CN105323922A - 一种基于锂电池的单火线取电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于锂电池的单火线取电装置，包括负载和智能开关，智能开关包括静态取电电路、继电器、锂电池和控制单元，负载的一端与火线连接，负载的另一端与静态取电电路的输入端连接，静态取电电路的输出端与锂电池的一输入端连接、用于对锂电池进行静态充电，静态取电电路的另一输出端与零线连接，锂电池的输出端与控制单元的输入端连接、用于对控制单元进行供电，控制单元的输出端与继电器的一输入端连接、用于控制继电器的切断或接通，继电器的另一输入端与负载的另一端连接、用于控制负载的关断或接通状态。实施本发明的基于锂电池的单火线取电装置，具有以下有益效果：供电较为稳定、负载关断时不存在延时。

Description

一种基于锂电池的单火线取电装置

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种基于锂电池的单火线取电装置。

背景技术

目前已有的智能开关包括电源单元、主控制单元、触摸单元、驱动单元和无线通信单元。随着科技的飞速发展，智能家居成为使人们的生活更加便捷化的一个新兴技术领域，其中，利用物联网技术实现对家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、对电器的自动控制和远程控制等，是智能家居技术领域的一项基本技术。现有的智能开关使用无线驱动继电器技术，采用的是直接驱动的方法。然而由于继电器本身所需要的驱动功耗较大，且便携式仪表仪器对电源的能耗要求更高，使得现有技术中直接驱动的方法，容易造成能源的大量消耗、降低仪器仪表的使用寿命，并且使用过程中智能开关的稳定性和便利性都不高。

由于历史原因和成本考虑，中国大部分地区甚至是欧美国家的部分地区，其家庭开关布线采用的是单火线布线，这为家庭灯光控制的智能化改造带来较大的困扰。为了解决这个问题，市场上出现了一些支持单火线取电的智能开关(以下简称单火开关)，这些单火开关可以通过一根火线，在火线回路上获得电能，用于支撑电路工作(这些电路可能包括单片机、无线电模块、继电器或可控硅等等)；但这些单火开关真正投入使用时，还是表现出很大的局限性，主要如下：第一，供电的稳定性不足。由于供电不稳定，就带来“失控”、“反应迟缓”等故障；第二，容易出现“鬼火”现象。由于单火开关希望从单火线回路上尽可能取得更多电流，当回路负载是LED灯等小电流负载时，容易激活负载工作，使LED灯等在关断状态下出现肉眼可见的荧光现象，也就是关断存在延时。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述供电不稳定、负载在关断时存在延时的缺陷，提供一种供电较为稳定、负载关断时不存在延时的基于锂电池的单火线取电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于锂电池的单火线取电装置，包括负载和智能开关，所述智能开关包括静态取电电路、继电器、锂电池和控制单元，所述负载的一端与火线连接，所述负载的另一端与所述静态取电电路的输入端连接，所述静态取电电路的输出端与所述锂电池的一输入端连接、用于对所述锂电池进行静态充电，所述静态取电电路的另一输出端与零线连接，所述锂电池的输出端与所述控制单元的输入端连接、用于对所述控制单元进行供电，所述控制单元的输出端与所述继电器的一输入端连接、用于控制所述继电器的切断或接通，所述继电器的另一输入端与所述负载的另一端连接、用于控制所述负载的关断或接通状态。

在本发明所述的基于锂电池的单火线取电装置中，所述智能开关还包括动态取电电路，所述动态取电电路的一输入端与所述继电器的输出端连接、用于在所述负载接通时进行动态取电，所述动态取电电路的另一输入端与所述零线连接，所述动态取电电路的一输出端与所述锂电池的另一输入端连接、用于对所述锂电池进行动态充电，所述动态取电电路的另一输出端与所述控制单元连接、用于对所述控制单元进行供电。

在本发明所述的基于锂电池的单火线取电装置中，所述动态取电电路包括MOS管，当所述负载接通时，所述MOS管对供电回路进行斩波并从所述供电回路中取得用于支撑所述智能开关运行时所需要的电量，并分配一定电流给所述锂电池充电。

在本发明所述的基于锂电池的单火线取电装置中，所述控制单元包括单片机，所述锂电池的一输出端以及所述动态取电电路的另一输出端均与所述单片机连接。

在本发明所述的基于锂电池的单火线取电装置中，所述控制单元还包括无线传输模块，所述无线传输模块的一端与所述单片机连接，另一端与所述继电器的一输入端连接、用于驱动所述继电器。

在本发明所述的基于锂电池的单火线取电装置中，所述无线传输模块为ZigBee模块。

实施本发明的基于锂电池的单火线取电装置，具有以下有益效果：由于使用负载和智能开关，智能开关包括静态取电电路、继电器、锂电池和控制单元，锂电池用于对控制单元进行供电，控制单元用于控制继电器的切断或接通，继电器用于控制负载的关断或接通状态，采用锂电池供电，可以确保智能开关的供电稳定性，锂电池的充电受控制，只有在负载加电后才开始大量充电，在负载断电时，只以一个很小的电流进行充电，从而确保负载不会出现鬼火现象，所以其供电较为稳定、负载关断时不存在延时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于锂电池的单火线取电装置一个实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明基于锂电池的单火线取电装置实施例中，其基于锂电池的单火线取电装置的结构示意图如图1所示。图1中，静态取电电路21、继电器22、锂电池23和控制单元24组成智能开关，该基于锂电池的单火线取电装置包括负载1和智能开关，负载1的一端与火线AC200V-L连接，负载1的另一端与静态取电电路21的输入端连接，静态取电电路1的输出端与锂电池23的一输入端连接、用于对锂电池23进行静态充电，静态取电电路1的另一输出端与零线AC200V-N连接，锂电池23的输出端与控制单元24的输入端连接、用于对控制单元24进行供电，控制单元24的输出端与继电器22的一输入端连接、用于控制继电器22的切断或接通，继电器22的另一输入端与负载1的另一端连接、用于控制负载1的关断或接通状态。本实施例采用锂电池23供电，保证了智能开关(即单火开关)的待机需求，在智能开关待机时，控制单元24和网络能够连接，这样就保证智能开关得以可靠运行。也就是，在智能开关待机时，负载1未打开的状态下，通过静态取电电路21给锂电池23进行静态充电，这时给锂电池23补充的能量较小。通过采用单火线取电，采用小电流、高效率的开关电源电路，在保证负载1不出现鬼火的前提下，在负载1未打开时，能够以一个较小的电流涓流为锂电池23补充电量。

本实施例中，智能开关还包括动态取电电路25，动态取电电路25的一输入端与继电器22的输出端连接、用于在负载1接通时进行动态取电，动态取电电路25的另一输入端与零线AC200V-N连接，动态取电电路25的一输出端与锂电池23的另一输入端连接、用于对锂电池23进行动态充电，动态取电电路25的另一输出端与控制单元24连接、用于对控制单元24进行供电。锂电池23的充电受电路控制，只在负载1加电后才开始大量充电。也就是当控制单元24控制继电器22接通时，这时负载1加电，动态取电电路25进行动态取电，锂电池23开始大量充电。

本实施例中，动态取电电路25包括MOS管(图中未示出)，通过MOS管结合继电器22的电路设计，该电路兼顾了动态取电和负载功率等因素。继电器22用于彻底关断负载1；MOS管用于在负载1打开时，对供电回路进行斩波，并从供电回路中取得用于支撑智能开关运行时所需要的电量，并分配一定电流给锂电池23充电。通过以上设计，保证锂电池23一直处于电量充足的状态。

本实施例中，控制单元24包括单片机241，锂电池23的一输出端以及动态取电电路25的另一输出端均与单片机241连接。控制单元24还包括无线传输模块242，无线传输模块242的一端与单片机241连接，另一端与继电器22的一输入端连接、用于驱动继电器22。值得一提的是，本实施例中，无线传输模块242采用的是ZigBee模块，当然，在本实施例的一些情况下，上述无线传输模块也可以采用除ZigBee模块之外的其他类型的无线传输模块。在实际应用中，可根据具体情况选择相应类型的无线传输模块。

总之，在本实施例中，采用锂电池23供电，确保智能开关的供电稳定性。锂电池23的充电受电路控制，只在负载1加电后才开始大量充电；在负载1断电时只以一个很小的电流进行充电，从而确保负载1不会出现鬼火现象。所以其供电较为稳定、负载关断时不存在延时。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，包括负载和智能开关，所述智能开关包括静态取电电路、继电器、锂电池和控制单元，所述负载的一端与火线连接，所述负载的另一端与所述静态取电电路的输入端连接，所述静态取电电路的输出端与所述锂电池的一输入端连接、用于对所述锂电池进行静态充电，所述静态取电电路的另一输出端与零线连接，所述锂电池的输出端与所述控制单元的输入端连接、用于对所述控制单元进行供电，所述控制单元的输出端与所述继电器的一输入端连接、用于控制所述继电器的切断或接通，所述继电器的另一输入端与所述负载的另一端连接、用于控制所述负载的关断或接通状态。

2.根据权利要求1所述的基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，所述智能开关还包括动态取电电路，所述动态取电电路的一输入端与所述继电器的输出端连接、用于在所述负载接通时进行动态取电，所述动态取电电路的另一输入端与所述零线连接，所述动态取电电路的一输出端与所述锂电池的另一输入端连接、用于对所述锂电池进行动态充电，所述动态取电电路的另一输出端与所述控制单元连接、用于对所述控制单元进行供电。

3.根据权利要求2所述的基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，所述动态取电电路包括MOS管，当所述负载接通时，所述MOS管对供电回路进行斩波并从所述供电回路中取得用于支撑所述智能开关运行时所需要的电量，并分配一定电流给所述锂电池充电。

4.根据权利要求2或3所述的基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，所述控制单元包括单片机，所述锂电池的一输出端以及所述动态取电电路的另一输出端均与所述单片机连接。

5.根据权利要求4所述的基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，所述控制单元还包括无线传输模块，所述无线传输模块的一端与所述单片机连接，另一端与所述继电器的一输入端连接、用于驱动所述继电器。

6.根据权利要求5所述的基于锂电池的单火线取电装置，其特征在于，所述无线传输模块为ZigBee模块。