CN208903092U - 一种可调型智能开关及智能开关系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种可调型智能开关及智能开关系统，可调型智能开关包括电源模块、处理器、电量采集模块及开关控制模块；电源模块与开关控制模块、处理器及电量采集模块均电连接，用于给开关控制模块、处理器及电量采集模块供电，电量采集模块与处理器电连接，用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器，开关控制模块与处理器电连接，还与外部用电设备电连接，开关控制模块用于在处理器的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。通过对用电数据进行全面的采集，可以分析得到外部用电设备的用电数据以及故障状态等，同时可以根据采集的用电数据对用电设备进行调节控制。

Description

一种可调型智能开关及智能开关系统

技术领域

本实用新型涉及开关技术领域，具体而言，涉及一种可调型智能开关及智能开关系统。

背景技术

智能开关通常在需要对用电设备的工作电源进行控制的场合下使用。智能开关一般作为中间设备，就近与用电设备安装在一起，控制器作为智能开关的上级设备，通过有线或无线通信方式与智能开关组网连接。通过控制器，可对智能开关进行配置、自动/手动遥控、数据查询。现有的控制器与智能开关的通信连接方式有RS485(有线)、无线WIFI、ZIGBEE。但是采用上述方式一则用电数据展示不全面，第二，不能对用电设备进行故障监控，第三，不具备用电设备参数调节能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调型智能开关及智能开关系统，以改善上述的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供了一种可调型智能开关，所述可调型智能开关包括电源模块、处理器、电量采集模块及开关控制模块；所述电源模块与所述开关控制模块、处理器及电量采集模块均电连接，用于给开关控制模块、处理器及电量采集模块供电，所述电量采集模块与所述处理器电连接，用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器，所述开关控制模块与所述处理器电连接，还与外部用电设备电连接，所述开关控制模块用于在所述处理器的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。

进一步地，所述开关控制模块包括输出继电器，所述输出继电器包括至少一组常开触点，所述常开触点的第一端与市电连接，所述常开触点的第二端与可调型智能开关的输出端子电连接，所述可调型智能开关的输出端子用于连接外部用电设备。

进一步地，所述可调型智能开关还包括PWM调节模块，所述PWM调节模块与所述电源模块电连接，所述PWM调节模块还与所述处理器电连接，所述PWM调节模块用以在处理器的控制下输出预设模式的脉冲信号。

进一步地，所述电源模块包括开关电源电路及LDO降压电路，所述开关电源电路将市电转换为5V直流信号，给所述开关控制模块及PWM调节模块供电，所述LDO降压电路将所述5V直流信号转换为3.3V直流信号，以给所述处理器及电量采集模块供电。

进一步地，所述电量采集模块包括电流传感器及电压传感器，所述电流传感器及所述电压传感器设置于所述输出端子与外部用电设备之间，所述电流传感器用以采集输出至外部用电设备的电流，所述电压传感器用以采集输出至外部用电设备的电压。

进一步地，所述电量采集模块还包括电量采集芯片，所述电压传感器及所述电流传感器均与所述电量采集芯片电连接，所述电量采集芯片用于根据所述电压传感器检测的电压以及所述电流传感器检测的电流计算外部用电设备的电压、电流、功率，功率因素及电量数据，并将计算得到的电压、电流、功率，功率因素及电量数据发送至处理器。

进一步地，所述可调型智能开关包括报警模块，所述报警模块与所述处理器电连接，当输出继电器闭合时，若电量采集模块检测的外部用电设备功率小于预设值时，所述处理器控制所述报警模块发出警报。

进一步地，所述可调型智能开关包括LORA通信模块，所述LORA通信模块与电源模块电连接，所述LORA通信模块还与处理器电连接，所述LORA通信模块用于在处理器的控制下接收或发送数据。

进一步地，所述可调型智能开关还包括显示模块，所述显示模块与所述处理器电连接，所述显示模块用于将外部用电设备的用电状态进行显示，所述用电状态包括外部用电设备的电流、电压及功率。

本实用新型还提供了一种智能开关系统，所述智能开关系统包括智能终端及所述可调型智能开关，所述智能终端与所述可调型智能开关通信连接，所述智能终端用于发送控制指令至所述可调型智能开关或接收所述可调型智能开关发送的外部用电设备用电信息。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种可调型智能开关及智能开关系统，所述可调型智能开关包括电源模块、处理器、电量采集模块及开关控制模块；所述电源模块与所述开关控制模块、处理器及电量采集模块均电连接，用于给开关控制模块、处理器及电量采集模块供电，所述电量采集模块与所述处理器电连接，用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器，所述开关控制模块与所述处理器电连接，还与外部用电设备电连接，所述开关控制模块用于在所述处理器的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。通过对用电数据进行全面的采集，可以分析得到外部用电设备的用电数据以及故障状态等，同时可以根据采集的用电数据对用电设备进行调节控制。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型所提供的一种可调型智能开关的示意图。

图2示出了电源模块的示意图。

图3示出了电量采集模块的示意图。

图4示出了本实用新型提供的智能开关系统的示意图。

图标：10-智能开关系统；100-可调型智能开关；110-电源模块；111-开关电源电路；112-LDO电路；120-处理器；130-电量采集模块；131-电流传感器；132-电压传感器；133-电量采集芯片；140-报警模块；150-PWM调节模块；160-LORA通信模块；170-显示模块；180-开关控制模块；200-智能终端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

本实施例提供了一种可调型智能开关100，请参阅图1，图1示出了本实施例提供的可调型智能开关100的示意图。

所述可调型智能开关100包括电源模块110、处理器120、电量采集模块130、报警模块140、PWM调节模块150、LORA通信模块160、显示模块170及开关控制模块180。

所述电源模块110与所述处理器120、电量采集模块130、报警模块140、PWM调节模块150、LORA通信模块160、显示模块170及开关控制模块180均电连接，用于给所述处理器120、电量采集模块130、报警模块140、PWM调节模块150、LORA通信模块160、显示模块170及开关控制模块180供电。所述电量采集模块130、报警模块140、PWM调节模块150、LORA通信模块160、显示模块170及开关控制模块180均与所述处理器120电连接，以在所述处理器120的控制下进行工作。

具体地，请参阅图2，所述电源模块110包括开关电源电路111及LDO降压电路，所述开关电源电路111将市电转换为5V直流信号，然后分两路，一路供开关控制模块180，PWM调节模块150，给所述开关控制模块180及PWM调节模块150供电，另一路作为LDO电路112输入，所述LDO降压电路将所述5V直流信号转换为3.3V直流信号，以给所述处理器120及电量采集模块130供电。

所述开关控制模块180与所述处理器120电连接，还与外部用电设备电连接，所述开关控制模块180用于在所述处理器120的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。所述开关控制模块180包括输出继电器，所述输出继电器包括至少一组常开触点，所述常开触点的第一端与市电连接，所述常开触点的第二端与可调型智能开关100的输出端子电连接，所述可调型智能开关100的输出端子用于连接外部用电设备。于本实施例中，处理器120的IO端口经三极管控制输出继电器线圈电源通断，借助继电器触点，控制市电与输出端子的连通与断开。

LORA通信模块160与电源模块110电连接，所述LORA通信模块160还与处理器120电连接，所述LORA通信模块160用于在处理器120的控制下接收或发送数据。于本实施例中，处理器120包括SPI_1接口，处理器120与LORA通信模块160经SPI_1接口连接,接收来自LORA模块的数据，根据接收数据的内容进行处理及发送应答数据。本实用新型提供的方案基于LORA无线通信，与上级控制器通过点对点方式直连，无障碍物情况下，可靠通信距离在2km以上，即便在城市环境下，也可达300m以上。由于采用点对点通信连接，数据延迟小。网络容量大，一般可支持不少于1000个节点。

处理器120还包括SPI_2接口，所述电量采集模块130与所述处理器120的SPI_2接口电连接，电量采集模块130用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器120。

请参阅图3，所述电量采集模块130包括电流传感器131、电压传感器132及电量采集芯片133，所述电流传感器131及所述电压传感器132设置于所述输出端子与外部用电设备之间，所述电流传感器131用以采集输出至外部用电设备的电流，所述电压传感器132用以采集输出至外部用电设备的电压。所述电压传感器132及所述电流传感器131均与所述电量采集芯片133电连接，所述电量采集芯片133用于根据所述电压传感器132检测的电压以及所述电流传感器131检测的电流计算外部用电设备的电压、电流、功率，功率因素及电量数据，并将计算得到的电压、电流、功率，功率因素及电量数据发送至处理器120。于本实施例中，与可调智能开关相连的外部用电设备，在使用过程中，产生的电度数据，可以掉电保存在可调智能开关中，供上级控制器查询。电量采集模块130采集的数据完整、精度高(优于1％)，其可采集的数据包括：电压有效值、电流有效值、功率因素、视在功率、有功功率、无功功率、总有功电度、总无功电度等。

所述可调型智能开关100还包括PWM调节模块150，所述PWM调节模块150与所述电源模块110电连接，所述PWM调节模块150还与所述处理器120电连接，所述PWM调节模块150用以在处理器120的控制下输出预设模式的脉冲信号。处理器120通过内部PWM端口与PWM调节模块150连接,可设定PWM信号的占空比，也可设定按正逻辑或负逻辑输出PWM信号(正逻辑：按输出高电平的时间计算占空比；负逻辑：按输出低电平的时间计算占空比。如：60％占空比，若按正逻辑输出，则单个调制周期内，60％的时间是高电平输出，40％的时间是低电平输出；若按负逻辑输出，则单个调制周期内，60％的时间是低电平输出，40％的时间是高电平输出)。于本实施例中，处理器120的PWM端口信号经光电耦合器变换后，连接到调节输出端子，该端子连接可调外部设备，如：可调节电子镇流器、可调速风机等，对于可调节电子镇流器，通常是调节其输出功率；对于可调速风机，通常是调节其转速。这就使得控制效果更加精细化。

处理器120可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器120可以是通用处理器120，包括中央处理器120(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器120(Net work Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器120(Digit al SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specifi c Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Progra mmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器120可以是微处理器120；所述处理器120也可以是任何常规的处理器120等。于本实施例中，优选地，该处理器120可以是STM32系列的处理器120，例如STM32F103C8T6、STM32F103VET6等型号。

所述可调型智能开关100包括报警模块140，所述报警模块140与所述处理器120电连接，当输出继电器闭合时，若电量采集模块130检测的外部用电设备功率小于预设值时，所述处理器120控制所述报警模块140发出警报。于本实施例中，通过电量采集模块130及处理器120的控制逻辑，可识别出外部用电设备运行故障情况，并及时推送到上级控制器。例如：若处理器120控制逻辑指示输出继电器为闭合状态，此时与输出端相连的外部用电设备会开始工作，并消耗一定功率，电量采集模块130可获取到这些数据，经处理器120读取采集数据，并结合控制逻辑比对后，若发现外部用电设备消耗功率小于预设值，例如，接近零时，则会认为外部用电设备工作异常，处理器120控制所述报警模块140发出警报。另外，该监视功能可通过软件设定为启用或禁用，对于不需要监视的外部用电设备，可禁用该功能。所述报警模块140包括声光报警器，但不限于此。

所述可调型智能开关100还包括显示模块170，所述显示模块170与所述处理器120电连接，所述显示模块170用于将外部用电设备的用电状态进行显示，所述用电状态包括外部用电设备的电流、电压及功率，优选地，可以包括电压有效值、电流有效值、功率因素、视在功率、有功功率、无功功率、总有功电度、总无功电度等。所述显示模块170可以是LED显示器、数码管等具有显示功能的元器件。

于本实用新型的部分实施例中，可调型智能开关100的电源输入电路具有浪涌保护电路，防止由于电源输入线路感应或传导的瞬时高电压而导致智能开关损坏。输出端子具有过载保护及短路保护电路，当连接的外部设备超出可调型智能开关100输出的额定功率或发生短路故障时，能及时关断输出，保护可调型智能开关100不受损坏。

第二实施例

本实施例提供一种智能开关系统10，请参阅图4，所述智能开关系统10包括智能终端200及可调型智能开关100，所述智能终端200与所述可调型智能开关100通信连接，所述智能终端200用于发送控制指令至所述可调型智能开关100或接收所述可调型智能开关100发送的外部用电设备用电信息。

需要说明的是，本实施例提供的可调型智能开关100，其基本原理与结构组成与第一实施例基本相同，为简要描述，本实施例不再进行详细说明，本实施例未介绍详尽之处，请参阅第一实施例中的相关内容。

综上所述，本实用新型提供的一种可调型智能开关及智能开关系统，所述可调型智能开关包括电源模块、处理器、电量采集模块及开关控制模块；所述电源模块与所述开关控制模块、处理器及电量采集模块均电连接，用于给开关控制模块、处理器及电量采集模块供电，所述电量采集模块与所述处理器电连接，用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器，所述开关控制模块与所述处理器电连接，还与外部用电设备电连接，所述开关控制模块用于在所述处理器的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。通过对用电数据进行全面的采集，可以分析得到外部用电设备的用电数据以及故障状态等，同时可以根据采集的用电数据对用电设备进行调节控制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调型智能开关，其特征在于，所述可调型智能开关包括电源模块、处理器、电量采集模块及开关控制模块；所述电源模块与所述开关控制模块、处理器及电量采集模块均电连接，用于给开关控制模块、处理器及电量采集模块供电，所述电量采集模块与所述处理器电连接，用于采集外部用电设备的用电数据，并将采集到的用电数据发送至处理器，所述开关控制模块与所述处理器电连接，还与外部用电设备电连接，所述开关控制模块用于在所述处理器的控制下对外部用电设备进行预设模式的供电。

2.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述开关控制模块包括输出继电器，所述输出继电器包括至少一组常开触点，所述常开触点的第一端与市电连接，所述常开触点的第二端与可调型智能开关的输出端子电连接，所述可调型智能开关的输出端子用于连接外部用电设备。

3.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述可调型智能开关还包括PWM调节模块，所述PWM调节模块与所述电源模块电连接，所述PWM调节模块还与所述处理器电连接，所述PWM调节模块用以在处理器的控制下输出预设模式的脉冲信号。

4.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述电源模块包括开关电源电路及LDO降压电路，所述开关电源电路将市电转换为5V直流信号，给所述开关控制模块及PWM调节模块供电，所述LDO降压电路将所述5V直流信号转换为3.3V直流信号，以给所述处理器及电量采集模块供电。

5.如权利要求2所述的可调型智能开关，其特征在于，所述电量采集模块包括电流传感器及电压传感器，所述电流传感器及所述电压传感器设置于所述输出端子与外部用电设备之间，所述电流传感器用以采集输出至外部用电设备的电流，所述电压传感器用以采集输出至外部用电设备的电压。

6.如权利要求5所述的可调型智能开关，其特征在于，所述电量采集模块还包括电量采集芯片，所述电压传感器及所述电流传感器均与所述电量采集芯片电连接，所述电量采集芯片用于根据所述电压传感器检测的电压以及所述电流传感器检测的电流计算外部用电设备的电压、电流、功率，功率因素及电量数据，并将计算得到的电压、电流、功率，功率因素及电量数据发送至处理器。

7.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述可调型智能开关包括报警模块，所述报警模块与所述处理器电连接，当输出继电器闭合时，若电量采集模块检测的外部用电设备功率小于预设值时，所述处理器控制所述报警模块发出警报。

8.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述可调型智能开关包括LORA通信模块，所述LORA通信模块与电源模块电连接，所述LORA通信模块还与处理器电连接，所述LORA通信模块用于在处理器的控制下接收或发送数据。

9.如权利要求1所述的可调型智能开关，其特征在于，所述可调型智能开关还包括显示模块，所述显示模块与所述处理器电连接，所述显示模块用于将外部用电设备的用电状态进行显示，所述用电状态包括外部用电设备的电流、电压及功率。

10.一种智能开关系统，其特征在于，所述智能开关系统包括智能终端及如权利要求1～9任意一项所述的可调型智能开关，所述智能终端与所述可调型智能开关通信连接，所述智能终端用于发送控制指令至所述可调型智能开关或接收所述可调型智能开关发送的外部用电设备用电信息。