CN106712007A - 无线智能开关 - Google Patents

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刘丹青
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Abstract

一种无线智能开关，包括机械开关，电子开关模块，取电模块，续电模块以及无线控制模块。电子开关模块与机械开关并联。取电模块连接于机械开关以及电子开关模块。续电模块连接于取电模块。无线控制模块连接于续电模块。其中当机械开关以及电子开关模块之中任一个导通时，续电模块经由所述取电模块充电。

Description

无线智能开关
技术领域
本发明涉及开关领域，且特别是关于一种无线智能开关。
背景技术
单火线开关可以搭配智能开关，但是智能开关需要电力才能保持正常运作。过去智能开关在待机取电时，是通过流过灯具的电流给智能开关的控制电路供电的。电流小就会导致智能开关电路不能工作，如果电流过大就会导致灯具会有间歇性闪烁或微亮，或是白炽灯关闭时有红丝等问题。高阻抗的电子节能灯和LED灯，对待机电流又更敏感。因此，工业界非常需要单火线智能开关的新设计，来改善上述的问题。
发明内容
本发明的其中一个目的是提供一种无线智能开关，可以达到自由组网，能够将智能设备融合到智能系统中，从而实现通过手机或平板电脑的应用程序控制家中灯具以及电器。
本发明的另一个目的是提供一种无线智能开关，当无线控制模块待机取电时，不是通过流过负载的电流给无线控制模块供电的。
本发明的另一个目的是提供一种无线智能开关，有预留电力检测功能，能够实时反映灯具及电器被控制的真实状况及电力耗损数据。
根据本发明的一个方面，其揭露了一种无线智能开关。无线智能开关包括机械开关、电子开关模块、取电模块、续电模块以及无线控制模块。机械开包括电源开关，电源开关连接于火线。电子开关模块连接于火线，电子开关模块与机械开关并联。取电模块连接于机械开关以及电子开关模块。续电模块连接于取电模块。无线控制模块连接于续电模块。其中当机械开关以及电子开关模块之中任一个导通时，续电模块经由所述取电模块充电。
根据本发明的另一方面，其揭露了一种无线智能开关。无线智能开关包括机械开关、电子开关模块、取电模块、续电模块以及无线控制模块。电子开关模块连接于火线，电子开关模块与机械开关并联。取电模块连接于机械开关以及电子开关模块。续电模块连接于取电模块。无线控制模块连接于续电模块。无线控制模块包括微控制单元。其中当续电模块所储存的电能低于一低限值时，微控制单元将电子开关模块导通。
根据本发明的又一方面，其揭露了一种无线智能开关。无线智能开关包括机械开关，第一电子开关模块、第二电子开关模块、取电模块以及续电模块。机械开关包括一电源开关，电源开关连接于一火线。电子开关模块连接于火线，电子开关模块与机械开关并联。第二电子开关模块连接于火线以及无线控制模块之间。取电模块连接于机械开关以及电子开关模块。续电模块连接于取电模块。其中当所述第二电子开关模块导通时，所述无线控制模块使用来自所述第二电子开关模块的电能，而不使用来自所述续电模块的电能。
附图说明
图1是本发明实施例1无线智能开关的示意图。
图2是本发明实施例2无线智能开关的示意图。
图3是本发明实施例3无线智能开关的示意图。
图4是本发明实施例4无线智能开关的示意图。
具体实施方式
实施例1
图1是本发明实施例1无线智能开关的示意图。参照图1，无线智能开关100包括机械开关101，取电模块102，续电模块103，电子开关模块104和无线控制模块105。取电模块102连接于续电模块103，续电模块103连接于无线控制模块105。机械开关101包括电源开关109以及接地开关113。在一些实施例中，电源开关109以及接地开关113的导通以及断开都是同时动作。取电模块102连接于机械开关101的电源开关109，取电模块102也连接于电子开关模块104。无线控制模块105连接于接地开关113。无线智能开关100连接于负载108。在一些实施例中，负载108就是家用电器，例如电灯或电视。
当电源开关109导通时，取电模块102可以经由电源开关109取电，并对续电模块103充电。当电子开关模块104导通时，取电模块102可以经由电子开关模块104取电，并对续电模块103充电。在一些实施例中，电子开关模块104与机械开关101的电源开关109并联。也就是说，电源开关109的一端接到第一结点(node)111，另一端接到第二结点112，电子开关模块104的一端接到第一结点111，另一端接到第二结点112。第一结点111也是火线106进入的位置。
电子开关模块104可以由继电器(Relay),双向晶闸管(Triac),绝缘栅型场效应管(MOS),绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或三极管(BJT)等开关的排列组合构成。无线控制模块105可以是紫蜂协议(ZigBee)，蓝牙低能耗(ZigBee)，Z-wave，无线保真(Wi-Fi)，ULE(UltraLow Energy)，或433M无线模块。
当无线智能开关100第一次次使用时，使用者可以将机械开关101导通，取电模块102接收火线106的电能并对续电模块103充电。续电模块103储存了足够的电能之后，例如电能超过一低限值，将来可以对无限控制模块105供电。在出厂之前，或在客户安装之前，续电模块103已经进行充电，使得续电模块103具有足够的电能可以供应无限控制模块105。在这种状况之下，使用者初次安装无线智能开关100之后，无须将机械开关101导通，就可以利用续电模块103供应电子开关模块104以及无线控制模块105，使得电子开关模块104以及无线控制模块105可以正常运作。
在客户安装之前，电子开关模块104已经预先设定为导通。使用者初次安装无线智能开关100之后，即使机械开关101是处于断开的状态，电子开关模块104依然能够接通电源来供应取电模块102，同时为续电模块103充电。如此，即便是初次安装，无限控制模块105也可以获得足够的电源以进行正常运作。
当机械开关101断开，且电子开关模块104也断开时，取电模块102会侦测续电模块103的剩余电量，当剩余电量小于一低限值时，取电模块102会将电子开关模块104导通，使得取电模块102可以获得电源，进而为续电模块103充电。在一些实施例中，当机械开关101断开，且电子开关模块104也断开时，无线控制模块105会侦测续电模块103的剩余电量，当剩余电量小于一低限值时，无线控制模块105会将电子开关模块104导通，使得取电模块102可以获得电源，进而为续电模块103充电。
实施例2
图2是本发明实施例2无线智能开关的示意图。参照图2，无线智能开关100与图1的无线智能开关100相似，不同之处在于图2的无线智能开关100包括了微控制单元(MCU)201。微控制单元201电连接于续电模块103，电子开关模块104，以及无线控制模块105。微控制单元201可以侦测续电模块103所储存的电能足不足够让无线控制模块105正常运作。如果微控制单元201判断续电模块103所储存的电能小于第一低限值，则微控制单元201将电子开关模块104导通，让续电模块103可以经由电子开关模块104充电。另一方面，如果微控制单元201判断续电模块103所储存的电能小于第二低限值，则微控制单元201可以关闭无线控制模块105的运作，或者让无线控制模块105进入休眠模式，等待续电模块103充电。在一些实施例中，第一低限值与第二低限值相同。当续电模块103充电达到一正常值，则微控制单元201让无线控制模块105恢复正常运作。其中，无线控制模块105的休眠模式包括让耗电较高的无限传输动作中止。在一些实施例中，第一低限值，第二低限值，以及正常值都是相同的。在一些实施例中，微控制单元201连接于取电模块102，微控制单元201经由取电模块102可以得知机械开关101是否导通。不论是机械开关101导通，或电子开关模块104导通，都可以为续电模块103充电。因此，在一些实施例中，当微控制单元201得知机械开关101已经导通，就可以将电子开关模块104断开。如此续电模块103还是可以经由取电模块102以及机械开关101来进行充电。
在一些实施例中，续电模块103可以是超级电容或可充电电池。续电模块103可以实现初次使用或长时间断电后供电不足的技术问题，可以保障用户在首次使用或长期未通电的情况下，依然保证无线控制模块105和电子开关模块104正常工作。
实施例3
图3是本发明实施例3无线智能开关的示意图。参照图3，无线智能开关100更包括存储器(Memory)301。存储器301可以设置于无线控制模块105之内或者微控制单元201之内。存储器301也可以单独设置。在一些实施例中，微控制单元201或无线控制模块105将续电模块103的电能数据储存于存储器301之内。在一些实施例中，无线控制模块105将电能数据经由移动通信(Mobile Communication)的方式传送给一个移动台(Mobile Station)。其中电能数据包括续电模块103所储存的电能的状态或数值，例如目前续电模块103的电能是足够还是不足，或者续电模块103正在充电中或者是放电中。使用者可以透过手机接收电能数据，即时了解目前续电模块103的电力水平以及充放电的状况。在一些实施例中，存储器301储存了电子开关模块104的开关状态。无线控制模块105将电子开关模块104的开关状态传送给使用者的手机，让使用者了解目前电子开关模块104是导通还是断开。
实施例4
图4是本发明实施例4无线智能开关的示意图。参照图4，无线智能开关100包括第一电子开关模块104以及第二电子开关模块401。第二电子开关模块401连接于火线106以及无线控制模块105之间。当第二电子开关模块401导通时，无线控制模块105使用来自第二电子开关模块401的电能，而不使用来自续电模块103的电能。在一些实施例中，当续电模块103的电能小于一低限值时，第一电子开关模块104与第二电子开关模块401同时导通。第一电子开关模块104供应取电模块102以及负载108电源，而第二电子开关模块401供应无线控制模块电源。在一些实施例中，当电子开关模块导通104时，取电模块102具有第一模式以及第二模式。在第一模式中，取电模块同时供应电源给负载108以及续电模块103。在第二模式中，取电模块102供应给续电模块103，而不供应给负载108。
在一些实施例中，当第一电子开关模块104以及电源开关109同时关闭，且第二电子开关模块401导通时，回路的形成是经由第二电子开关模块401，无线控制模块105，微控制单元201，取电模块102，以及负载108。在一些实施例中，相同的状况之下，无线控制模块105直接提供一条路径连接至取电模块102，而不用经过微控制单元201。如此，回路的形成是经由第二电子开关模块401，无线控制模块105，取电模块102，以及负载108。在另一实施例中，相同的状况之下，回路的形成是经由第二电子开关模块401，无线控制模块105，微控制单元201，测续电模块103，取电模块102，以及负载108。
当无线智能开关100初次安装之后，使用者可以利用手机下载搭配的应用程序(Applications)来控制无线智能开关100。在一些实施例中，无线智能开关100可以在外表贴上条码，让手机的应用程序进行扫描，扫描成功之后就可以进行首次的连线。在一些实施例中，无线智能开关100本身可以发出一段识别用的无线讯号，由手机来接收，手机的应用程序可以进行识别。当识别成功之后，手机与无线智能开关100就可以进行首次的连线。识别用的无线讯号可以是紫蜂协议(ZigBee)，蓝牙低能耗(BLE)、Z-wave、无线保真(Wi-Fi)、ULE(Ultra Low Energy)或433M无线模块的任何一种方式。上述的手机都可以由其他移动装置替代，例如平板电脑。
无线智能开关100安装方便，可以直接替换，不用改动任何线路，直接替换原有墙壁普通机械开关。无线智能开关100内的无线控制模块105可以达到自由组网，能够将智能设备融合到智能系统中，从而实现通过手机或平板电脑的应用程序控制家中灯具以及电器，同时无线控制模块105中有预留电力检测功能，能够实时反应灯具及电器被控制的真实状况及电力耗损数据。无线控制模105块待机取电时，不是通过流过负载108的电流给无线控制模块供电的，所以不会产生灯具间歇性闪烁或微亮，或是白炽灯关闭时有红丝等问题。
本发明的实施例采用成熟稳定的单火线供电技术和无线通讯控制技术，解决了现有技术中功耗高，成本高，组网能力差，传输距离短，安全性低，兼容照明灯具少等技术问题。

Claims (20)

1.一种无线智能开关，其特征在于，包括：
机械开关，所述机械开包括电源开关，所述电源开关连接于火线；
电子开关模块，所述电子开关模块连接于所述火线，所述电子开关模块与所述机械开关并联；
取电模块，所述取电模块连接于所述机械开关以及所述电子开关模块；
续电模块，所述续电模块连接于所述取电模块；以及
无线控制模块，所述无线控制模块连接于所述续电模块；
其中，当所述机械开关以及所述电子开关模块之中任一个导通时，所述续电模块经由所述取电模块充电。
2.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块所储存电能大于一低限值时，续电模块具有对所述无线控制模块供电的能力。
3.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，更包括微控制单元，所述微控制单元电连接于所述续电模块，所述电子开关模块，以及所述无线控制模块，其中
当所述微控制单元判断所述续电模块储存的电能小于一低限值时，所述微控制单元将所述电子开关模块导通，让所述续电模块进行充电。
4.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述无线控制模块包括一存储器，供储存所述续电模块的电能数据，所述电能数据包括所述续电模块所储存的电能数值。
5.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述电子开关模块为第一电子开关模块，所述无线智能开关更包括第二电子开关模块，所述第二电子开关模块连接于所述火线以及所述无线控制模块之间，当所述第二电子开关模块导通时，所述无线控制模块使用来自所述第二电子开关模块的电能，而不使用来自所述续电模块的电能。
6.如权利要求5所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块的电能小于一低限值时，所述第一电子开关模块与所述第二电子开关模块同时导通。
7.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述电子开关模块导通时，所述取电模块具有第一模式以及第二模式，在所述第一模式中，所述取电模块同时供应电源给所述负载以及所述续电模块，在所述第二模式中，所述取电模块供应给所述续电模块，而不供应给所述负载。
8.一种无线智能开关，其特征在于，包括：
机械开关，所述机械开关包括电源开关，所述电源开关连接于火线；
电子开关模块，所述电子开关模块连接于所述火线，所述电子开关模块与所述机械开关并联；
取电模块，所述取电模块连接于所述机械开关以及所述电子开关模块；
续电模块，所述续电模块连接于所述取电模块；以及
无线控制模块，所述无线控制模块连接于所述续电模块，所述无线控制模块包括微控制单元；
其中当所述续电模块所储存的电能低于一低限值时，所述微控制单元将所述电子开关模块导通。
9.如权利要求8所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块所储存电能大于一低限值时，续电模块具有对所述无线控制模块供电的能力。
10.如权利要求8所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述无线控制模块包括一存储器，供储存所述续电模块的电能数据，所述电能数据包括所述续电模块所储存的电能数值。
11.如权利要求8所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述电子开关模块为第一电子开关模块，所述无线智能开关更包括第二电子开关模块，所述第二电子开关模块连接于所述火线以及所述无线控制模块之间，当所述第二电子开关模块导通时，所述无线控制模块使用来自所述第二电子开关模块的电能，而不使用来自所述续电模块的电能。
12.如权利要求11所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块的电能小于一低限值时，所述第一电子开关模块与所述第二电子开关模块同时导通。
13.如权利要求8所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述电子开关模块导通时，所述取电模块具有第一模式以及第二模式，在所述第一模式中，所述取电模块同时供应电源给所述负载以及所述续电模块，在所述第二模式中，所述取电模块供应电源给所述续电模块，而不供应给所述负载。
14.一种无线智能开关，其特征在于，包括：
机械开关，所述机械开关包括电源开关，所述电源开关连接于火线；
第一电子开关模块，所述第一电子开关模块连接于所述火线，所述第一电子开关模块与所述机械开关并联；
第二电子开关模块，所述第二电子开关模块连接于所述火线以及所述无线控制模块之间；
取电模块，所述取电模块连接于所述机械开关以及所述第一电子开关模块；以及
续电模块，所述续电模块连接于所述取电模块；
其中当所述第二电子开关模块导通时，所述无线控制模块使用来自所述第二电子开关模块的电能，而不使用来自所述续电模块的电能。
15.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块的电能小于一低限值时，所述第一电子开关模块与所述第二电子开关模块同时导通。
16.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述续电模块所储存电能大于一低限值时，续电模块具有对所述无线控制模块供电的能力。
17.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，更包括一微控制单元，所述微控制单元电连接于所述续电模块，所述第一电子开关模块，所述第二电子开关模块，以及所述无线控制模块，其中当所述微控制单元判断所述续电模块储存的电能小于一低限值时，所述微控制单元将所述第一电子开关模块导通，让所述续电模块进行充电。
18.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述无线控制模块包括存储器，供储存所述续电模块的电能数据，所述电能数据包括所述续电模块所储存的电能数值。
19.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，其中当所述第一电子开关模块导通时，所述取电模块具有第一模式以及第二模式，在所述第一模式中，所述取电模块同时供应电源给所述负载以及所述续电模块，在所述第二模式中，所述取电模块供应电源给所述续电模块，而不供应给所述负载。
20.如权利要求14所述的无线智能开关，其特征在于，其中所述续电模块为充电电池。
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