CN111182681A - 基于调制交流电波形的多装置联控电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于调制交流电波形的多装置联控电路，其包括1个或者多个控制装置；该控制装置包括单片机模块、AC/DC电源模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块和协控输入检测模块；该控制装置包括四个接线端子，其中两个分别是用于接市电AC电源的零线输入N端子和一火线输入L端子；其中一个是连接协控输入检测模块和协控输出调制模块的IN‑OUT端子；一个是用于连接交流波形调制模块的输出以及外接受控用电装置的Lx端子。本发明通过上述包含接口端子在内的电路结构，仅用普通电力线连接实现多个控制装置对单个或多个受控用电装置的联控和联调，极大程度降低了经销商和工程商的售前、售后服务成本。

Description

基于调制交流电波形的多装置联控电路

技术领域

本发明涉及受控用电装置的控制电路，具体是一种基于调制交流电波形的多装置联控电路。

背景技术

目前，公知最简单的多个控制装置共同控制一个或多个受控用电装置的一种运用是两个或三个双控墙装面板开关按双控方式接线后对同一盏或一组灯进行开、关控制；随着科技的发展和人们运用需求的升级，多个控制装置对所连受控用电装置的控制技术已逐渐从简单开、关控制升级到改变为可实现多种工作状态控制的联调、联控乃至智能控制技术，比如使用者可用多个相连的面板开关共同对所接的灯具进行多级亮度调节或多级色温调节的复杂控制；当前为实现多个控制装置共同对所连受控用电装置进行工作状态复杂控制，一般采用弱电电缆连接或无线信号连接的技术，这些技术基本都要求安装者或使用者在正常使用前必须先对各装置进行相关配对连接，配对连接的复杂性和施工难度随装置数量增多而急剧增加，不论采用弱电电缆连接或无线信号连接都面临信号衰减和信号干扰等问题，目前市面已有的控制装置的稳定性和可靠性面临不小挑战，在实际运用中这些问题已经成为渠道商拒绝合作以及客户退货的直接理由。

发明内容

在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于调制交流电波形的多装置联控电路，通过普通电线相连的多个控制装置对共同连接的一个或多个受控用电装置的工作状态进行单独或联动控制的电路结构，尤其是在有人为操控输入时通过约定的调控指令调制改变交流电正弦波波形来协同控制由普通电线相连的多个控制装置，进而以改变多个控制装置共同相连的一个或多个受控装置工作状态的技术和方法。

根据本申请的一个方面，提供一种基于调制交流电波形的多装置联控电路，其包括若干个(1个或者多个)控制装置，各控制装置包括单片机模块、AC/DC电源模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块和协控输入检测模块，AC/DC电源模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块和协控输入检测模块均与单片机模块电性连接；

AC/DC电源模块用于将交流电转换为低压直流电给各部分电路供电；交流基准检测模块用于检测交流电正弦波的过零点时刻；交流波形调制模块的输出对外连接到受控用电装置，交流波形调制模块将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形；协控输出调制模块根据单片机模块发出的控制指令将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形，并传输给其他控制装置的协控输入检测模块；协控输入检测模块检测送到协控输入检测模块的信号并将检测输出送给单片机模块；协控输入检测模块的输入端和协控输出调制模块的输出端相连，并可对外连接到其他控制装置的协控输入检测模块的输入端和协控输出调制模块的输出端；继电器控制模块用于接受单片机模块控制给受控用电装置供电或断电，以及配合协控输出调制模块实现控制指令的传输。

所述控制装置包括四个接线端子，其中两个分别是用于接市电AC电源的零线输入N端子和一火线输入L端子；其中一个是连接协控输入检测模块和协控输出调制模块的IN-OUT端子；一个是用于连接交流波形调制模块的输出以及外接受控用电装置的Lx端子；与所述Lx端子连接的受控用电装置内部电路，检测并解调出所述控制装置经所述Lx端子送出的控制指令，并根据该控制指令改变受控用电装置的工作状态；在实际运用中，所述N端子可能被误接入市电AC电源的火线，所述L端子可能被误接入市电AC电源的零线，所述多装置联控电路可正常工作。

其中，交流基准检测模块的一端连接到火线输入L端子、一端连接单片机模块，其可检测所述火线输入L端子上的交流电正弦波的过零点时刻并生成对应交流电正弦波过零点的脉冲信号输出给单片机模块，单片机模块以该过零点脉冲作为控制指令的参考基准生成控制指令；交流波形调制模块一端连接火线输入L端子，一端连接所述Lx端子，另一端到单片机模块，其接受单片机模块的控制输出并开关调制来自所述火线输入L端子的电力交流电，并将调制后的已变波形或未变波形的交流电经所述Lx端子输出给所连的受控用电装置，受控用电装置在获得供电的同时还可通过已变波形的电力交流电解调出调整受控用电装置工作状态的控制指令；继电器控制模块一端连接火线输入L端子，一端连接Lx端子，还有一端连接到单片机模块，其接受单片机的输出以控制闭合或断开继电器的干触点；协控输出调制模块，一端接所述火线输入L端子，一端接所述IN-OUT端子，另一端接单片机模块，其接受单片机模块的控制而以协控指令形式调制电力交流电的波形，并将调制后的异形波形交流电输出到所述IN-OUT端子；协控输入检测模块一端接所述IN-OUT端子，一端接单片机模块，其检测出所述IN-OUT端子所收到的异形波形交流电信号并将检测结果输出给单片机模块处理。

进一步的，所述控制装置还包括与单片机模块电性连接的无线收发模块，无线收发模块作为可选模块，其以无线方式和其它设备或系统远程相连，借由手机APP或智能语音音箱可实现远程控制或将装置的工作状态发给远程控制设备，其输出连接至单片机模块。无线收发模块包含但不限于用以远程控制的WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块、2.4GHz模块、433MHz模块、NB-IOT模块等基于不同通讯协议和通讯技术的无线模块，该无线收发模块可实现所述控制装置和远程控制设备的通讯。

进一步的，所述控制装置还包括与单片机电性连接的触控输入模块，用于接受使用者的触摸感应或按键形式的操控输入。

单片机模块接收所述触控输入模块或可选装的所述无线模块或所述协控输入检测模块的输出信号，并根据所接收到的具体信号的不同按预先约定的程序流程或数据格式分三路分别控制所述协控输出调制模块的输出、所述控制继电器控制模块中继电器干触点的开闭、控制所述交流波形调制模块的交流波形调制输出，进而控制所外接的受控用电装置的供电状态、工作状态或协同控制另一所述控制装置的工作状态后再协同控制所共同外接的受控用电装置。

进一步的，所述控制装置还包括与单片机电性连接的显示模块，其可采用LED灯阵列或LCD显示屏为使用者提供必要的有关该控制装置的当前操控状态。

作为一个可行的方案，所述交流波形调制模块包含一个开关电路、一个驱动电路；所述开关电路一端接所述火线输入L端子、一端接所述Lx端子，开关电路包含且不限于用单个或多个单向可控硅、双向可控硅、IGBT器件、MOSFET器件、快速继电器等元器件构成的电路结构，该开关电路主要用以根据单片机和所述驱动电路发出的控制信号快速通断来自所述火线输入L端子的交流电而使电力交流电正弦波变为具备一定规律的异形交流电波形后通过所述Lx端子输出，所述一定规律的异形交流电波形包含改变所述Lx端子所连的受控用电装置工作状态的控制指令。作为一个优选的方案，所述继电器控制模块的输出和所述交流波形调制模块的输出并联相接，即该所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块的其中一端均连接至所述火线输入L端子，另一端均连接至所述Lx端子；所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块均受所述单片机模块控制，所述单片机模块通过一定程序逻辑分别控制所述继电器控制模块和所述交流波形调制功能的输出；当所述控制装置应使用者操控需要而发送控制指令给相连的受控用电装置时，所述继电器控制模块断开其继电器干触点、所述交流波形调制模块受所述单片机控制调制交流电正弦波并经所述Lx端子输出给相连的受控用电装置；当使用者不再操控所述控制装置一段时间后，所述单片机控制继电器控制模块闭合继电器的干触点，将所述火线输入L端子直接和所述Lx端子短路导通，来自所述火线输入L端子的市电交流电直接经闭合的继电器干触点、所述Lx端子供给所连的受控用电装置；不论是否在发送控制指令期间，所述受控用电装置都通过所述Lx端子获得交流供电，当所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块都受单片机控制而断开输出，和所述Lx端相连的所述受控用电装置不再获得供电；把所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块就所述火线输入L端子和所述Lx端子并联相接，再结合单片机模块的控制逻辑，可充分利用继电器成本相对较低和其干触点的接触电阻比较小的特点，有效降低了整个电路构建成本，也降低了器件的功耗、减少器件的发热、保障了电路的稳定性和可靠性。

作为一个优选的方案，所述协控输出调制模块包含一个开关电路和一个驱动电路；所述开关电路一端接所述火线输入L端子、一端接所述IN-OUT端子，开关电路包含且不限于用单个或多个单向可控硅、双向可控硅、IGBT器件、MOSFET器件、快速继电器等元器件构成的电路结构；所述协控输出调制模块主要根据所述单片机和所述开关驱动电路输出的控制信号快速通断交流电，使电力交流电正弦波变为具一定规律的异形交流电波形，所述一定规律的异形交流电波形包含同步其它相连控制装置工作状态的协同控制指令；所述协控输出调制模块的输出经所述IN-OUT端子发送给外接的另外一个或多个具相同或相似电路结构的控制装置；所述协控输出调制模块的其中一端经所述L端子接到市电交流回路，一端接所述IN-OUT端子，所述IN-OUT端子即使被误接入市电回路也不会损坏内部电路，简化了安装施工中对电工的要求、降低了产品被误接的损坏风险；在实际运用中，所述协控输出调制模块并非是必须的，如只需单独一个控制装置控制受控用电设备而不需要多个控制装置相连的联控功能时，可以省去协控输出调制模块，在大规模运用中可一定程度降低实际产品的成本。

作为一个优选的方案，所述协控输入检测模块的其中一端接所述IN-OUT端子、一端接所述单片机模块，其包括将所述IN-OUT端子所出现的异形交流电波形转变为低电平脉冲信号的电路，低电平脉冲信号被送至所述单片机模块；所述单片机模块可根据信号的波形不同和出现时间不同判定信号来源，如果该信号是来自于本控制装置的所述协控输出调制模块，则单片机模块不响应该信号；如果该信号是来自于外接的控制装置，则所述单片机模块按约定的逻辑解调出低电平脉冲信号所包含的协控指令。

作为一个优选的方案，多个控制装置的Lx端子采用普通电线并联相接后外接一个或多个所述受控用电装置，所述多个控制装置的所述IN-OUT端子采用普通电线并联相接；多个控制装置基于所述并联相连的方式，再依照一定的控制逻辑形成协同控制一个或多个所连的受控用电装置的联控、联调模式；此外，按照联控、联调模式完成接线的各个所述控制装置，在AC供电后各个所述控制装置内的各个电路完成正常上电初始化，其后各个控制装置处于检测使用者操控输入的待机状态，每个控制装置的单片机模块既检测使用者的操控输入也检测来自其他控制装置经IN-OUT端子发出的控制信号；当使用者对其中一个所述控制装置进行操控(可通过直接触控输入或经无线收发模块传输输入)，该所述控制装置即刻成为主控装置，其内部的单片机成为上位机，其余所述控制装置成为从控装置，其各自的内部单片机都成为下位机；所述主控装置内的上位机按约定的程序逻辑通过调制交流波形方式改变其协控输出调制模块调制在其所述IN-OUT端子的输出，进而通过该所述IN-OUT端子相连的电线以变化交流波形的方式给各个所连的所述从控装置的IN-OUT端子发出协控指令，每个所述从控装置内部的所述协控输入检测模块和下位机分别检测和解调出协控指令，共同断开其内部所述继电器控制模块和所述协控输出调制功能模对所述Lx端子的输出，其后所述主控装置的上位机通过调制交流波形方式改变其所述继电器控制模块和所述协控输出调制功能模在所述Lx端子的输出，进而改变所连一个或多个受控用电装置的工作状态；使用者完成对所述主控装置的操控输入后的一段时间内不再有进一步的操作时，所述主控装置将退出主控装置状态以及所述从控装置将退出从控装置状态，各个所述控制装置再次恢复到检测使用者操控输入的待机状态。

作为一个优选的方案，所述控制装置还可延展电路结构以包括与单片机电性连接的开关切换电路，用以根据需要扩展一些功能以对多路受控用电装置各自进行如前述的各种控制；本发明所涉及的电路结构经特殊设计和采用特别元件后，各个接线端子在被正常或错误接入到市电电网的火线或零线时，整个控制装置的内部电路不会损坏。

本发明通过上述包含接口端子在内的电路结构，通过调制交流电波形实现多个控制装置联控或单个控制装置单控功能，仅用普通电力线连接实现多个控制装置对单个或多个受控用电装置的联控和联调，省去了采用无线连接技术所需的配置麻烦，也节省了采用弱电电缆连接技术所需的铺设成本和配置麻烦，极大程度降低了经销商和工程商的售前、售后服务成本；因控制装置和受控用电装置之间采用电力线基于交流电的波形变化进行供电和控制指令传输，保障了控制指令的稳定传输，最远通讯距离可达2公里以上，极大延展了技术运用；如把控制装置做成触摸感应面板开关，受控用电装置做成可调光、调色的灯具，用户操控触摸感应面板开关即可非常方便地多级调控灯具亮度和色温，为提高被照物的品相和改善环境光照氛围提供了极简单的实现方案，极大程度推动了商业照明和家庭照明技术的发展，使整个照明技术快速进入调光、调色时代。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1为单个控制装置的内部电路结构图和接线示意图；

图2为单个控制装置的电路原理图；

图3为交流波形调制模块电路的电路原理图；

图4为协控输出调制模块电路的电路原理图；

图5为两个控制装置相连的电路结构示意图；

图6为受控用电装置电路结构图以及多个受控用电装置的连接示意图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供一种通过普通电线相连的多个控制装置对共同连接的一个或多个受控用电装置的工作状态进行单独或联动控制的电路结构，尤其是在有人为操控输入时通过约定的调控指令调制改变交流电正弦波波形来协同控制由普通电线相连的多个控制装置，进而以改变多个控制装置共同相连的一个或多个受控装置工作状态的技术和方法。

如图1所示，本发明的基于调制交流电波形的多装置联控电路，包含一个或者多个控制装置。每个控制装置包括：一个AC/DC电源模块，其将交流电转为低压直流电给各部分电路供电；一个交流基准检测模块，其可检测出交流电正弦波的过零点时刻；一个继电器控制模块，其可接受单片机控制给受控用电装置供电或断电；一个触控输入模块，其可接受触摸感应或按键形式的使用者操控输入；一个可选装的无线收发模块；一个显示模块；一个交流波形调制模块，其可将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形；一个协控输出调制模块，其可将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形送给可选择连接另外一个相同电路结构的控制装置的内部协控输入检测模块；一个协控输入检测模块，其可检测送到协控输入检测模块的信号并将检测输出送给单片机模块；一个单片机(MCU)模块，其和上述触控输入模块、显示模块、可选装的无线收发模块、交流基准检测模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块、协控输入检测模块分别电性相连；交流波形调制模块的输出对外连接到受控用电装置；协控输入检测模块的输入端和协控输出调制模块的输出端相连，并可对外连接到另外一个具相同或相似电路结构的控制装置的协控输入检测模块输入端和协控输出调制模块的输出端。

其中，每个控制装置具体都至少带有四个接线端子：接市电AC电源的一个零线输入N端子和一个火线输入L端子；一个连接协控输入检测模块和协控输出调制模块的IN-OUT端子；一个连接交流波形调制模块输出和外接受控用电装置的Lx端子；与所述Lx端子连接的受控用电装置内部电路，检测并解调出所述控制装置经所述Lx端子送出的控制指令，并根据该控制指令改变受控用电装置的工作状态；在实际运用中，所述N端子可能被误接入市电AC电源的火线，所述L端子可能被误接入市电AC电源的零线，所述多装置联控电路可正常工作。

作为一个具体的实施例，如图2所示的电路结构为一种通过调制交流电波形实现多个装置联控或单个装置单控功能的控制装置的包含接口端子在内的内部电路结构；图2所示中，该所述控制装置1包括显示模块10、触控输入模块11、可选装的无线收发模块12、单片机模块13、继电器控制模块14、协控输出调制模块15、协控输入检测模块16、交流波形调制模块17、、AC/DC电源模块18、一个交流基准检测模块19；其中，触控输入模块连接单片机模块，其可接受使用者的触摸感应或按键形式的操控输入；显示模块连接单片机模块，其可采用LED灯阵列或LCD显示屏为使用者提供必要的有关该控制装置的当前操控状态；可选装的无线收发模块，其以无线方式和其它设备或系统远程相连，借由手机APP或智能语音音箱可实现远程控制或将控制装置的工作状态发给远程控制设备，所述无线收发模块的输出连接至单片机模块；交流基准检测模块一端连接到L端子、一端连接单片机模块，其可检测L端子上的交流电正弦波的过零点时刻并输出对应交流电正弦波过零点的脉冲信号给单片机模块，单片机以该过零点脉冲信号作为控制指令的基准参考生成控制指令；交流波形调制模块一端连接L端子，一端连接Lx端子，另一端到单片机模块，其可接受单片机模块输出的控制指令而开关调制来自L端子的电力交流电，并将调制后的已变波形或未变波形的交流电经Lx端子输出给所连的受控用电装置，受控用电装置在获得供电的同时还可通过已变波形的电力交流电解调出调整受控用电装置工作状态的控制指令，并根据控制指令改变工作状态；继电器控制模块一端连接L端子，一端连接Lx端子，还有一端连接到单片机模块，其可接受单片机的输出控制闭合或断开继电器的干触点；协控输出调制模块，一端接L端子，一端接IN-OUT端子，另一端接单片机模块，其可接受单片机模块的控制而以协控指令形式调制电力交流电的波形，并将调制后的异形波形交流电输出到IN-OUT端子；协控输入检测模块，一端接IN-OUT端子，一端接单片机模块，其可检测出IN-OUT端子所收到的异形波形交流电信号并将检测结果输出给单片机模块处理；单片机模块，其和上述触控输入模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、可选装的无线收发模块、显示模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块、协控输入检测模块分别电性相连，单片机模块可接收触控输入模块或可选装的无线模块或协控输入检测模块的输出信号，并根据所接收到的具体信号不同按约定的程序流程或数据格式分三路分别控制协控输出调制模块的输出、控制继电器控制模块中继电器干触点的开闭、控制交流波形调制模块的交流波形调制输出，进而控制所外接的受控用电装置的供电状态、工作状态或协同控制另一控制装置的工作状态后再协同控制所共同外接的受控用电装置。

本实施例中，交流波形调制模块17，如图3所示，其包含一个开关电路32、一个驱动电路31；开关电路一端接L端子、一端接Lx端子，其包含且不限于用单个或多个单向可控硅、双向可控硅、IGBT器件、MOSFET器件、快速继电器等元器件构成的电路结构，开关电路主要用以根据单片机和驱动电路31发出的控制信号快速通断来自L端子的交流电而使电力交流电正弦波变为具备一定规律的异形交流电波形后通过Lx端子输出，一定规律的异形交流电波形包含改变Lx端子所连的受控用电装置工作状态的控制指令。

继电器控制模块14的输出和交流波形调制模块17的输出并联相接，即该两个模块的其中一端都接到L端子和另一端都接到Lx端子；继电器控制模块14和交流波形调制模块17都受单片机模块控制，单片机通过一定程序逻辑分别控制继电器控制模块和交流波形调制功能的输出；当控制装置应使用者操控需要而发送控制指令给相连的受控用电装置时，继电器控制模块14断开其内部继电器的干触点、交流波形调制模块受单片机控制调制交流电正弦波并经Lx端子输出给相连的受控用电装置；当使用者不再操控控制装置一段时间后，单片机控制继电器控制模块闭合其继电器的干触点，将L端子直接和Lx端子短路导通，来自L端子的市电交流电直接经闭合的继电器干触点、Lx端子供给所连的受控用电装置；不论是否在发送控制指令期间，受控用电装置都通过Lx端子获得交流供电，当继电器控制模块14和交流波形调制模块17都受单片机控制而断开输出，和Lx端相连的受控用电装置不再获得供电；把继电器控制模块14和交流波形调制模块17就L端子和Lx端子并联相接，再结合单片机的控制逻辑，可充分利用继电器成本相对较低和其干触点的接触电阻比较小的特点，有效降低了整个电路构建成本，也降低了器件的功耗、减少器件的发热、保障了电路的稳定性和可靠性。

协控输出调制模块15，如图4所示，包含一个开关电路42和一个驱动电路41；开关电路一端接L端子、一端接IN-OUT端子，其包含且不限于用单个或多个单向可控硅、双向可控硅、IGBT器件、MOSFET器件、快速继电器等元器件构成的电路结构；协控输出调制模块主要根据单片机和驱动电路41输出的控制信号快速通断交流电而使电力交流电正弦波变为具一定规律的异形交流电波形，使一定规律的异形交流电波形包含同步其它相连控制装置工作状态的协同控制指令；协控输出调制模块15的输出经IN-OUT端子发送给外接的另外一个或多个具相同或相似电路结构的控制装置；协控输出调制模块15的其中一端经L端子接到市电交流回路，一端接IN-OUT端子，IN-OUT端子可被接入市电回路而不损坏控制装置的内部电路，简化了安装施工中对电工的要求、降低了产品被误接而损坏的风险；在实际运用中，协控输出调制模块15并非是必须的，如只需单独一个控制装置控制受控用电设备而不需要多个控制装置相连的联控功能时，可以省去协控输出调制模块，在大规模运用中可一定程度降低实际产品的成本。

协控输入检测模块16的其中一端接IN-OUT端子、一端接单片机模块，其包含可把在IN-OUT端子所出现的异形交流电波形转变为低电平脉冲信号的电路，低电平脉冲信号被送至单片机模块；单片机模块可根据信号的波形不同和出现时间不同判定信号来源，如果该信号是来自于本控制装置的所述协控输出调制模块，则单片机模块不响应该信号；如果该信号是来自于外接的控制装置，则单片机模块按约定的逻辑解调出低电平脉冲信号所包含的协控指令。

无线收发模块为可选装的模块，其包含但不限于可用以远程控制的WiFi模块、蓝牙模块、ZigBee模块、2.4GHz模块、433MHz模块、NB-IOT模块等基于不同通讯协议和通讯技术的无线模块，该通讯模块可实现控制装置和远程控制设备的通讯。

多个控制装置的Lx端子可以用普通电线并联相接后外接一个或多个受控用电装置，多个控制装置的IN-OUT端子可以用普通电线并联相接；多个控制装置可以基于并联相连的方式，再依照一定的控制逻辑形成协同控制一个或多个所连的受控用电装置的联控、联调模式；此外，联控、联调模式完成接线的各个控制装置，在AC供电后各个控制装置内的各个电路完成正常上电初始化，其后各个控制装置处于检测使用者操控输入的待机状态，每个控制装置的单片机模块既检测使用者的操控输入也检测来自其它控制装置经IN-OUT端子发出的控制信号；当使用者对其中一个控制装置进行操控(可通过直接触控输入或经无线模块传输输入)，该控制装置即刻成为主控装置，其内部的单片机成为上位机，其余控制装置成为从控装置，其各自的内部单片机都成为下位机；主控装置内的上位机按约定的程序逻辑通过调制交流波形方式改变其协控输出调制模块调制在其IN-OUT端子的输出，进而通过该IN-OUT端子相连的电线以变化交流波形的方式给各个所连的从控装置的IN-OUT端子发出协控指令，每个从控装置内部的协控输入检测模块和下位机分别检测和解调出协控指令，共同断开其内部继电器控制模块和协控输出调制功能模对Lx端子的输出，其后主控装置的上位机通过调制交流波形方式改变其继电器控制模块和协控输出调制功能模在Lx端子的输出，进而改变所连一个或多个受控用电装置的工作状态；使用者完成对主控装置的操控输入后的一段时间内不再有进一步的操作时，主控装置将退出主控装置状态以及从控装置将退出从控装置状态，各个控制装置再次恢复到检测使用者操控输入的待机状态。

图5所示为两个控制装置(分别记为控制装置1和控制装置2)按上述方式相连的电路结构示意图，图6为受控用电装置电路结构图以及多个受控用电装置的连接示意图。其中，两个控制装置的Lx端子并联相接后连接到一个或多个受控用电装置，各个受控用电装置都通过Lx端子获得供电以及改变工作状态的控制指令；如使用者的操控输入在控制装置1发生，则使用者的操控输入期间控制装置1即成为主控装置(其内部单片机变为上位机)，控制装置2即成为从控装置(其内部单片机变为下位机)。

此外，适当延展电路结构，增加一些开关切换电路即可应需要扩展一些功能以对多路受控用电装置各自进行如前述的各种控制；本发明所涉及的电路结构经特殊设计和采用特别元件后，各个接线端子在被正常或错误接入到市电电网的火线或零线时，整个控制装置的内部电路不会损坏。

本发明仅用普通电力线连接实现多个控制装置对单个或多个受控用电装置的联控和联调，省去了采用无线连接技术所需的配置麻烦，也节省了采用弱电电缆连接技术所需的铺设成本和配置麻烦，极大程度降低了经销商和工程商的售前、售后服务成本；因控制装置和受控用电装置之间采用电力线基于交流电的波形变化进行供电和控制指令传输，保障了控制指令的稳定传输，最远通讯距离可达2公里以上，极大延展了技术运用；如把控制装置做成触摸感应面板开关，受控用电装置做成可调光、调色的灯具，用户操控触摸感应面板开关即可非常方便地调控灯具亮度和色温，为提高被照物的品相和改善环境光照氛围提供了极简单的实现方案，极大程度推动了商业照明和家庭照明技术的发展，使整个照明技术快速进入调光、调色时代。

当采用可选装的无线收发模块作为控制装置的功能延展运用时，由于大多数使用者对控制装置的多样化操控可直接在本机实现；无线收发模块转发的远程控制指令，可通过本发明技术对多个受控用电装置进行有线控制；因多个受控用电装置共用一个无线收发模块，无线节点数量显著减少，多个无线收发模块间的无线信号相互干扰问题得以有效缓解，提高了基于APP、智能音箱的智能控制技术的稳定性，在给使用者智能控制的便利的同时，也极大程度地提高了使用者的操控体验感、降低了使用者的投诉率，对整个智能家居技术的落地运用提供了非常好的可行路径。

本发明技术如能结合本申请人在之前申请的《一种基于电力线传输控制指令的方法、系统及装置》发明专利(申请号或专利号：201910753208.3)一起运用，可很大程度结合两个发明专利的优势，很适合广泛运用于办公室、家庭、学校、酒店、商务会所等照明、窗帘的联调和联控运用，也适合于其它需要运用该技术的场合。

本发明有别于目前市面控制装置所用的技术，其利用相连的普通电力线传输控制指令控制，是一种可协同多个控制装置对受控用电装置的进行复杂工作状态控制的一种全新技术，因其施工和接线简单如传统机械面板开关的施工和接线，对经销商、施工人员不需进行繁杂的售前和售后培训和服务，可极大程度降低社会运作成本；众所周知，墙装面板开关的主要作用就是控制灯具，利用本发明电路结构为基础做成的多个调光调色面板开关能以普通电线相连的联控方式对所连灯具进行多样的调光、调色控制，以简单可行的方式丰富了人们的用光需求，该技术极可能大范围取代传统机械开关对灯具的控制；利用本发明技术也可做成各种不同的控制装置对各种受控用电装置进行控制，这些受控用电装置对包含且不限于可调光/调色的灯具、可控制转角或转速的电机、可调开度的排气扇、可控行程的阀门、可调温度、可调湿度、可调音量等等可变某些物理参数的各种用电装置。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于调制交流电波形的多装置联控电路，其特征在于：包括1个或者多个控制装置；

各控制装置包括单片机模块、AC/DC电源模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块和协控输入检测模块，AC/DC电源模块、交流基准检测模块、继电器控制模块、交流波形调制模块、协控输出调制模块和协控输入检测模块均与单片机模块电性连接；

AC/DC电源模块用于将交流电转换为低压直流电给各部分电路供电；交流基准检测模块用于检测交流电正弦波的过零点时刻；交流波形调制模块的输出对外连接到受控用电装置，交流波形调制模块将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形；协控输出调制模块根据单片机模块发出的控制指令将电力交流电正弦波波形调制成约定的异形波形，并传输给其他控制装置的协控输入检测模块；协控输入检测模块检测送到协控输入检测模块的信号并将检测输出送给单片机模块；协控输入检测模块的输入端和协控输出调制模块的输出端相连，并可选的对外连接到其他控制装置的协控输入检测模块的输入端和协控输出调制模块的输出端；继电器控制模块用于接受单片机模块控制给受控用电装置供电或断电，以及配合协控输出调制模块实现控制指令的传输。

2.根据权利要求1所述的多装置联控电路，其特征在于：所述控制装置包括四个接线端子，其中两个分别是用于接市电AC电源的零线输入N端子和一火线输入L端子；其中一个是连接协控输入检测模块和协控输出调制模块的IN-OUT端子；一个是用于连接交流波形调制模块的输出以及外接受控用电装置的Lx端子；与所述Lx端子连接的受控用电装置内部电路，检测并解调出所述控制装置经所述Lx端子送出的控制指令，并根据该控制指令改变受控用电装置的工作状态。

3.根据权利要求2所述的多装置联控电路，其特征在于：交流基准检测模块的一端连接到火线输入L端子、一端连接所述单片机模块，其检测所述火线输入L端子上的交流电正弦波的过零点时刻并生成对应交流电正弦波过零点的脉冲信号输出给所述单片机模块，所述单片机模块以该过零点脉冲信号作为控制指令的参考基准生成控制指令；交流波形调制模块一端连接火线输入L端子，一端连接所述Lx端子，另一端到所述单片机模块，其接受所述单片机模块的控制输出并开关调制来自所述火线输入L端子的电力交流电，并将调制后的已变波形或未变波形的交流电经所述Lx端子输出给所连的受控用电装置，所述受控用电装置在获得供电的同时还通过已变波形的电力交流电解调出调整受控用电装置工作状态的控制指令；继电器控制模块一端连接所述L端子，一端连接所述Lx端子，还有一端连接到所述单片机模块，其接受所述单片机的输出以控制闭合或断开继电器的干触点；协控输出调制模块，一端接所述火线输入L端子，一端接所述IN-OUT端子，另一端接所述单片机模块，其接受所述单片机模块的控制而以协控指令形式调制电力交流电的波形，并将调制后的异形波形交流电输出到所述IN-OUT端子；协控输入检测模块一端接所述IN-OUT端子，一端连接所述单片机模块，其检测出所述IN-OUT端子所收到的异形波形交流电信号并将检测结果输出给所述单片机模块处理。

4.根据权利要求1-3任一所述的多装置联控电路，其特征在于：所述控制装置还包括与所述单片机模块电性连接的无线收发模块；所述单片机模块接收所述无线收发模块或所述协控输入检测模块的输出信号，并根据所接收到的具体信号的不同按预先约定的程序流程或数据格式分三路分别控制所述协控输出调制模块的输出、所述控制继电器控制模块中继电器干触点的开闭、控制所述交流波形调制模块的交流波形调制输出，进而控制所外接的受控用电装置的供电状态、工作状态或协同控制另一所述控制装置的工作状态后再协同控制所共同外接的受控用电装置。

5.根据权利要求1-3任一所述的多装置联控电路，其特征在于：所述控制装置还包括与所述单片机模块电性连接的触控输入模块，用于接受使用者的触摸感应或按键形式的操控输入；所述单片机模块接收所述触控输入模块或所述协控输入检测模块的输出信号，并根据所接收到的具体信号的不同按预先约定的程序流程或数据格式分三路分别控制所述协控输出调制模块的输出、所述控制继电器控制模块中继电器干触点的开闭、控制所述交流波形调制模块的交流波形调制输出，进而控制所外接的受控用电装置的供电状态、工作状态或协同控制另一所述控制装置的工作状态后再协同控制所共同外接的受控用电装置。

6.根据权利要求1-3任一所述的多装置联控电路，其特征在于：所述控制装置还包括与所述单片机电性连接的显示模块，其采用LED灯阵列或LCD显示屏为使用者提供必要的有关该所述控制装置的当前操控状态。

7.根据权利要求2或3所述的多装置联控电路，其特征在于：所述交流波形调制模块包含一个开关电路、一个驱动电路；所述开关电路一端接所述火线输入L端子、一端接所述Lx端子，该开关电路用以根据单片机模块和所述驱动电路发出的控制信号快速通断来自所述火线输入L端子的交流电，使电力交流电正弦波变为具备一定规律的异形交流电波形后通过所述Lx端子输出，所述一定规律的异形交流电波形包含改变所述Lx端子所连的受控用电装置工作状态的控制指令。

8.根据权利要求2或3所述的多装置联控电路，其特征在于：所述继电器控制模块的输出和所述交流波形调制模块的输出并联相接，即该所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块的其中一端均连接至所述火线输入L端子，另一端均连接至所述Lx端子；所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块均受所述单片机模块控制，所述单片机模块通过一定程序逻辑分别控制所述继电器控制模块和所述交流波形调制功能的输出；当所述控制装置应使用者操控需要而发送控制指令给相连的受控用电装置时，所述继电器控制模块断开其继电器干触点、所述交流波形调制模块受所述单片机控制调制交流电正弦波并经所述Lx端子输出给相连的受控用电装置；当使用者不再操控所述控制装置一段时间后，所述单片机控制继电器控制模块闭合继电器的干触点，将所述火线输入L端子直接和所述Lx端子短路导通，来自所述火线输入L端子的市电交流电直接经闭合的继电器干触点、所述Lx端子供给所连的受控用电装置；不论是否在发送控制指令期间，所述受控用电装置都通过所述Lx端子获得交流供电，当所述继电器控制模块和所述交流波形调制模块都受所述单片机控制而断开输出，和所述Lx端相连的所述受控用电装置不再获得供电。

9.根据权利要求2或3所述的多装置联控电路，其特征在于：所述协控输出调制模块包含一个开关电路和一个驱动电路；所述开关电路一端接所述火线输入L端子、一端接所述IN-OUT端子；所述协控输出调制模块根据所述单片机模块和所述开关驱动电路输出的控制信号快速通断交流电，使电力交流电正弦波变为具一定规律的异形交流电波形，所述一定规律的异形交流电波形包含同步其它相连控制装置工作状态的协同控制指令；所述协控输出调制模块的输出经所述IN-OUT端子发送给外接的另外一个或多个具相同或相似电路结构的控制装置。

10.根据权利要求2或3所述的多装置联控电路，其特征在于：多个所述控制装置的所述Lx端子采用普通电线并联相接后外接一个或多个所述受控用电装置；多个控制装置基于所述并联相连的方式，再依照一定的控制逻辑形成协同控制一个或多个所连的受控用电装置的联控、联调模式。

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