CN202696570U - 一种无继电器节能型智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电气控制开关。目的是提供的智能开关具有可远程控制负载、可手动强制改变开关通断状态的特点。技术方案是：一种无继电器节能型智能开关，包括开关盒、开关面板及电路板；开关盒上安装着若干个执行机构，控制单元与网关设备接通，网关设备与远程控制装置接通；其特征在于执行机构包括一电磁铁、自锁式按钮开关，自锁式按钮开关的按钮头与电磁铁的可动铁芯相连接。驱动电路为瞬时驱动电路。本地控制方式为，按键的开关触发动作传递给自锁式按钮开关；远程控制方式为，驱动电路通过导线对电磁铁施加瞬时电流，电磁铁的可动铁芯在电磁场的作用下与固定铁芯吸合，吸合时就通过拉杆触发自锁式按钮开关动作。

Description

一种无继电器节能型智能开关

技术领域

本实用新型涉及一种电控开关，尤其是具有智能功能的家居电气控制开关。 

背景技术

随着科技的发展和生活水平的提高，智能家居越来越受到人们的重视。智能家居在提供舒适生活的同时，也为能源的节约利用创造条件。在强调低碳、节能、环保的今天，智能家居行业将得到很好的发展。

智能开关是智能家居中远程照明控制的产品；目前市面上有各种各样的智能开关，这些智能开关由通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路和执行机构组成。执行机构通常为继电器，通过继电器的吸合、断开来实现家用电器电流的通或断。该类开关存在的缺陷是：若智能开关中的控制电路发生故障，或者继电器出现触点“粘连”的情况，那么该智能开关就不再起作用，照明灯之类的家电就会出现“想开开不了，想关关不了”的情况，给用户造成极大的不便和困扰，以致于影响智能家居行业的发展。另外，智能开关的继电器在负载接通的情况下需要保持吸合，这种方式的缺点是需要给继电器一直供电，从而增加了智能开关本身的能耗。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种智能开关的改进，该智能开关具有可远程控制负载、可手动强制改变开关通断状态以及能耗小的特点。

本实用新型提供的技术方案是：一种无继电器节能型智能开关，包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路，电压检测电路的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述控制单元通过通信单元与网关设备接通，网关设备通过无线路由器与远程控制装置接通；其特征在于所述的执行机构包括一电磁铁、与该电磁铁相连接的自锁式按钮开关，自锁式按钮开关的按钮头通过一拉杆与电磁铁的可动铁芯相连接。所述驱动电路为瞬时驱动电路。本地控制方式为，按键的开关触发动作传递给自锁式按钮开关；远程控制方式为，所述驱动电路通过导线对电磁铁施加瞬时电流，电磁铁的可动铁芯在电磁场的作用下与固定铁芯吸合，吸合时就通过拉杆触发自锁式按钮开关动作。

所述自锁式按钮开关上的按钮头运动方向与电磁铁活动铁芯的运动方向相同。

所述智能开关可以是单按键开关、双按键开关、三按键开关、四按键开关或带插座的按键开关。

所述驱动电路为储能式电容瞬时放电驱动电路。 

本实用新型的工作原理是：

1）本地控制方式：按下智能开关的按键，即按动自锁式按钮开关，从而改变负载的电流通断状态；按键动作完成后，自锁式按钮开关的按钮头在弹簧力的作用下复位，电磁铁可动铁芯相应复位，按键也复位。因此，本地控制方式为传统的机械式开关方式。

2）远程控制方式：远程控制装置首先访问网关设备，在远程控制装置上各负载及负载的电流通断状态用图标显示；要实现某负载的通断转换，触动相应的图标，控制信号通过网关设备传给智能开关的控制单元，然后由控制单元通过驱动电路使电磁铁动作，电磁铁的动作通过拉杆带动自锁式按钮开关动作，从而改变负载的电流通断状态；电磁铁动作完成后，电磁场消失，自锁式按钮开关的按钮头在弹簧力的作用下复位，电磁铁可动铁芯也相应复位。因此，远程控制方式为智能控制方式。

本实用新型的有益效果是：由于将原有智能开关的执行机构作了改进（用电磁铁和自锁式按钮开关取代了继电器，使智能开关具备了传统机械式开关的特征），并且原驱动电路改为瞬时驱动电路；本地控制时只需按下开关面板上的按键，或者是自锁式按钮开关本身，就能实现机械式通断负载电流；而远程控制时，通过智能开关电磁铁的动作来驱动自锁式按钮开关，实现负载电流的通或断；这样，若智能开关的电路控制系统出现故障，也不会影响负载（家电）的本地控制。并且，本地控制方式中，自锁式按钮开关是机械式强制接通或断开负载电路，消除了继电器会出现的触点“粘连”的情况发生。由于执行机构的动作为瞬时动作（对电磁铁施加瞬时驱动电流），动作完成后不需要为执行机构继续供电，这样就显著降低了智能开关本身的能耗；因而具有普遍的推广意义和广阔的市场前景。

附图说明

图1是本实用新型智能开关的控制原理示意图。

图2是本实用新型中的自锁式按钮开关闭合状态的放大结构示意图。

图3是本实用新型中的自锁式按钮开关断开状态的放大结构示意图。

图4是本实用新型中的储能式电容瞬时放电驱动电路示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对实用新型的技术方案作进一步说明。

使用智能开关的目的是为了方便人们的生活，如果因为智能开关控制电路的故障而无法实现最起码的通断功能，那它就不能算是个成熟的产品。就比如一个电控锁，可以实现电控打开，也必须准备当电控失效的情况下用钥匙把门打开。为此，如何开发一种智能开关，既可以实现远程控制，同时保持传统机械式开关功能，将是智能家居产品开发中不可回避的一个问题。

根据这一思路，本实用新型与负载11、网关设备18、无线路由器19、远程控制装置20组成一负载控制系统。智能开关10包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元22、控制单元14、电源模块21、驱动电路15的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；控制单元14通过驱动电路15与执行机构接通，控制单元14通过通信单元22与网关设备18接通，网关设备18通过无线路由器19与远程控制装置20接通。

以上所述均与现有的智能开关相同。

本实用新型对执行机构作了以下改进（参见图1）：第一，用电磁铁和自锁式按钮开关取代了继电器；第二，远程控制情况下，电磁铁动作为瞬时动作（驱动电路通过导线对电磁铁线圈施加瞬时驱动电流）。所述的执行机构包括一电磁铁16、与该电磁铁相连的自锁式按钮开关12，自锁式按钮开关的按钮头12a通过拉杆16a与电磁铁可动铁芯16c相连接；自锁式按钮开关的按钮头的运动方向与电磁铁可动铁芯的运动方向相同；按键的开关触发动作可直接传递给自锁式按钮开关；电磁铁的瞬时动作通过拉杆可触发自锁式按钮开关动作。

为了实现自锁式按钮开关通断状态的反馈，本实用新型对自锁式按钮开关与负载相连的端点进行电压检测。当该端点与零线有电压差时，表明自锁式按钮开关闭合；当该端点与零线无电压差时，表明自锁式按钮开关断开；电压检测电路13与控制单元14接通，将自锁式按钮开关的通断状态信息反馈给控制单元。

所述开关面板可以带有一个或数个按键，组成各类单按键开关，双按键开关，三按键开关，四按键开关，以及带插座的按键开关等。智能开关中的每一路负载均对应一执行机构以及一按键。

所述的负载11为各类白炽灯、荧光灯、节能灯、LED照明灯、电视、空调、冰箱、洗衣机等各类用电设备。

所述的远程控制装置20为电脑，或平板电脑，或带无线网络功能的各类智能手机或带无线网络功能的各类控制面板。

所述电磁铁16的可动铁芯16c与一拉杆16a的一端连接，拉杆16a的另一

端与自锁式按钮开关的按钮头12a连接。所述瞬时驱动电路15为储能式电容瞬时放电驱动电路（参见图4）；图4中，1为直流电源，2为储能式电容，3为电磁铁线圈，4为充放电选择开关，在实际电路中，充放电选择开关为电子开关，放电时间长短由控制单元设定;

所述的自锁式按钮开关12（参见图2、图3），包括按钮头12a、固定导电片12g、12h、可动导电片12f、弹簧12e、以及转子12b。按下(方向为A)按钮头，转子12b克服弹簧力的同时带动可动导电片在两个位置停留，一个位置与固定导电片接触（图2），一个位置与固定导电片断开（图3）。自锁式按钮开关的特点是，第一次按闭合，第二次按断开，第三次按又闭合，如此反复循环。

所述的控制单元14为各类单片机。

所述的通信单元22为各类通信方式的集成电路；各类通信方式包括有线通信方式，无线通信方式或电力载波通信方式。

下面结合本实用新型的具体实施例进行说明（参见图1）。

本地控制方式：电源线（火线）经过自锁式按钮开关12与负载11的火线相连，自锁式按钮开关12与电磁铁16都固定在开关盒中；自锁式按钮开关的按钮头12a与电磁铁可动铁芯16c通过拉杆16a相连接；按下按键17，即按下自锁式按钮开关，从而改变负载11的电流通断状态。按键动作完成后，自锁式按钮开关的按钮头在弹簧力的作用下复位，拉杆16a及可动铁芯16c相应复位，按键也复位。因此，本地控制方式为传统的机械式开关方式。改变后的自锁式按钮开关12通断状态信息通过电压检测电路13传给控制单元14，然后通过网关设备18传给远程控制装置20。

远程控制方式：远程控制装置20首先通过无线路由器19访问网关设备18，在远程控制装置20上按动相应负载的图标，网关设备18通过无线双向通信方式发出指令给智能开关的控制单元14，控制单元14通过驱动电路15的瞬时电流驱动电磁铁16动作，可动铁芯16c在电磁场的作用下与固定铁芯16b吸合，同时通过拉杆16a驱动自锁式按钮开关12动作，从而改变负载11的电流通断状态（模拟人工按动自锁式按钮开关）；电磁铁瞬时动作完成后，电磁场消失，自锁式按钮开关的按钮头12a在弹簧力的作用下复位，拉杆16a及可动铁芯16c相应复位。因此，远程控制方式为智能控制方式。改变后的自锁式按钮开关12通断状态信息通过电压检测电路13传给控制单元14，然后反馈到网关设备18，并显示在远程控制装置20上。

作为本实用新型实施例，自锁式按钮开关可选用佳龙电子的KAN系列自锁式按钮开关。电磁铁可外购，也可根据需要订制；根据可动铁芯需克服自锁式开关按钮的弹簧力来计算电磁铁线圈匝数和通电电流的大小。根据自锁式按钮开关的行程，需要选择的电磁铁的可动铁芯的行程应稍大于或等于自锁式按钮开关的行程，否则无法改变自锁式按钮开关的通断状态。需要说明的是，由于智能开关本身空间的限制，在选用自锁式按钮开关和直流电磁铁时需要充分考虑尺寸大小。 

Claims (4)

1.一种无继电器节能型智能开关，包括开关盒、带有若干按键（17）的开关面板以及安装着通信单元（22）、控制单元（14）、电源模块（21）、驱动电路（15），电压检测电路（13）的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述控制单元通过通信单元与网关设备（18）接通，网关设备通过无线路由器（19）与远程控制装置（20）接通；其特征在于所述的执行机构包括一电磁铁（16）、与该电磁铁相连接的自锁式按钮开关（12），自锁式按钮开关的按钮头（12a）通过一拉杆（16a）与电磁铁的可动铁芯（16c）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种无继电器节能型智能开关，其特征在于所述自锁式按钮开关上的按钮头运动方向与电磁铁活动铁芯的运动方向相同。

3.根据权利要求2所述的一种无继电器节能型智能开关，其特征在于所述智能开关是单按键开关、双按键开关、三按键开关、四按键开关或带插座的按键开关。

4.根据权利要求3所述的一种无继电器节能型智能开关，其特征在于所述驱动电路为储能式电容瞬时放电驱动电路。

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