CN105517299B - 智能开关组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能开关组件。该智能开关组件包括：机械开关，串接于向被控电器设备供电的电源线中，并配置成常闭状态；遥控部件，与被控电器设备信号连接，并配置成按照接收到的控制指令控制被控电器设备的工作状态；以及供电部件，与电源线隔离设置，并配置成向遥控部件供电。利用本发明的方案，控制电路与供电电路完全电气隔离，避免了从电源侧取电，隔离措施不到位导致的用电安全隐患，提高了电器设备的工作安全性。

Description

智能开关组件

技术领域

本发明涉及一种家电控制领域，特别涉及一种智能开关组件。

背景技术

智能开关是家居智能化改造中必不可少的部件，其功能为接收用户直接下达的或者远程下发的控制指令，并按照控制指令进行动作，改变被控制的电器设备的工作状态，实现被控制的电器设备的智能控制。

智能开关一项重要的功能是关闭或者开启被控制的电器设备，在现有技术中，一般是将智能开关设置于电器设备的电源线进行连接，一方面从电源线上获取其工作的电源，另一方面智能开关按照控制指令进行开断操作，以切断或连通电器设备与电源的电连接。现有技术的智能开关存在以下问题：从电器设备的电源线上获取工作电源(一般为工频电源的火线)，安全隐患较大，容易出现用电安全问题，另外，直接切断电器设备的电源，容易导致电器设备突然断电，使其控制逻辑出现错误，出现工作异常设置损坏的情况。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的智能开关组件。

本发明一个进一步的目的是开关的电气安全性。

本发明提供的智能开关组件包括：机械开关，串接于向被控电器设备供电的电源线中，并配置成常闭状态；遥控部件，与被控电器设备信号连接，并配置成按照接收到的控制指令遥控被控电器设备改变其工作状态；以及供电部件，与电源线隔离设置，并配置成向遥控部件供电。

可选地，智能开关组件布置于墙面上的开关面板内部，并且智能开关组件串接于墙体内的电源线上，并且机械开关的触点由开关面板表面的触板带动，以改变机械开关的开断状态。

可选地，机械开关为双触点开关，其双触点分别串接于电源线的火线和零线中，并同时被触板带动。

可选地，供电部件包括储电元件以及为储电元件充电的充电元件，并且充电元件包括：压电片，其一端与触板连接，以被触板带动发生变形，产生电信号；以及调理电路，与压电片连接，用于采集压电片产生的电信号并调理为向储电元件充电的充电信号。

可选地，智能开关组件还包括：至少一个触控机构，配置成获取用户的操作，以生成控制指令。

可选地，供电部件还与触控机构连接，以向触控机构供电。

可选地，遥控部件包括：Zigbee通信模块，配置成以Zigbee协议与被控电器设备的控制器建立数据连接，以对被控电器设备进行控制。

可选地，Zigbee通信模块预先与被控电器设备的控制终端建立通信绑定关系。

可选地，Zigbee通信模块，还配置成以Zigbee协议接收来自于被控电器设备的控制执行反馈信号。

可选地，被控电器设备为灯具，并且控制指令包括以下任意一项或多项：驱动灯具进入休眠待机状态、驱动灯具开启照明、改变灯具的照明亮度、改变灯具的光线颜色。

本发明的智能开关组件，利用串接于供电设备电源线的机械开关对被控电电器设备的电源线进行控制，在正常工作状态下可以设置为常闭状态，遥控部件与被控电器设备信号连接，按照用户的操作对被控电器设备的工作状态进行调整，并且遥控部件的电源由与电源线隔离设置的供电部件进行控制，控制电路与供电电路完全电气隔离，避免了从电源侧取电，隔离措施不到位导致的用电安全隐患，提高了电器设备的工作安全性。

进一步地，本发明的智能开关组件，机械开关与压电片连接，利用机械开关的触板被操作时产生的形变使压电片产生电信号，一方面可以为供电部件的充电元件充电，另一方面还可以向遥控部件发送操作信号，以供遥控部件识别机械开关的工作状态。

更进一步地，本发明的智能开关组件，采用Zigbee通讯方式进行控制信号的传输，能耗小、成本低，便于对家电设备的改造和安装，提高了用户的使用体验。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的智能开关组件适用的家电设备控制系统的示意性架构图；以及

图2是根据本发明一个实施例的智能开关组件的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种智能开关组件，图1是根据本发明一个实施例的智能开关组件100适用的家电设备控制系统的示意性架构图。家电设备控制系统可以包括：被控电器设备300、智能开关组件100、电源400、控制终端200、智能家居网关设备500。其中电源400用于向被控电器设备300提供电能，例如可以选择工频的交流电源(一般家庭使用的220V生活用电)。在使用生活用电时，电源400通过零线和火线向被控电器设备300供电。

被控电器设备300可以是各种家用电器(包括冰箱、洗衣机、厨房电器、热水器、多媒体播放设备、灯具等)。被控电器设备300的工作状态(包括供电状态以及运行状态)，可根据智能开关组件100的遥控信号进行调整。以灯具为例，可根据智能开关的控制指令进行关闭、开启、调整亮度、灯光颜色等。被控电器设备300与遥控部件120可以匹配设置的无线通信模块，以用于无线信号的传输。

智能家居网关设备500作为为整套智能家居的控制中心，将系统中的各类传感器、智能开关组件等互相联动起来，构建出一个完整的智能家居物联网，实现对住宅内外环境的感知，以及对各项设备的全方位控制。智能家居网关设备500优选Zigbee通信与智能开关组件100进行数据传输。

控制终端200用于自动或者根据用户的操作向通过智能家居网关设备500向遥控部件120发送控制指令，并且还可以对智能家居网关设备500进行配置，在本实施例中，控制终端200优选Wi-Fi与智能开关组件100实现数据连接。控制终端200可以包括各种具备一定数据传输以及数据计算功能的便携式电子设备，例如智能手机、平板电脑等。控制终端200可以根据被控电器设备300的类型和功能配置控制功能，通过屏幕、语音、动作等方式获取用户的操作或者按照预先配置的控制方案，以通过智能家居网关设备500向智能开关组件100发送控制信号，最终使被控电器设备300完成满足用户需要的功能。

智能开关组件100包括机械开关110、遥控部件120、以及供电部件130，其中机械开关110串接于向被控电器设备300供电的电源线中。在电源线敷设在墙壁内的情况下，机械开关110可以布置于墙面上的开关面板内部，并串接于墙体内的电源线上。机械开关110的触点由开关面板表面的触板带动，以改变机械开关110的开断状态，在默认状态下机械开关110可以为常闭状态，以保证被控电器设备300处于与电源400的连通状态。

机械开关110可以布置于使用最为广泛的86型线盒内部。机械开关110可以为单火线开关，也可以使用零火线开关。为提高用电安全，机械开关110可以选择使用双触点开关，其双触点分别串接于电源线的火线和零线中，并同时被触板带动。在另一些可选实施例中，机械开关110可以仅对电源线的火线进行开断。

遥控部件120一方面与网关设备500数据连接，另一方面与被控电器设备300信号连接，可以由网关设备500远程控制或者通过本地操作按钮进行控制。遥控部件120可以按照接收到的控制指令遥控被控电器设备改变其工作状态。遥控部件120可以选择布置于开关面板内部，并通过Zigbee等无线传输方式向被控电器设备300发送与控制指令对应的控制信号。遥控部件120按照用户的操作生成控制指令，转换无线传输方式的控制信号，以向被控电器设备300发送。遥控部件120不对被控电器设备300的供电线路进行操作，而通过被控电器设备300的主控器，完成休眠、启动、运行状态调整。

供电部件130与电源线隔离设置，以向遥控部件120供电。供电部件130可以选择电池等部件，在遥控部件120使用低功耗Zigbee进行数据传输时，一般电池即可实现长期供电。由于供电部件130与电源线隔离设置，可以保证遥控部件120与电源线路完全隔离，避免了从电源侧取电，隔离措施不到位导致的用电安全隐患，提高了电器设备的工作安全性。

另外在机械开关110为单火线情况下，使用电池等储能部件进行供电。在机械开关110为零火线开关时，同时对零线和火线进行开关时，也可以利用变压器从工频用电转换为遥控部件120的电源，以确保供电安全。

图2是根据本发明一个实施例的智能开关组件100的示意图。该实施例的智能开关组件100与图1中示出的智能开关组件100基本一致，其中遥控部件120布置于开关面板内部，通过Zigbee通信模块122连接被控电器设备300以及网关设备500，并且供电部件130进一步包括储电元件134以及为储电元件134充电的充电元件132，触控机构140用于接收用户的操作。

供电部件除了向遥控部件120供电外，还可以向触控机构140供电。供电部件130中的充电元件132可以优选采用压电原理将对机械开关110的触板施加的动能转换为电能。具体地，充电元件132可以包括：压电片以及调理电路。压电片的一端与机械开关110的触板连接，以被触板带动发生变形，产生电信号。调理电路与压电片连接，用于采集压电片产生的电信号并调理为向储电元件充电的充电信号。储电元件134可以使用充电电池。

一种可选的结构为：压电片形成悬臂结构，一端固定，另一端随触板振动，触板在被操作时，压电片产生形变，利用压电效应产生电荷。该压电片可以包括多层压电双晶片，利用这些电荷产生的电信号，可以进行充电。将机械能转换为电能。压电片产生的电信号除了充电外，还可以向遥控部件120指示机械开关110的动作。例如在获取到该充电信号后，遥控部件120确定机械开关110被用户操作。

以上储电元件134以及为充电元件132优先适用于零火线开关作为机械开关110的情况使得保证遥控部件120与电源线路的火线完全隔离，避免了安全隐患。

机械开关110通过对电源线的切断或闭合实现对被控电器设备300的控制，由于被控电器设备300可能设置有智能部件，如果直接切断电源可能对这些智能部件造成不良影响，例如破坏控制逻辑，影响下次正常启动，甚至导致被控电器设备300损坏。为了避免这一情况发生，机械开关110可以设置延时部件，在触板被操作后，延时一定时间后执行触点动作；触板被操作后到触点动作之间的时间内，遥控结构利用压电片产生的电信号确定机械开关110的动作情况，并向被控电器设备300发出关机信号，保证被控电器设备300利用延时时间完成关机或休眠，避免直接断电对其造成不利影响。

机械开关110在正常工作时保持常闭状态，以保证被控电器设备300处于与电源400的连通状态。在被控电器设备300长时间不用、需要进行部件更换、维修、整体更换的情况下，机械开关110将零线、火线全部切断或者将火线切断，避免触电的发生。遥控部件120用于对被控电器设备300工作状态进行调整，例如按照关机控制信号控制被控电器设备300进入停止工作的休眠状态，按照开机控制信号控制被控电器设备300从休眠状态中被唤醒。

遥控部件120中的Zigbee通信模块122，一方面可以接收来自于网关设备500的配置数据或者远程控制数据，另一方面可以向被控电器设备300发送控制信号，并接收来自于被控电器设备300的控制执行反馈信号，其中Zigbee通信模块122预先与被控电器设备300的控制终端200建立通信绑定关系。Zigbee是IEEE 802.15.4协议的代名词，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。Zigbee依靠其近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的特点，特别适合用来组建智能家电控制网络、无线传感器网络等局域网络。在本实施例中，可以利用Zigbee通信模块122实现智能开关的自动组网，以便于对需要控制的智能开关进行控制。

遥控部件120还可以以Zigbee协议向网关设备500发送控制指令的执行反馈信号。以供网关设备500向控制终端200提供的反馈信息，以供控制终端200确认被控电器设备300的动作执行情况。

触控机构140可以为一个或多个，配置成获取用户的操作，以生成对应的控制指令。触控机构140可以为按钮等形式，具体的数量可以根据需要进行选择，并且每个触控机构的作用可被配置(通过终端200的app实现)。

本实施例的智能开关组件100优先用于对照明灯具进行控制。以下对用于灯具的智能开关的工作原理进行介绍。

机械开关110串接于照明灯具的供电线路中，同时对火线和零线进行控制，在正常工作状态下，机械开关110保证供电线路与灯具连通。

遥控部件120采用Zigbee通信模块122与灯具的控制器实现绑定。另外每个触控机构140被配置为一个独立的功能或者模式，例如打开或者关闭哪些灯光，改变灯具的照明亮度、改变灯具的光线颜色。在触控机构140被用户操作后，生成控制指令，以便Zigbee通信模块122向对应的灯具发送与控制指令对应的控制信号。例如在接收到关闭灯光的控制信号后，向灯具发出休眠待机的指令；在接收到开启灯光的控制信号后，向灯具发出结束休眠的指令；在接收到调整灯光亮度的控制信号后，向灯具发出增强或者降低亮度的指令；在接收到调整灯光颜色的控制信号后，向灯具发出改变灯光颜色的指令。

另外在遥控部件120获取到机械开关110被操作的信号后，向灯具发出关闭的指令，以便灯具在机械开关110断开电源前执行关机流程，避免突然断电导致程序出现逻辑错误，影响下次启动。

本实施例的智能开关组件100，结合了强电开关与无线遥控，一方面保证了用电安全，另一方面提高了用户的使用便利性以及设备的运行可靠性。

本实施例的智能开关组件100，利用串接于供电设备电源线的机械开关110对被控电电器设备的电源线进行控制，在正常工作状态下可以设置为常闭状态，遥控部件120与被控电器设备300信号连接，按照控制指令对被控电器设备300的工作状态进行调整，并且遥控部件120的电源由与电源线隔离设置的供电部件130进行控制，控制电路与供电电路完全电气隔离，避免了从电源侧取电，隔离措施不到位导致的用电安全隐患，提高了电器设备的工作安全性。另外，本发明的智能开关组件100中，机械开关110与压电片连接，利用机械开关110的触板被操作时产生的形变使压电片产生电信号，一方面可以为供电部件130的充电元件132充电，另一方面还可以向遥控部件120发送操作信号，以供遥控部件120识别机械开关110的工作状态。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (8)

1.一种智能开关组件，其特征在于包括：

机械开关，串接于向被控电器设备供电的电源线中，并配置成常闭状态；

遥控部件，与所述被控电器设备信号连接，并配置成按照接收到的控制指令遥控所述被控电器设备改变其工作状态；以及

供电部件，与所述电源线隔离设置，并配置成向所述遥控部件供电，并且

所述智能开关组件布置于墙面上的开关面板内部，

所述智能开关组件串接于墙体内的所述电源线上，并且所述机械开关的触点由所述开关面板表面的触板带动，以改变所述机械开关的开断状态；

所述供电部件包括储电元件以及为所述储电元件充电的充电元件，并且所述充电元件包括：

压电片，其一端与所述触板连接，以被所述触板带动发生变形，产生电信号；以及

调理电路，与所述压电片连接，用于采集所述压电片产生的电信号并调理为向所述储电元件充电的充电信号，并且

所述机械开关还设置有延时部件，在所述触板被操作后，延时设定时间后执行触点动作；所述触板被操作后到所述触点动作之间的时间内，所述遥控部件利用所述压电片产生的电信号确定所述机械开关的动作情况，并向所述被控电器设备发出关机信号，保证所述被控电器设备利用延时时间完成关机或休眠。

2.根据权利要求1所述的智能开关组件，其特征在于，

所述机械开关为双触点开关，其双触点分别串接于所述电源线的火线和零线中，并同时被所述触板带动。

3.根据权利要求1所述的智能开关组件，其特征在于，所述智能开关组件还包括：

至少一个触控机构，配置成获取用户的操作，以生成所述控制指令。

4.根据权利要求3所述的智能开关组件，其特征在于，所述供电部件还与所述触控机构连接，以向所述触控机构供电。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能开关组件，其特征在于所述遥控部件包括：

Zigbee通信模块，配置成以Zigbee协议与所述被控电器设备的控制器建立数据连接，以对所述被控电器设备进行控制。

6.根据权利要求5所述的智能开关组件，其特征在于，

所述Zigbee通信模块预先与所述被控电器设备的控制终端建立通信绑定关系。

7.根据权利要求6所述的智能开关组件，其特征在于，

所述Zigbee通信模块，还配置成以Zigbee协议接收来自于所述被控电器设备的控制执行反馈信号。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的智能开关组件，其特征在于，

所述被控电器设备为灯具，并且所述控制指令包括以下任意一项或多项：驱动所述灯具进入休眠待机状态、驱动所述灯具开启照明、改变所述灯具的照明亮度、改变所述灯具的光线颜色。