CN113825288A - 一种用于单火取电开关状态的反馈电路 - Google Patents

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李斌
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Abstract

本发明提供了一种用于单火取电开关状态的反馈电路，包括单火取电单元、开关状态检测电路、无线模块单元；单火取电单元一端与开关状态检测电路一端连接，开关状态检测电路的另一端与无线模块单元连接，单火取电单元用于给开关状态检测电路、无线模块单元供电，开关状态检测电路用于检测火线上电压状态并反馈给无线模块单元，无线模块单元用于根据火线电压状态控制开关状态以及同步给APP端。本发明所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路，使用较少的元器件并且对系统功耗负担极低(33ua/3.3V)，可以反馈每路灯具状态，也可以适用于多路开关的设备，可以有效避免单火开关在取电异常的情况下可能导致的灯具状态和app端状态的不一致现象。

Description

一种用于单火取电开关状态的反馈电路
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其是涉及一种用于单火取电开关状态的反馈电路。
背景技术
目前市场上智能开关的取电方式需要通过单火线取电，且绝大多数开关没有开关状态的反馈电路，由此会导致因单火取电状态异常而灯具控制失败情况下灯具的状态和用户app端状态不一致问题。
基于此问题，本方案为单火取电回路上增加灯具状态检测电路，在每次切换灯具状态后将状态结果反馈给控制单元，并由控制单元同步给app端，从而保证灯具状态和app端状态的一致。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种用于单火取电开关状态的反馈电路，以解决单火取电回路上增加灯具状态检测电路，在每次切换灯具状态后将状态结果反馈给控制单元，并由控制单元同步给app端，从而保证灯具状态和app端状态的一致的为题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于单火取电开关状态的反馈电路，包括单火取电单元、开关状态检测电路、无线模块单元；
单火取电单元一端与开关状态检测电路一端连接，开关状态检测电路的另一端与无线模块单元连接，单火取电单元用于给开关状态检测电路、无线模块单元供电，开关状态检测电路用于检测火线上电压状态并反馈给无线模块单元，无线模块单元用于根据火线电压状态控制开关状态以及同步给APP端。
进一步的，开关状态检测电路包括磁保持继电器RELAY、第一电阻R1、第二电阻R2、第一肖特基二极管D1、NMOS管Q1、第三电阻R3，磁保持继电器RELAY第一端连接单火取电电源，磁保持继电器RELAY的第二端接入到灯具端，磁保持继电器RELAY第三端与第一电阻R1第一端连接，第一电阻R1的第二端与NMOS管Q1第一第一端连接，第一肖特基二极管D1第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一肖特基二极管D1第二端与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2的第二端连接电源，NMOS管Q1第二端接地，NMOS管Q1第三端与第三电阻R3第一端连接，第三电阻R3的第二端与电源连接，NMOS管Q1的第三端还设有Zero_det，并通过Zero_det与无线模块单元连接。
进一步的，单火取电单元包括NMOS芯片、运放芯片、LDO芯片，NMOS芯片第一端与磁保持继电器第一端连接，NMOS芯片第二端与运放芯片的第一端连接，运放芯片的第二端与LDO芯片的第一端连接，LDO芯片的第二端与NMOS芯片的第三端连接，LDO芯片的第三端与无线模块单元连接，磁保持继电器的第二段与开关状态检测电路连接；
磁保持继电器为磁保持继电器RELAY。
进一步的，NMOS芯片为NMOS管Q41,运放芯片为运放芯片U17,LDO芯片为LDO芯片U18，所述NMOS管Q41的D极接入火线电流，S极为输出端L_OUT，D极与S极之间串联有肖特基二极管D36，S极同时依次通过肖特基二极管D37、肖特基二极管D38连接LDO芯片U18的输入端，LDO芯片U18的输出端通过分压电阻R62连接运放芯片U17的负向端，同时运放芯片U17的正向端通过稳压管D35连接肖特基二极管D37的负极；所述运放芯片U17的输出端通过限流电阻R61连接NMOS管Q41的G极、通过下拉电阻R60接地、同时通过限流电阻R63连接三极管Q40的基极，三极管Q40的集电极通过电阻R64连接运放芯片U17的负向端，三极管Q40的发射极接地。
相对于现有技术，本发明所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路具有以下有益效果：
本发明所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路，使用较少的元器件并且对系统功耗负担极低(33ua)，可以反馈每路灯具状态，也可以适用于多路开关的设备，可以有效避免单火开关在取电异常的情况下可能导致的灯具状态和app端状态的不一致现象。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路结构图；
图2为本发明实施例所述的单火取电模块结构图；
图3为本发明实施例所述的开光状态检测电路图；
图4为本发明实施例所述的单火取电模块电路图。
附图标记说明：
1、单火取电单元；2、开关状态检测电路；3、无线模块单元；4、NMOS芯片；5、磁保持继电器；6、运放芯片；7、LDO芯片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种用于单火取电开关状态的反馈电路，包括单火取电单元1、开关状态检测电路2、无线模块单元3；
单火取电单元1一端与开关状态检测电路2一端连接，开关状态检测电路2的另一端与无线模块单元3连接，单火取电单元1用于给开关状态检测电路2、无线模块单元3供电，开关状态检测电路2用于检测火线上电压状态并反馈给无线模块单元3，无线模块单元3用于根据火线电压状态控制开关状态以及同步给APP端。
如图3所示，开关状态检测电路2包括磁保持继电器RELAY、第一电阻R1、第二电阻R2、第一肖特基二极管D1、NMOS管Q1、第三电阻R3，磁保持继电器RELAY第一端连接单火取电电源，磁保持继电器RELAY的第二端接入到灯具端，磁保持继电器RELAY第三端与第一电阻R1第一端连接，第一电阻R1的第二端与NMOS管Q1第一端连接，第一肖特基二极管D1第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一肖特基二极管D1第二端与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2的第二端连接电源，NMOS管Q1第二端接地，NMOS管Q1第三端与第三电阻R3第一端连接，第三电阻R3的第二端与电源连接，NMOS管Q1的第三端还设有Zero_det，并通过Zero_det与无线模块单元连接；
开关状态检测电路2包括转换型磁保持继电器5RELAY，第一电阻R1，第二电阻R2,第一肖特基二极管D1,NMOS管Q1芯片BLM3400，第三电阻R3。其中，磁保持继电器的Pin3接入单火取电单元1的输入Relay_in。Pin5接入到Relay_out，其会留给用户接入到灯具的一端。Pin4连接到第一电阻R1的一端，另一端连接到D1的阴极，第二电阻R2的一端接系统电源3.3V，另一端连接D1的阳极。同时D1的阴极连接到Q1的G端。Q1的S端接地，D端连接第三电阻R3的一端并连接到无线模块的检测IO上Zero_det，R3的另一端连接系统电源3.3V。
如图2所示，单火取电单元1包括NMOS芯片4、运放芯片6、LDO芯片7，NMOS芯片4第一端与磁保持继电器5第一端连接，NMOS芯片4第二端与运放芯片6的第一端连接，运放芯片6的第二端与LDO芯片7的第一端连接，LDO芯片7的第二端与NMOS芯片4的第三端连接，LDO芯片7的第三端与无线模块单元连接，磁保持继电器5的第二段与开关状态检测电路2连接；磁保持继电器为磁保持继电器RELAY。
单火取电单元1包括NMOS芯片4 STD85N3LH5,磁保持继电器5，运放芯片6 LM321,LDO芯片7 LD2981ABU33TR，以及其他阻容，二极管等。单火取电单元1工作在磁保持继电器5闭合后，火线电流从L_IN流入，经过MOS管的DS端后流入到磁保持继电器中，然后因为继电器闭合从Relay_out端流出驱动灯具工作，形成灯具供电回路，因市电为交流信号，当为负周期时电流方向相反。取电时运放芯片LM321控制MOS芯片STD85N3LH5对灯具供电回路进行斩波并从灯具供电回路中取得部分电流经整流滤波后送入到LDO芯片LD2981ABU33TR转换为3.3V给系统和无线模块单元3供电。同时，无线模块单元3IO连接开关状态检测电路2的反馈信号。开关状态检测电路2和磁保持继电器5共同组成完整的开关状态检测电路系统。
如图4所示，NMOS芯片4为NMOS管Q41,运放芯片6为运放芯片U17,LDO芯片7为LDO芯片U18，所述NMOS管Q41的D极接入火线电流，S极为输出端L_OUT，D极与S极之间串联有肖特基二极管D36，S极同时依次通过肖特基二极管D37、肖特基二极管D38连接LDO芯片U18的输入端，LDO芯片U18的输出端通过分压电阻R62连接运放芯片U17的负向端，同时运放芯片U17的正向端通过稳压管D35连接肖特基二极管D37的负极；所述运放芯片U17的输出端通过限流电阻R61连接NMOS管Q41的G极、通过下拉电阻R60接地、同时通过限流电阻R63连接三极管Q40的基极，三极管Q40的集电极通过电阻R64连接运放芯片U17的负向端，三极管Q40的发射极接地。
本实施例NMOS芯片为NMOS管，单火取电单元3包括NMOS管Q41、运放芯片U17和LDO芯片U18，所述NMOS管Q41的D极接入火线电流，S极为输出端L_OUT，S极同时依次通过肖特基二极管D37、肖特基二极管D38连接LDO芯片U18的输入端，LDO芯片U18的输出端通过分压电阻R62连接运放芯片U17的负向端，同时运放芯片U17的正向端通过稳压管D35连接肖特基二极管D37的负极；所述运放芯片U17的输出端通过限流电阻R61连接NMOS管Q41的G极、通过下拉电阻R60接地、同时通过限流电阻R63连接三极管Q40的基极，三极管Q40的集电极通过电阻R64连接运放芯片U17的负向端，三极管Q40的发射极接地。
其电路工作原理为：火线电流从L_IN流入，经过NMOS管Q41(型号为CSD17308Q3)的DS端后从L_OUT流出，在NMOS管Q41的DS端并联有型号为B340LB-13-F二极管D36用于火线大电流的通路。型号为SM4007PL-TP的肖特基二极管D37用于从火线上形成取电回路，取电回路的电流流经二极管D37后经由稳压管D35(型号MMSZ5242B-7-F)形成5V输出电压，后经由电容C10滤波后通过肖特基二极管D38(型号SM4003PL-TP)产生5V直流电压(相对于大地L_IN)，然后经由滤波电容C24和C25后流入LDO芯片U18(LDO型号为LD2981ABU33TR)产生3.3V直流电压，后经滤波电容C27后经过限流电阻R62和R64分压后进入运放芯片U17(型号为LM321MF)的负向端。同时运放芯片U17的正向端连接由电阻R59和电容C9组成的延时电路，配合稳压管D35从而控制运放芯片U17的输出端，其输出端通过下拉电阻R60和限流电阻R63后控制三极管Q40(型号为MMBT3904)的集电极和发射极，从而控制运放芯片U17的负向端的电压。同时运放芯片U17的输出端经由限流电阻R61后连接到NMOS管Q41的栅极，从而控制NMOS管Q41的取电时间。
电路检测原理如下：
为当灯灭时，继电器的Pin3和Pin4短接在一起，此时Relay_in为持续低电平(单按键智能开关)，此时Q1截止，因此Zero_det为持续的高电平。
为当灯亮时，继电器的Pin3和Pin5短接在一起，此时Q1为系统默认导通状态，因此Zero_det为持续的低电平。
此处考虑到当设备支持2个及以上开关时，可能存在2个或以上灯状态不同的现象，此时Relay_in的电平有2种状态：
一种是所有灯具都灭，Relay_in的电平为持续的低电平，从而Zero_det为持续的高电平；
一种是有的灯亮，有的灯灭，此时Relay_in的电平为占空比小于10％的方波，且方波高电平为12V(mos取电电平)，因此Zero_det电平为取反的方波。
综上通过检测Zero_det的电平如果为持续高电平则说明该继电器的Pin3和Pin5短接在一起，即该继电器为导通状态，亦该路为灯亮。反之，如果Zero_det的电平为持续低或者方波状态，则说明该继电器的Pin3和Pin4短接在一起，即该继电器为断开状态，亦该路为灯灭。
图3中的D1为防反二极管，防止Relay_in上出现12V电平时对系统电源3.3V的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于单火取电开关状态的反馈电路，其特征在于，包括单火取电单元(1)、开关状态检测电路(2)、无线模块单元(3)；
单火取电单元(1)一端与开关状态检测电路(2)一端连接，开关状态检测电路(2)的另一端与无线模块单元(3)连接，单火取电单元(1)用于给开关状态检测电路(2)、无线模块单元(3)供电，开关状态检测电路(2)用于检测火线上电压状态并反馈给无线模块单元(3)，无线模块单元(3)用于根据火线电压状态控制开关状态以及同步给APP端。
2.根据权利要求1所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路，其特征在于：开关状态检测电路(2)包括磁保持继电器RELAY、第一电阻R1、第二电阻R2、第一肖特基二极管D1、NMOS管Q1、第三电阻R3，磁保持继电器RELAY第一端连接单火取电电源，磁保持继电器RELAY的第二端接入到灯具端，磁保持继电器RELAY第三端与第一电阻R1第一端连接，第一电阻R1的第二端与NMOS管Q1第一第一端连接，第一肖特基二极管D1第一端与第一电阻R1的第二端连接，第一肖特基二极管D1第二端与第二电阻R2第一端连接，第二电阻R2的第二端连接电源，NMOS管Q1第二端接地，NMOS管Q1第三端与第三电阻R3第一端连接，第三电阻R3的第二端与电源连接，NMOS管Q1的第三端还设有Zero_det端口，并通过Zero_det端口与无线模块单元连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路，其特征在于：单火取电单元(1)包括NMOS芯片(4)、运放芯片(6)、LDO芯片(7)，NMOS芯片(4)第一端与磁保持继电器(5)第一端连接，NMOS芯片(4)第二端与运放芯片(6)的第一端连接，运放芯片(6)的第二端与LDO芯片(7)的第一端连接，LDO芯片(7)的第二端与NMOS芯片(4)的第三端连接，LDO芯片(7)的第三端与无线模块单元连接，磁保持继电器(5)的第二段与开关状态检测电路(2)连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于单火取电开关状态的反馈电路，其特征在于：NMOS芯片(4)为NMOS管Q41,运放芯片(6)为运放芯片U17,LDO芯片(7)为LDO芯片U18，所述NMOS管Q41的D极接入火线电流，S极为输出端L_OUT，D极与S极之间串联有肖特基二极管D36，S极同时依次通过肖特基二极管D37、肖特基二极管D38连接LDO芯片U18的输入端，LDO芯片U18的输出端通过分压电阻R62连接运放芯片U17的负向端，同时运放芯片U17的正向端通过稳压管D35连接肖特基二极管D37的负极；所述运放芯片U17的输出端通过限流电阻R61连接NMOS管Q41的G极、通过下拉电阻R60接地、同时通过限流电阻R63连接三极管Q40的基极，三极管Q40的集电极通过电阻R64连接运放芯片U17的负向端，三极管Q40的发射极接地。
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