CN210488771U - 一种智能开关电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉一种智能开关电路，包括控制芯片、储能电路、触发电路、发射电路、以及至少一个开关电路；所述开关电路分别与所述控制芯片的开关信号输入端、储能电路连接；所述触发电路的使能端与所述储能电路连接，输入端与触发信号源连接，输出端连接在所述控制芯片的触发端；所述控制芯片接收触发电路的信号，使连接在所述控制芯片的发射电路发射信号。其有益效果在于：本申请以开关电路作为电源，在控制芯片上设置储能电路和触发电路，将压电片产生电路进行储存；控制通过触发电路检测储能电路达到一定值时，启动发射电路向外发射信号。通过设置储能电路和触发电路，保证控制芯片发射完整的无线信号。

Description

一种智能开关电路

技术领域

本申请涉及遥控器测试技术领域，特别涉及一种智能开关电路。

背景技术

现现在市场上的WIFI类型智能家居各式各样，基于WIFI类型智能开关大多数使用app软件上控制，在本地不再做实体机械开关；无线433MHz通信已经是比较成熟的技术，以往的433M发射端都是开关电池电源以此达到省电的目的，现在已有线圈切割磁场的方式产生电能来完成发射端的供电，此方法需要磁铁、线圈，生产成本高，工艺复杂，磁铁长时间使用后磁性衰退影响使用寿命。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提供了一种智能开关电路，包括控制芯片、储能电路、触发电路、发射电路、以及至少一个开关电路；

所述开关电路分别与所述控制芯片的开关信号输入端、储能电路连接；

所述触发电路的使能端与所述储能电路连接，输入端与触发信号源连接，输出端连接在所述控制芯片的触发端；

所述控制芯片接收触发电路的信号，使连接在所述控制芯片的发射电路发射信号。

可选地，所述储能电路包括第一二极管、以及至少一个储能电容，所述第一二极管的输入端与所述开关电路连接，所述第一二极管的输出端与所述储能电容连接。

可选地，所述储能电容包括相互并联在所述第一二极管的输出端的第一电容、第二电容。

可选地，所述触发电路包括第一三极管，所述第一三极管的基极与储能电容连接，集电极连接在所述控制芯片的触发端，发射极接地。

可选地，所述开关电路包括压电片、以及分别连接在所述压电片两端的整流电路；所述整流电路的输出端分别与所述控制芯片的开关信号输入端、储能电路连接。

可选地，所述整流电路包括分别连接在所述压电片两端的第一肖基特二极管、第二肖基特二极管。

可选地，所述整流电路的输出端还连接有稳压电路，所述稳压电路包括分别连接在所述整流电路的输出端的第六电容、第三肖基特二极管。

可选地，所述发射电路包括射频芯片，所述射频芯片连接在所述控制芯片的数据输出端和发射电源输出端；所述射频芯片还连接谐振电路，向外发射信号。

可选地，所述谐振电路包括第一电感、第二电感、第三电感、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、以及天线；

所述第九电容、第二电感、第三电感、第十电容和天线依次串联在所述射频芯片的信号输出端；所述射频芯片的信号输出端还连接有第一电感，所述第一电感另一端连接在发射电源输出端；所述第十电容连接第二电感、第三电感之间，所述第十电容另一端接地；所述第十二电容连接在第三电感、第十电容之间，所述第十二电容另一端接地；所述第十三电容连接在第十电容、天线之间，所述第十三电容另一端接地。

可选地，所述射频芯片的时钟信号输入端还连接有时钟振荡器，所述射频芯片与发射电源输出端之间还连接有第七电容和第八电容。

可选地，所述控制芯片还连接有时钟电路，

所述时钟电路包括连接在所述控制芯片的时钟信号输入端的石英晶振，所述石英晶振两端还分别连接有第三电容、第四电容。

可选地，所述控制芯片还连接复位电路，

所述复位电路包括并联在所述控制芯片的复位端的第一电阻、第五电容，所述第一电阻另一端与所述储能电路连接，所述第五电容另一端接地。

本申请的一种智能开关电路，其有益效果在于：

（1）本申请以开关电路作为电源，在控制芯片上设置储能电路和触发电路，控制芯片通过连接在开关电路的输出端引脚的电位变化，识别当前连接的开关；储能电路给控制芯片供电，同时，控制触发电路通断，以使发射电路向外发送信号。通过设置储能电路和触发电路，保证控制芯片发射完整的无线信号。

（2）本申请的开关电路可采用包括压电陶瓷或压电薄膜在内的压电材料作为电源，使本申请的电路无需外接电源，实现低压低能耗的开关控制，且减少传统开关的布线，操控更加简便。

（3）本申请的在开关电路上设置有两个肖基特二极管作为整流电路，使开关电路响应速度相较于普通整流管响应更大，极大提升了用户体验。

（4）本申请的发射电路采用多个电感电容，保证了射频芯片以一定值的频率发射信号。

（5）本申请设置有复位电路，在储能电路的电压过大时，其电流会通过控制芯片的复位端，使控制芯片进行复位，以保护电路。

附图说明

图1为本申请实施例的智能开关电路的流程框图；

图2为本申请实施例的控制芯片及其周边电路的电路图；

图3为本申请实施例的开关电路的电路图；

图4为本申请实施例的发射电路的电路图；

图5为本申请实施例的多个开关电路的智能开关电路图；

其中，1-开关电路，2-储电电路，3-触发电路，4-发射电路，5-时钟电路，6-复位电路，11-整流电路，12-稳压电路，41-谐振电路，U1-控制芯片，RF_VDD-发射电源输出端，U_DATA-数据输出端，KYE1、KYE2、KYE3-开关信号输入端，VDD-电源输入端，TEST-触发端，RST-复位端，Q1-第一三极管，C1-第一电容，C2-第二电容，C3-第三电容，C4-第四电容，Y1-石英晶振，C5-第五电容，D1-第一肖基特二极管，D2-第二肖基特二极管，D3-第三肖基特二极管，D4-第一二极管，C6-第六电容，C7-第七电容，C8-第八电容，C9-第九电容，C10-第十电容，C11-第十一电容，C12-第十二电容，C7-第十三电容，L1-第一电感，L2-第二电感，L3-第三电感，S1-压电片，U2-射频芯片，OSC1-时钟振荡器，C7-第五电容，C8-第六电容，ANT1-天线。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

在如图1-2所示的实施例中，本申请提供了一种智能开关电路，控制芯片U1、储能电路2、触发电路3、发射电路4、以及至少一个开关电路1；

开关电路1分别与所述控制芯片U1的开关信号输入端、储能电路2连接；

触发电路3的使能端与储能电路2连接，输入端与触发信号源连接，输出端连接在控制芯片U1的触发端；

控制芯片U1接收触发电路3的信号，使连接在控制芯片U1的发射电路4发射信号。

在上述实施例的一种实施方式中，本申请通过设置于开关电路1的压电片S1通过外部按压，由机械能转换为电能；使开关电路1向控制芯片U1和储能电路2输出电平信号，同时，开关电路1通过储能电路2给控制芯片U1供电，使控制芯片U1识别到连接在一引脚的具体开关，识别并通过发射电路4发送相关的指令字段。同时，将开关电路1产生的电压储存到储能电路2中，当储能电路2的电压达到预设值时，即满足触发电路3触发条件时，使触发电路的输入端和输出端导通。使连接在控制芯片U1的发射电路4发射信号。完成信号发送，解决433M无线发射端在使用压电片产生电量工作减少成本；开关使用433M无线控制减少传统开关的布线，操控更加简便；本地实体开关控制和app软件控制相结合的使用方式，做到随时随地都可以控制开关，提升用户体验。在本实施例中，开关电路1的数量为3个，3个开关电路分别连接在控制芯片U1的信号输入端KYE1、信号输入端KYE2、信号输入端KYE3，开关电路的数量可根据用户需求设置一个或多个，多个开关电路1连接在控制芯片U1的不同引脚。开关电路产生的电压储存在储电电路中，当储存电路的电压达到1.8V时，控制芯片开始工作；随着开关单元产生的电量越多，储能电容的电压上升，在储能电路的电压达到3.8V后，使控制芯片的触发端被触发时，控制芯片可通过引脚判断其具体被触发开关，以通过发射电路发射相应的指令。本申请以开关电路作为电源，在控制芯片上设置储能电路和触发电路，将压电片产生电路进行储存；控制通过触发电路检测储能电路达到一定值时，启动发射电路向外发射信号。通过设置储能电路和触发电路，保证控制芯片发射完整的无线信号。在本实施例中，触发电路可以是三极管或MOS管，触发电路3为三极管时，触发电路的使能端为三极管的基极，触发电路的输入端为三极管的发射极，触发电路的输出端为三极管的集电极；其中，触发信号源可以是高电平、低电平或者悬空状态。

在一些实施例中，参见图2，储能电路2包括第一二极管D4、以及至少一个储能电容，第一二极管D4的输入端与开关电路1连接，第一二极管D4的输出端与储能电容连接；储能电容包括相互并联在第一二极管D4的输出端的第一电容C1、第二电容C2。在本实施例的一种实施方式中，储能电路2可以为两个相互并联的两个电容，也可以是其他能够储存电能的电路元件，储能电路2中的电容数量可根据开关电路产生的电压量进行设置，在本实施例中，储能电路2的电容数量为两个。第一二极管D4的输入端与开关电路1连接，第一电容C1、第二电容C2相互并联在第一二极管D4的输出端；使电压只能从开关电路1流向储能电路2，反向则无法流通，起到保护电路，防止电压过高损坏其他元件作用；其中，第一二极管可以是肖基特二极管。

在一些实施例中，参见图2，触发电路12包括第一三极管Q1，第一三极管Q1的基极与第一二极管D4的输出端连接，集电极连接在控制芯片U1的触发端，发射极接地。在本实施例的一种实施方式中，触发电路12主要通过第一三极管Q1来检测储能电路2的电压，当储能电路的电压值达到预设值，则使三极管导通，三极管导通后，将控制芯片U1触发端的电压拉低，使控制芯片U1识别储能电路的电压足够发射电路向发射信号。在本实施例的另一实施方式中，触发电路可以是MOS管，或其他可以起到满足导通条件可用于检测储能电路2的电路元件。

在一些实施例中，开关电路1包括压电片S1、以及分别连接在压电片S1两端的整流电路11；整流电路11的输出端分别与所述控制芯片U1的开关信号输入端、储能电路2连接。

在上述实施例的一种实施方式中，整流电路11包括分别连接在所述压电片S1两端的第一肖基特二极管D1、第二肖基特二极管D2。参见图3，压电片S1受力变形生成交流电通过第一肖特基二极管D1、第二肖特基二极管D2整流成直流电，然后通过第一肖基特二极管D1存储在第一电容C1，第二电容C2上。在本实施例中的，本实施例采用的肖特基二极管是金属A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B到A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A到B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短，正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。

在上述实施例的另一种实施方式中，整流电路可以是多个二极管连接的整流桥。

在本实施例的一种实施方式中，参见图5，开关电路为3个，分别连接在控制芯片U1的开关信号输入端KYE1、开关信号输入端KYE2、开关信号输入端KYE3；通过开关电路向控制单元的控制芯片和储能电路输出电信号，使控制芯片识别到连接在某一引脚的具体开关，识别并通过发射电路发送相关的指令字段，同时，使与储能电路连接触发电路检测到储能电路的电压变化，使控制芯片为射频芯片供电，完成信号发送；在本实施例中，压电片受到外力按压，由机械能产生电能，其电能为交流电，电压片产生的交流电有第一肖基特二极管和第二肖基特二极管整流成直流电，传输到储能电路进行储存。

在本实施例的一种实施方式中，压电片为压电陶瓷或压电薄膜；压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等, 已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。本申请的开关电路可采用包括压电陶瓷或压电薄膜在内的压电材料作为电源，使本申请的电路无需外接电源，实现低压低能耗的开关控制，且减少传统开关的布线，操控更加简便。

在一些实施例中，整流电路11的输出端还连接有稳压电路12，稳压电路12包括分别连接在整流电路11的输出端的第六电容C6、第三肖基特二极管D3。在本实施例中，通过设置第六电容C6、第三肖基特二极管D3，起到稳压作用，防止电压过高损坏其他元件。

在一些实施例中，参见图4，发射电路3包括射频芯片U2，射频芯片U2连接在控制芯片U1的数据输出端U_DATA和发射电源输出端RF_VDD；射频芯片U2还连接谐振电路31，向外发射信号。射频芯片U2的时钟信号输入端还连接有时钟振荡器OSC1。

在上述实施例的一种实施方式中，射频芯片为433M无线射频芯片；数据发射模块的工作频率为315M，采用声表谐振器SAW稳频，频率稳定度极高，当环境温度在－25～+85度之间变化时，频飘仅为3ppm/度。在本实施例中，所选的射频芯片，采用市面上任意能够进行433无线信号发射的芯片即可。本申请的一种智能开关通过开关电路向控制单元的控制芯片和储能电路输出电信号，使控制芯片识别到连接在某一引脚的具体开关，识别并通过发射电路发送相关的指令字段，同时，使与储能电路连接触发电路检测到储能电路的电压变化，使控制芯片为射频芯片供电，完成信号发送，无需外接电源，实现低压低能耗的开关控制，且减少传统开关的布线，操控更加简便。本申请射频芯片采用433M无线射频芯片，不仅解决了开关信号与外部主机互联，实现开关信号与网络互联，还解决433M无线发射端在使用压电片产生电量工作减少成本。本申请提出的实体开关控制可以与用户移动终端上的app软件控制相结合的使用方式，做到随时随地都可以控制开关，提升用户体验。

在一些实施例中，参见图4，谐振电路31包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、以及天线ATN1；

信号输出端依次连接有第九电容C9、第二电感L2、第三电感L3、第十电容C10和天线ANT1；信号输出端还连接有第一电感L1，第一电感L1另一端连接在发射电源输出端RF_VDD；第十电容C10连接第二电感L2、第三电感L3之间，第十电容C10另一端接地；第十二电容C12连接在第三电感L3、第十电容C10之间，第十二电容C12另一端接地；第十三电容C13连接在第十电容C10、天线ANT1之间，第十三电容C13另一端接地。

在上述实施例的一种实施方式中，连接在射频芯片U2的信号输出端的电容数量为5个，电感数量为3个；在本实施例的一种实施方案中，3个电感分别为第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3，5个电容分别为第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13，射频芯片U2的信号输出端依次连接有第九电容C9、第二电感L2、第三电感L3、第十电容C10和天线ANT1；信号输出端还连接有第一电感L1，第一电感L1另一端连接在发射电源输出端RF_VDD；第十电容C10连接第二电感L2、第三电感L3之间，第十电容C10另一端接地；第十二电容C12连接在第三电感L3、第十电容C10之间，第十二电容C12另一端接地；第十三电容C13连接在第十电容C10、天线ANT1之间，第十三电容C13另一端接地。这些电容和电感组成一个433M发射电路，天线ANT1采用螺旋时弹簧天线焊接在PCB板上，射频芯片U2的数据输入端是发射数据输入控制；控制单元通过发射电路与外部主机进行通讯。

在一些实施例中，参见图4，发射电源输出端RF_VDD与发射电源输入端还连接有第七电容C7和第八电容C8。在本实施例中，通过设置第七电容C7和第八电容C8，起到缓存稳压作用，防止电压过高损坏其他元件。

在一些实施例中，参见图2，控制单元1还包括时钟电路13，

时钟电路13包括连接在控制芯片U1的石英晶振Y1，石英晶振Y1两端还分别连接有第三电容C3、第四电容C4。

在本实施例中，本申请中时钟电路为控制芯片U1提供时钟信号，采用的石英晶振Y1就是用石英材料做成的石英晶体谐振器，俗称晶振。起产生频率的作用，具有稳定，抗干扰性能良好的，广泛应用于各种电子产品中；通过在石英晶振设置第三电容C3、第四电容C4，起到稳定电路作用。

在一些实施例中，控制单元还包括复位电路14，

复位电路14包括并联在控制芯片U1的复位端的第一电阻R1、第五电容C5，第一电阻R1另一端与储能电路2连接，第五电容C5另一端接地。

在本实施例中，当储能电路2远大于控制芯片U1及射频芯片U2所需的电压时，使复位电路14的电压发生变化，即控制芯片U1的复位端RST电压发生变化，使控制芯片U1进行复位，以保护电路。

本申请的一种智能开关通过开关电路向控制单元的控制芯片和储能电路输出电信号，使控制芯片识别到连接在某一引脚的具体开关，识别并通过发射电路发送相关的指令字段，同时，使与储能电路连接触发电路检测到储能电路的电压变化，使控制芯片为射频芯片供电，完成信号发送，无需外接电源，实现低压低能耗的开关控制，且减少传统开关的布线，操控更加简便。本申请射频芯片采用433M无线射频芯片，不仅解决了开关信号与外部主机互联，实现开关信号与网络互联，还解决433M无线发射端在使用压电片产生电量工作减少成本。本申请提出的实体开关控制可以与用户移动终端上的app软件控制相结合的使用方式，做到随时随地都可以控制开关，提升用户体验。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请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，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种智能开关电路，其特征在于，包括控制芯片（U1）、储能电路（2）、触发电路（3）、发射电路（4）、以及至少一个开关电路（1）；

所述开关电路（1）分别与所述控制芯片（U1）的开关信号输入端、储能电路（2）连接；

所述触发电路（3）的使能端与所述储能电路（2）连接，输入端与触发信号源连接，输出端连接在所述控制芯片（U1）的触发端；

所述控制芯片（U1）接收触发电路的信号，使连接在所述控制芯片（U1）的发射电路（4）发射信号。

2.根据权利要求1所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述储能电路（2）包括第一二极管（D4）、以及至少一个储能电容，所述第一二极管（D4）的输入端与所述开关电路（1）连接，所述第一二极管（D4）的输出端与所述储能电容连接；所述储能电容包括相互并联在所述第一二极管（D4）的输出端的第一电容（C1）、第二电容（C2）。

3.根据权利要求2所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述触发电路（3）包括第一三极管（Q1），所述第一三极管（Q1）的基极与储能电容连接，集电极连接在所述控制芯片（U1）的触发端，发射极与触发信号源连接；所述触发信号源为电源地。

4.根据权利要求1所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述开关电路（1）包括压电片（S1）、以及分别连接在所述压电片（S1）两端的整流电路（11）；所述整流电路（11）的输出端分别与所述控制芯片（U1）的开关信号输入端、储能电路（2）连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述整流电路（11）包括分别连接在所述压电片（S1）两端的第一肖基特二极管（D1）、第二肖基特二极管（D2）。

6.根据权利要求4所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述整流电路（11）的输出端还连接有稳压电路（12），所述稳压电路（12）包括分别连接在所述整流电路（11）的输出端的第六电容（C6）、第三肖基特二极管（D3）。

7.根据权利要求1所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述发射电路（4）包括射频芯片（U2），所述射频芯片（U2）连接在所述控制芯片（U1）的数据输出端（U_DATA）和发射电源输出端（RF_VDD）；所述射频芯片（U2）还连接谐振电路（31），向外发射信号。

8.根据权利要求7所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述谐振电路（31）包括第一电感（L1）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第九电容（C9）、第十电容（C10）、第十一电容（C11）、第十二电容（C12）、第十三电容（C13）、以及天线（ANT1）；

所述第九电容（C9）、第二电感（L2）、第三电感（L3）、第十电容（C10）和天线（ANT1）依次串联在所述射频芯片的信号输出端；所述射频芯片的信号输出端还连接有第一电感（L1），所述第一电感（L1）另一端连接在发射电源输出端（RF_VDD）；所述第十电容（C10）连接第二电感（L2）、第三电感（L3）之间，所述第十电容（C10）另一端接地；所述第十二电容（C12）连接在第三电感（L3）、第十电容（C10）之间，所述第十二电容（C12）另一端接地；所述第十三电容（C13）连接在第十电容（C10）、天线（ANT1）之间，所述第十三电容（C13）另一端接地。

9.根据权利要求8所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述射频芯片（U2）的时钟信号输入端还连接有时钟振荡器（OSC1），所述射频芯片（U2）与发射电源输出端（RF_VDD）之间还连接有第七电容（C7）和第八电容（C8）。

10.根据权利要求1所述的一种智能开关电路，其特征在于，所述控制芯片（U1）还连接有时钟电路（5）和复位电路（6），

所述时钟电路（5）包括连接在所述控制芯片（U1）的时钟信号输入端的石英晶振（Y1），所述石英晶振（Y1）两端还分别连接有第三电容（C3）、第四电容（C4）；

所述复位电路（6）包括并联在所述控制芯片（U1）的复位端的第一电阻（R1）、第五电容（C5），所述第一电阻（R1）另一端与所述储能电路（2）连接，所述第五电容（C5）另一端接地。

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