CN203799212U - 智能开关 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能开关，旨在解决现有技术中智能开关能耗大、稳定性低的技术问题。它包括电源单元、主控制单元、触摸单元、驱动单元、无线通信单元，所述电源单元分别与所述主控制单元、触摸单元、驱动单元对应连接；所述触摸单元、无线通信单元、驱动单元分别与所述主控制单元的对应端子对应连接；所述驱动单元的输出端连接有至少一个继电器。本实用新型使用方便、更加安全、能耗更小、可靠性更强，且产品的使用寿命更长、稳定性更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及电器开关技术领域，具体涉及一种智能开关。
背景技术
随着科技的飞速发展，智能家居成为使人们的生活更加便捷化的一个新兴技术领域，其中，利用物联网技术实现对家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等，是智能家居技术领域的一项基本技术。现有的智能开关使用无线驱动继电器技术，采用的是直接驱动的方法。然而由于继电器本身所需要的驱动功耗较大，且便携式仪表仪器对电源的能耗要求更高，使得现有技术中直接驱动的方法，容易造成能源的大量消耗、降低仪器仪表的使用寿命，并且使用过程中开关的稳定性和便利性都不高。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种功耗小、稳定性更强、使用更方便的智能开关。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：设计一种智能开关，包括电源单元、主控制单元、触摸单元、驱动单元、无线通信单元，其特征在于，所述电源单元分别与所述主控制单元、触摸单元、驱动单元对应连接；所述触摸单元、无线通信单元、驱动单元分别与所述主控制单元的对应端子对应连接；所述驱动单元的输出端连接有至少一个继电器；
所述驱动单元包括电容C3、有极性电容C2和二极管D1，所述电源单元分别与所述有极性电容C2的正极一端、所述电容C3的一端、所述二极管D1的阴极相连接；所述电容C3的另一端与所述有极性电容C2的负极连接并接地；还包括晶体管Q1、电阻R7、电阻R5、继电器K和压敏电阻R，所述二极管D1的阳极与所述晶体管Q1的集电极相连接，所述晶体管Q1的发射极接地，所述晶体管Q1的基极分别与所述电阻R7的一端、电阻R5的一端相连接；所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R7的另一端对应连接所述驱动单元的输入端口，用于接收主控制单元输出的高低电平控制信号；所述继电器K的第一线圈输入触点（1）和第二线圈输入触点（2）分别与所述二极管D1的阴极和阳极相连接，压敏电阻R的两端分别与所述继电器的两个常开触点（3、4）相连接。
优选的，所述驱动单元还包括：有极性电容C4、电容C7、电容C10和电阻R15，所述有极性电容C4的正极与所述电源单元相连接、负极与所述二极管D1的阴极相连接；所述电阻R15的两端分别与所述有极性电容C4的正极、负极相连接；所述电容C7一端接地、另一端连接于所述电阻R7与所述输入端口IN之间；所述电容C10一端与所述二极管D1的阴极相连接、另一端分别与所述二极管D1的阳极和所述晶体管Q1的集电极相连接。
所述电容C7为10μF，电容C4为100μF。
所述有极性电容C2为22μF；所述电容C3为0.1μF。
所述无线通信单元为3G通信模块、4G通信模块、GSM通信模块、WiFi通信模块、Z-wave通信模块、ZigBee通信模块和蓝牙通信模块中的一种或几种。
所述电源单元输出包括开关电源和稳压电路。
所述电源单元输出3.3V稳压。
采用上述技术方案的有益效果在于：
1.该智能开关具有触摸控制和远程控制的双重控制功能，使用方便；
2.通过弱电控制强电方式，控制回路与负载回路分离，更加安全；
3.采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便；
4.采用新型继电器驱动电路，产生了预料不到的技术效果，使得该智能开关的能耗显著降低、可靠性更强；
5.可进行功能扩展和升级，使产品的使用寿命更长、稳定性更高。
对于本实用新型的具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本实用新型智能开关的结构原理图。
图2是本实用新型智能开关实施例1驱动单元的电路图。
图3是本实用新型智能开关实施例2驱动单元的电路图。
具体实施方式
实施例1：一种智能开关，其结构如图1和图2所示，包括电源单元、主控制单元、触摸单元、驱动单元、无线通信单元，其特征在于，所述电源单元分别与所述主控制单元、触摸单元、驱动单元对应连接；所述触摸单元、无线通信单元、驱动单元分别与所述主控制单元的对应端子对应连接；所述驱动单元的输出端连接有至少一个继电器；
所述驱动单元包括电容C3、有极性电容C2和二极管D1，所述电源单元分别与所述有极性电容C2的正极一端、所述电容C3的一端、所述二极管D1的阴极相连接；所述电容C3的另一端与所述有极性电容C2的负极连接并接地；还包括晶体管Q1、电阻R7、电阻R5、继电器K和压敏电阻R，所述二极管D1的阳极与所述晶体管Q1的集电极相连接，所述晶体管Q1的发射极接地，所述晶体管Q1的基极分别与所述电阻R7的一端、电阻R5的一端相连接；所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R7的另一端对应连接所述驱动单元的输入端口IN，用于接收主控制单元输出的高低电平控制信号；所述继电器K的第一线圈输入触点（1）和第二线圈输入触点（2）分别与所述二极管D1的阴极和阳极相连接，压敏电阻R的两端分别与所述继电器的两个常开触点（3、4）相连接。
驱动单元的输入端口IN接收主控制单元输出的高低电平控制信号，根据信号控制继电器连接的外部负载，其中Lout为火线的出线，Lin火线的进线。电容C3、有极性电容C2能够起到电源滤波的作用，在继电器K的开关过程中，提供一个稳定的电稳。在继电器K断开形成反向电势时，二极管D1能够提供一个泄放回路反向续流抑制浪涌作用，以防止过高的反向电势击穿晶体管Q1和其它元器件。当开关在接大功率的负载时压敏电阻R能够避免产生的反向电势烧坏触点，延长继电器K的使用寿命。电阻R7为晶体管Q1饱合时的限流电阻。电阻R5为晶体管Q1的基极发射极电阻，当没有输入时能可靠截止晶体管Q1。
实施例2：与实施例1的不同之处在于：所述驱动单元还包括：有极性电容C4、电容C7、电容C10和电阻R15，所述有极性电容C4的正极与所述电源单元相连接、负极与所述二极管D1的阴极相连接；所述电阻R15的两端分别与所述有极性电容C4的正极、负极相连接；所述电容C7一端接地、另一端连接于所述电阻R7与所述输入端口IN之间；所述电容C10一端与所述二极管D1的阴极相连接、另一端分别与所述二极管D1的阳极和所述晶体管Q1的集电极相连接。
其中，所述电容C7为10μF，电容C4为100μF；所述有极性电容C2为22μF；所述电容C3为0.1μF；所述无线通信单元支持3G通信模块、4G通信模块、GSM通信模块、WiFi通信模块、Z-wave通信模块、ZigBee通信模块和蓝牙通信模块；所述电源单元输出包括开关电源和稳压电路；所述电源单元输出3.3V稳压。
本实用新型智能开关的驱动单元中，继电器K的工作电压和释放电压不同，其工作电压远远大于释放电压，如选用工作额定电压为12V的继电器，其最小工作启动电压6V，继电器关闭时的最小电压即保持电压仅为1.8V，线圈阻抗320欧，便可利用这种特性降低功耗。
电容C7的作用是消除上电干扰脉冲，当智能开关上电时，无线通信模块（如ZigBee模块）上电快于触摸模块，当无线通信模块进入工作状态，触摸模块输出端仍为低电平，无线通信模块即被触发，使得主控制单元输出一个高电平的窄脉冲信号，这个窄脉冲信号会使继电器产生误动作，加上电容C7便可以消除上电一瞬间继电器误动作的现象，另外可以提高信号的稳定性。
工作过程中当驱动电路的输入端口IN接收到的主控制单元输出的高低电平控制信号为高电平时，晶体管Q1导通,电容C4快速充电，此时电容C4相当于短路，给继电器K以12V启动电压，继电器K开启工作；随着电容充满C4（100μF），此时电容C）无电流，相当于断路，这时只需要给继电器K一个维持电压，电阻R15和继电器K串联工作，继电器K保持工作电压4V左右，远远高于其释放电压1.8V，继电器K完全可以可靠工作。采用该驱动电路，使继电器的功耗降低了70%。电容C10的作用是当继电器K关断时，消除继电器K的线圈和晶体管Q1集电极电流产生的自激。另外继电器K开启和关断时间为15ms,RC常数要>15ms,进一步增加继电器开关的稳定性。
本实用新型智能开关，具有触摸控制和远程控制的双重控制功能，使用方便；通过弱电控制强电方式，控制回路与负载回路分离，更加安全；采用模块化结构设计，简单灵活、安装方便；采用新型继电器驱动电路，产生了预料不到的技术效果，使得该智能开关的能耗显著降低、可靠性更强；可进行功能扩展和升级，使产品的使用寿命更长、稳定性更高。
上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。
Claims (7)
1.一种智能开关，包括电源单元、主控制单元、触摸单元、驱动单元、无线通信单元，其特征在于，所述电源单元分别与所述主控制单元、触摸单元、驱动单元对应连接；所述触摸单元、无线通信单元、驱动单元分别与所述主控制单元的对应端子对应连接；所述驱动单元的输出端连接有至少一个继电器；
所述驱动单元包括电容C3、有极性电容C2和二极管D1，所述电源单元分别与所述有极性电容C2的正极一端、所述电容C3的一端、所述二极管D1的阴极相连接；所述电容C3的另一端与所述有极性电容C2的负极连接并接地；还包括晶体管Q1、电阻R7、电阻R5、继电器K和压敏电阻R，所述二极管D1的阳极与所述晶体管Q1的集电极相连接，所述晶体管Q1的发射极接地，所述晶体管Q1的基极分别与所述电阻R7的一端、电阻R5的一端相连接；所述电阻R5的另一端接地，所述电阻R7的另一端对应连接所述驱动单元的输入端口，用于接收主控制单元输出的高低电平控制信号；所述继电器K的第一线圈输入触点（1）和第二线圈输入触点（2）分别与所述二极管D1的阴极和阳极相连接，压敏电阻R的两端分别与所述继电器的两个常开触点（3、4）相连接。
2.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述驱动单元还包括：有极性电容C4、电容C7、电容C10和电阻R15，所述有极性电容C4的正极与所述电源单元相连接、负极与所述二极管D1的阴极相连接；所述电阻R15的两端分别与所述有极性电容C4的正极、负极相连接；所述电容C7一端接地、另一端连接于所述电阻R7与所述输入端口之间；所述电容C10一端与所述二极管D1的阴极相连接、另一端分别与所述二极管D1的阳极和所述晶体管Q1的集电极相连接。
3.如权利要求2所述的智能开关，其特征在于，所述电容C7为10μF，电容C4为100μF。
4.如权利要求2所述的智能开关，其特征在于，所述有极性电容C2为22μF；所述电容C3为0.1μF。
5.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述无线通信单元为3G通信模块、4G通信模块、GSM通信模块、WiFi通信模块、Z-wave通信模块、ZigBee通信模块和蓝牙通信模块中的一种或几种。
6.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述电源单元输出包括开关电源和稳压电路。
7.如权利要求6所述的智能开关，其特征在于，所述电源单元输出3.3V稳压。
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