CN201063103Y - 电子智能开关装置 - Google Patents

Abstract

电子智能开关装置，有一个具有对预设值存储并进行比较和识别判断运算功能的MCU，其输入端经传输线路与一个具有一组按钮开关、并由各按钮开关控制分别提供不同量值控制信号的开关单元连接；判断运算结果的执行信号经输出单元输出。该开关单元中至少设置有两条相对独立并分别设有所说按钮开关的控制信号发送支路，其控制信号均由所说该对传输线路送入MCU。此开关装置适于对室内不同电器的分别控制，特别是可不改变已有电力线路布线，通过现有电控开关的一对控制电线可实现对多个电器模块的自由控制，无需增设其它控制线或使用带干电池的遥控器，安装方便，性能可靠，且能适用于对大功率、大电流等电器的控制，并有利于保证用电的安全。

Description

电子智能开关装置

技术领域

本实用新型涉及一种开关控制装置，特别是一种在可不改变原有电力线路布线设置的情况下，仅利用现有单个开关的一对电力控制线，实现对多个不同电器模块分别自由控制的目的。

背景技术

目前对室内的如灯具，浴霸等电器的控制，传统方式是通过专用线路由开关实现一对一的控制，其虽有可靠性等优点，但其施工繁琐，工程量大等缺点。为此，在对如多头灯具等进行分组控制时，目前已广泛使用一种程序循环分组控制的方式，通过在同一个开关上反复通断操作的累加循环通电，可实现按所设置顺序依次导通各组的灯头，其优点是安装简单，成本较低，但由于使用中只能按所设顺序依次循环导通，其控制自由度小，不能根据需要自由选择和直接一步到位而感到不方便，且每组的控制功率不能太大，否则会因开关体积过大而失去使用价值。此外，目前还已有报道和/或使用的一种电子智能控制方式，采用了微电子处理器(MCU)的智能控制技术。如公告号CN2618084Y的中国专利提出了一种“浴霸用无线遥控器”，采用的是由无线发送器和无线接收器组成控制信号发送和接受系统，并通过继电器作为执行机构，实现对浴霸的加热、换气或照明等不同功能的控制。其虽控制灵活方便简单，但由于需通过遥控器操作，结构相对较为复杂，成本较高。特别是遥控器的使用还离不开干电池，无疑增加了使用的不便，而且干电池使用不当也不利于环境保护。

公开号CN1760927A的文献中提出了另一种家用灯具和电器的控制系统，采用由电力线路、智能开关和控制接口电路构成，智能开关和控制接口电路都连接在电力线路上，利用电力线载波网络将各类家庭用电器连接起来，实现家庭电工的各项智能控制功能。其虽控制方式灵活多样，智能化程度高，接口丰富，但实施成本也相对较高，而且也不利于安全用电。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型将提供一种结构更为简便，实施也更为容易的电子智能开关装置，可以大大减少与开关连接的传输线路数量，特别是可以在不改变现有装修的电力线路布线设置的情况下，甚至可以只用常规开关的一对控制电线实现对室内不同电器分别自由进行控制的目的。

本实用新型电子智能开关装置的结构是，有一个具有对预设值存储并进行比较和识别判断运算功能的微电子处理器(MCU)，其输入端经传输线路与一个具有一组按钮开关、并由各按钮开关控制分别提供不同量值控制信号的开关单元连接，MCU将判断运算结果的执行信号经输出单元输出。在所说的该开关单元中，至少设置有两条相对独立并分别设有所说按钮开关的控制信号发送支路。所说的该MCU，可以选择目前已有报道和/或使用的如AT89C4051，AT89C2051，AT89C1051U，PIC16F84p89c51等包括AT89系列、PIC16系列、P89C系列等集成电路或单片机。MCU通过对由开关单元中各按钮开关提供的不同量值控制信号与所储存的预置值进行比较、识别和判断的运算后，将与所输入的控制信号相对应的执行信号，通过输出单元输出送至相应的执行机构(如常用的继电器、大规模可控硅等器件)，实现对相应的电器模块的工作状态进行控制。

为此，由所说的该开关单元向MCU输出不同量值的控制信号是必需的。在现有技术条件下，能实现此功能的开关单元可以有不同的结构选择方式。例如，在可供参考的实例中，该开关单元采用的是在分别设有按钮开关的各控制信号发送支路中，设置有不同阻值的电阻性结构(例如最常用的电阻元件或其等效结构)，并由各控制信号发送支路向MCU发送不同量值的电压或电流控制信号。其中，在开关单元中用于产生不同量值的电压或电流控制信号的具体电路结构中，一个可供参考的实施例采用的，是将这些分别由按钮开关控制的各控制信号发送支路设置为并联支路，在各并联支路中分别设置有不同阻值的电阻性结构。在另外的实施例中，还提供了一种采用串联结构的方式，即在开关单元中设置有至少串联有两个电阻性结构的串联电路，所说的各控制信号发送支路由从各电阻性结构间引出、并分别设有所说按钮开关的各电路组成。在采用此串联结构方式时，最方便的是使所说该串联电路中的电阻性结构采用为等阻值的电阻或其等效结构，通过在各控制信号发送支路被按钮开关导通时，其发送支路中串联的不同数量的电阻性结构而产生相应不同量值的电压或电流控制信号。

所说该开关单元向MCU发送的不同量值的控制信号除上述不同量值的电压或电流信号外，还可以是其它形式的控制信号。例如在该开关单元中设置有一个可变频率的振荡信号发生单元，并由各按钮开关控制信号发送支路控制该振荡信号发生单元的振荡频率，即可向MCU发送不同频率的控制信号。例如在另外一个可供参考的实施例中，该振荡信号发生单元采用由RC、LC或RL网络与555集成电路连接的集成荡振电路的结构形式，其中的RC、LC或RL网络与所说的设有各按钮开关控制信号发送支路连接，并同时在各按钮开关控制信号发送支路上还设置有可改变振荡频率的控制结构。该控制结构，可以是能与所说的RC、LC或RL网络相适应、并分别具有不同量值的电阻性、电感性或电容性结构。通过由各带有按钮开关的控制信号发送支路产生的不同的电阻、电容或者电感量值，使该振荡电路向MCU提供相应的不同频率振荡信号。

MCU对由开关单元输入的控制信号进行比较和识别判断运算后，其相应的执行信号可以直接输出到经带有开关器件的输出单元输出执行。

本实用新型电子智能开关装置中所说的该开关单元向MCU提供的不同量值的控制信号，除可采用上述单一形式的电压、电流，频率等信号外，也可以将上述不同结构或其它适当结构形式的控制信号发送支路相结合，通过按压不同的按钮开关，可以分别向MCU提供不同类型的控制信号。

所说的开关单元与MCU间的传输线路数少于所控制的执行电器模块的数量，甚至仅使用一对传输线路，同样可以实现对数个、数十个或更多个不同电器模块进行自由控制的目的。

本实用新型上述形式的电子智能开关装置，由于其开关单元与MCU间的传输线路数量可以大大减少，甚至可以只有一对，从而可与传统的开关布线习惯一致，可以做到最大限度地利用和节约了现有资源。特别是对于现有房屋的重新装修改造，无需改变原有的电力线路布线设置或增设线路，只需更换相应的开关结构，以及在适当部位设置配套的MCU及相应的执行信号输出线路，即可由原有的输出线路实现对室内不同电器模块分别进行自由控制，安装和使用都十分方便，也不需要使用带干电池的遥控器等附属机构。另外，由于该多组触发式开关单元中使用的仅仅是直流5伏和毫安级的电信号，因此也完全没有触电等安全问题，即使在厨房、卫生间等高温、高湿环境下安装使用，也能保证其性能的可靠性和使用的安全性，且完全可以适用于对大功率、大电流等电器的自由控制。

以下通过由附图所示实施例的具体实施方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本实用新型的范围内。

附图说明

图1是本实用新型电子智能开关装置的结构框图。

图2是本实用新型电子智能开关装置中的一种并联结构式开关单元的结构示意图。

图3是本实用新型电子智能开关装置中的一种串联结构式开单元关的结构示意图。

图4是一种可与图2的开关单元配合使用的本实用新型电子智能开关装置电路结构的示意图。

图5是一种可与图3的开关单元配合使用的本实用新型电子智能开关装置电路结构的示意图。

图6是本实用新型电子智能开关装置的另一种电路结构的示意图。

具体实施方式

图1所示的是本实用新型电子智能开关装置的基本结构原理。结构中有一个具有对预设值存储并进行比较和识别判断运算功能的MCU。其输入端经一对传输线路与一个具有一组按钮开关、并由各按钮开关控制分别提供不同量值控制信号的开关单元连接；MCU的判断运算结果的执行信号经输出单元输出。在开关单元中可以根据需要设置有多条相对独立并分别设有所说按钮开关的控制信号发送支路，各控制信号发送支路的控制信号均由所说该对传输线路送入MCU。

图2是本实用新型电子智能开关装置中的一种采用并联结构式的开关单元结构，其中分别由按钮开关K1、K2、K3、K4、…(图中示出的为4个)控制的各控制信号发送支路为并联支路，在各并联支路中分别对应设置有不同阻值的电阻(或其等效结构)R1、R2、R3、R4、…(图中示出的为对应的4个)。其与电路接通后，按压不同控制信号发送支路中的相应按钮开关，通过被导通的对应发送支路中的电阻(或其等效结构)阻值不同，即可经该对传输线路(如经图示中CH1与CH5的传输)向MCU提供相应的不同电压信号。

图3是本实用新型电子智能开关装置中的一种采用串联形式的开关单元的结构，其中设置有一个串联有多个具有等阻值的电阻(或其等效结构)R1、R2、R3、R4、…(图中示出为4个)的电路，由各相邻电阻间分别都引出一个控制信号发送支路，并在各控制信号发送支路分别都设有一个按钮开关K1、K2、K3、K4、…(图中示出为对应的4个)。将其接入电路后，按压不同控制信号发送支路的按钮开关，通过被导通的各控制信号发送支路中所串联的电阻个数不同，即可向MCU提供相对应的不同量值电压或电流控制信号。

图4是可与图2所示的并联式开关单元配合使用的一种本实用新型电子智能开关装置的电路结构。在按常规方式带有降低电压和稳定作用的外围电路的AT89C2051(MCU)输入端前设有一个三极管Q5，由开关单元提供的偏置电阻与其一个极连接。在电流恒定情况下，一旦开关单元中的某一发送支路的按钮开关被按动(例如K1)即等于提供了不同的电阻，则经该三极管Q5输入给MCU的电压必然随之改变。MCU对所输入的不同量值控制信号与其所存储的预置值进行比较和识别运算后，使与之对应的执行信号输出脚由低电平转变为高电平，使对应的开关三极管(例如Q1)导通，向执行机构(如继电器等)输出执行信号，控制对应的电器模块的工作状态。由开关单元中不同按钮开关(如K2、K3、…)提供的不同量值的控制信号，可使MCU的不同输出脚成为高电平，并经设有对应开关管(如对应Q2、Q3、…)的输出单元输出执行信号至相应的执行机构，完成对不同电器模块工作状态的自由控制。

图5是可与图3所示的串联式开关单元配合使用的一种本实用新型电子智能开关装置的电路结构，基本结构与图4类似，只需将图3所示的开关单元的两输出端A、B直接与MCU的两对应输入端A、B连接即可。

图6是本实用新型电子智能开关装置的另一种形式。其中，由开关单元向MCU提供的不同量值的控制信号，是不同频率的控制信号。在该开关单元中设置有可改变频率的振荡信号发生单元，并由各按钮开关控制信号发送支路控制该振荡信号发生单元向MCU提供不同频率的控制信号。图示中所说该可改变频率的振荡信号发生单元为由RC(也可以为LC或RL)网络与555集成块连接构成的振荡电路，其中的RC(或LC、RL)网络与分别设有各按钮开关的控制信号发送支路连接，并同时在各控制信号发送支路上还设置有可改变振荡频率的控制结构。该设有按钮开关控制信号发送支路的结构，可采用或参考如图2或图3所示的能分别提供不同量值的电路结构。按压不同的按钮开关，通过对应控制信号发送支路提供的不同控制信号，可以使该带RC网络的集成振荡电路产生的不同振荡频率信号送入MCU，供其与存储的预置值进行比较识别和判断。

Claims (10)

1.电子智能开关装置，其特征是有一个具有对预设值存储并进行比较和识别判断运算功能的微电子处理器(MCU)，其输入端经传输线路与一个具有一组按钮开关、并由各按钮开关控制分别提供不同量值控制信号的开关单元连接，微电子处理器(MCU)将判断运算结果的相应执行信号经输出单元输出，在所说该开关单元中至少设置有两条相对独立并分别设有所说按钮开关的控制信号发送支路，各控制信号发送支路的控制信号均由所说传输线路送入微电子处理器(MCU)。

2.如权利要求1所述的电子智能开关装置，其特征是在所说的开关单元中分别设有按钮开关的各控制信号发送支路中设置有不同阻值的电阻性结构，并由各控制信号发送支路向所说的微电子处理器

发送不同量值的电压或电流控制信号。

3.如权利要求2所述的电子智能开关装置，其特征是所说的开关单元中分别由按钮开关控制的各控制信号发送支路为并联支路，在各并联支路中分别设置有不同阻值的电阻性结构。

4.如权利要求2所述的电子智能开关装置，其特征是所说的开关单元中设置有至少串联有两个电阻性结构的串联电路，所说的各控制信号发送支路由从各电阻性结构间引出、并分别设有所说按钮开关的各电路组成。

5.如权利要求4所述的电子智能开关装置，其特征是所说的串联电路中的电阻性结构为等阻值结构。

6.如权利要求1所述的电子智能开关装置，其特征是所说的开关单元为设置有可变频率的振荡信号发生单元，并由各按钮开关控制信号发送支路控制该振荡信号发生单元向微电子处理器(MCU)发送不同频率的控制信号。

7.如权利要求6所述的电子智能开关装置，其特征是所说的振荡信号发生单元为RC、LC或RL网络与555集成电路连接的集成振荡电路，其中的RC、LC或RL网络与所说的设有各按钮开关控制信号发送支路连接，并同时在各按钮开关控制信号发送支路上还设置有可改变振荡频率的控制结构，该控制结构为能与所说的RC、LC或RL网络相适应并分别具有不同量值的电阻性、电感性或电容性结构。

8.如权利要求1所述的电子智能开关装置，其特征是所说的执行信号的输出单元为设置有开关器件的输出电路。

9.如权利要求1至8之一所述的电子智能开关装置，其特征是所说的开关单元与微电子处理器(MCU)间的传输线路数少于所控制的执行电器模块的数量。

10.如权利要求9所述的电子智能开关装置，其特征是所说的开关单元与微电子处理器(MCU)间的传输线路为一对。

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