的阴极。第一发光二极管LED1的阴极连接第二发光二极管LED2的阳极以及开关管Q1的输入端，第二发光二极管LED2的阴极通过第十电阻R10接地。

通过控制电路220控制开关管Q1的导通和关断，从而实现对零火线控制开关J1的导通和断开控制。利用第一发光二极管LED1和第二发光二极管LED2对开关管Q1的状态进行监控，便于用户知晓。

在其中一个实施例中，控制电路220包括稳压器U2、控制器U3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14和第八二极管D8。本实施例中稳压器U2采用AMS1117芯片，控制器U3采用AR401芯片。

稳压器U2的输入端IN连接供电装置100，具体连接第二滤波电路140中第六二极管D6的阴极，稳压器U2的输出端OUT连接控制器U3，具体连接控制器U3的端口VDD，稳压器U1的接地端GND接地。第十一电阻R11和第十二电阻R12串联且公共端通过端口TP连接触控组件，第十一电阻R11另一端连接控制器U3，具体连接U3的端口TP1，第十二电阻R12另一端接地。第八电容C8和第九电容C9一端分别连接第十一电阻R11两侧，另一端均接地。第八二极管D8的阴极连接第十一电阻R11和第十二电阻R12的公共端，第八二极管D8的阳极接地；第十电容C10和第十一电容C11均一端连接稳压器U2的输出端OUT，另一端接地。第十二电容C12、第十三电容C13和第十四电容C14均一端连接控制器U3，另一端接地。具体地，第十二电容C12连接控制器U3的端口TP3，第十三电容C13连接控制器U3的端口TP2，第十四电容C14连接控制器U3的端口TP4。控制器U3连接控制开关210的控制端，具体通过端口OUT1连接控制开关210中的第八电阻R8。控制器U3的端口AHLB和端口VSS接地。

本实施例中利用稳压器U2接入正5V直流电并进行稳压处理，得到正3.3V的直流电输出至控制器U3，为控制器U3提供工作电压。触控组件发送的触控指令通过端口TP经第十一电阻R11传输至控制器U3。控制器U3接收到触控指令后发送驱动指令至控制开关210，本实施例中驱动指令为高电平，具体输送至开关管Q1的控制端，从而控制开关管Q1导通，使零火线控制开关J1的控制部得电，完成对用电电器C的开启。反之，若触控组件未发送触控指令，控制器U3不输出驱动指令，开关管Q1断开，不启动用电电器C。

零火线控制开关J1具体可以是继电器或断路器等开关，本实施例中零火线控制开关J1为继电器，继电器的线圈作为控制部，继电器的接点作为受控部。零火线控制开关J1的管脚1连接供电装置100，具体连接第二滤波电路140中第六二极管D6的阴极。零火线控制开关J1的管脚2连接火线LAC，管脚3连接触控装置200，具体连接控制开关210中开关管Q1的输入端。零火线控制开关J1的管脚4连接用电电器C，管脚5连接零线。在开关管Q1控制零火线控制开关J1的管脚3接地后，零火线控制开关J1的管脚1和管脚3之间通电，使零火线控制开关J1的管脚5和管脚4连通，用电电器C所处回路导通从而使用电电器C通电开始工作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (3)

1.一种零火线控制开关设备，其特征在于，包括供电装置、触控装置和零火线控制开关，所述零火线控制开关包括控制部和受控部，所述供电装置连接所述触控装置和所述零火线控制开关的控制部的一端，所述触控装置连接所述零火线控制开关的控制部的另一端，所述零火线控制开关的受控部一端用于连接用电电器，另一端连接零线，

所述供电装置用于接入外部电源并进行转换，得到直流电输送至所述触控装置和零火线控制开关的控制部，所述触控装置在检测到触控操作后控制所述零火线控制开关的控制部通电，所述零火线控制开关的受控部在所述控制部得电时导通；

所述供电装置包括整流电路、第一滤波电路、变压器、电压控制电路和第二滤波电路，所述整流电路通过所述第一滤波电路连接所述变压器，所述电压控制电路连接所述变压器和第一滤波电路，所述变压器通过所述第二滤波电路连接所述触控装置和所述零火线控制开关的控制部，

所述整流电路用于接入外部电源并进行整流得到直流电输送至所述第一滤波电路，所述第一滤波电路对所述直流电进行滤波后输送至所述变压器；所述电压控制电路用于检测所述变压器的电压，并根据检测到的电压控制所述变压器导通或关断；所述第二滤波电路用于对所述变压器输出的电压进行滤波后输送至所述触控装置和所述零火线控制开关的控制部；

所述触控装置包括触控组件、控制开关和控制电路，所述触控组件连接所述控制电路，所述控制电路连接所述供电装置和所述控制开关的控制端，所述控制开关的输入端连接所述零火线控制开关的控制部，所述控制开关的输出端接地，

所述触控组件在检测到触控操作后发送触控指令至所述控制电路，所述控制电路在接收到所述触控指令后发送驱动指令至所述控制开关，所述控制开关在接收到所述驱动指令后导通，使所述零火线控制开关的控制部得电；

所述整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一限流保险电阻，所述第一二极管的阳极与所述第四二极管的阴极连接且公共端通过所述第一限流保险电阻与火线连接，所述第二二极管的阳极和所述第三二极管的阴极连接且公共端连接零线，所述第一二极管的阴极和第二二极管的阴极与所述第一滤波电路连接，所述第三二极管的阳极和第四二极管的阳极与所述第一滤波电路连接；

所述第一滤波电路包括第一电感、第一电容、第二电容和第二限流保险电阻，所述第一电感一端连接所述整流电路，另一端连接所述变压器；所述第二限流保险电阻一端连接所述整流电路，另一端连接所述变压器；所述第一电容和第二电容一端分别连接所述第一电感的两侧，另一端分别连接所述第二限流保险电阻的两侧；

所述电压控制电路包括电压控制器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容和第五二极管，

串联的第二电阻和第三电阻与串联的第四电阻和第五电阻并联，所述第二电阻和第三电阻的公共端以及所述第四电阻和第五电阻的公共端均连接所述电压控制器，所述第二电阻和第四电阻的公共端连接所述第一滤波电路，所述第三电阻和第五电阻的公共端连接所述变压器；

所述第一电阻和第三电容串联后与所述第四电容并联，所述第一电阻和第三电容的公共端连接所述第五二极管的阴极，所述第五二极管的阳极连接所述变压器，所述第一电阻和所述第四电容的公共端连接所述电压控制器，所述第三电容与所述第四电容的公共端连接所述第一滤波电路；所述电压控制器连接所述第一滤波电路和变压器；

所述第二滤波电路包括第六电阻、第七电阻、第五电容、第六电容、第七电容和第六二极管，所述第六二极管的阳极连接所述变压器，阴极连接所述触控装置和零火线控制开关的控制部；所述第六电阻和第五电容串联，且所述第六电阻另一端连接所述第六二极管的阴极，所述第五电容另一端连接所述第六二极管的阳极；所述第六电容、第七电阻和第七电容并联后一端连接所述第六二极管的阴极，另一端连接所述变压器；

所述触控组件包括触控屏和设置于所述触控屏的保护层，所述触控屏连接所述控制电路；所述保护层为聚氯乙烯层或玻璃层。

2.根据权利要求1所述的零火线控制开关设备，其特征在于，所述控制开关包括开关管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第七二极管、第一发光二极管和第二发光二极管，

所述第八电阻一端作为所述控制开关的控制端，连接所述控制电路，所述第八电阻另一端连接所述开关管的控制端，所述开关管的输入端作为所述控制开关的输入端，连接所述第七二极管的阳极和所述零火线控制开关的控制部，所述开关管的输出端作为所述控制开关的输出端，所述第七二极管的阴极连接所述供电装置；所述第一发光二极管的阳极通过所述第九电阻连接所述供电装置，所述第一发光二极管的阴极连接所述第二发光二极管的阳极以及所述开关管的输入端，所述第二发光二极管的阴极通过所述第十电阻接地。

3.根据权利要求1所述的零火线控制开关设备，其特征在于，所述控制电路包括稳压器、控制器、第十一电阻、第十二电阻、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容和第八二极管，

所述稳压器的输入端连接所述供电装置，输出端连接所述控制器，接地端接地；所述第十一电阻和第十二电阻串联且公共端连接所述触控组件，所述第十一电阻另一端连接所述控制器，所述第十二电阻另一端接地；所述第八电容和第九电容一端分别连接所述第十一电阻两侧，另一端均接地；所述第八二极管的阴极连接所述第十一电阻和第十二电阻的公共端，所述第八二极管的阳极接地；所述第十电容和第十一电容均一端连接所述稳压器的输出端，另一端接地；所述第十二电容、第十三电容和第十四电容均一端连接所述控制器，另一端接地；所述控制器连接所述控制开关的控制端。