CN114844491A - 一种单火线智能开关及单火线多控开关 - Google Patents

Abstract

本申请适用于开关技术领域，提供了一种单火线智能开关及单火线多控开关，单火线智能开关包括：通断状态检测单元，用于向主控单元发送通断状态信号；开关位置检测单元，用于向主控单元发送开关位置信号；主控单元，用于根据通断状态信号、开关位置信号以及接收到的开关控制信号生成用于控制目标供电通路通断的通断控制信号；通断控制单元，用于根据通断控制信号接通或切断目标供电通路；电源单元，用于向通断状态检测单元、开关位置检测单元、主控单元及通断控制单元供电。通过该单火线智能开关不仅可以实现对负载的智能化控制，而且可以实现对传统的多控开关的兼容，进而实现对负载的多样化控制，且降低了传统的单火线多控开关的智能化改装成本。

Description

一种单火线智能开关及单火线多控开关

技术领域

本申请属于开关技术领域，尤其涉及一种单火线智能开关及单火线多控开关。

背景技术

在家庭用电环境中，基于安全和成本的考虑，传统开关(例如机械开关)通常采用单火线供电方式，即只引入一条火线到开关的输入端，开关的输出端通过火线与负载连接，通过开关接通或切断火线来实现对负载的控制。采用单火线供电方式的开关通常被称为单火线开关，传统的单火线开关包括单控开关和多控开关，多控开关可以实现在多处控制同一个负载的功能。

随着智能家电的普及，采用智能开关改装传统开关的需求越来越大。为了节约布线成本，通常采用单火线智能开关对传统的单火线开关进行改装。然而，在采用现有的单火线智能开关对传统的单火线多控开关进行改装时，由于现有的单火线智能开关的内部电路结构的原因，因此通常需要将多控开关的功能进行无效才能实现对传统的单火线多控开关的智能化改装，可见，在采用现有的单火线智能开关对传统的单火线多控开关进行改装时无法实现对多控开关的兼容，进而无法实现对负载的多样化控制。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种单火线智能开关及单火线多控开关，以解决在采用现有的单火线智能开关对传统的单火线多控开关进行改装时无法实现对多控开关的兼容，进而导致无法实现对负载的多样化控制的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种单火线智能开关，用于连接市电的火线和单刀双掷开关的导通端，所述单刀双掷开关的活动端通过火线连接负载的一端，所述负载的另一端连接所述市电的零线，所述单火线智能开关包括：通断状态检测单元、开关位置检测单元、主控单元、通断控制单元及电源单元；

所述通断状态检测单元与所述市电的火线和所述通断控制单元连接，所述通断状态检测单元用于向所述主控单元发送通断状态信号；所述通断状态信号用于表示所述市电的火线与所述负载之间的供电通路的通断状态；

所述开关位置检测单元的第一输入端和第二输入端分别通过火线与所述单刀双掷开关的第一导通端和第二导通端连接，所述开关位置检测单元用于向所述主控单元发送开关位置信号；所述开关位置信号用于表示所述单刀双掷开关的活动端当前所连接的所述单刀双掷开关的目标导通端；

所述主控单元与所述通断状态检测单元和所述开关位置检测单元连接，所述主控单元用于根据所述通断状态信号、所述开关位置信号以及接收到的开关控制信号生成用于控制目标供电通路通断的通断控制信号；所述目标供电通路为所述目标导通端所在的供电通路；

所述通断控制单元的第一导通端和第二导通端分别通过火线与所述单刀双掷开关的第一导通端和第二导通端连接，所述通断控制单元用于根据所述通断控制信号接通或切断所述目标供电通路；

所述电源单元与所述市电的火线和所述单刀双掷开关的导通端连接，所述电源单元用于向所述通断状态检测单元、所述开关位置检测单元、所述主控单元及所述通断控制单元供电。

可选的，所述电源单元包括：交流转直流子单元和稳压子单元；

所述交流转直流子单元与所述市电的火线和所述单刀双掷开关的导通端连接，所述交流转直流子单元用于在所述供电通路均被切断时向所述稳压子单元输出预设直流电信号；

所述稳压子单元与所述交流转直流子单元连接，所述稳压子单元用于将所述预设直流电信号转换为所述通断状态检测单元、所述开关位置检测单元、所述主控单元及所述通断控制单元工作所需的目标直流电信号。

可选的，所述通断状态检测单元还与所述稳压子单元连接，所述通断状态检测单元还用于在任一所述供电通路被接通时向所述稳压子单元输出所述预设直流电信号。

可选的，所述通断控制单元包括：继电器驱动子单元和继电器；

所述继电器驱动子单元的输入端与所述主控单元连接，所述继电器驱动子单元的输出端与所述继电器连接，所述继电器驱动子单元用于根据所述通断控制信号驱动所述继电器接通或切断所述目标供电通路。

可选的，所述单火线智能开关还包括与所述主控单元连接的无线通信单元；

所述无线通信单元用于接收终端设备发送的所述开关控制信号，并向所述主控单元发送所述开关控制信号。

可选的，所述单火线智能开关还包括与所述主控单元连接的控制按钮；

所述控制按钮用于在检测到按钮操作时生成所述开关控制信号，并向所述主控单元发送所述开关控制信号。

可选的，所述通断状态检测单元包括：第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器、第五电阻、第一二极管、稳压二极管、第六电阻、第七电阻、第一电容及第二电容；

所述第一开关管的第一导通端与所述市电的火线连接，所述第一开关管的第二导通端和所述第五电阻的第一端的共接点与所述通断控制单元的控制端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极、所述运算放大器的电源端、所述稳压二极管的阴极以及所述第一电容的第一端的共接点与所述稳压子单元的输入端连接，所述第一电容的第二端接地，所述稳压二极管的正极、所述第二电容的第一端、所述第六电阻的第一端以及所述运算放大器的正输入端共接，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第二端均接地，所述第七电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接，所述第七电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述运算放大器的负输入端共接，所述运算放大器的输出端、所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端共接，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的受控端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的受控端连接，所述第二开关管的第一导通端和所述第四电阻的第二端的共接点与所述主控单元连接，所述第二开关管的第二导通、所述第三电阻的第二端以及所述运算放大器的地端均接地。

可选的，所述开关位置检测单元包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三开关管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第四开关管；

所述第八电阻的第一端为所述开关位置检测单元的第一输入端，所述第八电阻的第二端、所述第九电阻的第一端以及所述第三开关管的受控端共接，所述第九电阻的第二端和所述第三开关管的第二导通端均接地，所述第三开关管的第一导通端与所述第十电阻的第二端共接作为所述开关位置检测单元的第一输出端，所述第十电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接；所述第十一电阻的第一端为所述开关位置检测单元的第二输入端，所述第十一电阻的第二端、所述第十二电阻的第一端以及所述第四开关管的受控端共接，所述第十二电阻的第二端和所述第四开关管的第二导通端均接地，所述第四开关管的第一导通端与所述第十三电阻的第二端共接作为所述开关位置检测单元的第二输出端，所述第十三电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接。

可选的，所述继电器驱动子单元包括：第二二极管、第三二极管、第五开关管、第六开关管、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻及第十七电阻；

所述第二二极管的阳极与所述第五开关管的第一导通端共接作为所述继电器驱动子单元的第一输出端，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极共接作为所述继电器驱动子单元的第二输出端，所述第三二极管的阳极与所述第六开关管的第一导通端共接作为所述继电器驱动子单元的第三输出端，所述第五开关管的受控端、所述第十四电阻的第一端以及所述第十五电阻的第一端共接，所述第十四电阻的第二端为所述继电器驱动子单元的第一输入端，所述第十五电阻的第二端和所述第五开关管的第二导通端均接地，所述第六开关管的受控端、所述第十六电阻的第一端以及所述第十七电阻的第一端共接，所述第十六电阻的第二端为所述继电器驱动子单元的第二输入端，所述第十七电阻的第二端和所述第六开关管的第二导通端均接地。

第二方面，本申请实施例提供一种单火线多控开关，包括单刀双掷开关和如上述第一方面或第一方面的任一可选方式所述的单火线智能开关。

实施本申请实施例提供的一种单火线智能开关及单火线多控开关具有以下有益效果：

本申请实施例提供的单火线智能开关，由于通断状态检测单元可以输出用于表示市电的火线与负载之间的供电通路的通断状态的通断状态信号，开关位置检测单元可以输出用于表示单刀双掷开关的活动端当前所连接的单刀双掷开关的目标导通端的开关位置信号，主控单元可以根据通断状态信号、开关位置信号以及接收到的开关控制信号生成用于控制目标供电通路通断的通断控制信号，通断控制单元可以根据通断控制信号接通或切断所述目标供电通路，因此用户可以通过向该单火线智能开关输入开关控制信号来控制该单火线智能开关接通或切断目标供电通路，进而实现了对负载的智能化控制；由于在采用本申请实施例提供的单火线智能开关对传统的单火线多控开关进行改装时，只需将该单火线智能开关与市电的火线和单刀双掷开关的导通端连接，即只需用该单火线智能开关去替换传统的单火线多控开关中的其中一个开关，而无需无效掉传统的双控开关的功能，因此实现了对传统的多控开关的兼容，使得用户不仅可以通过该单火线智能开关对负载进行智能化控制，还可以通过单刀双掷开关对负载进行控制，从而实现了对负载的多样化控制，而且降低了传统的单火线多控开关的智能化改装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种传统的单火线多控开关的连接方式示意图；

图2为本申请实施例提供的一种单火线智能开关的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种单火线智能开关的结构示意；

图4为本申请实施例提供的一种单火线智能开关的电路原理示意图；

图5为本实施例提供的一种单火线智能开关在工作时所涉及到的信号的波形示意图；

图6为本申请实施例提供的一种单火线多控开关的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还应当理解，在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

多控开关指由至少两个开关组成的开关，该至少两个开关可以被设置在不同的地方，这样用户可以在不同的地方操控开关，进而实现在多处控制同一个负载的功能。单火线多控开关指采用单火线供电方式的多控开关，单火线供电方式指只从市电引入一条火线到多控开关的输入端，多控开关的输出端通过火线与负载的一端连接，负载的另一端连接市电的零线，通过多控开关接通或切断火线来实现对负载的控制。

以单火线多控开关包括两个开关为例，图1示例性地示出了一种传统的单火线多控开关的连接方式，如图1中的(a)所示，该单火线多控开关包括单刀双掷开关11和单刀双掷开关12。其中，单刀双掷开关11的活动端a0作为单火线多控开关的输入端，该输入端用于引入市电的火线，单刀双掷开关12的活动端b0作为单火线多控开关的输出端，该输出端通过火线与负载的一端连接，负载的另一端与市电的零线连接。单刀双掷开关11的第一导通端a1与单刀双掷开关12的第一导通端b1连接，进而在火线与负载之间形成了一条供电通路A1；单刀双掷开关11的第二导通端a2与单刀双掷开关12的第二导通端b2连接，进而在火线与负载之间形成了另一条供电通路A2。

当单刀双掷开关11的活动端a0与其第一导通端a1连接，且单刀双掷开关12的活动端b0与其第一导通端b1连接时，如图1中的(b)所示，供电通路A1被接通，此时市电可以通过供电通路A1为负载供电(如图中的虚线所示)；当单刀双掷开关11的活动端a0与其第二导通端a2连接，且单刀双掷开关12的活动端b0与其第二导通端b2连接时，如图1中的(c)所示，供电通路A2被接通，此时市电可以通过供电通路A2为负载供电(如图中的虚线所示)。

当单刀双掷开关11的活动端a0与其第一导通端a1连接，且单刀双掷开关12的活动端b0与其第二导通端b2连接时，两条供电通路A1和A2均被切断，此时市电无法为负载供电。或者，当单刀双掷开关11的活动端a0与其第二导通端a2连接，且单刀双掷开关12的活动端b0与其第一导通端b1连接时，两条供电通路A1和A2均被切断，此时市电无法为负载供电。

在对上述单火线多控开关进行智能化改装时，为了节约布线成本，通常采用单火线智能开关对上述单火线多控开关进行改装。在采用现有的单火线智能开关对上述单火线多控开关进行改装时，由于现有的单火线智能开关的内部电路结构的原因，通常需要将上述单火线多控开关的功能进行无效，这样无法实现对上述单火线多控开关的兼容，进而导致无法实现对负载的多样化控制。

基于此，本申请实施例提供了一种单火线智能开关，通过该单火线智能开关替换上述单火线多控开关中的其中一个开关，形成新的单火线多控开关，该新的多控开关不仅可以兼容多控开关的功能，而且可以通过单火线智能开关实现对负载的智能化控制，进而实现了对负载的多样化控制。

以下对本申请实施例提供的单火线智能开关进行详细说明。

请参阅图2，图2为本申请实施例提供的一种单火线智能开关的结构示意图。如图2所示，该单火线智能开关200可以与市电的火线和单刀双掷开关100的导通端(c1和c2)连接，单刀双掷开关100的活动端c0通过火线连接负载300的一端，负载300的另一端连接市电的零线。

该单火线智能开关200包括：通断状态检测单元21、开关位置检测单元22、主控单元23、通断控制单元24及电源单元25。

具体地，通断状态检测单元21与市电的火线和通断控制单元24连接，通断状态检测单元21用于向主控单元23发送通断状态信号；该通断状态信号用于表示市电的火线与负载之间的供电通路的通断状态。

本实施例中，通断控制单元24包括控制端d0、第一导通端d1及第二导通端d2，通断状态检测单元21具体与通断控制单元24的控制端d0连接，通断控制单元24的第一导通端d1和第二导通端d2分别通过火线与单刀双掷开关100的第一导通端c1和第二导通端c2连接。

在具体应用中，通断控制单元24可以控制其控制端d0与其第一导通端d1或第二导通端d2连接；单刀双掷开关100的活动端c0可以被控与其第一导通端c1或第二导通端c2连接。基于此，市电的火线与负载300之间形成了两条供电通路，一条供电通路是单刀双掷开关100的活动端c0、单刀双掷开关100的第一导通端c1、通断控制单元24的第一导通端d1以及通断控制单元24的控制端d0所在的供电通路，具体地，当单刀双掷开关100的活动端c0与其第一导通端c1连接，且通断控制单元24的控制端d0与其第一导通端d1连接时，该条供电通路被接通；另一条供电通路是单刀双掷开关100的活动端c0、单刀双掷开关100的第二导通端c2、通断控制单元24的第二导通端d2以及通断控制单元24的控制端d0所在的供电通路，具体地，当单刀双掷开关100的活动端c0与其第二导通端c2连接，且通断控制单元24的控制端d0与其第二导通端d2连接时，该条供电通路被接通。

本实施例中，通断状态检测单元21在检测到市电的火线与负载300之间的任一供电通路被接通时可以输出脉冲信号，该脉冲信号用于表示市电的火线与负载300之间有一条供电通路被接通，即此时市电可以通过该条被接通的供电通路为负载300供电；通断状态检测单元21在检测到市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断时可以输出低电平信号(即电压为0伏的信号)，该低电平信号用于表示市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断，即此时市电无法为负载300供电。

具体地，开关位置检测单元22的第一输入端和第二输入端分别通过火线与单刀双掷开关100的第一导通端c1和第二导通端c2连接，开关位置检测单元22用于向主控单元23发送开关位置信号；该开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前所连接的单刀双掷开关100的目标导通端。

其中，目标导通端可以为单刀双掷开关100的第一导通端c1或第二导通端c2。当单刀双掷开关100的活动端c0与其第一导通端c1连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第一导通端c1时，开关位置检测单元22可以向主控单元23发送第一开关位置信号，该第一开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第一导通端c1连接；当单刀双掷开关100的活动端c0与其第二导通端c2连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第二导通端c2时，开关位置检测单元22可以向主控单元23发送第二开关位置信号，该第二开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第二导通端c2连接。

具体地，主控单元23与通断状态检测单元21和开关位置检测单元22连接，主控单元23可以接收开关控制信号，并根据通断状态信号、开关位置信号以及开关控制信号生成用于控制目标供电通路的通断控制信号；目标供电通路为单刀双掷开关100的目标导通端所在的供电通路。

本实施例中，开关控制信号包括开控制信号和关控制信号。作为示例而非限定，开关控制信号可以是主控单元23通过无线通信方式接收到的。

通断控制信号包括导通控制信号和关断控制信号。其中，导通控制信号用于指示通断控制单元24接通目标供电通路；关断控制信号用于指示通断控制单元24切断目标供电通路。

在本申请的一个实施例中，当通断状态信号用于表示市电的火线与负载300之间有一条供电通路被接通时，主控单元23接收到的开关控制信号为关控制信号，此时主控单元23生成关断控制信号。具体地，当开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第一导通端c1连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第一导通端c1时，主控单元23生成用于切断单刀双掷开关100的第一导通端c1所在的供电通路的关断控制信号；当开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第二导通端c2连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第二导通端c2时，主控单元23生成用于切断单刀双掷开关100的第二导通端c2所在的供电通路的关断控制信号。

在本申请的另一个实施例中，当通断状态信号用于表示市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断时，主控单元23接收到的开关控制信号为开控制信号，此时主控单元23生成导通控制信号。具体地，当开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第一导通端c1连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第一导通端c1时，主控单元23生成用于接通单刀双掷开关100的第一导通端c1所在的供电通路的导通控制信号；当开关位置信号用于表示单刀双掷开关100的活动端c0当前与其第二导通端c2连接，即目标导通端为单刀双掷开关100的第二导通端c2时，主控单元23生成用于导通单刀双掷开关100的第二导通端c2所在的供电通路的导通控制信号。

具体地，通断控制单元24用于根据主控单元23输出的通断控制信号接通或切断目标供电通路。

本实施例中，当主控单元23输出导通控制信号时，通断控制单元24接通目标供电通路，使得市电可以通过该目标供电通路为负载300供电；当主控单元23输出关断控制信号时，通断控制单元24切断目标供电通路，使得市电无法通过该目标供电通路为负载300供电。

本实施例中，当目标供电通路为通断控制单元24的第一导通端d1所在的供电通路时，通断控制单元24可以通过控制其控制端d0与其第一导通端d1连接来接通目标供电通路，或者通断控制单元24可以通过控制其控制端d0与其第一导通端d1断开来切断目标供电通路。当目标供电通路为通断控制单元24的第二导通端d2所在的供电通路时，通断控制单元24可以通过控制其控制端d0与其第二导通端d2连接来接通目标供电通路，或者通断控制单元24可以通过控制其控制端d0与其第二导通端d2断开来切断目标供电通路。

具体地，电源单元25与市电的火线和单刀双掷开关的100导通端(c1和c2)连接，电源单元25用于将市电转换为通断状态检测单元21、开关位置检测单元22、主控单元23及通断控制单元24工作所需的目标直流电信号，并向通断状态检测单元21、开关位置检测单元22、主控单元23及通断控制单元24供电。

其中，通断状态检测单元21、开关位置检测单元22、主控单元23及通断控制单元24工作所需的目标直流电信号的电压可以相同，也可以不同，具体根据实际情况确定，此处不对上述各个单元工作所需的目标直流电信号的电压进行限定。

以上可以看出，本申请实施例提供的单火线智能开关，由于通断状态检测单元可以输出用于表示市电的火线与负载之间的供电通路的通断状态的通断状态信号，开关位置检测单元可以输出用于表示单刀双掷开关的活动端当前所连接的单刀双掷开关的目标导通端的开关位置信号，主控单元可以根据通断状态信号、开关位置信号以及接收到的开关控制信号生成用于控制目标供电通路通断的通断控制信号，通断控制单元可以根据通断控制信号接通或切断所述目标供电通路，因此用户可以通过向该单火线智能开关输入开关控制信号来控制该单火线智能开关接通或切断目标供电通路，进而实现了对负载的智能化控制；由于在采用本申请实施例提供的单火线智能开关对传统的单火线多控开关进行改装时，只需将该单火线智能开关与市电的火线和单刀双掷开关的导通端连接，即只需用该单火线智能开关去替换传统的单火线多控开关中的其中一个开关，而无需无效掉传统的双控开关的功能，因此实现了对传统的多控开关的兼容，使得用户不仅可以通过该单火线智能开关对负载进行智能化控制，还可以通过单刀双掷开关对负载进行控制，从而实现了对负载的多样化控制，而且降低了传统的单火线多控开关的智能化改装成本。

请参阅图3，图3为本申请另一实施例提供的一种单火线智能开关的结构示意图。如图3所示，相对于图2对应的实施例，本实施例中的电源单元25具体包括：交流转直流子单元251和稳压子单元252。

具体地，交流转直流子单元251与市电的火线和单刀双掷开关100的导通端(c1和c2)连接，交流转直流子单元251用于在市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断时向稳压子单元252输出预设直流电信号。

其中，预设直流电信号的电压可以根据实际需求确定，此处不做限制。

具体地，稳压子单元252与交流转直流子单元251连接，稳压子单元252用于向将上述预设直流电信号转换为通断状态检测单元21、开关位置检测单元22、主控单元23及通断控制单元24工作所需的目标直流电信号

其中，目标直流电信号的电压为VCC，VCC的大小可以根据实际需求确定，此处不做限制。

由于交流转直流子单元251在市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断时向稳压子单元252输出预设直流电信号，因此在市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断时，稳压子单元252可以正常向上述各个单元供电。

在本申请的另一个实施例中，通断状态检测单元21还与稳压子单元252连接，通断状态检测单元21还用于在市电的火线与负载300之间的任一供电通路被接通时向稳压子单元252输出预设直流电信号。

这样，在市电的火线与负载300之间的任一供电通路被接通时，稳压子单元252也可以正常向上述各个单元供电。

在本申请的又一个实施例中，通断控制单元24具体包括：继电器驱动子单元241和继电器242。其中：

继电器驱动子单元241的输入端与主控单元23连接，继电器驱动子单元241的输出端与继电器242的驱动端连接，继电器驱动子单元241用于根据主控单元23输出的通断控制信号驱动继电器242接通或切断目标供电通路。

在具体应用中，继电器242可以为磁保持继电器，磁保持继电器只需在导通或关断的瞬间消耗电能，因此可以降低功耗。

在本申请的又一个实施例中，单火线智能开关200还包括与主控单元23连接的无线通信单元26。具体地，无线通信单元26用于接收终端设备发送的开关控制信号，并向主控单元23发送该开关控制信号。

在具体应用中，终端设备可以为手机、平板电脑及遥控器等电子设备。

无线通信单元26可以为红外通信单元、无线保真(Wireless Fidelity，WIFI)单元、近场通信(Near Field Communication，NFC)单元或紫蜂(ZigBee)通信单元等，此处不对无线通信单元26的具体实现方式进行限定。

在本申请的又一个实施例中，单火线智能开关200还包括与主控单元23连接的控制按钮27。具体地，控制按钮27用于在检测到按钮操作时生成开关控制信号，并向主控单元23发送该开关控制信号。

在具体应用中，控制按钮27可以为机械开关或触控开关等。

主控单元23可以为单片机、中央处理单元(central processing unit，CPU)或微控制单元(micro controller unit，MCU)等。

本实施例中，通过在单火线智能开关200中设置无线通信单元26和控制按钮27，使得用户可以通过多种不同的方式实现对负载300的智能化控制。

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的一种单火线智能开关的电路原理示意图。如图4所示，本实施例中，通断状态检测单元21包括：第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、运算放大器U1、第五电阻R5、第一二极管D1、稳压二极管D2、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1及第二电容C2。其中：

第一开关管Q1的第一导通端与市电的火线连接，第一开关管Q1的第二导通端和第五电阻R5的第一端的共接点与通断控制单元24的控制端d0连接，第五电阻R5的第二端与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极、运算放大器U1的电源端、稳压二极管D2的阴极以及第一电容C1的第一端的共接点与稳压子单元252的输入端连接，第一电容C1的第二端接地，稳压二极管D2的正极、第二电容C2的第一端、第六电阻R6的第一端以及运算放大器U1的正输入端共接，第二电容C2的第二端与第六电阻R6的第二端均接地，第七电阻R7的第一端与稳压子单元252的输出端连接，第七电阻R7的第二端、第四电阻R4的第一端以及运算放大器U1的负输入端共接，运算放大器U1的输出端、第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端以及第三电阻R3的第一端共接，第一电阻R1的第一端与第一开关管Q1的受控端连接，第二电阻R2的第二端与第二开关管Q2的受控端连接，第二开关管Q2的第一导通端和第四电阻R4的第二端的共接点与主控单元23连接，第二开关管Q2的第二导通、第三电阻R3的第二端以及运算放大器U1的地端均接地。

本实施例中，市电的火线接地。当市电的火线与负载300之间的任一供电通路被接通时，该供电通路上会存在如图5中的(a)所示的交流电信号51。

在交流电信号51的正半周期零点附近，由于第一电容C1的第一端的电压此时较低，无法达到稳压二极管D2的稳压电压，因此此时交流电信号51无法对第二电容C2充电，导致运算放大器U1的正输入端的电压小于其负输入端的电压，此时运算放大器U1输出低电平信号(电压为0伏)，第二开关管Q2不导通，第二开关管Q2的第一导通端向主控单元23输出高电平信号。

随着交流电信号51的电压的升高，第一电容C1的第一端的电压升高，当第一电容C1的第一端的电压达到稳压二极管D2的稳压电压时，交流电信号51开始对第二电容C2充电，当运算放大器U1的正输入端的电压大于其负输入端的电压时，运算放大器U1输出高电平信号，此时第二开关管Q2导通，第二开关管Q2的第一导通端向主控单元23输出低电平信号，此时，第一开关管Q1也导通，由于第一电容C1的储能功能，第一电容C1可以通过其第一端向稳压子单元252输出预设直流电信号。

同时，随着第二电容C2通过第六电阻R6不断放电，第二电容C2的第一端的电压不断降低，当第二电容C2的第一端的电压小于第四电阻R4的对地电压时，运算放大器U1的正输入端的电压小于其负输入端的电压，此时运算放大器U1输出低电平信号，第一开关管Q1和第二开关管Q2均不导通，第二开关管Q2的第一导通端向主控单元23输出高电平信号。

基于此，在市电的火线与负载300之间的任一供电通路被接通时，第二电容C2的第一端的电压的波形如图5中的(a)中的52所示，第二开关管Q2的第一导通端会向主控单元23输出如图5中的(a)所示的脉冲信号53。

当市电的火线与负载300之间的所有供电通路均被断开时，通断状态检测单元21持续向主控单元23输出低电平信号(电压为0伏)，或者也可以认为通断状态检测单元21无脉冲信号输出。

在本申请的又一个实施例中，开关位置检测单元包括：第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第三开关管Q3、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第四开关管Q4。其中：

第八电阻R8的第一端为开关位置检测单元22的第一输入端，第八电阻R8的第二端、第九电阻R9的第一端以及第三开关管Q3的受控端共接，第九电阻R9的第二端和第三开关管Q3的第二导通端均接地，第三开关管Q3的第一导通端与第十电阻R10的第二端共接作为开关位置检测单元22的第一输出端，第十电阻R10的第一端与稳压子单元252的输出端连接；第十一电阻R11的第一端为开关位置检测单元22的第二输入端，第十一电阻R11的第二端、第十二电阻R12的第一端以及第四开关管Q4的受控端共接，第十二电阻R12的第二端和第四开关管Q4的第二导通端均接地，第四开关管Q4的第一导通端与第十三电阻R13的第二端共接作为开关位置检测单元22的第二输出端，第十三电阻R13的第一端与稳压子单元252的输出端连接。开关位置检测单元22的第一输出端和第二输出端均与主控单元23连接。

本实施例中，当市电的火线与负载300之间有一条供电通路被接通时，该供电通路上会存在如图5中的(a)或(b)所示的交流电信号51，在交流电信号51的正半周期的起始段，有电信号输入到开关位置检测单元22，由于开关位置检测单元22中的第三开关管Q3和第四开关管Q4的导通特性，在开关位置检测单元22的第一输出端(即第十电阻R10的第二端)或第二输出端(即第十三电阻R13的第二端)会有如图5中的(b)所示的主控单元23可识别的短时脉冲信号54输出至主控单元23。短时脉冲信号具体从开关位置检测单元22的哪个输出端输出与单刀双掷开关100的活动端当前所连接的目标导通端有关。具体地，当单刀双掷开关100的活动端当前与其第一导通端c1连接，即第一导通端c1所在的供电通路被接通时，开关位置检测单元22的第一输出端输出短时脉冲信号至主控单元23，开关位置检测单元22的第二输出端则持续输出高电平信号至主控单元23，或者也可以认为开关位置检测单元22的第二输出端无信号输出。在交流电信号51的整个周期内，开关位置检测单元22的第二输出端当前输出的电信号的波形可以如图5中的(b)中的55所示。当单刀双掷开关100的活动端当前与其第二导通端c2连接，即第二导通端c2所在的供电通路被接通时，开关位置检测单元22的第二输出端输出短时脉冲信号至主控单元23，开关位置检测单元22的第一输出端则持续输出高电平信号至主控单元23，或者也可以认为开关位置检测单元22的第一输出端无信号输出。在交流电信号51的整个周期内，开关位置检测单元22的第一输出端当前输出的电信号的波形可以如图5中的(b)中的55所示。

当市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断，且单刀双掷开关100的活动端当前与其第一导通端c1连接时，开关位置检测单元22的第一输出端输出如图5中的(c)中的56所示的脉冲信号，开关位置检测单元22的第二输出端持续输出高电平信号，或者也可以认为开关位置检测单元22的第二输出端无信号输出；当市电的火线与负载300之间的供电通路均被切断，且单刀双掷开关100的活动端当前与其第二导通端c2连接时，开关位置检测单元22的第二输出端输出如图5中的(c)中的56所示的脉冲信号，开关位置检测单元22的第一输出端持续输出高电平信号，或者也可以认为开关位置检测单元22的第一输出端无信号输出。

基于此，主控单元23可以根据通断状态检测单元21输出的信号S1、开关位置检测单元22的第一输出端输出的信号S2以及开关位置检测单元22的第二输出端输出的信号S3，来确定市电的火线与负载300之间的各条供电通路的通断状态以及单刀双掷开关100的目标导通端。

作为示例而非限定，信号S1、信号S2及信号S3与供电通路的通断状态和单刀双掷开关100的目标导通端之间的对应关系可以如表1所示。

表1

在本申请的又一个实施例中，继电器驱动子单元241包括：第二二极管D3、第三二极管D4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16及第十七电阻R17。其中：

第二二极管D3的阳极与第五开关管Q5的第一导通端共接作为继电器驱动子单元241的第一输出端，第二二极管D3的阴极与第三二极管D4的阴极共接作为继电器驱动子单元241的第二输出端，第三二极管D4的阳极与第六开关管Q6的第一导通端共接作为继电器驱动子单元241的第三输出端，第五开关管Q5的受控端、第十四电阻R14的第一端以及第十五电阻R15的第一端共接，第十四电阻R14的第二端为继电器驱动子单元241的第一输入端，第十五电阻R15的第二端和第五开关管Q5的第二导通端均接地，第六开关管Q6的受控端、第十六电阻R16的第一端以及第十七电阻R17的第一端共接，第十六电阻R16的第二端为继电器驱动子单元241的第二输入端，第十七电阻R17的第二端和第六开关管Q6的第二导通端均接地。

本实施例中，第二二极管D3的阴极和第三二极管D4的共接点还与稳压子单元252的输出端连接。继电器242为单刀双掷开关，继电器驱动子单元241的第一输出端、第二输出端及第三输出端分别与继电器242的第一驱动端4、电源端5及第三驱动端6连接，继电器242的活动端2、第一导通端3及第二导通端1分别为通断控制单元24的控制端d0、第一导通端d1及第二导通端d2。继电器驱动子单元241的第一输入端和第二输出端均与主控单元23连接。

当继电器驱动子单元241的第一输入端(即第十四电阻R14的第二端)输入高电平信号时，继电器242的5脚和4脚之间存在压降，使得继电器242的活动端2与其第二导通端1连接，继电器242的活动端2与其第一导通端3断开；当继电器驱动子单元241的第二输入端(即第十六电阻R16的第二端)输入高电平信号时，继电器242的5脚和6脚之间存在压降，使得继电器242的活动端2与其第一导通端3连接，继电器242的活动端2与其第二导通端1断开。

基于此，当主控单元23确定单刀双掷开关100的第一导通端c1所在的供电通路(即继电器242的第一导通端3所在的供电通路)被接通时，此时继电器242的活动端2与其第一导通端3连接，若主控单元23接收到关控制信号，则主控单元23输出高电平信号至继电器驱动子单元241的第一输入端(即第十四电阻R14的第二端)，使得继电器驱动子单元241驱动继电器242的活动端2与其第二导通端1连接，以切断继电器242的第一导通端3所在的供电通路。

当主控单元23确定单刀双掷开关100的第二导通端c2所在的供电通路(即继电器242的第二导通端1所在的供电通路)被接通时，此时继电器242的活动端2与其第二导通端1连接，若主控单元23接收到关控制信号，则主控单元23可以输出高电平信号至继电器驱动子单元241的第二输入端(即第十六电阻R16的第二端)，使得继电器驱动子单元241驱动继电器242的活动端2与其第一导通端3连接，进而切断继电器242的第二导通端1所在的供电通路。

当主控单元23确定所有的供电通路均被切断，且单刀双掷开关100的活动端当前与其第一导通端c1连接时，若主控单元23接收到开控制信号，则主控单元23可以输出高电平信号至继电器驱动子单元241的第二输入端(即第十六电阻R16的第二端)，使得继电器驱动子单元241驱动继电器242的活动端2与其第一导通端3连接，进而接通继电器242的第一导通端3所在的供电通路(即单刀双掷开关100的第一导通端c1所在的供电通路)。

当主控单元23确定所有的供电通路均被切断，且单刀双掷开关100的活动端当前与其第二导通端c2连接时，若主控单元23接收到开控制信号，则主控单元23可以输出高电平信号至继电器驱动子单元241的第一输入端(即第十四电阻R14的第二端)，使得继电器驱动子单元241驱动继电器242的活动端2与其第二导通端1连接，进而接通继电器242的第二导通端1所在的供电通路(即单刀双掷开关100的第二导通端c2所在的供电通路)。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述单火线智能开关的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参照其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单火线智能开关，其特征在于，用于连接市电的火线和单刀双掷开关的导通端，所述单刀双掷开关的活动端通过火线连接负载的一端，所述负载的另一端连接所述市电的零线，所述单火线智能开关包括：通断状态检测单元、开关位置检测单元、主控单元、通断控制单元及电源单元；

所述通断状态检测单元与所述市电的火线和所述通断控制单元连接，所述通断状态检测单元用于向所述主控单元发送通断状态信号；所述通断状态信号用于表示所述市电的火线与所述负载之间的供电通路的通断状态；

所述开关位置检测单元的第一输入端和第二输入端分别通过火线与所述单刀双掷开关的第一导通端和第二导通端连接，所述开关位置检测单元用于向所述主控单元发送开关位置信号；所述开关位置信号用于表示所述单刀双掷开关的活动端当前所连接的所述单刀双掷开关的目标导通端；

所述主控单元与所述通断状态检测单元和所述开关位置检测单元连接，所述主控单元用于根据所述通断状态信号、所述开关位置信号以及接收到的开关控制信号生成用于控制目标供电通路通断的通断控制信号；所述目标供电通路为所述目标导通端所在的供电通路；

所述通断控制单元的第一导通端和第二导通端分别通过火线与所述单刀双掷开关的第一导通端和第二导通端连接，所述通断控制单元用于根据所述通断控制信号接通或切断所述目标供电通路；

所述电源单元与所述市电的火线和所述单刀双掷开关的导通端连接，所述电源单元用于向所述通断状态检测单元、所述开关位置检测单元、所述主控单元及所述通断控制单元供电。

2.根据权利要求1所述的单火线智能开关，其特征在于，所述电源单元包括：交流转直流子单元和稳压子单元；

所述交流转直流子单元与所述市电的火线和所述单刀双掷开关的导通端连接，所述交流转直流子单元用于在所述供电通路均被切断时向所述稳压子单元输出预设直流电信号；

所述稳压子单元与所述交流转直流子单元连接，所述稳压子单元用于将所述预设直流电信号转换为所述通断状态检测单元、所述开关位置检测单元、所述主控单元及所述通断控制单元工作所需的目标直流电信号。

3.根据权利要求2所述的单火线智能开关，其特征在于，所述通断状态检测单元还与所述稳压子单元连接，所述通断状态检测单元还用于在任一所述供电通路被接通时向所述稳压子单元输出所述预设直流电信号。

4.根据权利要求1所述的单火线智能开关，其特征在于，所述通断控制单元包括：继电器驱动子单元和继电器；

所述继电器驱动子单元的输入端与所述主控单元连接，所述继电器驱动子单元的输出端与所述继电器连接，所述继电器驱动子单元用于根据所述通断控制信号驱动所述继电器接通或切断所述目标供电通路。

5.根据权利要求1所述的单火线智能开关，其特征在于，所述单火线智能开关还包括与所述主控单元连接的无线通信单元；

所述无线通信单元用于接收终端设备发送的所述开关控制信号，并向所述主控单元发送所述开关控制信号。

6.根据权利要求1所述的单火线智能开关，其特征在于，所述单火线智能开关还包括与所述主控单元连接的控制按钮；

所述控制按钮用于在检测到按钮操作时生成所述开关控制信号，并向所述主控单元发送所述开关控制信号。

7.根据权利要求2至6任一项所述的单火线智能开关，其特征在于，所述通断状态检测单元包括：第一开关管、第二开关管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、运算放大器、第五电阻、第一二极管、稳压二极管、第六电阻、第七电阻、第一电容及第二电容；

所述第一开关管的第一导通端与所述市电的火线连接，所述第一开关管的第二导通端和所述第五电阻的第一端的共接点与所述通断控制单元的控制端连接，所述第五电阻的第二端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极、所述运算放大器的电源端、所述稳压二极管的阴极以及所述第一电容的第一端的共接点与所述稳压子单元的输入端连接，所述第一电容的第二端接地，所述稳压二极管的正极、所述第二电容的第一端、所述第六电阻的第一端以及所述运算放大器的正输入端共接，所述第二电容的第二端与所述第六电阻的第二端均接地，所述第七电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接，所述第七电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述运算放大器的负输入端共接，所述运算放大器的输出端、所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第三电阻的第一端共接，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的受控端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的受控端连接，所述第二开关管的第一导通端和所述第四电阻的第二端的共接点与所述主控单元连接，所述第二开关管的第二导通、所述第三电阻的第二端以及所述运算放大器的地端均接地。

8.根据权利要求2至6任一项所述的单火线智能开关，其特征在于，所述开关位置检测单元包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三开关管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻以及第四开关管；

所述第八电阻的第一端为所述开关位置检测单元的第一输入端，所述第八电阻的第二端、所述第九电阻的第一端以及所述第三开关管的受控端共接，所述第九电阻的第二端和所述第三开关管的第二导通端均接地，所述第三开关管的第一导通端与所述第十电阻的第二端共接作为所述开关位置检测单元的第一输出端，所述第十电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接；所述第十一电阻的第一端为所述开关位置检测单元的第二输入端，所述第十一电阻的第二端、所述第十二电阻的第一端以及所述第四开关管的受控端共接，所述第十二电阻的第二端和所述第四开关管的第二导通端均接地，所述第四开关管的第一导通端与所述第十三电阻的第二端共接作为所述开关位置检测单元的第二输出端，所述第十三电阻的第一端与所述稳压子单元的输出端连接。

9.根据权利要求4至6任一项所述的单火线智能开关，其特征在于，所述继电器驱动子单元包括：第二二极管、第三二极管、第五开关管、第六开关管、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻及第十七电阻；

所述第二二极管的阳极与所述第五开关管的第一导通端共接作为所述继电器驱动子单元的第一输出端，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极共接作为所述继电器驱动子单元的第二输出端，所述第三二极管的阳极与所述第六开关管的第一导通端共接作为所述继电器驱动子单元的第三输出端，所述第五开关管的受控端、所述第十四电阻的第一端以及所述第十五电阻的第一端共接，所述第十四电阻的第二端为所述继电器驱动子单元的第一输入端，所述第十五电阻的第二端和所述第五开关管的第二导通端均接地，所述第六开关管的受控端、所述第十六电阻的第一端以及所述第十七电阻的第一端共接，所述第十六电阻的第二端为所述继电器驱动子单元的第二输入端，所述第十七电阻的第二端和所述第六开关管的第二导通端均接地。

10.一种单火线多控开关，其特征在于，包括单刀双掷开关和如权利要求1至9任一项所述的单火线智能开关。

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