CN201797502U

CN201797502U - 一种电力线载波网络触控智能开关

Info

Publication number: CN201797502U
Application number: CN2010202612531U
Authority: CN
Inventors: 刘利华
Original assignee: Individual
Current assignee: Shenzhen City Maggs Technology Co Ltd
Priority date: 2010-07-17
Filing date: 2010-07-17
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2020-07-17

Abstract

本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，包括：电力线耦合单元，电力线信号调制解调单元，控制单元，触控信号输入单元。本实用新型采用的技术方案是：使用触摸感应检测按键，以电力线载波作为通信载体，通过建立网络的方式实现开关可组网远程控制。本实用新型无需架设额外的通信线路，也不占用宝贵的无线频谱资源；实现了在不需要遥控器的情况下开关之间能够互相控制的效果，简单实用。

Description

一种电力线载波网络触控智能开关

技术领域

本实用新型涉及电气开关产品领域，具体涉及一种指通过电力线传输信号建立网络的开关装置。

背景技术

控制开关最普通的用途是对受控设备实施开与关的控制，而现有的开关普遍采用机械式开关，结构简单但操作麻烦，必须由人直接对开关进行操作，无法实现本地控制异地开关，这种机械开关在湿手操作时可能会受到电击，特别是使用时间久了还会存在漏电隐患，为此人们通过技术的革新创造了触摸式开关，声控开关，红外控制开关和，遥控控制开关，新技术的应用提高了人们的生活水平。

随着电子技术的不断发展，人们对开关的使用期望不再是机械的按键，不是在哪里才能控制哪里的设备，而是希望有漂亮的外观，更换不同的面板能够达到和房间装修浑然一体的效果；希望随时随地都能随心所欲的控制受控设备，而且不希望布线负责。

如中国发明专利公开号“CN101127520A”名称为“自一种可遥控触摸智能开关”的专利公开了一种智能开关，该种可遥控触摸智能开关，其特征是：有一个面框，面框背面连接有后盖，面框前端表面为面板，面框中间在面板的内部分别安装有玻璃触摸屏、PVC字符层和导光片、双色LED灯及廷伸至后盖内的电路板，后盖的中间为电子元件，后盖的另一端安装有电路板；本发明的电路采用单根火线，高压取电主回路上采用电源变压器、双向可控硅、继电器；在第1路光源处安装适配器，由N引出线接电力网零线，L引出线接智能开关的CN1端子，光源接N引出线与C引出线之间，SR1与继电器常闭触点串联后其另外两端分别接到N引出线a与L引出线b点，提供继电器吸合的电源取自a、b两点，并经电容SC1、电阻SR2；再由二极管SD1-SD4组成的桥式整流，电容SC2滤波后提供给继电器线圈；智能开关的电源变压器T1初级由两个110VAC的绕组组成，次级为一个绕组；智能开关的高压取电主回路连接线方法：电源变压器T1安装在A电路板，但初级两个绕组分别用软线引至B电路板的相应端子，T1的第1引脚接继电器J1第2组转换触点的中间引脚K2，T1的第2引脚接继电器J1第1组转换触点的中间引脚K1，T1的第3引脚接电阻R2的一端，同时该引脚接继电器J1第2组转换触点的常开触点K5，R2电阻的另一端接继电器J1的第1组转换触点的常闭触点K4，T1的第4引脚接继电器J1第1组转换触点的常开触点K3，双向可控硅BT1的A1脚接继电器J1第2组转换触点的常开触点K5，双向可控硅BT1的A2脚接继电器J1第1组转换触点的中间触点K1，电阻R2的一端接双向可控硅BT1的A2脚，电阻R2的另一端接电容C1的一端，同时该引脚接双向触发二极管VD1的一端，VD1的另一端接双向可控硅BT1的触发脚G引脚，电容C1的另一端接双向可控硅BT1的A1脚，电容C1也可以用电阻取代，电力网输入的火线接CNL端子，CNL端子接电源变压器T1的第4引脚，T1的第1引脚接CN1端子。

上述结构的智能开关虽然在一定程度上解决前述所提到的问题，但是，该种结构的问题是方向性问题和距离问题，而且存在不可靠性，而且在室内使用时由于墙壁的阻隔无法达到实际的控制距离，有的只能实现短距离控制，有的只是单向控制，无法确保控制命令正确到达，而且必须依靠遥控器才能实现点对多点的异地控制。

发明内容

为克服上述缺陷，本实用新型的目的即在于提供一种提出的一种可远程控制的电力线载波网络触摸智能开关。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，主要包括：与电力线耦合连接的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制解调单元，与该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接用于输入控制信号的触控信号输入单元；

其中，所述电力线耦合单元将与其连接的电力线上的高压电信号耦合变换为低压电信号后输入电力线信号调制解调单元，并且，该电力线耦合单元将与其连接的电力线信号调制解调单元输出的低压电力信号耦合变换为高压电信号后输入电力线；

所述电力线信号调制解调单元将所述控制单元输出的信号调制到载波频率，输送到电力线耦合单元，并且该电力线信号调制解调单元从电力线耦合单元收到的载波信号中解调出数据传输给控制单元；

所述控制单元为可进行数据存储的内置有处理程序的可编程的微处理单元，该微处理单元接收触控信号输入单元输入的控制信号，根据其内置的处理程序的运算判断结果进行存储或发出控制命令；并且该微处理单元接收电力线信号调制解调单元从电力线上解调出来的信号并根据其内置的处理程序的运算判断结果进行存储或发出控制命令。

所述电力线载波网络触控智能开关还包括：用于为电力线信号调制解调单元提供电力线过零点信号的过零检测单元。

所述电力线载波网络触控智能开关，还包括：与控制单元连接，用于根据控制单元的指令打开或关闭相对应的控制对象的驱动单元。

所述接收载波数据还包括：控制单元把接收到的数据进行存储；或根据协议解出相应的编码信号，并发送至驱动单元。

所述电力线载波网络触控智能开关，还包括：与控制单元、电力线耦合单元、电力线信号调制解调单元、触控信号输入单元、驱动单元连接，用于为所述单元提供能量的电源。

本实用新型为利用电力线载波技术，使用多个电力线载波网络触控智能开关，以达到开关之间能够相互控制的效果。本实用新型的有益效果在于：使用方便，只需要利用现有的电力线，就可以实现在开关之间能够相互控制的效果，而且由于本实用新型是利用电力线进行开关之间的联动，控制信号基本不受外界的影响，信号传输的稳定性强。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关一种实施方式的示意图；

图2为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关另一种实施方式的示意图；

图3为本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关的电气原理图；

图4为电力线载波网络触控智能开关中的电力线载波回路电路原理图；

图5为电力线载波网络触控智能开关的触摸按键感应回路电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，主要包括：与电力线耦合连接的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制解调单元，与该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接用于输入控制信号的触控信号输入单元。

电力线耦合单元：高压和低压之间信号耦合，即把高压上的调制信号传递到低压电路和把低压调制信号传递到高压电路。

电力线信号调制解调单元：一是把数字信号调制到9KHZ至150KHZ的载波频率上，送到耦合电路；二是从收到的载波信号中解调出有用的数据传输给控制单元。

该电力线信号调制解调单元包括：信号接收电路和信号发送电路，以及与该信号接收电路和信号发送电路分别连接的电力线调制解调部分，所述电力线调制解调部分和控制单元连接；

所述信号接收电路用于接收载波数据，其中，所述接收载波数据包括：当电力线上有载波数据时，对载波数据进行滤波并耦合，从所述载波数据中解调出有用的数据发送至控制单元；

进一步，该接收载波数据的步骤还包括：控制单元把接收到的数据进行存储；或根据协议解出相应的编码信号，并发送至驱动单元。

所述信号发送电路分别与电力线和控制单元连接，用于发送载波数据，所述发送载波数据包括：当控制单元有数据要发出时，控制单元把数据发送到调制解调芯片，调制解调芯片把数据调制到载波上并通过所述过零检测部分判断过零点，在过零点时进行滤波，经放大后耦合到电力线上。

触控信号输入单元：采集操作者的触摸感应信号并输出给控制单元。

控制单元：一方面接收触摸按键编码信号，根据协议存储或发出控制命令执行控制动作；二是接收调制解调芯片从电力线上解调出来的有用数据并根据协议转存储起来或换成控制命令执行控制动作。

请参阅图2，在上述一种电力线载波网络触控智能开关中,该电力线载波网络触控智能开关还可以包括：

驱动单元：与所述控制单元连接，用于执行单片机U1发出的控制命令,打开或关闭1路或N路控制对象；

过零检测单元：与电力线信号调制解调单元连接，为电力线调制解调芯片提供电力线的过零点信号。

本实用新型一种电力线载波网络触控智能开关，请参阅图3，电力线信号耦合单元和4路驱动单元所在的线路板集成设计为A板;电力线信号调制解调单元包含电力线调制解调芯片，其所在的线路板集成设计为B板;微控制芯片和触摸检测芯片所在的线路板集成设计为C板;电源部分所在的线路板集成设计为D板。该电力线载波网络触控智能开关包括电力线的载波回路、触摸按键感应回路和驱动回路。下面以另一实施例详细叙述电力线的载波回路。

请参阅图4，电力线载波网络触控智能开关中的电力线的载波回路包括发送回路、接收回路和过零检测回路，具体的连接线方法为：

发送回路接线：电力线耦合变压器S1安装在A电路板，初级绕组两端点（5，6引脚）间并联12V双向TVS二极管，S1的第5引脚接L1的一端，L1的另外一端接C2的一端，C2的另外一端接市电电力网火线输入端，S1的6脚接电力网零线输入端；次级绕组有两路，一路绕组（1，2引脚）是电力线载波耦合信号输出端，1脚接直流12伏电压，B板上经过调制后的载波信号经过L1和C12构成的LC滤波器滤波，接R10的一端，R10的另一端接Q5基极，Q5的集电极接S1的2脚，Q5的发射极接地。所述的L1取值为470uH，C12为1nF，所述的R10范围为560Ω--5.1KΩ之间，所述的Q5为BC818，所述的S1，初级绕组（5，6脚）为150T，电感量L6-5= 27uH±25%；次级绕组1（1,2脚）为5T，电感量L2-1=27uH±25%；次级绕组2（3,4脚）为5T，电感量L3-4= 24mH±20%，绕组的的排列可以不同。

接收回路接线：电力线耦合变压器S1安装在A电路板，初级绕组两端点（5，6引脚）间并联12V双向TVS二极管，S1的第5引脚接L1的一端，L1的另外一端接C2的一端，C2的另外一端接市电电力网火线输入端，S1的6脚接电力网零线输入端，R12一脚接电力线的火线输入端，另外一脚接电力线的零线输入端，S1的另一路次级绕组（3，4脚）是电力线载波信号输入端，这两个引脚用接线座接到B板，所述的L1取值为18uH，C2的取值为47nF/630V，R12的取值是1MΩ；

S1的3脚通过引线接B电路板电阻R14的一端，R14的另外一端接电容C13的一端，C13的另外一端接电感L2的一端，L2的另外一端接电阻R11的一端并且和调制解调芯片U1的2脚相接，R11的另外一端接地；

S1的4脚通过引线接B电路板电阻R15的一端，R15的另外一端接电容C14的一端，C14的另外一端接电感L4的一端，L4的另外一端接电阻R13的一端并且和调制解调芯片U1的3脚相接，R13的另外一端接地，电感L3和电容C15，电阻R12并接在调制解调芯片U1的2，3脚之间。所述的电阻R14，R15取值为51Ω，电容C13和C14取值为100nF，电感L2和L4取值为100uH，电阻R11和R13的取值为20KΩ，电容C15的取值为10nF，电感L3的取值为1mH。

过零检测回路接线：电阻R11一端接火线输入端，另外一端接D5的正极，D5的负极接光耦U1的1脚，光耦的2脚接电力网的零线输入端光耦4脚接3.3V电源，光耦U1的3脚接R9到地同时3脚引出线到达B板调制解调芯片U1的13脚，所述的电阻R11取值为100KΩ/0.5W，二极管D5为1N4007，光耦U1为PC817和NEC2501。

其中，电力线载波回路的工作流程又包括：发送过程和接收过程。

发送过程：当单片机有数据要发出时，单片机把数据通过串口送达调制解调芯片U1，调制解调芯片把数据调制到9KHZ至150KHZ的载波上，调制解调芯片通过A板上光耦U1的3脚提供的过零检测信号，来判断过零点，在过零点时把经过调制的载波信号通过L1，C12滤波，再经过R10送到Q5的基极，经过Q5放大后发送到S1的次级绕组（1，2脚），载波信号通过电力线载波耦合变压器S1耦合到初级绕组（5，6脚）即耦合到电力线上，发出载波数据，完成发送过程；

接收过程：当电力线上有载波数据时，电力线上的载波信号通过电容C2，L1滤波，再通过电力线载波耦合变压器S1耦合到到S1的次级（3，4脚）通过引线进入调制解调芯片U1的电力线载波信号解调通道，调制解调芯片从载波数据中解调出数据并通过串行接口发给C板的单片机U1，单片机再把接收到的数据存储在C板的U3上，或者根据协议解出第N路编码信号，并传输给所述的第N路控制对象，至此完成接收过程。

下面以另一实施例详细叙述触摸按键感应回路。

请参阅图5，本实用新型电力线载波网络触控智能开关的触摸按键感应回路包括：

触摸信号接收器具有多路触摸信号采集片（本实例采用9路）KEY0--KEY3，KEY5--KEY9触摸信号采集片分布于同一片触摸板的不同位置，采集操作者的触摸感应信号并输出。

触摸感应信号处理器U2，与触摸感应器相连，接收所述的触摸感应接收器输出的触摸感应信号，根据触摸信号的变化情况，判断信号来自KEY0--KEY3或KEY5--KEY9中的那路采集片（以下称第N路采集片），并将该路采集信号输出，本实施例的触摸感应信号处理器U2采用QT1103。

单片机U1与所述触摸感应信号处理器U2连接，接收所述触摸感应信号处理器输出的第N路采集信号，并根据协议对接收到的第N路信号进行编码处理，输出第N路编码信号，根据信号种类的不同把需要发送到电力线上的信号通过串行接口传输给（B电路板）电力线载波调制解调芯片U1，调制解调芯片把编码信号调制到9KHZ至150KHZ的载波上，调制解调芯片根据A板上的光耦U1的3脚提供的过零检测信号，来判断过零点，在过零点时把经过调制的载波信号通过L1，C12滤波，再经过R10送到Q5的基极，经过Q5放大后发送到S1的次级绕组（1，2脚），载波信号通过电力线载波耦合变压器S1耦合到初级绕组（5，6脚）即耦合到电力线上，发出载波数据，单片机同时还连接状态指示器来指示操作情况（未图示），本实施例采用的单片机U1采用UPD78F0511A芯片。

所述驱动回路具体为：与所述单片机U1相连，接收U1输出的第N路编码信号，并传输给所述的第N路控制对象，对第N路设备进行通电开关控制，以实现对各类用电设备的智能化控制。

进一步，所述电力线载波网络触控智能开关，还包括：与控制单元、电力线耦合单元、电力线信号调制解调单元、触控信号输入单元、驱动单元连接，用于为所述单元提供能量的电源。

进一步，所述触控信号输入单元包括：触摸按键检测处理部分和触摸信号采集片。

进一步，所述电力线载波网络触控智能开关的面板为水晶玻璃面板。

进一步，所述触控信号输入单元还包括：遥控信号输入单元，网络信号输入单元。

为了可以更好的理解上述实施例，下面以另一实施例对本实用新型进行阐述。

当用户向触控信号输入单元发送工作指令时，触控信号输入单元会向控制单元发送对应的数字信号；控制单元根据所收到的数字信号进行判断，若判断结果为进行本地操作时，向驱动单元发送工作指令，驱动单元对控制对象进行操作，若判断结果为进行远程操作时，控制单元向电力线信号调制解调单元发送工作指令的信号，并储存该工作指令的信号；电力线信号调制解调单元把接收到的工作指令的信号转换成载波信号，并把该载波信号发送到电力线耦合单元，电力线耦合单元把接收到的载波信号耦合到电力线上进行信号传输。

当电力线耦合单元接收到电力线传输的载波信号时，把载波信号进行耦合后发送到电力线信号调制解调单元；电力线信号调制解调单元把载波信号解调为相对应的数字信号，并发送到控制单元；控制单元根据收到的数字信号的内容，进行储存或对驱动单元发送工作指令。

需要指出的是，在上述实施例中，触控信号输入单元还可以为利用遥控进行输入的遥控信号输入单元和利用网络进行输入的网络信号输入单元，具体在此不作限定。

Claims

1.一种电力线载波网络触控智能开关，包括：面板，电路板，其特征在于：与电力线耦合连接的电力线耦合单元，与该电力线耦合单元信号交互连接的电力线信号调制解调单元，与该电力线信号调制解调单元信号交互连接的控制单元，与该控制单元连接用于输入控制信号的触控信号输入单元；

所述电力线耦合单元将与其连接的电力线上的高压电信号耦合变换为低压电信号后输入电力线信号调制解调单元，并且，该电力线耦合单元将与其连接的电力线信号调制解调单元输出的低压电力信号耦合变换为高压电信号后输入电力线；

2．根据权利要求1所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线载波网络触控智能开关还包括：用于为电力线信号调制解调单元提供电力线过零点信号的过零检测单元。

3．根据权利要求2所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线信号调制解调单元包括：信号接收电路和信号发送电路，以及与该信号接收电路和信号发送电路分别连接的电力线调制解调部分，所述电力线调制解调部分和控制单元连接。

4．根据权利要求3所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线载波网络触控智能开关还包括：与控制单元连接、用于根据控制单元的指令打开或关闭相对应的控制对象的驱动单元。

5．根据权利要求4所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述电力线载波网络触控智能开关还包括：与控制单元、电力线耦合单元、电力线信号调制解调单元、触控信号输入单元、驱动单元分别连接，用于为所述单元提供能量的电源。

6．根据权利要求5所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述触控信号输入单元包括：触摸按键检测处理部分和触摸信号采集片。

7．根据权利要求6所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述面板包括：水晶玻璃面板。

8．根据权利要求7所述的电力线载波网络触控智能开关，其特征在于，所述触控信号输入单元还包括：遥控信号输入单元，网络信号输入单元。