CN108882474A - 一种单火线触摸开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单火线触摸开关,包括微控制器、与带电负载串接的整流电路、与所述微控制器相接的触摸单元,以及用于对微控制器供电的静态取电模块和动态取电模块,所述整流电路的输出端与静态取电模块的输入端相接,所述静态取电模块与动态取电模块之间接有通断切换模块,所述通断切换模块还接有带电负载。本发明结构简单、设计合理,将整个取电电路设计成静态取电模块和动态取电模块两部分,两部分电路处于交替工作状态,几乎可以兼容所有的灯具负载,从而达到电路简单、元件数量少、成本低、耗电低的优点,避免灯具在关态时闪烁。
Description
技术领域
本发明属于单火线取电技术领域,具体涉及一种单火线触摸开关。
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。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:待机功耗大、供电的稳定性不足、容易出现“鬼火”现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种单火线触摸开关,其结构简单、设计合理,将整个取电电路设计成静态取电模块和动态取电模块两部分,两部分电路处于交替工作状态,几乎可以兼容所有的灯具负载,从而达到电路简单、元件数量少、成本低、耗电低的优点,避免灯具在关态时闪烁。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种单火线触摸开关,其特征在于:包括微控制器、与带电负载串接的整流电路、与所述微控制器相接的触摸单元,以及用于对微控制器供电的静态取电模块和动态取电模块,所述整流电路的输出端与静态取电模块的输入端相接,所述静态取电模块与动态取电模块之间接有通断切换模块,所述通断切换模块还接有带电负载,所述动态取电模块包括 MOS管Q3、三级管Q4、三级管Q5和比较器U2,所述MOS管Q3的栅极分两路,一路与二极管D9的阴极相接,另一路与电阻R13的一端相接,MOS管Q3的源级接地,MOS管Q3的漏极分三路,一路与二极管D8的阴极相接,另一路与电容C8的一端相接,电容C8的另一端接地,第三路与通断切换模块相接,二极管D8的阳极分四路,一路与二极管D9的阳极相接,另一路与二极管D6的阴极相接,第三路与电容C9的一端相接,电容C9的另一端接地,第四路与稳压二极管 D11的阳极相接,稳压二极管D11的阴极分三路,一路与电容C10的一端相接,另一路与电阻R15的一端相接,第三路与比较器U2的正向输入端相接,电容C10的另一端与电阻R15的另一端的连接端接地;二极管D6的阳极分三路,一路与电容C2的阳极相接,另一路与二极管D7的阴极相接,第三路与12.7V电源端相接,电容C2的阴极接地,二极管D7的阳极与12V电源端相接;比较器U2的反向输入端分两路,一路与三极管Q4的集电极相接,另一路与三极管Q5的集电极相接,三极管Q4的基极分两路,一路与电阻R13的另一端相接,另一路与比较器U2的输出端相接;三极管Q5的基极经电阻R16与稳压二极管 D13的阴极相接,稳压二极管D13的阳极与12.7V电源端相接。
上述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述静态取电模块包括三极管Q1和三极管Q2,所述整流电路的输出端分三路,一路与三极管Q1的集电极相接,另一路与三极管Q2的集电极相接,第三路与电阻R6的一端相接;三极管Q1的发射极分两路,一路与电阻R1的一端相接,另一路与二极管D1的阴极相接;三极管Q1的基极分三路,一路与电阻R1的另一端相接,另一路与三极管Q2的发射极相接,第三路与电阻R2的一端相接;二极管D1的阳极分三路,一路与电容 C14的阳极相接,另一路与电容C1的阳极相接,第三路与12V电源端相接,电容C14的阴极与电容C1的阴极的连接端接地;三极管Q2 的基极分两路,一路与电阻R2的另一路相接,另一路与电阻R8的一端相接,电阻R8的另一端分两路,一路与稳压二极管D10的阳极相接,另一路经电阻R7与电阻R8的另一端相接,稳压二极管D10的阴极与3V电源端相接。
上述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述通断切换模块包括与所述微控制器相接的继电器驱动器和与所述继电器驱动器相接的继电器。
上述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述继电器驱动器为芯片ULA2003A。
上述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述整流电路为半波整流电路。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明的结构简单、设计合理,实现及使用操作方便。
2、本发明中,将整个取电电路设计成静态取电模块和动态取电模块两部分,两部分电路处于交替工作状态,几乎可以兼容所有的灯具负载,当灯具负载处于关态时,由静态取电模块为微控制器供电,当灯具负载处于开态时,由动态取电模块为微控制器供电,从而达到电路简单、元件数量少、成本低、耗电低的优点,避免灯具在关态时闪烁。
综上所述,本发明结构简单、设计合理,将整个取电电路设计成静态取电模块和动态取电模块两部分,两部分电路处于交替工作状态,几乎可以兼容所有的灯具负载,从而达到电路简单、元件数量少、成本低、耗电低的优点,避免灯具在关态时闪烁。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
图2为本发明动态取电模块的电路原理框图。
图3为本发明静态取电模块的电路原理框图。
图4为本发明通断切换模块的电路原理框图。
附图标记说明:
1—微控制器; 2—触摸单元; 3—整流电路;
4—带电负载; 5—静态取电模块; 6—通断切换模块;
7—动态取电模块。
具体实施方式
如图1和图2所示,本发明包括微控制器1、与带电负载4 串接的整流电路3、与所述微控制器1相接的触摸单元2,以及用于对微控制器1供电的静态取电模块5和动态取电模块7,所述整流电路3的输出端与静态取电模块5的输入端相接,所述静态取电模块5 与动态取电模块7之间接有通断切换模块6,所述通断切换模块6还接有带电负载4,所述动态取电模块7包括MOS管Q3、三级管Q4、三级管Q5和比较器U2,所述MOS管Q3的栅极分两路,一路与二极管D9的阴极相接,另一路与电阻R13的一端相接,MOS管Q3的源级接地,MOS管Q3的漏极分三路,一路与二极管D8的阴极相接,另一路与电容C8的一端相接,电容C8的另一端接地,第三路与通断切换模块6相接,二极管D8的阳极分四路,一路与二极管D9的阳极相接,另一路与二极管D6的阴极相接,第三路与电容C9的一端相接,电容 C9的另一端接地,第四路与稳压二极管D11的阳极相接,稳压二极管D11的阴极分三路,一路与电容C10的一端相接,另一路与电阻 R15的一端相接,第三路与比较器U2的正向输入端相接,电容C10 的另一端与电阻R15的另一端的连接端接地;二极管D6的阳极分三路,一路与电容C2的阳极相接,另一路与二极管D7的阴极相接,第三路与12.7V电源端相接,电容C2的阴极接地,二极管D7的阳极与12V电源端相接;比较器U2的反向输入端分两路,一路与三极管Q4 的集电极相接,另一路与三极管Q5的集电极相接,三极管Q4的基极分两路,一路与电阻R13的另一端相接,另一路与比较器U2的输出端相接;三极管Q5的基极经电阻R16与稳压二极管D13的阴极相接,稳压二极管D13的阳极与12.7V电源端相接。
负载在关状态下,MOS管Q3的漏极电流几乎为零。当使用者接触触摸单元2时,使触摸单元的输入端电容增加时,微控制器1输出脉冲电压给通断切换模块6,通断切换模块6导通,同时U2比较器的输出端输出低电平,MOS管Q3漏极和原极之间的电压为30V,MOS 管Q3漏极电流通过二极管D8和二极管D6给电容C2充电,当电容 C2的两端电压大于8.2V时,三极管Q5导通,比较器U2的反相输入端为3.0V,当稳压二极管D11的阴极电压为15V时,比较器U2的输出端输出高电平,此时MOS管Q3漏极和原极之间的电压为0V,三极管Q4导通,比较器U2的反相输入端为2.3V,电容C2充电截止。当稳压二极管D11的阴极电压低于14.3V时,比较器U2的输出端输出低电平,重复上述过程,周而复始。
实际使用时,三级管Q4和三级管Q5均为NPN管。比较器U2采用芯片LM321。
如图3所示,本实施例中,所述静态取电模块5包括三极管Q1 和三极管Q2,所述整流电路3的输出端分三路,一路与三极管Q1的集电极相接,另一路与三极管Q2的集电极相接,第三路与电阻R6的一端相接;三极管Q1的发射极分两路,一路与电阻R1的一端相接,另一路与二极管D1的阴极相接;三极管Q1的基极分三路,一路与电阻R1的另一端相接,另一路与三极管Q2的发射极相接,第三路与电阻R2的一端相接;二极管D1的阳极分三路,一路与电容C14的阳极相接,另一路与电容C1的阳极相接,第三路与12V电源端相接,电容C14的阴极与电容C1的阴极的连接端接地;三极管Q2的基极分两路,一路与电阻R2的另一路相接,另一路与电阻R8的一端相接,电阻R8的另一端分两路,一路与稳压二极管D10的阳极相接,另一路经电阻R7与电阻R8的另一端相接,稳压二极管D10的阴极与3V电源端相接。
实际使用时,所述整流电路3为半波整流电路。
实际使用时,供电后,220V交流市电为带电负载4供电,220V 交流市电经过带电负载4后经过整流电路3整流,三极管Q1和三极管Q2为NPN管,当三极管Q1和三极管Q2导通,电容C14和电容C1 开始充电,当电容C14的两端电压为12V、电容C1的两端电压为12V 时,稳压二极管D10的阴极电压为14V,三极管Q1和三极管Q2关断,当当电容C14的两端电压大于12V、电容C1的两端电压大于12V时,三极管Q1和三极管Q2关闭,重复上述过程,周而复始。
将整个取电电路设计成静态取电模块5和动态取电模块7两部分,两部分电路处于交替工作状态,几乎可以兼容所有的灯具负载,当灯具负载处于关态时,由静态取电模块5为微控制器1供电,当灯具负载处于开态时,由动态取电模块7为微控制器1供电,从而达到电路简单、元件数量少、成本低、耗电低的优点,避免灯具在关态时闪烁。
本实施例中,所述通断切换模块6包括与所述微控制器1相接的继电器驱动器和与所述继电器驱动器相接的继电器。
如图4所示,本实施例中,所述继电器驱动器为芯片ULA2003A。
以上所述,仅是本发明的实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种单火线触摸开关,其特征在于:包括微控制器(1)、与带电负载(4)串接的整流电路(3)、与所述微控制器(1)相接的触摸单元(2),以及用于对微控制器(1)供电的静态取电模块(5)和动态取电模块(7),所述整流电路(3)的输出端与静态取电模块(5)的输入端相接,所述静态取电模块(5)与动态取电模块(7)之间接有通断切换模块(6),所述通断切换模块(6)还接有带电负载(4),
所述动态取电模块(7)包括MOS管Q3、三级管Q4、三级管Q5和比较器U2,所述MOS管Q3的栅极分两路,一路与二极管D9的阴极相接,另一路与电阻R13的一端相接,MOS管Q3的源级接地,MOS管Q3的漏极分三路,一路与二极管D8的阴极相接,另一路与电容C8的一端相接,电容C8的另一端接地,第三路与通断切换模块(6)相接,二极管D8的阳极分四路,一路与二极管D9的阳极相接,另一路与二极管D6的阴极相接,第三路与电容C9的一端相接,电容C9的另一端接地,第四路与稳压二极管D11的阳极相接,稳压二极管D11的阴极分三路,一路与电容C10的一端相接,另一路与电阻R15的一端相接,第三路与比较器U2的正向输入端相接,电容C10的另一端与电阻R15的另一端的连接端接地;二极管D6的阳极分三路,一路与电容C2的阳极相接,另一路与二极管D7的阴极相接,第三路与12.7V电源端相接,电容C2的阴极接地,二极管D7的阳极与12V电源端相接;比较器U2的反向输入端分两路,一路与三极管Q4的集电极相接,另一路与三极管Q5的集电极相接,三极管Q4的基极分两路,一路与电阻R13的另一端相接,另一路与比较器U2的输出端相接;三极管Q5的基极经电阻R16与稳压二极管D13的阴极相接,稳压二极管D13的阳极与12.7V电源端相接。
2.按照权利要求1所述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述静态取电模块(5)包括三极管Q1和三极管Q2,所述整流电路(3)的输出端分三路,一路与三极管Q1的集电极相接,另一路与三极管Q2的集电极相接,第三路与电阻R6的一端相接;三极管Q1的发射极分两路,一路与电阻R1的一端相接,另一路与二极管D1的阴极相接;三极管Q1的基极分三路,一路与电阻R1的另一端相接,另一路与三极管Q2的发射极相接,第三路与电阻R2的一端相接;二极管D1的阳极分三路,一路与电容C14的阳极相接,另一路与电容C1的阳极相接,第三路与12V电源端相接,电容C14的阴极与电容C1的阴极的连接端接地;三极管Q2的基极分两路,一路与电阻R2的另一路相接,另一路与电阻R8的一端相接,电阻R8的另一端分两路,一路与稳压二极管D10的阳极相接,另一路经电阻R7与电阻R8的另一端相接,稳压二极管D10的阴极与3V电源端相接。
3.按照权利要求1所述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述通断切换模块(6)包括与所述微控制器(1)相接的继电器驱动器和与所述继电器驱动器相接的继电器。
4.按照权利要求3所述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述继电器驱动器为芯片ULA2003A。
5.按照权利要求1所述的一种单火线触摸开关,其特征在于:所述整流电路(3)为半波整流电路。
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Application publication date: 20181123 |
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