CN108550488A - 一种具有触感的磁保持物联网开关 - Google Patents

一种具有触感的磁保持物联网开关 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有触感的磁保持物联网开关，包括固定架、按键、面板框、后盖板以及嵌设在固定架表面的引线端子、安装在固定架内部的磁控装置和触控装置。磁控装置用以实现电气自动控制，触控装置用以实现手动操作。本发明采用单线取电的方式获取电能，方便现有开关的改造和升级。本发明的触控装置在手动操作过程中能够感受按键的动作，具有能够体验操作反馈触感的功能。本发明设有通信电路可以互联网连接实现远程控制，并且具有较高通信可靠性。本发明还具有在待机状态下低功耗的功能，尤其是铁芯驱动电路，在待机时可达到零功耗的效果。

Description

一种具有触感的磁保持物联网开关
技术领域
本发明涉及家用电器控制设备领域,具体涉及一种具有触感的磁保持物联网开关。
背景技术
传统墙壁开关和插座是家居容量最大的电器产品，随着物联网的发展智能家居已经进入普通百姓家。为实现对照明灯的远程控制出现了具有远程遥控的功能的墙壁开关。在现有技术中，智能开关多为触摸型或者感应型，通过触摸或者感应启动开关。第一、这种开关在操作的过程中人们感觉不到反馈，无法判断是否完成开关的打开和关闭，尤其是在智能开关内部故障时，更加无法判断故障以及开关是否成功。第二、智能开关内部出现故障后，需要最简单的维护方法就是更换，这样也大大增加了家庭支出的成本。第三、安装智能开关往往需要引入电源，因此普通单线控制的底盒内部安装智能开关比较复杂且成本高。因此设计一种具有触感反馈、便于安装和改造的一种物联网开关成为一种迫切的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供了一种具有触感、单线取电、高效节能、便于安装的的一种具有触感的磁保持物联网开关。
本发明要解决的技术问题的技术方案是：
一种具有触感的磁保持物联网开关，包括固定架、与固定架上部卡接的面板框、嵌设在面板框内的按键以及嵌设在固定架表面的引线端子、与固定架底部固定连接的后盖板，其特征在于：所述固定架的内部设有电路板和触控装置，所述电路板上设有磁控装置以及控制电路。所述磁控装置包括固定在电路板上的“凹”字形铁芯、静触点、主电极，所述铁芯的中部绕设有线圈绕组，所述静触点设有两个，两个静触点分别位于铁芯的两侧，所述静触点和主电极分别与引线端子电气连接，所述引线端子焊接在电路板上。所述触控装置包括绝缘支架、磁屏蔽板、导电片、动触点、永磁铁，所述绝缘支架设于铁芯的上部，所述绝缘支架的中部设有支架转轴，并且支架转轴与固定架活动连接，所述绝缘支架的上部与按键卡接连接，所述绝缘支架的下部与磁屏蔽板固定连接，所述动触点设有两个，两个动触点分别设于磁屏蔽板下部的两端，所述动触点与静触点的位置上下重合，所述导电片位于磁屏蔽板的下部，并且与两个动触点电气连接，所述导电片和主电极电气连接，所述永磁铁设于导电片的下部，所述永磁铁与铁芯上下重合，通过按动触控装置实现动、静触点的通断切换并通过永磁铁吸附铁芯来保持吸合状态。所述控制电路包括微控制器、电源模块、通信电路、铁芯驱动电路，所述电源模块的输入端和引线端子电气连接，所述电源模块的输出端和微控制器电气连接，所述铁芯驱动电路和微控制器、电源模块、线圈绕组电气连接，用以控制铁芯极性的翻转进而控制动、静触点的断开和闭合，所述通信电路和微控制器电气连接。
更好的，所述磁控装置设有至少一个，所述触控装置、按键的数量与磁控装置的数量的相同，所述引线端子数量比磁控装置的数量的两倍多一个。
更好的，所述铁芯上部的量两个凸起的顶面为倾斜面，所述倾斜面为内高外低，并且动、静触点接触时，倾斜面与永磁铁下平面平行且相互吸合。
更好的，所述永磁铁的磁感应强度为1600Gs～2000Gs，相应的，所述永磁铁水平状态下与铁芯最高点的垂直距离为1mm～1.5mm。
更好的，所述固定架的中部设有功能板，所述功能板上设有铁芯通孔、触点通孔、主电极通孔，所述铁芯通孔与铁芯的位置对应，所述触点通孔的位置与静触点的位置对应，所述主电极通孔用以穿过导电片连接主电极的导线，所述铁芯通孔的两侧设有卡座，所述卡座的上端设有卡槽，所述绝缘支架的中部的支架转轴卡接在卡槽内，并且支架转轴与卡槽活动连接。
更好的，所述电源模块包括单线取电电路、储电装置、电压变换电路，所述引线端子包括火线进线端子、火线出线端子，所述火线出线端子和静触点连接，所述单线取电电路包括限流电阻、安规电容、控制电容、可控硅、第一限压二极管以及由四个二极管组成的整流桥电路，所述安规电容并接在火线出线端子和主电极之间，所述可控硅并接在主电极与火线进线端子之间，所述第一限压二极管和控制电容串联后与可控硅并联，所述控制电容和第一限压二极管的连接点与可控硅的栅极连接，所述限流电阻与整流桥电路的输入端串联后并接在火线进线端子和主电极之间，所述电压变换电路包括变压器、开断MOS管、调整电阻以及驱动电路、反馈电路，变压器原边绕组与开断MOS管、调整电阻串联后并接在单线取电电路的输出端，变压器、开断MOS管的连接点与触电装置连接，所述储电装置的电压等级为20V，所述储电装置为电容，变压器的副边绕组的异名端与同名端分别与两个二极管的负极连接，两个二极管的正极连接，所述两个二极管的连接点接地，所述驱动电路包括第一、二、三驱动电阻、驱动电容、第一、二驱动三极管，所述第一驱动电阻的一端与开断MOS管的栅极连接，另一端与单线取电电路输出端的正极连接，第二驱动电阻和驱动电容串联后并接在开断MOS管的栅极与变压器副边绕组的同名端之间，所述第三驱动电阻一端和开断MOS管的栅极、第一驱动三极管的发射极并接，第三驱动电阻的另一端与第一驱动三极管的基极、第二驱动三极管的集电极并接，第二驱动三极管的基极和第一驱动三极管的集电极连接，第二驱动三极管的发射极接公共地，所述反馈电路包括依次串联的第一、二反馈电阻、第二限压二极管，所述第二限压二极管的负极与变压器的副边绕组的异名端连接，第一、二反馈电阻的连接点与第二反馈三极管的基极连接，第一反馈电阻的另一端与开断MOS管的源极连接，变压器的副边绕组的异名端为+3.7V输出端。
更好的，所述铁芯驱动电路包括正极母线、负极母线以及并接在正、负极母线之间的公共电路和触发电路，所述正、负极母线与电源模块的20V输出端电气连接，所述公共电路包括由第一、二公共MOS管组成的公共图腾柱电路以及公共电阻、启动MOS管，公共电阻的一端与正极母线连接，公共电阻的另一端同时与启动MOS管的漏极、公共图腾柱电路的输入端连接，启动MOS管的源极和负极母线连接，启动MOS管的栅极和微控制器的控制输出端连接，所述触发电路包括由第一、二触发MOS管组成的触发图腾柱电路以及触发电阻、触发MOS管，触发电阻的一端与正极母线连接，触发电阻的另一端同时与触发MOS管的漏极、触发图腾柱电路的输入端连接，触发MOS管的源极和负极母线连接，触发MOS管的栅极和微控制器的控制输出端连接，所述触发电路的数量和磁控装置的数量相同，所述磁控装置的线圈绕组L的两端分别与公共图腾柱电路的输出端、相应触发图腾柱电路的输出端连接。
更好的，包括天线、电阻、电容以及和天线连接的发射芯片、接收芯片，还包括一个COMS门限特性的双反相器芯片和一个COMS门限特性的单反相器芯片，所述双反相器芯片的第一个反相器的输入端与接收芯片的DAT引脚连接，第一个反相器的输出端与第二个反相器的输入端连接，第二个反相器的输出端与微控制器的通信引脚之间串接一个第一通信电阻，所述单反相器芯片的反相器输入端与微控制器U的通信引脚连接，发射芯片的DAT引脚与单反相器芯片的反相器输出端之间串接一个第二通信电阻。
更好的，所述天线隐藏设置于固定架外部，所述固定架设有通孔用以穿过连接天线的导线。
更好的，一种具有触感的磁保持物联网开关的控制方法，其特征在于：还包括一个与互联网连接的控制终端，
手动操作的方法：
通过按下按键对开关进行断开和闭合控制，
自动控制的方法，包括以下步骤：
步骤1、微控制器通过通信电路接收控制终端发送的操作指令，并解析指令，
步骤2、微控制器通过铁芯驱动电路控制动、静触点通断实现对开关的控制，
步骤3、将操作确认信息发送到控制终端。
本发明的有益效果为：
1、采用电磁铁和永磁铁配合的方式实现手动和自动控制，手动操作过程中具有传统墙壁开关的动作反馈，具有较好的用户体验；
2、采用单个铁芯和单个线圈绕组控制铁芯的极性，具有减少开关体积和质量的有益效果；
3、铁芯驱动控制电路在待机状态或者非工作状态下，正负极之间处于断开的状态，具有减少电能损耗的有益效果；
4、本发明的通信电路设有滤波整形电路，是通信信号更加准确，具有增加可靠性防止干扰防止勿动的有益效果；
5、本发明的绝缘支架的下部设有磁屏蔽板，具有防止吸附空气中磁性粉尘的功能，具有开关脏污防止触电降低对外辐射的有益效果。
附图说明
图1是本发明一种实施例整体示意图，
图2是本发明一种实施例去除固定架后磁控装置和触控装置的示意图，
图3是本发明一种实施例的铁芯驱动电路的电路图，
图4是本发明一种实施例的通信电路的电路图，
图5是本发明通信电路的整形滤波后的信号图像，
图6是本发明一种实施例的单线取电电路的电路图，
图7是本发明通信电路待机状态下有、无反相器进行信号处理的信号对比图，
图8是本发明通信电路通信状态下有、无反相器进行信号处理的信号对比图。
图中：
10、固定架，11、面板框，12、按键，13、引线端子，14、电路板，15、后盖板，Lin、火线进线端子，Lout、火线出线端子，
21、铁芯，22、静触点，23、主电极，L、线圈绕组，
31、绝缘支架，32、磁屏蔽板，33、导电片，34、动触点，35、永磁铁，
U、微控制器，4、电源模块，5、通信电路，6、铁芯驱动电路，
R40、限流电阻，CY、安规电容，C40、控制电容，S1、可控硅，Q40、开断MOS管，Q41、第一反馈三极管，Q42、第二反馈三极管，DT1、第一限压二极管，T1、变压器，R41、第一驱动电阻，R42、第二驱动电阻，R43、第三驱动电阻，R44、调整电阻，R45、第一反馈电阻，R46、第二反馈电阻，
Q01、第一公共MOS管，Q02、第二公共MOS管，Q03、启动MOS管，R01、公共电阻，
Q11、第一触发MOS管，Q02、第二触发MOS管，Q13、触发MOS管，R11、触发电阻，
M1、接收芯片，M2、发射芯片，U1、双反相器芯片，U2、单反相器芯片，R51、第一通信电阻，R52、第二通信电阻。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。
如图1所示，一种具有触感的磁保持物联网开关，包括固定架10、面板框11、按键12以及嵌设在固定架10表面的引线端子13、与固定架10底部固定连接的后盖板15。固定架10的内部设有电路板14和触控装置，电路板14上设有磁控装置以及控制电路。
固定架10为壳体，用以实现内部设备的安装以及将其本身固定在墙壁上，实现上述功能主要是对固定架10进行开模，为其内部设备的安装提供卡接或者固定的位置；按键12用以实现机械操作；面板框11扣在固定架10的上部，并且按键嵌设在面板框12中部的通孔中；引线端子13用以实现电力线缆的连接。上述结构是非常成熟的现有技术，如申请号为201620314675.8的一种墙壁开关，申请号为200920238406.8的翘板式开关。
为了防止触电，电路板14以及触控装置设置在固定架10的内部。电路板14本身可以开设安装固定孔，因此在固定架10内部相应的位置设置螺孔即可实现电路板的安装固定，因此对于电路板14的安装使可以实现的，但是本发明并不局限上述的安装固定方法。电路板14上印制有控制电路并焊接元器件。
本发明利用磁吸和磁保持的方式实现开关位置的切换和保持，如图2所示，实现该功能的磁控装置包括固定在电路板14上的“凹”字形铁芯21。在铁芯21的中部绕设有线圈绕组L，通过给线圈绕组L加载电流使铁芯21产生磁性，通过控制流过线圈绕组L的电流方向改变铁芯21的极性。为了便于固定，铁芯21的中部设有绝缘的支架，将铁芯固定在电路板14上。开关设备一般包括动、静触点，基于此在铁芯21的两端各设置一个静触点22，两个静触点22的连线与铁芯21的长度方向重合，并且两个静触点22焊接在电路板14上。同时，在电路板14上还设置了主电极23。主电极23和静触点22分别与引线端子13电气连接，主电极23和两个静触点22以及动触点34组成一个单刀双掷的开关。基于此，引线端子13包括一个火线进线端子和两个火线出线端子，并且火线进线端子和主电极23电气连接。为了更好的连接引线端子焊接在电路板14上，通过印制电路即可实现引线端子与主电极23以及静触点的22的连接。
为了实现动触点34的切换，需要为动触点34提供一个安装载体，即触控装置。如图2所示，触控装置包括绝缘支架31、磁屏蔽板32、导电片33、动触点34和永磁铁35。
绝缘支架31设于铁芯21的上部，并且绝缘支架31的中部与固定架10的内部铰接连接，用以实现绝缘支架31的跷跷板的动作，即绝缘支架31可以实现以其中心为轴进行转动。其实施例为：固定架10内部可设置与绝缘支架长度方向一致的横梁。横梁设有两个且位于绝缘支架的两侧。绝缘支架中部设置于横梁垂直的突出，该突出作为转轴，突出可以卡设在横梁的中部，以实现对绝缘之间的固定。如图1所示，另一种实施例为：在固定架的内部设置竖直的支柱，支柱的端部设有卡接槽，用以与绝缘支架的突出的转轴进行活动连接。或者在支柱的端部设置插孔，用以将绝缘支架的凸出插入。作为现有技术，本领域技术人员可以实现绝缘支架的安装。
更好的，固定架10的中部设有功能板。功能板上设有铁芯通孔、触点通孔、主电极通孔。铁芯通孔与铁芯的位置对应，用以实现铁芯与上部的永磁铁的接触。触点通孔的位置与静触点的位置对应，用以为静触点提供穿过的空间，以便静触点的上方与动触点结合。主电极通孔用以穿过连接导电片33和主电极23的导线。铁芯通孔的两侧设有卡座，卡座的上端设有卡槽，用以为绝缘支架提供安装位置。相应的，绝缘支架的中部设有支架转轴，支架转轴卡接在卡槽内，并且支架转轴与卡槽活动连接。因此绝缘支架可以实现以转轴为中心的跷跷板运动。更好的，在两个铁芯通孔的之间设有绝缘插孔，在绝缘插孔的内部插设有导磁的软铁铁片。软铁铁片用以实现两个铁芯之间磁性的屏蔽，以防止其中一个开关动作时影响与其相邻的开关误动。
磁屏蔽板32设于绝缘支架31的下部，并且磁屏蔽板32和绝缘支架31尺寸相同，即上下重合。磁屏蔽板32用以防止永磁铁35吸附空气的金属粉尘或者磁性颗粒导致开关按键12变脏或者发生漏电事故。
在磁屏蔽板32的长度方向的两端的下部分别设置了动触点34。动触点34和静触点22在竖直方向上重合。为了实现动触点34与主电极23的连接，在两个动触点34之间设有导电片33，导电片33和动触点34电气连接，并且和主电极23通过弹性导电金属片电气连接。
绝缘支架31的上部与按键13卡接连接，按键13用以实现手动切换动静触点的连接；为了实现电动控制，需要与铁芯21配合实现绝缘支架31的转动方向的切换以及绝缘支架31的保持，因此在导电片33的下部设置了永磁铁35。永磁铁35和铁芯21在竖直方向上上下重合。
绝缘支架31和磁屏蔽板32可以固定连接，也可以通过设置卡扣进行卡接连接。导电片33和动触点34设置在磁屏蔽板32的下部，因此磁屏蔽板可做绝缘处理。由于磁屏蔽板32的材料多为导磁性材料如金属铁，因此磁屏蔽板32作为导体与导电片33相同，可以直接与动触点以及导电片连接，因此动触点34可以焊接在磁屏蔽板。如果进行绝缘处理，可以通过胶粘结的方式固定连接。由于导电片33多采用铜铝等导电好的金属，但是这些金属的导磁性差，因此可以实现利用采用磁屏蔽板32的方式实现磁场的屏蔽。另外，采用磁屏蔽板32隔离永磁铁磁场时还具有对永磁铁磁场强度增强的作用。
永磁铁35的安装固定的一种实施例为：在绝缘支架的下部设置卡接柱，卡接柱设置两个或者三个或者四个，卡接柱的下端端部的直径略大于卡接柱上部的直径，因此可以将永磁铁35卡接在卡接柱围成的范围内。由于永磁铁35位于最下端，因此对其上部的导电片、磁屏蔽板也具有固定作用。另外对于导电片、磁屏蔽板同样可以使用这种方式固定安装。
更好的，永磁铁35的磁感应强度为1600Gs～2000Gs，相应的，永磁铁35水平状态下与铁芯21的垂直距离为1mm～1.5mm。另外，磁屏蔽板21为软铁屏蔽片，由于磁屏蔽板21具有对永磁铁磁场强度增强的作用，经过实际测量可使使永磁铁35的磁性达到2700Gs以上。
更好的，为了适应多种应用场合，磁控装置设有一个或两个或三个或四个。相应的，触控装置、按键的数量与磁控装置的数量的相同，同时，火线出线端子的对数也和磁控装置的数量相同。
更好的，为使永磁铁35与铁芯21充分接触，铁芯21上部的量两个凸起的顶面为倾斜面。倾斜面为内高外低，并且动、静触点接触时，倾斜面与永磁铁35下平面平行且相互吸合。
在按下按键时，按键联动绝缘支架，以实现绝缘支架下部的动触点与静触点通断的控制，并且，通过永磁铁与铁芯的吸附作用实现动静触点状态的保持。
为了实现控制对磁控装置的控制以及远程遥控功能，如图5所示，控制电路包括微控制器U、电源模块4、通信电路5、铁芯驱动电路6。电源模块4用以实现电能的获取以及电能的存储。因此电源模块4的电源输入端和引线端子13电气连接，电源模块4的输出端可以输出多种电压等级的电源，用以给微控制器U、线圈绕组L以及相关的外围电路提供电源。通信电路5用以实现与外部设备的通信。通信的方式具有多种，现有技术中蓝牙通信、wifi通信、红外通信都是比较成熟的技术，通信电路5根据应用那种通信方式进行设计。铁芯驱动电路6用以实现铁芯极性的控制，因此铁芯驱动电路6的电源输入端和电源模块4的输出端电气连接，铁芯驱动电路6的输出端和线圈绕组L电气连接，铁芯驱动电路6的控制端和微控制器U电气连接。微控制器U是一种处理器，相当于电脑的CPU，常见的微处理器有单片机。
更好的，为了便于安装和旧开关的升级，本发明采用单线取电的方式为整个电气系统提供电源。如图6所示，电源模块4包括单线取电电路41、储电装置42、电压变换电路43。其中引线端子13包括火线进线端子Lin、火线出线端子Lout，火线出线端子Lout和静触点22连接。
单线取电电路包括限流电阻R40、安规电容CY、控制电容C40、可控硅S1、第一限压二极管DT1以及由四个二极管组成的整流桥电路。安规电容CY并接在火线出线端子Lout和主电极23之间。可控硅S1并接在主电极23与火线进线端子Lin之间。第一限压二极管DT1和控制电容C40串联后与可控硅S1并联。控制电容C40和第一限压二极管DT1的连接点与可控硅S1的栅极连接。限流电阻R40与整流桥电路的输入端串联后并接在火线进线端子Lin和主电极23之间。
在开关动静触点接触时，第一限压二极管DT1和可控硅S1配合对电源波形进行斩波控制，使瞬时电压低于30V的时候通过整流桥电路，为设备提供电源。在开关动静触点分开时，通过线缆的分布电容将电源输送到整流桥电路。
电压变换电路包括变压器T1、开断MOS管Q40、调整电阻R44以及驱动电路、反馈电路。变压器T1原边绕组与开断MOS管Q40、调整电阻R44串联后并接在单线取电电路的输出端。变压器T1与开断MOS管Q40的连接点与储电装置连接，用以给储电装置提供电源。触点储电装置的电压等级为20V。常用的储电装置为电容。为了防止储电装置放电至取电电路，在储电装置与变压器原边绕组之间设置了二极管。为了对充电进行控制防止过充，在二极管和储电装置之间设置了充电时间控制电路，如图6中所示。经过电压变换电路，单线取电电路获取的30V电压一路转换20V电源为线圈绕组L的供电并将电能存储在储电装置中。
变压器T1的副边绕组的异名端与同名端分别与两个二极管的负极连接。两个二极管的正极并接后接公共地。变压器T1的副边绕组的异名端为+3.7V输出端。经过电压变换电路，单线取电电路获取的30V电压另一路经过开关电源模式转换为3.7V系统用电源，为微控制器U、各功能芯片提供电源。
开关电源模式进行电压的转换需要为开关管，即本发明中的开断MOS管，提供控制信号。该控制信号通过驱动电路来实现。驱动电路包括第一、二、三驱动电阻R41、R42、R43、驱动电容C41、第一、二驱动三极管Q41、Q42。
第一驱动电阻R41的一端与开断MOS管Q40的栅极连接，另一端与单线取电电路输出端的正极连接。第二驱动电阻R42和驱动电容C41串联后并接在开断MOS管Q40的栅极与变压器T1副边绕组的同名端之间。第三驱动电阻R43一端和开断MOS管Q40的栅极、第一驱动三极管Q41的发射极并接，第三驱动电阻R43的另一端与第一驱动三极管Q41的基极、第二驱动三极管Q42的集电极并接，第二驱动三极管Q42的基极和第一驱动三极管Q41的集电极连接，第二驱动三极管Q42的发射极接公共地。
在本驱动电路中产生高频开断信号的自激振荡电路和电压变换电路中变压器T1有机结合，不仅简化了电路还提高了效率。为了使输出电压更加的稳定，设置了反馈电路，该电路包括依次串联的第一、二反馈电阻R45、R46、第二限压二极管DT2。第二限压二极管DT2的负极与变压器T1的副边绕组的异名端连接。第一、二反馈电阻R45、R46的连接点与第二反馈三极管Q42的基极连接，第一反馈电阻R45的另一端与开断MOS管Q40的源极连接。
相对于其它单线取电电路，本发明采用一种特殊的二次降压取电方式，利用MOS管进行高效阻抗变换，使得本装置在开关关断状态时，系统待机维持电流相对于市电小于50uA，该电流与测电笔的电流大体相当，从人体流过也不会有任何察觉或不适，也不会触发各类常用电器。本发明采用单线取电电路和储电装置的有益效果还表现在：一、便于安装，不用单独引电源线为智能开关提供电源，便于既有开关的改装和升级；二、节约电缆和能耗；三、在停电的情况下，可以对开关进行控制。
更好的，为了便于铁芯极性的变换，如图3所示，铁芯驱动电路6包括正极母线、负极母线以及并接在正、负极母线之间的公共电路和触发电路。其中正、负极母线与电源模块4的20V输出端电气连接。
公共电路包括由第一、二公共MOS管Q01、Q02组成的公共图腾柱电路以及公共电阻R01、启动MOS管Q03。
图腾柱电路是现有技术中一种常用的增加驱动能力的电路。其特点为：以三极管为例，上下各一个三极管，上管为NPN型，其集电极接正电源，下管为PNP型，其集电极接地。两个三极管的基极接一起作为接输入端，上管和下管的发射极接到一起，作为接输出端。用同一信号驱动两个三极管的基极。驱动信号为高时，NPN导通；信号为低时，PNP导通。利用两个晶体管构成推挽输出，用来匹配电压，或者提高IO口的驱动能力。
本发明中同样采用上述方法，如图3所示，公共图腾柱电路为第一公共MOS管Q01的源极和正极母线连接，第一公共MOS管Q01的漏极和第二公共MOS管Q02的漏极连接，第二公共MOS管Q02的源极和负极母线电气连接。第一、二公共MOS管Q01、Q02的栅极并接。
公共电阻R01作为偏置电阻，其一端与正极母线连接，另一端同时与启动MOS管Q03的漏极、公共图腾柱电路的输入端连接。启动MOS管Q03的源极和负极母线连接，启动MOS管Q03的栅极和微控制器U的控制输出端连接。
触发电路包括由第一、二触发MOS管Q11、Q12组成的触发图腾柱电路以及触发电阻R11、触发MOS管Q13。触发电阻R11的一端与正极母线连接，触发电阻R11的另一端同时与触发MOS管Q13的漏极、触发图腾柱电路的输入端连接。触发MOS管Q13的源极和负极母线连接，触发MOS管Q13的栅极和微控制器U的控制输出端连接。
触发电路的数量和磁控装置的数量相同，磁控装置的线圈绕组L的两端分别与公共图腾柱电路的输出端、触发图腾柱电路的输出端连接。如图3所示，其中触发电路设有n路，其中磁控装置、线圈绕组L与触发电路的数量相同，线圈绕组包括为线圈绕组L1、线圈绕组L2、直到线圈绕组Ln。每一组触发电路的触发图腾柱电路的输出端和公共电路的输出端之间并接对应的线圈绕组L。所有触发电路的触发MOS管的栅极与微控制器U的控制输出端连接。所述磁控装置的图腾柱电路输入端由微控制器U集中控制，通过对各个线圈极性控制，可对其中任意一组开关实现正反向驱动。
采用本铁芯驱动电路6的有益效果在于：采用MOS管级联的方式进行控制，在不控制的时候，正、负极母线之间处于断路状态，因此具有更好的节能效果。
其控制原理为：在控制某一磁控装置时，首先将启动MOS管和所有的触发MOS管置高电平，此时，所有的线圈绕组处于无电流状态。控制启动MOS管以及磁控装置对应的触发MOS管进行电平转换，使电流有启动图腾柱电流经过线圈绕组L流入触发图腾柱电流，或者由触发图腾柱电路流入启动图腾柱电路，以此来实现方向的切换。
更好的，本发明采用超低功耗、低成本的433MHz无线通讯方式，如图4所示，通信电路包括包括发射芯片M2、接收芯片M1、天线、电阻、电容以及一个双反相器芯片U1和一个单反相器芯片U2。其中发射芯片M2为型号为H34B的芯片，接收芯片M1采用型号为H3V4F的芯片。双反相器芯片U1和单反相器芯片U1为COMS门限特性芯片。其中双反相器芯片U1的型号为74LVC2G04，单反相器芯片U2的型号为74LVC1G14。
为了提高接收灵敏度，无线模块大多都使用了AGC(自动增益控制系统)，这样会让接收模块在无信号状态时处于最高增益状态，因而输出很多杂波，如果这些密集的杂散信号直接送入处理器，必将触发芯片误动作，因此本发明采用串接反相器的方式实现通信信号的滤波。
发射芯片M2的VCC引脚与电源模块的输出端的正极电气连接，发射芯片M2的GND引脚接地。发射芯片M2的VCC引脚与GND引脚、接地线之间分别设有电容。发射芯片M2的ANT引脚和天线电气连接。接收芯片M1的VCC引脚与电源模块的输出端的正极电气连接。接收芯片M1的GND引脚接地。接收芯片M1的VCC引脚与GND引脚之间设有电容。接收芯片M1的ANT引脚和天线电气连接。将芯片的电源引脚与电源模块连接，是本领域技术人员所熟知的现有技术手段。
双反相器芯片U1的VCC引脚与电源模块输出端的正极连接，双反相器芯片U1的GND引脚与接地线连接。双反相器芯片U1的第一个反相器的输入端连接收芯片M1的DAT引脚，第一个反相器的输出端与第二个反相器的输入端连接，第二个反相器的输出端与微控制器的通信引脚之间串接一个第一通信电阻R51。
单反相器芯片U2的VCC引脚与电源模块输出端的正极连接，单反相器芯片U2的GND引脚与接地线连接。单反相器芯片U2的反相器输入端与发射芯片M1的DAT引脚之间串接一个第二通信电阻R52，单反相器芯片U2的反相器输出端与微控制器的通信引脚连接。
该通信电路除了具有功耗低的有益效果之外还具有良好的滤波功能。如图8所示，图中为无线模块待机时的波形，其中上部的为发射或接收芯片的DAT引脚直接与微控制器连接时获取的引脚的波形，下部为发射或接收芯片的DAT引脚直接通过反相器与微控制器连接时获取的引脚的波形。可以看出待机状态下，本发明公开的电路产生的波形更平稳，没有杂波。图7通信状态下的效果对比图。图7和图8是试验时通过示波器获取的图像，足以证明本发明采用反相器对信号进行整形和滤波的效果。
由于发射芯片M2、接收芯片M1为模块化电路板，为了便于安装，发射芯片M2、接收芯片M1嵌设在固定架10内部，天线隐藏设置在固定架的外部，并且通过导线与固定架内部的发射芯片M2、接收芯片M1电气连接。因此固定架上设有穿过导线的通孔。更好的，固定架10的侧边内侧设有卡槽，发射芯片M2、接收芯片M1嵌设在卡槽内部。
另外，为实现低功耗的目的，本发明的的处理器采用引脚具有唤醒功能的微处理器，以减少在待机状态下电能的损耗。
基于上述结构本发明实现手动和自动控制的方法为:
还包括一个与互联网连接的控制终端，
手动操作的方法：
通过按下按键对开关进行断开和闭合控制，
自动控制的方法，包括以下步骤：
步骤1、微控制器U通过通信电路5接收控制终端发送的操作指令，并解析指令，
步骤2、微控制器U通过铁芯驱动电路6控制动、静触点通断实现对开关的控制，
步骤3、将操作确认信息发送到控制终端。
本发明作为一个终端设备可以与远程控制终端连接,实现远程控制。但是本发明同样可增加相应的环境检测模块实现自动控制，比如增加光感检测在检测到天黑时自动开启。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种具有触感的磁保持物联网开关，包括固定架(10)、与固定架(10)上部卡接的面板框(11)、嵌设在面板框(11)内的按键(12)以及嵌设在固定架(10)表面的引线端子(13)、与固定架(10)底部固定连接的后盖板(15)，其特征在于：
所述固定架(10)的内部设有电路板(14)和触控装置，所述电路板(14)上设有磁控装置以及控制电路，
所述磁控装置包括固定在电路板上的“凹”字形铁芯(21)、静触点(22)、主电极(23)，所述铁芯(21)的中部绕设有线圈绕组(L)，所述静触点(22)设有两个，两个静触点(22)分别位于铁芯(21)的两侧，所述静触点(22)和主电极(23)分别与引线端子(13)电气连接，所述引线端子(13)焊接在电路板(14)上，
所述触控装置包括绝缘支架(31)、磁屏蔽板(32)、导电片(33)、动触点(34)、永磁铁(35)，所述绝缘支架(31)设于铁芯(21)的上部，所述绝缘支架(31)的中部设有支架转轴，并且支架转轴与固定架(10)活动连接，所述绝缘支架(31)的上部与按键(12)卡接连接，所述绝缘支架(31)的下部与磁屏蔽板(32)固定连接，所述动触点(34)设有两个，两个动触点(34)分别设于磁屏蔽板(32)下部的两端，所述动触点(34)与静触点(22)的位置上下重合，所述导电片(33)位于磁屏蔽板(32)的下部，并且与两个动触点(34)电气连接，所述导电片(33)和主电极(23)电气连接，所述永磁铁(35)设于导电片(33)的下部，所述永磁铁(35)与铁芯(21)上下重合，通过按动触控装置实现动、静触点的通断切换并通过永磁铁(35)吸附铁芯(21)来保持吸合状态，
所述控制电路包括微控制器(U)、电源模块(4)、通信电路(5)、铁芯驱动电路(6)，所述电源模块(4)的输入端和引线端子(13)电气连接，所述电源模块(4)的输出端和微控制器(U)电气连接，所述铁芯驱动电路(6)和微控制器(U)、电源模块(4)、线圈绕组(L)电气连接，用以控制铁芯(21)极性的翻转进而控制动、静触点的断开和闭合，所述通信电路(5)和微控制器(U)电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述磁控装置设有至少一个，所述触控装置、按键的数量与磁控装置的数量的相同，所述引线端子数量比磁控装置的数量的两倍多一个。
3.根据权利要求1所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述铁芯(21)上部的量两个凸起的顶面为倾斜面，所述倾斜面为内高外低，并且动、静触点接触时，倾斜面与永磁铁(35)下平面平行且相互吸合。
4.根据权利要求3所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述永磁铁(35)的磁感应强度为1600Gs～2000Gs，相应的，所述永磁铁(35)水平状态下与铁芯(21)最高点的垂直距离为1mm～1.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述固定架(10)的中部设有功能板，所述功能板上设有铁芯通孔、触点通孔、主电极通孔，所述铁芯通孔与铁芯(21)的位置对应，所述触点通孔的位置与静触点(22)的位置对应，所述主电极通孔用以穿过导电片(33)连接主电极(23)的导线，所述铁芯通孔的两侧设有卡座，所述卡座的上端设有卡槽，所述绝缘支架(31)的中部的支架转轴卡接在卡槽内，并且支架转轴与卡槽活动连接。
6.根据权利要求1所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述电源模块(4)包括单线取电电路、储电装置、电压变换电路，所述引线端子包括火线进线端子(Lin)、火线出线端子(Lout)，所述火线出线端子(Lout)和静触点(22)连接，
所述单线取电电路包括限流电阻(R40)、安规电容(CY)、控制电容(C40)、可控硅(S1)、第一限压二极管(DT1)以及由四个二极管组成的整流桥电路，
所述安规电容(CY)并接在火线出线端子(Lout)和主电极(23)之间，所述可控硅(S1)并接在主电极(23)与火线进线端子(Lin)之间，所述第一限压二极管(DT1)和控制电容(C40)串联后与可控硅(S1)并联，所述控制电容(C40)和第一限压二极管(DT1)的连接点与可控硅(S1)的栅极连接，
所述限流电阻(R40)与整流桥电路的输入端串联后并接在火线进线端子(Lin)和主电极(23)之间，
所述电压变换电路包括变压器(T1)、开断MOS管(Q40)、调整电阻(R44)以及驱动电路、反馈电路，
变压器(T1)原边绕组与开断MOS管(Q40)、调整电阻(R44)串联后并接在单线取电电路的输出端，变压器(T1)、开断MOS管(Q40)的连接点与触电装置连接，所述储电装置的电压等级为20V，所述储电装置为电容，变压器(T1)的副边绕组的异名端与同名端分别与两个二极管的负极连接，两个二极管的正极连接，所述两个二极管的连接点接地，
所述驱动电路包括第一、二、三驱动电阻(R41、R42、R43)、驱动电容(C41)、第一、二驱动三极管(Q41、Q42)，
所述第一驱动电阻(R41)的一端与开断MOS管(Q40)的栅极连接，另一端与单线取电电路输出端的正极连接，
第二驱动电阻(R42)和驱动电容(C41)串联后并接在开断MOS管(Q40)的栅极与变压器(T1)副边绕组的同名端之间，
所述第三驱动电阻(R43)一端和开断MOS管(Q40)的栅极、第一驱动三极管(Q41)的发射极并接，第三驱动电阻(R43)的另一端与第一驱动三极管(Q41)的基极、第二驱动三极管(Q42)的集电极并接，第二驱动三极管(Q42)的基极和第一驱动三极管(Q41)的集电极连接，第二驱动三极管(Q42)的发射极接公共地，
所述反馈电路包括依次串联的第一、二反馈电阻(R45、R46)、第二限压二极管(DT2)，所述第二限压二极管(DT2)的负极与变压器(T1)的副边绕组的异名端连接，第一、二反馈电阻(R45、R46)的连接点与第二反馈三极管(Q42)的基极连接，第一反馈电阻(R45)的另一端与开断MOS管(Q40)的源极连接，
变压器(T1)的副边绕组的异名端为+3.7V输出端。
7.根据权利要求6所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述铁芯驱动电路包括正极母线、负极母线以及并接在正、负极母线之间的公共电路和触发电路，所述正、负极母线与电源模块(4)的20V输出端电气连接，
所述公共电路包括由第一、二公共MOS管(Q01、Q02)组成的公共图腾柱电路以及公共电阻(R01)、启动MOS管(Q03)，公共电阻(R01)的一端与正极母线连接，公共电阻(R01)的另一端同时与启动MOS管(Q03)的漏极、公共图腾柱电路的输入端连接，启动MOS管(Q03)的源极和负极母线连接，启动MOS管(Q03)的栅极和微控制器(U)的控制输出端连接，
所述触发电路包括由第一、二触发MOS管(Q11、Q12)组成的触发图腾柱电路以及触发电阻(R11)、触发MOS管(Q13)，触发电阻(R11)的一端与正极母线连接，触发电阻(R11)的另一端同时与触发MOS管(Q13)的漏极、触发图腾柱电路的输入端连接，触发MOS管(Q13)的源极和负极母线连接，触发MOS管(Q13)的栅极和微控制器(U)的控制输出端连接，
所述触发电路的数量和磁控装置的数量相同，所述磁控装置的线圈绕组L的两端分别与公共图腾柱电路的输出端、相应触发图腾柱电路的输出端连接。
8.根据权利要求7所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述通信电路(5)包括天线、电阻、电容以及和天线连接的发射芯片(M2)、接收芯片(M1)，还包括一个COMS门限特性的双反相器芯片(U1)和一个COMS门限特性的单反相器芯片(U2)，
所述双反相器芯片(U1)的第一个反相器的输入端与接收芯片(M1)的DAT引脚连接，第一个反相器的输出端与第二个反相器的输入端连接，第二个反相器的输出端与微控制器(U)的通信引脚之间串接一个第一通信电阻(R51)，
所述单反相器芯片(U2)的反相器输入端与微控制器U的通信引脚连接，发射芯片(M1)的DAT引脚与单反相器芯片(U2)的反相器输出端之间串接一个第二通信电阻(R52)。
9.根据权利要求8所述的一种具有触感的磁保持物联网开关，其特征在于：
所述天线隐藏设置于固定架外部，所述固定架设有通孔用以穿过连接天线的导线。
10.根据权利要求1所述的一种具有触感的磁保持物联网开关的控制方法，其特征在于：
还包括一个与互联网连接的控制终端，
手动操作的方法：
通过按下按键对开关进行断开和闭合控制，
自动控制的方法，包括以下步骤：
步骤1、微控制器(U)通过通信电路(5)接收控制终端发送的操作指令，并解析指令，
步骤2、微控制器(U)通过铁芯驱动电路(6)控制动、静触点通断实现对开关的控制，
步骤3、将操作确认信息发送到控制终端。
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