CN111123795A - 无线开关装置、设备、设备系统及供电通断操作控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线开关装置、设备、设备系统和设备供电通断操作控制方法。该无线开关装置用于设置在电源和未被供电时处于无源待机状态的设备之间，包括：接收天线，其接收无线信号；环境能源收集与储存单元，其将环境能源转化成能向外输出的电能；供电判断选择模块，其与电源和环境能源收集与储存单元相连，并根据预设条件来确定当前供电源；无源唤醒模块，其将由接收天线接收到的无线能量信号转化成脉冲信号；控制模块，其用于在通过脉冲信号使其和当前供电源之间形成电连接而被供电后，对由接收天线接收到的指令数据信号进行解调后输出控制信号；受控模块，其与控制模块、电源和设备相连，用于接收并根据控制信号来执行设备和电源之间的通断操作。

Description

无线开关装置、设备、设备系统及供电通断操作控制方法

技术领域

本发明涉及开关控制技术领域，并且尤其涉及无线开关装置、设备、设备系统和设备供电通断操作控制方法。

背景技术

随着全球气候日益变暖，节能减排已经成为各国政府工作中的重中之重，特别是和日常生活和生产息息相关的电器、电子行业等，更是被推倒风口浪尖，例如在欧美市场，高效率、低功耗已经成为电子产品在研发过程中必须考虑的重要因素之一，其更具有市场竞争力。

各种电子设备的待机功耗成为节能减排所要解决的重要问题之一，然而目前比如电视机、空调等采用无线遥控技术的众多设备在使用过程中还存在着一些问题和弊端。例如图1中所示，当设备80处于可遥控状态时，即此时等待从位于遥控端的无线遥控器90处发送出指令数据信号S时，设备80中的电源开关必须处于打开状态，例如其中的有源待机值守电路810需要一直通电工作，因此待机状态下的功率消耗成为不可回避的问题。根据测试表明，如果以1瓦待机功耗为例，一台普通电器1年仅为此消耗待的电能将接近10千瓦小时。另外，根据统计数据表明，我国城市家庭在2009年的平均待机能耗就已经达到10％左右，相当于每个家庭使用着一盏15W～30W的长明灯。由此可见，现存的数量庞大的众多电器为此空消耗的电能总量会达到惊人的程度。因此，降低各种电器普遍存在的“待机能耗”已成为建设节约社会，实施节能减排环保战略的重大技术课题。

为了解决待机功耗问题，虽然已经出现了各种零功耗待机方案，但是这些方案仍然存在众多问题，需要进一步改进和完善。例如，由于现有无线开关遥控装置的控制信号需要覆盖一定范围来实现操作上的便利，因此无法使用精准的定向传输，并且无线能量传输、接收与转化过程本身损耗比较大，使得无线能量传输效率不太高、无线开关装置最后吸收利用的能量比例非常低，绝大部分能量都被辐射到空中浪费掉了。又比如，现有无线开关遥控装置需要耗费较大的无线能量，即使在遥控端采用高价格、大容量的电池供能，其工作寿命也会受到很大限制，并且增加了成本开支。再比如，如果考虑需要保证无线开关装置的遥控信号能够覆盖一定范围，特别是希望实现精准的定向传送，那么就给无线开关遥控装置(尤其是功率放大器和发送天线两部分)提出了更高的要求，而现有的普通功放及板载贴片天线很难满足要求，因此如果要应用此类无线开关装置则势必要增大遥控端的体积，这给日常应用、制造成本等方面会带来诸多不利影响。

应当说明的是，以上所描述的内容是为了能够促进更好地理解本发明，不应仅由于将其包含在本节中而认为已经属于现有技术，或者其中指出的这些问题或者弊端等内容已经显而易见。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了无线开关装置、设备、设备系统和设备供电通断操作控制方法，从而能够解决或者至少可以缓解现有技术中存在的上述问题和其他方面问题中的一个或多个。

此外，本发明的另外目的还在于，可将其作为同为本申请人递交的其他几项发明的可替代技术方案，这些发明申请与本申请均在同日递交并且具有相同或相类似的主题名称，它们不仅能够在整体上，而且可以各自从不同方面克服现有技术中的问题，并且尤其能够带来非常突出的技术优势和极大的应用价值。

首先，根据本发明的第一方面，它提供了一种无线开关装置，所述无线开关装置用于设置在电源和未被供电时处于无源待机状态的设备之间，其包括：

接收天线，其设置成用于接收无线信号，所述无线信号包括无线能量信号和指令数据信号；

环境能源收集与储存单元，其设置成用于收集和存储环境能源以转化成能向外输出的电能；

供电判断选择模块，其与所述电源和所述环境能源收集与储存单元相连，并设置成根据预设条件来选择所述电源或所述环境能源收集与储存单元作为当前供电源；

无源唤醒模块，其与所述接收天线相连，并设置成用于将由所述接收天线接收到的无线能量信号进行转化以提供脉冲信号；

控制模块，其与所述接收天线相连，并设置成在通过所述脉冲信号使其和所述当前供电源之间形成电连接而被它供电后，用于对由所述接收天线接收到的指令数据信号进行解调后输出控制信号；以及

受控模块，其与所述控制模块、所述电源和所述设备相连，并设置成用于接收并根据所述控制信号来执行所述设备和所述电源之间的通断操作。

在根据本发明的无线开关装置中，可选地，所述无源唤醒模块至少包括：

无线能量接收与转化单元，其与所述接收天线相连，并设置成用于将从所述接收天线接收到的无线能量信号转化成所述脉冲信号；以及

开关组，其包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关的各自控制端均与所述无线能量接收与转化单元相连以接收所述脉冲信号，并且所述第一开关还与所述环境能源收集与储存单元、所述供电判断选择模块和所述控制模块相连，所述第二开关还与所述电源、所述供电判断选择模块和所述控制模块相连，以在接收到所述脉冲信号后使所述第一开关和所述第二开关均进入闭合状态，使得所述供电判断选择模块与所述电源和所述环境能源收集与储存单元均连通并选择其中之一来为所述控制模块供电；并且/或者

所述控制模块至少包括：

信号解调单元，其与所述接收天线相连，并设置成用于在所述控制模块被所述当前供电源供电后，将从所述接收天线接收到的指令数据信号进行解调并转化成数字信号；以及

解码与控制单元，其与所述信号解调单元、所述受控模块和所述开关组相连，并设置成用于将所述数字信号解码生成并输出所述控制信号；并且/或者

所述受控模块是受控开关，其在进入闭合状态后使得所述设备被所述电源供电，所述受控开关包括单稳态开关和双稳态开关；并且/或者

所述供电判断选择模块被设置成按照以下预设条件执行操作：判断所述环境能源收集与储存单元所能输出的电能是否不小于预设值，若是，就选择其作为所述当前供电源，否则选择所述电源作为所述当前供电源；并且/或者

所述电源包括电池、交流电源和直流电源，并且/或者所述环境能源至少包括光能、风能、热能、振动能、化学能中的一种或多种。

在根据本发明的无线开关装置中，可选地，所述第一开关和所述第二开关同为单稳态开关或双稳态开关，并且所述无源唤醒模块还包括第一开关驱动单元，其与所述无线能量接收与转化单元的输出端、所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述解码与控制单元相连，并设置成用于向所述开关输出与其相匹配的驱动信号，并且其在所述第一开关和所述第二开关二者进入闭合状态前由所述无线能量接收与转化单元输出的所述脉冲信号供电，在所述第一开关和所述第二开关二者进入闭合状态后由所述当前供电源供电；并且/或者

所述控制模块还包括第二开关驱动单元，其与所述解码与控制单元的输出端和所述受控开关的控制端相连，并且其输入端与所述设备相连，所述第二开关驱动单元设置成用于向所述受控开关输出与其相匹配的驱动信号，并且其在所述受控开关进入闭合状态前接受来自于所述当前供电源对整个所述控制模块的统一供电，在所述受控开关进入闭合状态后接受来自于所述电源对其的专一供电。

在根据本发明的无线开关装置中，可选地，当所述电源是交流电源时，所述无线开关装置还包括第一AC/DC单元，其设置在所述无源唤醒模块与所述交流电源之间用于将所述交流电源转换成适于所述控制模块使用的电源形式，以在所述受控开关进入闭合状态且所述交流电源被选择为所述当前供电源后向所述控制模块供电。

在根据本发明的无线开关装置中，可选地，所述无线开关装置还包括第二AC/DC单元，其与所述受控开关、所述设备和所述第二开关驱动单元相连，并设置成用于将所述电源转换成适于所述第二开关驱动单元使用的电源形式，以在所述受控开关进入闭合状态且所述交流电源被选择为所述当前供电源后向所述第二开关驱动单元供电。

在根据本发明的无线开关装置中，可选地，所述解码与控制单元被设置成执行如下操作：

将所述数字信号解码生成相应的指令数据信号并对其进行数据传输正确性校验，并且判断该指令数据信号是否发送给该无线开关装置：若是，则根据该指令数据信号输出相应的控制信号；并且/或者

在所述控制模块被所述当前供电源供电后，向所述无源唤醒模块输出信号，以控制所述脉冲信号能在所述设备和所述电源之间未被执行断开操作之前，使得所述控制模块和所述当前供电源之间保持电连接状态。

其次，根据本发明的第二方面，还提供了一种包括开关装置的设备，所述开关装置是如以上任一项所述的无线开关装置，其用于连接向所述设备供电的电源。

另外，根据本发明的第三方面，还提供了一种设备系统，所述设备系统包括：

根据以上所述的设备，其通过所述无线开关装置与向所述设备供电的电源相连；以及

无线遥控器，其包括天线和无线开关遥控装置，所述无线开关遥控装置与所述天线相连，并设置成与所述无线开关装置相匹配，用于经由所述天线至少发送能被所述无线开关装置中的接收天线接收的无线能量信号。

此外，根据本发明的第四方面，还提供了一种设备供电通断操作控制方法，包括步骤：

A.将根据以上任一项所述的无线开关装置设置在设备和电源之间；

B.使所述无线开关装置中的接收天线接收无线信号，所述无线信号包括无线能量信号和指令数据信号；

C.使所述无线开关装置中的无源唤醒模块基于所接收到的无线能量信号来产生脉冲信号，并通过所述脉冲信号使所述无线开关装置中的控制模块和由所述供电判断选择模块所选择的所述当前供电源之间形成电连接而被其供电；以及

D.使所述控制模块基于所接收到的指令数据信号解调生成控制信号，并根据所述控制信号来执行所述设备和所述电源之间的通断操作。

在根据本发明的设备供电通断操作控制方法中，可选地，在步骤B中，通过操控与所述无线开关装置相匹配的无线遥控器，向所述无线开关装置发送出所述无线信号；并且/或者

在步骤D中，当所述设备与所述电源被接通后，从所述设备处向所述无线开关装置发送信号，以使得所述无线开关装置中的受控模块保持执行所述设备与所述电源之间的接通操作；并且/或者

在步骤D中，当所述设备需要停机时，从所述无线遥控器向所述无线开关装置发送出所述指令数据信号或者从所述设备处向所述无线开关装置发送信号，以使得所述受控模块执行所述设备与所述电源之间的断开操作，从而使所述设备处于无源待机状态。

本发明技术方案完全不同于现有技术，其创新性地设计并提出了能够充分利用和分配无线能量的无线开关装置，并且还进一步利用了环境能源来提供电能，而且配置了供电判断选择模块来进行供电源选择，通过将所接收的无线能量转换成脉冲信号，并将其仅用于通过上述电能为无线开关装置中的控制模块供电，使得该控制模块在获得供电后完成信号解码与控制操作，从而不仅能彻底消除各种类型设备的待机功耗，并且非常方便、快捷地实现设备与电源之间的通断操作，而且可以在不改变控制距离的前提下有效减少无线开关遥控装置的射频能耗，明显降低无线开关遥控装置中电池以及电源的整体能耗。本发明能相当显著地促进节能减排、绿色环保等目标实现，尤其可避免在空中产生大量的无线能量浪费，同时能够明显提高无线开关遥控装置电源的使用寿命，并且促使无线开关遥控装置在结构上更加紧凑，提高无线开关系统的实用性。本发明非常适合大规模地推广应用，它能够带来极大的社会效益和经济效益。

附图说明

图1是现有设备普遍采用的有源待机方式的工作原理示意图。

图2是在一个根据本发明的设备实施例中采用无源待机方式的工作原理示意图。

图3至图5分别是根据本发明的无线开关装置的三个不同实施例的组成及工作原理示意图。

图6是在一个根据本发明的无线开关装置实施例中的开关组示例的组成示意图。

图7是一个根据本发明的设备供电通断操作控制方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的无线开关装置、设备、设备系统和设备供电通断操作控制方法的结构、组成、步骤、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本发明形成任何的限制。在本文中，技术术语“连接”及其衍生词意指特定部件被直接地和/或间接地连接至另一部件，技术术语“第一”、“第二”仅是用于进行区分性表述目的而无意于表示它们的顺序、大小以及相对重要性等，技术术语“用于”不应解释成仅限于此的限定性表述。

此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本发明仍然允许在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，从而也应当认为这些根据本发明的更多实施例是在本文的记载范围之内。

为了能够在整体上充分理解本发明技术方案，首先在图2中展示了在一个根据本发明的设备示例中采用无源待机方式的大致工作原理。如该图2所示，在这受控待机的设备80中已经配置了根据本发明的无线开关装置A，例如可将该无线开关装置A嵌装在设备80的内部，同时可以在作为遥控端的无线遥控器90中嵌装一个无线开关遥控装置B，它通常体积小巧并且功耗低，该无线开关遥控装置B与上述无线开关装置A相匹配，可以通过它来发送出例如通常为低功率的无线开关信号S'(或称为无线能量信号)来远程控制无线开关装置A，以便用来接通或断开电源70(如可采用电池、交流电源、直流电源等形式)对于设备80中的某个、某些或者所有的设备功能模块的电能供应，在图2中已使用附图标记820对一个此类设备功能模块进行了示例性标示。

在实际应用中，当例如需要设备80开始工作时，就可以对无线遥控器90进行操作来通过其中的无线开关遥控装置B向外发送出需要接通电源70供电的无线开关信号S'，无线开关装置A在接收到该信号后，将会工作来接通设备80的电源供应，在下文中将对无线开关装置A的组成、工作方式等内容进行更详细介绍。在通过无线开关装置A将受控设备80与受控电源70接通供电后，就可以使用无线遥控器90继续向设备80发送出各种指令数据信号S来遥控该设备80执行各种可能的操作，此类指令数据信号S在不同应用环境下(如面对不同类型的设备时)可能会相同或者不尽相同。与此相类似，在设备80需要停止运行的情形下(如已工作完毕、需要急停或暂停等)，可以对无线遥控器90进行操作来使得无线开关遥控装置B向外发送出相应的无线开关信号S'，以指示无线开关装置A进行操作来断开电源70对于设备80的当前供电，从而彻底实现设备80的零功耗待机。

请结合参考图3至图5，以下将通过这些附图所展示出的不同实施例来详细介绍根据本发明的无线开关装置。

对于本无线开关装置的第一实施例，首先在图3中进行了示意性图示。在这个实施例中，该无线开关装置100可以包括接收天线10、无源唤醒模块20、控制模块30、环境能源收集与储存单元40、供电判断选择模块50和受控模块60，并且在图3中示出的电源70可采用例如电池或直流电源等用来为设备80提供电能。

具体来讲，接收天线10是被设置成用来接收例如无线能量信号、指令数据信号等无线信号，这样的无线信号通常可以由用户操作例如图2中所示的位于遥控端的无线遥控器90来发送出。

对于无源唤醒模块20来讲，它与接收天线10相连，用来将从接收天线10接收到的无线能量信号中恢复出脉冲信号，并以此脉冲信号用来接通由供电判断选择模块50所选定的当前供电源(即电源70或环境能源收集与储存单元40)为控制模块30供电，随后将对此过程进行详细说明。由于脉冲信号不同于普通电平信号，它是一种离散信号并具有周期性反复变化等特点，因此在本发明方案中采用脉冲信号方式，可以区别于例如采用直流信号等方式，从而能更充分地满足可能存在于不同应用场合下的各种实际需求。在具体应用时，可以根据需要来使得上述脉冲信号持续供应或者仅在一个预设时间范围内供应，并且该脉冲信号的具体参数(如宽度、幅值大小等)也允许根据具体应用要求来进行灵活设定。

仅作为示例性情形，可以将无源唤醒模块20设置成具有无线能量接收与转化单元210、第一开关驱动单元220和开关组230。其中，第一开关驱动单元220是作为可选配置，在实际应用时，可根据开关组230的具体工作条件来选择确定是否需要使用该第一开关驱动单元220。如果使用第一开关驱动单元220的话，那么就可以如图3所示地使其一端与无线能量接收与转化单元210相连，另一端与开关组230的控制端相连，用于输出与该开关相匹配的驱动信号。

参阅图3，无线能量接收与转化单元210的一端与接收天线10相连，另一端与开关组230或第一开关驱动单元220(在被选用时)连接，该无线能量接收与转化单元210是用来接收无线能量并将其转化成脉冲信号。上述第一开关驱动单元220在设置在开关组230中的开关进入闭合状态前后，它可以分别由无线能量接收与转化单元210所转换产生的上述脉冲信号、由以下将介绍的经由供电判断选择模块50选定的当前供电源来进行供电，这在图3中已分别使用附图标记a和d对以上两种供电连接线路进行了示意性标示。

对于开关组230来讲，它可以根据不同的应用需要来灵活设置其中的开关数量以及它们之间的连接布置方式，例如可将这些开关按照需要来进行并联或者串并联组合连接。作为举例说明，开关组230可设置成具有两个开关(例如共同采用单稳态开关或者双稳态开关)，将这两个开关的各自控制端都与无线能量接收与转化单元210进行连接以便接收脉冲信号，并且还将其中一个开关与环境能源收集与储存单元40、供电判断选择模块50和控制模块30进行连接，将其中另一个开关与电源70、供电判断选择模块50和控制模块30进行连接。如此，即可以在接收到脉冲信号而使得开关组23中的这两个开关都进入闭合状态之后，可以通过由供电判断选择模块50与环境能源收集与储存单元40和电源70二者都保持连通，然后由供电判断选择模块50来选择其中之一作为当前供电源经由连接线路b向控制模块30提供电能。

对于环境能源收集与储存单元40来讲，它是设置成通过收集和存储环境能源(例如光能、风能、热能、振动能、化学能等)，以便将此类环境能源转化成可供输出的电能。如图3所示，在该无线开关装置100中，环境能源收集与储存单元40的输出端是与开关组230相连，以便提供给供电判断选择模块50将其与电源70进行择一选择后为控制模块30提供电能。应当理解的是，本发明允许环境能源收集与储存单元40利用的环境能源形式可以包括但不限于例如风能、热能、光能、化学能、振动能等任何一种或者它们的任何组合形式。

对于供电判断选择模块50来讲，它是设置成与环境能源收集与储存单元40和电源70相连，在工作时将根据预设条件来选择二者之一用作向控制模块30供电的当前供电源，这不仅提供了更灵活的应用可能，而且有效提升了供电源的安全冗余性，增强了系统整体的可靠性。本发明允许按照不同应用需求情况来具体设定或调整上述预设条件，例如可将其可选地设置成：首先判断环境能量收集与储存单元40可供输出的电能是否足以维持控制模块30工作(例如，可判断其当前电能是否不小于一个预设值)，如果是的话，那么就可以选择该环境能源收集与储存单元40作为当前供电源来为控制模块30供电，否则就选择电源70用来为控制模块30供电。

请参阅图6，在该图中示范性地提供了供电判断选择模块50的一个可用示例。在这个示例中，该供电判断选择模块50可以包括电位器510、常开单稳态开关520和常闭单稳态开关530。其中，可将电位器510并联连接在环境能源收集与储存单元40的电压输出端上，用来对环境能量收集与储存单元40的输出电压进行采样，该采样后的电压可以用来控制常开单稳态开关520和常闭单稳态开关530的通断。对于常开单稳态开关520，它与电位器510和环境能源收集与储存单元40相连，并且在电位器510输出电压的控制下工作，当电位器510输出电压较低或没有电压输出时，则处于断开状态，当电位器510所输出的电压升高到一定值时，则进入闭合状态。对于常闭单稳态开关530，它与电位器510和电源70相连，并且在电位器510输出电压的控制下工作，当电位器510输出电压较低或没有电压输出时，则处于闭合状态，当电位器510所输出的电压升高到一定值时，则进入断开状态。应当理解的是，上述常开单稳态开关520和常闭单稳态开关530的布置位置在实际应用中是允许互换的。

对于控制模块30来讲，它是设置成用来根据接收天线10接收到的指令数据信号进行解调处理，以便生成与受控模块60相匹配的控制信号并将其向外输出。仅作为示例性情形，可以将控制模块30设置成具有信号解调单元310、解码与控制单元320和第二开关驱动单元330。其中，第二开关驱动单元330是作为可选配置，在实际应用时，可以根据受控模块60的具体配置情况来选择确定是否需要使用第二开关驱动单元330。如果使用第二开关驱动单元330的话，那么就可以如图3所示地使其一端与解码与控制单元320相连，另一端与受控模块60相连，用于输出与该受控模块60相匹配的驱动信号。该第二开关驱动单元330在受控模块60进入闭合状态前可接受来自于由供电判断选择模块50所选定的当前供电源来对整个控制模块30的统一供电，在受控模块60进入闭合状态后，则可以接受来自于电源70对于第二开关驱动单元330的专一供电，这在图3中已经示意性地标示出了它们之间的连接线路c。

对于信号解调单元310来讲，它是被设置成在控制模块30被供电后，接收经过调制的指令数据信号并将其转化出数字信号。解码与控制单元320的一端与信号解调单元310相连，另一端与受控模块60相连或者与已被选择配置的第二开关驱动单元330相连，还有一端可经由供电判断选择模块50与无源唤醒模块20中的开关组230或者第一开关驱动单元220相连(在被选用时)，在控制模块30被供电并且信号解调单元310转化出数字信号后，解码与控制单元320将根据上述数字信号来解码产生具体的指令数据信号。

在一些应用场合下，可将解码与控制单元320可选地设置成对所得到的数字信号进行如下操作：首先，将其进行解码处理(如通常将解调出数字信号中所携带的识别码、控制码与校验码)来生成相应的指令数据信号，然后将对获得的指令数据信号进行数据传输正确性校验，以便确认在传输过程中没有出错；其次，判断所获得的指令数据信号是否发送给该无线开关装置，如果确认是的话，那么就可以根据指令数据信号来输出相应的控制信号，这样的控制信号可用于输送到受控模块60来完成相应的控制操作。

本领域技术人员可以理解的是，受控模块60可以采用诸如单稳态开关、双稳态开关等任何适宜的元器件或单元等。对于单稳态开关来讲，它可以采用各种类型的NPN管、MOS管等，而双稳态开关则可以采用例如Panasonic公司DS系列的DS1E-ML-DC1.5V和DS1E-ML2-DC1.5V等。当受控模块60采用单稳态开关时，设备80在得到供电后通常需要向该单稳态开关或者控制模块中的第二开关驱动单元(在被选用时)输出信号以维持自身供电线路的接通状态，而当受控模块60采用双稳态开关时，设备80在得到供电后通常无需向双单稳态开关或者上述的第二开关驱动单元输出任何控制信号，因为该双稳态开关此时可保持高阻输出状态，供电线路将自动维持接通状态。当然，应当说明的是，在本文中各处涉及到的各类开关部件、装置或模块等允许是各种其他类型的单稳态开关、双稳态开关等，比如磁开关、微机械(MEMS)开关、MOS开关等。

如图3所示，受控模块60的输入端与控制模块30相连用来接收上述控制信号，其他的输出端则分别与电源70和设备80相连，以便可以根据上述控制信号来执行设备80与电源70之间供电线路的接通或断开操作。其中，可以将设备80连接到受控模块60或第二开关驱动单元330(在被选用时)的输入端，当受控模块60例如采用受控开关形式(如单稳态开关、双稳态开关等)并进行闭合后，使得设备80接通电源70而被供电，然后控制模块30可以向受控模块60或第二开关驱动单元330(在被选用时)输出控制信号用来控制供电通断操作。

以上介绍了图3所示的无线开关装置100的大致组成情况，下面继续示范性地描述它的基本工作原理。首先，接收天线10随时等待接收无线信号，这些无线信号其中包括了无线能量信号。如果接收天线10接收到了例如从图2所示的无线遥控器90(可内设无线开关遥控装置B)处发送出的无线能量信号，那么无源唤醒模块20中的无线能量接收与转化单元210会将此无线能量信号转化成脉冲信号，该脉冲信号可直接(或者经由可选的第一开关驱动单元220进行例如信号放大处理后)驱动开关组230中的开关进入闭合状态。然后，供电判断选择模块50将选择环境能源收集与储存单元40或电源70作为当前供电源，经由连接线路b开始向控制模块30供电，控制模块30中的信号解调单元310开始将从接收天线10接收到的指令数据信号转化出数字信号，解码与控制单元320将接收此数字信号并从中解码出具体的指令数据信号，并且可根据此指令数据信号输出相应的控制信号，该控制信号可直接(或者经由可选的第二开关驱动单元330进行例如信号放大处理后)驱动受控模块60进入闭合状态。由此，电源70可通过受控模块60经由连接线路c向第二开关驱动单元330(在被选用时)供电。如果受控模块60采用单稳态开关，那么设备80可输出有效信号来使得受控模块60维持在进入闭合状态，如果受控模块60采用双稳态开关，那么设备80可输出高阻状态。至此，无线遥控器90可停止发送无线能量信号，从而可使得无源唤醒模块20中的开关组230断开，当前供电源由此停止向控制模块30供电；当设备80在例如工作完毕等需要停止运行的情形下，可以从无线遥控器90处发送出断开指令来断开电源70，从而使得设备80回归到零功耗待机状态(即无源待机状态)。当然，在一些应用场合下，也可以从设备80处主动输出信号给受控模块60或第二开关驱动单元330(在被选用时)来断开电源，从而使自身回归到零功耗待机状态。

在图4和图5中还分别示意性地展示出了本无线开关装置的第二实施例和第三实施例，即无线开关装置200和无线开关装置300。为了避免重复叙述，以下除非特别指出之外，对于这两个不同实施例，其中与以上所讨论的图3实施例中相同或相类似的内容，由于在前文中已经进行了非常详尽的描述，因此可以直接参阅前述相应部分的具体说明，在此不再赘述。

参阅图4，在该图所示的无线开关装置200中，此时电源70可采用交流电源，该无线开关装置200除了包括接收天线10、无源唤醒模块20、控制模块30、环境能源收集与储存单元40、供电判断选择模块50和受控模块60之外，其中还增加设置了第一AC/DC单元61和第二AC/DC单元62。

在图4所示的无线开关装置200中，第一AC/DC单元61是作为可选配置，可将其一端与电源70连接，另一端与无源唤醒模块20中的开关组230连接，用来将电源70转换成(例如进行变压整流处理等)适合控制模块30需要的电源形式，以便在被供电判断选择模块50选择为当前供电源的情况下可适于向控制模块30供电。即，在使用该无线开关装置200时，当无源唤醒模块20将由接收天线10接收到的无线能量信号转化成脉冲信号并通过其直接(或者经由可选的第一开关驱动单元220)驱动开关组230中的开关进入闭合状态后，并且电源70在被选择为当前供电源后，它可以经由第一AC/DC单元61变压整流后向控制模块30供电。

对于第二AC/DC单元62来讲，它同样是作为可选配置，例如可将它与控制模块30中的第二开关驱动单元330同时使用。第二AC/DC单元62的一端与受控模块60、设备80相连，另一端与控制模块30中的第二开关驱动单元330相连，用来将电源70转换成(例如进行变压整流处理等)适合控制模块30中的第二开关驱动单元330需要的电源形式，以便在受控模块60进入闭合状态后可经由该第二AC/DC单元62来向控制模块30中的第二开关驱动单元330供电。

继续参考图5，接下来介绍在该图中展示的无线开关装置300，它可以包括接收天线10、无源唤醒模块20、控制模块30、环境能源收集与储存单元40、供电判断选择模块50、受控模块60、第一AC/DC单元61和第二AC/DC单元62，并且此时电源70可采用交流电源。

在该无线开关装置300中，第一AC/DC单元61是作为可选配置，可将其一端与无源唤醒模块20的开关组230连接，另一端与控制模块30连接，用来在上述开关组230中的开关进入闭合状态时，通过它将电源70转换成(例如进行变压整流处理等)适合控制模块30需要的电源形式，即电源70在被供电判断选择模块50选择为当前供电源后，可经由第一AC/DC单元61进行例如变压整流处理之后再向控制模块30供电。

无线开关装置300中的第二AC/DC单元62同样是作为可选配置，可将其与控制模块30中的第二开关驱动单元330同时使用。它可以采用与以上讨论的图4实施例中的第二AC/DC单元62相同的布置，并且在整个无线开关装置中具有相同或相类似的功能和作用，因此不做重复描述。

通过结合图3至图5所示的这些不同实施例，以上已经对根据本发明的无线开关装置进行了详细的示范性介绍。可以理解的是，当设备80处于待机受遥控状态时，其内部与用于提供电能的电源70之间的物理连接是被断开的，此时设备80此时是处于彻底无功耗状态，因此保证了包括无线开关装置在内的整机系统的当前待机功耗为零。据统计，仅由全国的各种家电每年待机消耗的能源将抵消掉整个三峡的发电量，因此推广应用本发明方案能够为此节省下极其可观的能耗开支，将会产生巨大的社会和经济效益。

如前所述，在设备80处于无源待机状态下时，由无线开关装置100、200或300接收到的无线能量信号仅是用于控制无源唤醒模20中开关组230的通断(即用来控制何时由电源70向控制模块30供电)，例如以采用NPN管搭建的单稳态开关用作开关组230为例，用于驱动该NPN管进行闭合只需要0.7伏特的电压和微安级别的电流，如果采用传统的锗管也只需要0.3伏特电压和微安级别的电流，当然还有许多具有更低功耗的开关类型可供本发明选择使用，所以本无线开关装置只需要很低的射频能耗就能工作，并且能够使用精准的定向传输，由此节省大量无线能量，避免将大量无线能量辐射到空中而白白浪费掉。可以理解的是，即使在与本无线开关装置相配合的无线开关遥控装置中使用例如普通5号电池，该电池也能达到理想的工作寿命，从而不仅方便应用，而且在大规模应用的情况下完全能够节省下相当可观的使用费用。同时，由于无线开关遥控装置的射频能耗能够有效降低，因此它的发射功率放大器、发射天线等零部件将得到更大的设计余地，更加便于实现微型化、集成化和低成本化，从而使得整体系统的实用性获得显著增强。

与本发明方案进行对比，现有的各种无线开关装置普通存在的共同特点是：在受控电源与受控待机设备之间的供电线路接通以前，包括用于实现解码与控制所需的所有能量消耗都需要由现有的无线遥控装置所发射的无线能量来提供。由于无线遥控装置的控制信号要覆盖一定范围来实现操作上的便利，而且更导致了无线能量传输、接收与转化过程本身损耗比较大，最后能被有效吸收利用的无线能量占总发射无线能量的比例非常低。假设某种无线开关装置每次解码、控制操作需要10毫瓦功率，如果全部由无线遥控装置所发射的无线能量来提供，由于无线能量传输效率不高，无线遥控装置可能需要使用10～100倍的发射功率，也就是0.1瓦～1瓦的无线发射功率，因此通常需要采用高价格、大容量的电池，然而这些发射出的无线能量绝大部分还是被辐射到空中白白浪费掉了。以上这些情况造成了现有的无线遥控装置在诸如电池工作寿命、使用成本、空间体积优化、元器件改进、实现精准定向传输等方面存在着缺陷和不足之处。

还需要说明的是，在例如家庭住宅、写字楼、厂房等众多区域内，根据本发明的无线开关装置根本不会或者基本上不会因受到外界干扰而意外地接通电源和设备。这是因为，在本无线开关装置中的无线能量接收与转化单元所恢复出的脉冲信号幅度通常要达到一定程度时(例如0.1伏特以上)，才有可能唤醒电源来为无线开关装置中的控制模块供电，这是一般遥控信号完全难以企及的。经过大量实际测试表面，即便是处于通话状态(或联网状态)的移动手机在与无线开关装置相距0.1米时，也无法让该无线开关装置此时恢复出0.1伏特以上的直流电。在实际应用时，可以根据不同的应用需求情况，将无线开关装置中的无线能量接收与转化单元设置成仅吸收处理某一频段范围内的无线能量信号。另外，由于不同电器往往是放置在不同房间、方向和高度，例如将两个或更多个电视机(或冰箱、空调等)同时放在同一房间、同一方向且同一高度的几率非常小，因此如果对此稍加注意，同时唤醒多个设备解码的几率在实际应用时相当低，并且完全能够避免的。

另外，根据本发明的设计思想，它还提供了一种设备供电通断操作控制方法。以下将以图7中示例来作为举例说明，该设备供电通断操作控制方法可以包括以下这些步骤：

如该图7所示，在步骤S11中，可将根据本发明所设计提供的无线开关装置布置在设备和电源之间，例如可以将该无线开关装置直接集成安装到该设备中，或者也可将其作为一个外置装置使其与该设备和电源同时相连。

然后，可以在步骤S12中，使用无线开关装置中的接收天线来接收来自于外界的无线信号，这样的无线信号可以包括但不限于例如无线能量信号、指令数据信号等，以便可以在随后的步骤S13中，可将其中的无线能量信号用于产生如前所述的脉冲信号，并且可将该脉冲信号用来对无线开关装置中的无源唤醒模块进行供电，而后者一旦上电工作后，将会促使无线开关装置中的供电判断选择模块从环境能源收集与储存单元和上述电源二者当中选择一个作为当前供电源，用来对无线开关装置中的控制模块进行供电，在前文中针对无线开关装置及其各组成部分进行介绍时，已经对以上这些内容给出了非常详细的说明，所以可参阅各相应处的具体描述。

接下来，可以在步骤S14中，使用无线开关装置将从接收天线所接收到的指令数据信号解调生成具体的控制信号，然后就可以根据此类控制信号来执行相应的电源和设备之间的接通操作或者断开操作。

以上仅是对于本设备供电通断操作控制方法的示范性说明，应当理解的是，在不违背本发明主旨的情形下，完全允许根据实际情况来对本发明方法进行灵活应用，以便能够更好地满足各种可能的不同需求。

作为举例说明，例如在上述步骤S12中，可以提供与无线开关装置相匹配的无线遥控器，通过操控该无线遥控器来发送例如无线能量信号、指令数据信号等无线信号。例如，此类无线遥控器可以仅由如前所述的无线开关遥控装置构成而仅需发送无线能量信号来在无线开关装置中产生上述脉冲信号，也可以同时具备发送无线能量信号和指令数据信号等多种信号的功能。此外，在一些应用场合下，无线开关装置也允许被设置成专门用于接收由一些装置、设备或系统等定期或不定期地自动发送的无线信号，以此来实现受控设备的定期或不定期地自动化运行。

再作为举例说明，在可选情形下，可以在上述步骤S14中，在设备与电源被接通后，从该设备处向无线开关装置发送信号，以便使得该无线开关装置中的受控模块可以保持执行设备与电源之间的接通操作。此外，在可选情形下，在上述步骤S14中，可以在设备例如需要停止运行等情形下，例如通过无线遥控器等朝向无线开关装置发送指令数据信号，以便使得该无线开关装置中的受控模块执行设备与电源之间的断开操作，从而使得该设备处于无源待机状态，或者以上过程也可以通过从该设备处向无线开关装置发送信号来实现该设备返回到无源待机状态。

对于以上这些可供选择的具体控制方式，本发明方法允许根据不同的应用场合来进行灵活选择设置，以便更好地满足各种不同的实际需求。

根据本发明的设计思想，它还提供了一种设备，可以在该设备设置例如以上示例性说明的本发明所设计提供的无线开关装置，以便可通过该无线开关装置来控制设备与电源之间的供电通断状态，从而能够更好地解决例如在前文提及到的现有技术中所存在的问题，获得以上讨论的本发明显著优于现有技术的这些突出技术优势，实现明显可观的效益。应当理解的是，根据本发明的设备可以包括但不限于各类电子设备、其中集成有此类电子设备的设备等，例如可供家庭、办公、商业场所或制造业等使用的众多类型的机电设备等。

另外，本发明进一步提供了一种设备系统，其中可包括上述根据本发明所设计提供的设备以及与其相匹配的无线遥控器，可在该无线遥控器中设置例如在前文中讨论的无线开关遥控装置，它是与根据本发明的无线开关装置相匹配，以便用来发送可被该无线开关装置中的接收天线接收到的无线信号。通常来讲，可以通过在现有的各类无线遥控装置中安装以上无线开关遥控装置来实现该设备系统中的无线遥控器。当然，在一些应用场合下，也可以仅通过无线开关遥控装置来实现该设备系统中的无线遥控器，即此时该无线遥控器是仅用于发送无线开关信号(即无线能量信号)来控制电源对设备的供电通断操作，而对于设备的其他方面操作，可以继续使用普通的现有无线遥控装置向其发送出相应的指令数据信号来完成。

以上仅以举例方式来详细阐明根据本发明的无线开关装置、设备、设备系统和设备供电通断操作控制方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种无线开关装置，其特征在于，所述无线开关装置用于设置在电源和未被供电时处于无源待机状态的设备之间，其包括：

接收天线，其设置成用于接收无线信号，所述无线信号包括无线能量信号和指令数据信号；

环境能源收集与储存单元，其设置成用于收集和存储环境能源以转化成能向外输出的电能；

供电判断选择模块，其与所述电源和所述环境能源收集与储存单元相连，并设置成根据预设条件来选择所述电源或所述环境能源收集与储存单元作为当前供电源；

无源唤醒模块，其与所述接收天线相连，并设置成用于将由所述接收天线接收到的无线能量信号进行转化以提供脉冲信号；

控制模块，其与所述接收天线相连，并设置成在通过所述脉冲信号使其和所述当前供电源之间形成电连接而被它供电后，用于对由所述接收天线接收到的指令数据信号进行解调后输出控制信号；以及

受控模块，其与所述控制模块、所述电源和所述设备相连，并设置成用于接收并根据所述控制信号来执行所述设备和所述电源之间的通断操作。

2.根据权利要求1所述的无线开关装置，其特征在于，所述无源唤醒模块至少包括：

无线能量接收与转化单元，其与所述接收天线相连，并设置成用于将从所述接收天线接收到的无线能量信号转化成所述脉冲信号；以及

开关组，其包括第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关的各自控制端均与所述无线能量接收与转化单元相连以接收所述脉冲信号，并且所述第一开关还与所述环境能源收集与储存单元、所述供电判断选择模块和所述控制模块相连，所述第二开关还与所述电源、所述供电判断选择模块和所述控制模块相连，以在接收到所述脉冲信号后使所述第一开关和所述第二开关均进入闭合状态，使得所述供电判断选择模块与所述电源和所述环境能源收集与储存单元均连通并选择其中之一来为所述控制模块供电；并且/或者

所述控制模块至少包括：

信号解调单元，其与所述接收天线相连，并设置成用于在所述控制模块被所述当前供电源供电后，将从所述接收天线接收到的指令数据信号进行解调并转化成数字信号；以及

解码与控制单元，其与所述信号解调单元、所述受控模块和所述开关组相连，并设置成用于将所述数字信号解码生成并输出所述控制信号；并且/或者

所述受控模块是受控开关，其在进入闭合状态后使得所述设备被所述电源供电，所述受控开关包括单稳态开关和双稳态开关；并且/或者

所述供电判断选择模块被设置成按照以下预设条件执行操作：判断所述环境能源收集与储存单元所能输出的电能是否不小于预设值，若是，就选择其作为所述当前供电源，否则选择所述电源作为所述当前供电源；并且/或者

所述电源包括电池、交流电源和直流电源，并且/或者所述环境能源至少包括光能、风能、热能、振动能、化学能中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的无线开关装置，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关同为单稳态开关或双稳态开关，并且所述无源唤醒模块还包括第一开关驱动单元，其与所述无线能量接收与转化单元的输出端、所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端和所述解码与控制单元相连，并设置成用于向所述开关输出与其相匹配的驱动信号，并且其在所述第一开关和所述第二开关二者进入闭合状态前由所述无线能量接收与转化单元输出的所述脉冲信号供电，在所述第一开关和所述第二开关二者进入闭合状态后由所述当前供电源供电；并且/或者

所述控制模块还包括第二开关驱动单元，其与所述解码与控制单元的输出端和所述受控开关的控制端相连，并且其输入端与所述设备相连，所述第二开关驱动单元设置成用于向所述受控开关输出与其相匹配的驱动信号，并且其在所述受控开关进入闭合状态前接受来自于所述当前供电源对整个所述控制模块的统一供电，在所述受控开关进入闭合状态后接受来自于所述电源对其的专一供电。

4.根据权利要求3所述的无线开关装置，其特征在于，当所述电源是交流电源时，所述无线开关装置还包括第一AC/DC单元，其设置在所述无源唤醒模块与所述交流电源之间用于将所述交流电源转换成适于所述控制模块使用的电源形式，以在所述受控开关进入闭合状态且所述交流电源被选择为所述当前供电源后向所述控制模块供电。

5.根据权利要求3或4所述的无线开关装置，其特征在于，所述无线开关装置还包括第二AC/DC单元，其与所述受控开关、所述设备和所述第二开关驱动单元相连，并设置成用于将所述电源转换成适于所述第二开关驱动单元使用的电源形式，以在所述受控开关进入闭合状态且所述交流电源被选择为所述当前供电源后向所述第二开关驱动单元供电。

6.根据权利要求2、3或4所述的无线开关装置，其特征在于，所述解码与控制单元被设置成执行如下操作：

将所述数字信号解码生成相应的指令数据信号并对其进行数据传输正确性校验，并且判断该指令数据信号是否发送给该无线开关装置：若是，则根据该指令数据信号输出相应的控制信号；并且/或者

在所述控制模块被所述当前供电源供电后，向所述无源唤醒模块输出信号，以控制所述脉冲信号能在所述设备和所述电源之间未被执行断开操作之前，使得所述控制模块和所述当前供电源之间保持电连接状态。

7.一种包括开关装置的设备，其特征在于，所述开关装置是根据权利要求1-6中任一项所述的无线开关装置，其用于连接向所述设备供电的电源。

8.一种设备系统，其特征在于，所述设备系统包括：

根据权利要求7所述的设备，其通过所述无线开关装置与向所述设备供电的电源相连；以及

无线遥控器，其包括天线和无线开关遥控装置，所述无线开关遥控装置与所述天线相连，并设置成与所述无线开关装置相匹配，用于经由所述天线至少发送能被所述无线开关装置中的接收天线接收的无线能量信号。

9.一种设备供电通断操作控制方法，其特征在于，包括步骤：

A.将根据权利要求1-6中任一项所述的无线开关装置设置在设备和电源之间；

B.使所述无线开关装置中的接收天线接收无线信号，所述无线信号包括无线能量信号和指令数据信号；

C.使所述无线开关装置中的无源唤醒模块基于所接收到的无线能量信号来产生脉冲信号，并通过所述脉冲信号使所述无线开关装置中的控制模块和由所述供电判断选择模块所选择的所述当前供电源之间形成电连接而被其供电；以及

D.使所述控制模块基于所接收到的指令数据信号解调生成控制信号，并根据所述控制信号来执行所述设备和所述电源之间的通断操作。

10.根据权利要求9所述的设备供电通断操作控制方法，其特征在于，在步骤B中，通过操控与所述无线开关装置相匹配的无线遥控器，向所述无线开关装置发送出所述无线信号；并且/或者

在步骤D中，当所述设备与所述电源被接通后，从所述设备处向所述无线开关装置发送信号，以使得所述无线开关装置中的受控模块保持执行所述设备与所述电源之间的接通操作；并且/或者

在步骤D中，当所述设备需要停机时，从所述无线遥控器向所述无线开关装置发送出所述指令数据信号或者从所述设备处向所述无线开关装置发送信号，以使得所述受控模块执行所述设备与所述电源之间的断开操作，从而使所述设备处于无源待机状态。

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