CN203883795U - 单火线智能开关控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单火线智能开关控制电路，由控制电路、电源电路、保护电路与振荡电路组成；控制电路控制负载的工作状态，电源电路为各电路匹配工作电源，保护电路获取控制电路和电源电路的电压值，对控制电路进行保护，振荡电路根据控制电路的振荡信号，输出振荡源给保护电路和电源电路；所述控制电路由稳压管D5、D8和双向可控硅Q1组成取电电路，控制器U5发出控制信号控制继电器J的常开开关开闭，从而控制负载的工作状态。其显著效果是：本实用新型对大功率的阻性负载实现了单火线控制，减少了零线走线，节约了布线成本，对于已经装修好的用户以及老旧社区可以方便的进行智能控制改造。

Description

单火线智能开关控制电路

技术领域

本实用新型涉及到单火线开关控制技术领域，具体地说，是一种单火线智能开关控制电路。 

背景技术

单火线智能控制开关是传统机械墙壁开关的换代产品，它使家居灯光、电器的开关控制变得智能化。然而在智能家居控制系统中，家电控制器的供电方式需要接入零火线两根线，与传统的机械式开关只需要接入一根火线的安装结构不兼容，给安装带来了不便，新装修的用户通过布线可以解决这个问题，但是对于已经装修好的用户，只接入一根火线到达控制器将使得家电无法正常使用，因此无法大规模推广使用。 

因此，需要一种单火线控制，减少零线走线，方便对老旧社区进行智能控制改造的单火线开关。 

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种能够实现单火线控制，减少零线走线，无需人工操作，控制效果好的单火线智能开关控制电路。 

技术方案如下： 

一种单火线智能开关控制电路，其关键在于：由控制电路、电源电路、保护电路与振荡电路组成； 

所述控制电路控制负载的工作状态，所述电源电路为各电路匹配工作电源，保护电路获取控制电路和电源电路的电压值，对控制电路进行保护，振荡电路根据控制电路的振荡信号，输出振荡源给所述保护电路和电源电路； 

所述控制电路包括整流桥D3、继电器J、控制器U5、双向可控硅Q1以及三极管Q2，双向可控硅Q1的第一阳极连接火线，双向可控硅Q1的第二阳极接所述整流桥D3的第一输入端，整流桥D3的第二输入端接所述火线，整流桥D3的正向输出端输出第一工作电源VCC1，整流桥D3的负向输出端接地； 

双向可控硅Q1的第二阳极还依次串所述继电器J的常开开关和负载后，再与零线连接，继电器J绕组的一端经过电阻R2与第一工作电源VCC1连接，绕组的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与控制器U5的开关控制信号输出端连接； 

所述双向可控硅Q1的控制极与稳压二极管D5的负极连接，稳压二极管D5的正极与稳压二极管D8的正极相连，稳压二极管D8的负极与火线连接。 

稳压管D5、D8和双向可控硅Q1形成一个交流斩波电路，在交流电的电压为10V左右的时候取得电源，超过额度电压后双向可控硅Q1导通，电源直接加在负载上面。一般状态下，继电器J的绕组不 通电，负载与继电器J的常开开关连接即负载所在电路断路，负载不工作；当控制器U5发出控制信号，控制三极管Q2所在的电路导通，从而控制继电器J的绕组通电，负载所在电路导通，从而控制负载进入工作状态。 

为了给各个电路提供稳定的工作电源，所述电源电路包括稳压芯片U1，所述第一工作电源VCC1经过电阻R1分压后作为第二工作电源VCC2输出，该第二工作电源VCC2与接地端之间还并行连接有电容C1和电解电容C2，所述稳压芯片U1的电源输入端与所述第二工作电源VCC2连接，其稳压芯片U1的输出端输出第三工作电源VCC,第三工作电源VCC与所述控制器U5的电源输入端连接,第三工作电源VCC还串接电解电容C3后接地。 

为了保证控制电路稳定工作，所述保护电路包括整流桥D9、变压器T1和光耦控制电路； 

整流桥D9的第一输入端接所述火线，第二输入端依次串接电阻R7和所述继电器J的常开开关后，再接所述双向可控硅Q1的第二阳极，整流桥D9的负向输出端接地，正向输出端经过电阻R5与变压器T1初级线圈的第一接线端连接，变压器T1初级线圈的第二接线端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极串接电阻R6后与变压器T1初级线圈的第一接线端相连； 

变压器T1第一次级线圈的一端与所述振荡电路的振荡源输出端相连，其另一端接地，所述振荡电路的振荡源输出端还与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与第一工作电源VCC1连接，所述振荡 电路的振荡源输出端还与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述第二工作电源VCC2连接； 

变压器T1第二次级线圈连接所述光耦控制电路，该光耦控制电路设置有电阻R4，电阻R4的一端接第一工作电源VCC1，电阻R4的另一端与稳压二极管D7的负极相连，稳压二极管D7的负极还串电阻R3后与所述第二工作电源VCC2连接，稳压二极管D7的正极与光耦U2的正向控制端连接，光耦U2的负向控制端接地，光耦U2的正向输出端与三极管Q3的基极相连，光耦U2的负向输出端与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与变压器T1第二次级线圈的一端相连，变压器T1第二次级线圈的另一端接地，二极管D6的负极还依次串电容C7和电阻R8后与三极管Q3的基极相连，在光耦U2的正向控制端与负向控制端之间还连接有电容C9，光耦U2的负向输出端还与稳压二极管D10正极连接，稳压二极管D10的负极与光耦U2的正向输出端相连；光耦U2的负向输出端还串电容C8后接地。 

作为优选，所述振荡电路包括整流桥U3、变压器T2、三极管Q4以及光耦U4，整流桥U3的第一输入端与火线相连，第二输入端与整流桥D9的第二输入端连接，整流桥U3的正向输出端串接电阻R18后与变压器T2第一初级线圈的第一接线端相连，变压器T2第一初级线圈的第二接线端与三极管Q4的集电极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极与变压器T2第一初级线圈的第一接线端相连，整流桥U3的负向输出端接地； 

整流桥U3的正向输出端还与所述控制器U5的振荡信号输出端相 连，所述控制器U5的振荡信号输出端与接地端之间并行连接有电阻R15和电容C11； 

变压器T2次级线圈的一端接地，另一端为振荡源输出端，该振荡源输出端还与二极管D15的正极相连，二极管D15的负极串接电阻R23后与二极管D18的负极相连，二极管D18的正极与光耦U4的正向控制端连接，光耦U4的负向控制端接地，光耦U4的正向输出端依次串电阻R24和电容C15后与变压器T2第二初级线圈的第一接线端相连，其第二接线端接地，光耦U4的负向输出端串接电容C13后接地；光耦U4的正向输出端还与三极管Q4的基极相连，光耦U4的负向输出端还与二极管D17的正极连接，二极管D17的负极与变压器T2第二初级线圈的第一接线端连接。 

本实用新型的显著效果是：采用单火线取电，对于大功率的阻性负载实现了单火线控制，减少了零线走线，节约了布线成本，对于已经装修好的用户以及老旧社区可以方便的进行智能控制改造。 

附图说明

图1是本实用新型的控制电路、电源电路以及保护电路原理图； 

图2是本实用新型中振荡电路的电路原理图； 

图3是本实用新型中控制器U5的引脚图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。 

参见附图1，一种单火线智能开关控制电路，由控制电路、电源 电路、保护电路与振荡电路组成；所述控制电路控制负载的工作状态，所述电源电路为各电路匹配工作电源，保护电路获取控制电路和电源电路的电压值，对控制电路进行保护，振荡电路根据控制电路的振荡信号，输出振荡源给所述保护电路和电源电路； 

所述控制电路包括整流桥D3、继电器J、控制器U5、双向可控硅Q1以及三极管Q2，双向可控硅Q1的第一阳极连接火线，双向可控硅Q1的第二阳极接所述整流桥D3的第一输入端，整流桥D3的第二输入端接所述火线，整流桥D3的正向输出端输出第一工作电源VCC1，整流桥D3的负向输出端接地； 

双向可控硅Q1的第二阳极还依次串所述继电器J的常开开关和负载后，再与零线连接，继电器J绕组的一端经过电阻R2与第一工作电源VCC1连接，绕组的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与控制器U5的开关控制信号输出端连接； 

所述双向可控硅Q1的控制极与稳压二极管D5的负极连接，稳压二极管D5的正极与稳压二极管D8的正极相连，稳压二极管D8的负极与火线连接。 

稳压管D5,D8和双向可控硅Q1形成一个交流斩波电路，在交流电的电压值为10V左右的时候取得电源，超过额度电压后双向可控硅Q1导通，电源直接加在负载上面。一般状态下，继电器J的绕组不通电，负载与继电器J的常开开关连接即负载所在电路断路，负载不工作；当控制器U5发出控制信号，控制三极管Q2所在的电路导通， 从而控制继电器J的绕组通电，负载所在电路导通，从而控制负载进入工作状态。 

如附图1所示，所述电源电路包括稳压芯片U1，所述第一工作电源VCC1经过电阻R1分压后作为第二工作电源VCC2输出，该第二工作电源VCC2与接地端之间还并行连接有电容C1和电解电容C2，所述稳压芯片U1的电源输入端与所述第二工作电源VCC2连接，其稳压芯片U1的输出端输出第三工作电源VCC,第三工作电源VCC与所述控制器U5的电源输入端连接,第三工作电源VCC还串接电解电容C3后接地。 

所述电源电路为各电路匹配工作电源，电阻R1先进行分压，将第一工作电源VCC1转换为第二工作电源VCC2，然后稳压芯片U1将获得的较高电压值的第二工作电源VCC2转换为可供控制器U5正常工作的3.3V电压，即第三工作电源VCC，其中电容C1和电解电容C2组成滤波电路，对输入稳压芯片U1的第二工作电源VCC2进行滤波。 

如附图1所示，所述保护电路包括整流桥D9、变压器T1、三极管Q3和光耦U2，整流桥D9的第一输入端串接电阻R7后接所述负载，整流桥D9的第二输入端接所述火线，整流桥D9的正向输出端经过电阻R5与变压器T1初级线圈的第一接线端连接，变压器T1初级线圈的第二接线端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极串接电阻R6后与变压器T1初级线圈的第一接线端相连，整流桥D9的负向输出端接地；变压器T1第一次级线圈的一端与所述振荡电路的振荡源输出端相连，其另一端接地，所述振荡电路 的振荡源输出端还与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与第一工作电源VCC1连接，所述振荡电路的振荡源输出端还与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述稳压芯片U1的电源输入端连接； 

电阻R4的一端接第一工作电源VCC1，电阻R4的另一端与稳压二极管D7的负极相连，稳压二极管D7的正极与光耦U2的正向控制端连接，光耦U2的负向控制端接地，光耦U2的正向输出端与三极管Q3的基极相连，光耦U2的负向输出端与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与变压器T1第二次级线圈的一端相连，变压器T1第二次级线圈的另一端接地，二极管D6的负极还经过电容C7串联电阻R8后三极管Q3的基极相连，稳压二极管D7的负极还串接电阻R3后与所述稳压芯片U1的电源输入端连接；在光耦U2的正向控制端与负向控制端之间还连接有电容C9，光耦U2的负向输出端还与稳压二极管D10正极连接，稳压二极管D10的负极与光耦U2的正向输出端相连。 

电阻R4获取控制电路中的第一工作电源VCC1的电压值，电阻R3获取电源电路中的第二工作电源VCC2的电压值，当其中一个电压值过大时击穿稳压二极管D7，光耦U2导通，其正向输出端输出电流控制三极管Q3所在电路导通，电源电路关闭，并通过稳压二极管D10卸荷。 

参见附图2，所述振荡电路包括整流桥U3、变压器T2、三极管Q4以及光耦U4，整流桥U3的第一输入端与电阻R7连接，整流桥U3的第二输入端与火线相连，整流桥U3的正向输出端串接电阻R18后 与变压器T2的第一初级线圈的第一接线端相连，变压器T2的第一初级线圈的第二接线端与三极管Q4的集电极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极串接电阻R22后与电阻R21的一端连接，电阻R21的另一端串接电阻R20后与变压器T2的第一初级线圈的第一接线端相连，整流桥U3的负向输出端接地；整流桥U3的正向输出端还经过电阻R12串接电阻R13后与所述控制器U5的振荡信号输出端相连，所述控制器U5的振荡信号输出端与接地端之间并行连接有电阻R15和电容C11； 

变压器T2的次级线圈的一端接地，另一端为振荡源输出端，该振荡源输出端还与二极管D15的正极相连，二极管D15的负极串接电阻R23后与二极管D18的负极相连，二极管D18的正极与光耦U4的正向控制端连接，光耦U4的负向控制端接地，光耦U4的正向输出端经过电阻R24串联电容C15后与变压器T2的第二初级线圈的第一接线端相连，其第二接线端接地，光耦U4的负向输出端串接电容C13后接地；光耦U4的正向输出端还与三极管Q4的基极相连，光耦U4的负向输出端还与二极管D17的正极连接，二极管D17的负极与变压器T2的第二初级线圈的第一接线端连接。 

当振荡电路获得控制器U5输出的振荡信号时，振荡电路向外对电源电路和保护电路输出振荡源。当振荡源的电压值过大时，反向击穿二极管D18，光耦U4导通，光耦U4的正向输出端输出电流信号控制三极管Q4所在电路导通，振荡电路关闭。 

本实施例中，作为优选，所述稳压芯片采用HT7133-1降压芯片， 所述控制器U5选用ATmega8a-8AU单片机，该控制器U5输出矩形脉冲信号作为所述振荡信号，所述光耦U2与光耦U4采用EL817光电耦合器。 

工作原理： 

稳压管D5,D8和双向可控硅Q1形成一个交流斩波电路，在交流电的电压值为10V左右的时候取得电源，超过额度电压后双向可控硅Q1导通，电源直接加在负载上面。所述控制器U5的第30引脚和第31引脚为控制信号输入端，用于从外界获取开关信号，其第12引脚为控制信号输出端。正常情况下，控制器U5的不发出开关信号，三极管Q2所在电路断路，继电器J的常开开关断开，负载不工作。控制器U5当输出开关信号至三极管Q2的基极时，控制三极管Q2所在电路导通，从而控制继电器J的绕组通电，负载所在电路导通，从而控制负载进入工作状态。 

所述控制器U5的第23引脚为振荡信号输出端，向外输出矩形脉冲信号作为所述振荡信号，振荡电路获取振荡信号后向外对所述电源电路和保护电路输出振荡源。 

Claims (4)

1.一种单火线智能开关控制电路，其特征在于：由控制电路、电源电路、保护电路与振荡电路组成； 

所述控制电路控制负载的工作状态，所述电源电路为各电路匹配工作电源，保护电路获取控制电路和电源电路的电压值，对控制电路进行保护，振荡电路根据控制电路的振荡信号，输出振荡源给所述保护电路和电源电路； 

所述控制电路包括整流桥D3、继电器J、控制器U5、双向可控硅Q1以及三极管Q2，双向可控硅Q1的第一阳极连接火线，双向可控硅Q1的第二阳极接所述整流桥D3的第一输入端，整流桥D3的第二输入端接所述火线，整流桥D3的正向输出端输出第一工作电源VCC1，整流桥D3的负向输出端接地； 

双向可控硅Q1的第二阳极还依次串所述继电器J的常开开关和负载后，再与零线连接，继电器J绕组的一端经过电阻R2与第一工作电源VCC1连接，绕组的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与控制器U5的开关控制信号输出端连接； 

所述双向可控硅Q1的控制极与稳压二极管D5的负极连接，稳压二极管D5的正极与稳压二极管D8的正极相连，稳压二极管D8的负极与火线连接。 

2.根据权利要求1所述的单火线智能开关控制电路，其特征在 于：所述电源电路包括稳压芯片U1，所述第一工作电源VCC1经过电阻R1分压后作为第二工作电源VCC2输出，该第二工作电源VCC2与接地端之间还并行连接有电容C1和电解电容C2，所述稳压芯片U1的电源输入端与所述第二工作电源VCC2连接，其稳压芯片U1的输出端输出第三工作电源VCC,第三工作电源VCC与所述控制器U5的电源输入端连接,第三工作电源VCC还串接电解电容C3后接地。 

3.根据权利要求1所述的单火线智能开关控制电路，其特征在于：所述保护电路包括整流桥D9、变压器T1和光耦控制电路； 

整流桥D9的第一输入端接所述火线，第二输入端依次串接电阻R7和所述继电器J的常开开关后，再接所述双向可控硅Q1的第二阳极，整流桥D9的负向输出端接地，正向输出端经过电阻R5与变压器T1初级线圈的第一接线端连接，变压器T1初级线圈的第二接线端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的基极串接电阻R6后与变压器T1初级线圈的第一接线端相连； 

变压器T1第一次级线圈的一端与所述振荡电路的振荡源输出端相连，其另一端接地，所述振荡电路的振荡源输出端还与二极管D1的正极连接，二极管D1的负极与第一工作电源VCC1连接，所述振荡电路的振荡源输出端还与二极管D2的正极连接，二极管D2的负极与所述第二工作电源VCC2连接； 

变压器T1第二次级线圈连接所述光耦控制电路，该光耦控制电路设置有电阻R4，电阻R4的一端接第一工作电源VCC1，电阻R4的另一端与稳压二极管D7的负极相连，稳压二极管D7的负极还串电阻 R3后与所述第二工作电源VCC2连接，稳压二极管D7的正极与光耦U2的正向控制端连接，光耦U2的负向控制端接地，光耦U2的正向输出端与三极管Q3的基极相连，光耦U2的负向输出端与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极与变压器T1第二次级线圈的一端相连，变压器T1第二次级线圈的另一端接地，二极管D6的负极还依次串电容C7和电阻R8后与三极管Q3的基极相连，在光耦U2的正向控制端与负向控制端之间还连接有电容C9，光耦U2的负向输出端还与稳压二极管D10正极连接，稳压二极管D10的负极与光耦U2的正向输出端相连；光耦U2的负向输出端还串电容C8后接地。 

4.根据权利要求3所述的单火线智能开关控制电路，其特征在于：所述振荡电路包括整流桥U3、变压器T2、三极管Q4以及光耦U4，整流桥U3的第一输入端与火线相连，第二输入端与整流桥D9的第二输入端连接，整流桥U3的正向输出端串接电阻R18后与变压器T2第一初级线圈的第一接线端相连，变压器T2第一初级线圈的第二接线端与三极管Q4的集电极相连，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极与变压器T2第一初级线圈的第一接线端相连，整流桥U3的负向输出端接地； 

整流桥U3的正向输出端还与所述控制器U5的振荡信号输出端相连，所述控制器U5的振荡信号输出端与接地端之间并行连接有电阻R15和电容C11； 

变压器T2次级线圈的一端接地，另一端为振荡源输出端，该振荡源输出端还与二极管D15的正极相连，二极管D15的负极串接电阻 R23后与二极管D18的负极相连，二极管D18的正极与光耦U4的正向控制端连接，光耦U4的负向控制端接地，光耦U4的正向输出端依次串电阻R24和电容C15后与变压器T2第二初级线圈的第一接线端相连，其第二接线端接地，光耦U4的负向输出端串接电容C13后接地；光耦U4的正向输出端还与三极管Q4的基极相连，光耦U4的负向输出端还与二极管D17的正极连接，二极管D17的负极与变压器T2第二初级线圈的第一接线端连接。