CN212935568U - 一种智能辅助开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能辅助开关，其技术方案要点是包括有：供电单元和控制单元以及执行单元，供电单元用于与市电连接，供电单元内设置有电流监测电路，电流监测电路用于向控制单元输出电流采样电压，控制单元与供电单元耦接，供电单元还包括有用于向控制单元输出参考电压的输出端，控制单元用于根据电流采样电压和参考电压判断电路状态，控制单元内设置有具有计时判断和过流判断的判定模块，判定模块用于设定待机工作时间，执行单元分别与供电单元和控制单元以及电器设备耦接，并且根据控制单元的判断电路状态结果用于控制电器设备的开闭操作，该智能辅助开关根据不同情况能够智能辅助电路断开、闭合电器设备主回路的连接。

Description

一种智能辅助开关

技术领域

本实用新型涉及一种辅助开关，更具体地说，它涉及一种智能辅助开关。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，娱乐设备和生活电器更是品类繁多。许多设备电器不带有休眠功能，造成使用者在使用完电器设备后，出现以下几种情况：1、可能过一段时间需要再次使用，造成临时不关闭电器设备；2、使用者忘记关闭电器设备。都会造成电器设备开启时间过长，不仅耗能，更严重的在外部电流出现异常，瞬间电流过大时可能造成电路过流烧毁的情况发生；3、电器设备的开关位于不方便触及的位置。

所以需要设计一款能够独立于供电开关和电器设备外的控制开关，为没有自动休眠功能和不具备自助保护功能的电器设备提供保障和操作方便。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种智能辅助开关，该智能辅助开关根据不同情况能够智能辅助电路断开或闭合设备主回路的连接。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种智能辅助开关，包括有：供电单元和控制单元以及执行单元，所述供电单元用于与市电连接，所述供电单元内设置有电流监测电路，所述电流监测电路用于向控制单元输出电流采样电压；

所述控制单元与供电单元耦接，所述供电单元还包括有用于向控制单元输出参考电压的输出端，所述控制单元用于根据电流采样电压和参考电压判断电路状态，所述控制单元内设置有具有计时判断和过流判断的判定模块，所述判定模块用于设定待机工作时间；

所述执行单元分别与供电单元和控制单元以及电器设备耦接，并且根据控制单元的判断电路状态结果用于控制电器设备的开闭操作，所述判定模块识别到电流采样电压未达到参考电压并且超出待机工作时间时，所述执行单元进行断路操作；

所述判定模块识别到电流采样电压大于过流阈值电压时，所述执行单元进行断路操作。

本实用新型进一步设置为：所述电流监测电路包括有设置于供电单元内的回路上的采样电阻R1，所述采用电阻R1用于产生一个区别于原先电压的电流采样电压，市电电压传输至采样电阻R1上时采样电阻R1为控制单元提供电流采样电压。

本实用新型进一步设置为：还包括有用于分别导通市电火线和零线与电器设备的第一回路和第二回路，所述供电单元内的回路上设置有非隔离电源芯片，所述执行单元包括有设置于第一回路上的继电器和设置于第二回路上的双向可控硅，所述双向可控硅的控制端与控制单元耦接用于接收来自控制单元的控制信号，所述双向可控硅的输入端与供电单元耦接用于接收来自供电单元的驱动电压，所述双向可控硅的输出端与电器设备耦接，所述继电器与控制单元耦接；

所述执行单元闭合操作时，继电器先闭合双向可控硅后闭合；

所述执行单元断开操作时，双向可控硅先断开继电器后断开。

本实用新型进一步设置为：所述电流监测电路内串联有采样分压电阻R5和采样分压电阻R12，所述输出端与控制单元之间串联有参考分压电阻R3和参考分压电阻R6，所述采样分压电阻R5和采样分压电阻R12用于将电流采样电压进行分压，所述参考分压电阻R3和参考分压电阻R6用于将参考电压进行分压。

本实用新型进一步设置为：所述判定模块为MCU芯片，所述参考分压电阻R3的一端与MCU芯片的第五引脚耦接，另一端与供电单元的一输出端耦接，所述MCU芯片与参考分压电阻R3连接的节点串联有参考分压电阻R6后接地，所述采样分压电阻R5的一端与MCU芯片的第七引脚耦接，另一端与供电单元耦接，所述采样分压电阻R12串联于采样分压电阻R5与第八引脚之间，并且所述采样分压电阻R12与MCU芯片的连接节点接地设置，所述MCU芯片的第二引脚耦接有指示灯，所述MCU芯片与指示灯直接串联有保护电阻R7。

本实用新型进一步设置为：所述MCU芯片的第六引脚耦接有按键开关，所述按键开关用于控制执行单元的启闭，所述按键开关上设置有用于与人手进行隔绝的绝缘隔屏。

本实用新型进一步设置为：所述判定模块还设定有总工作时间，所述判定模块检测到电气设备运行时间超出判定模块设定的总工作时间时执行单元进行断路操作。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的设计，为一个独立的辅助开关，能够安装至电源开关的插座上，与市电直接连接，然后将电器设备的开关插入辅助开关内，完成组合。通过辅助开关通断电实现对电器设备的控制。

电流监测电路为设计在主电路内的采样电阻R1，该采样电阻R1阻值很小，可以直接串联进主电源，对整个电路没有实质性的影响，但是可以通过它产生一个微小的压降，生成一个小于原先电压的电流采样电压并提供给控制单元。供电单元的另一出口端为控制单元提供参考电压，通过参考电压与电流采样电压判断电路的工作状态。最后通过执行单元，实现对主电源回路的通断电操作。当电流采样电压出现异常时，均能进行断电操作。

附图说明

图1为智能辅助开关的原理示意图；

图2为智能辅助开关的内部控制电路图；

图3为智能辅助开关的应用场景示意图。

附图标记：1、供电单元；11、电流监测电路；2、控制单元；21、判定模块；3、执行单元；4、按键开关；5、采样分压电阻R5；51、采样分压电阻R12；6、参考分压电阻R3；61、参考分压电阻R6；7、双向可控硅；8、继电器；9、采样电阻R1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。以下电器设备以麻将机为例，进行举例说明。

参照图1至图3所示，为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种智能辅助开关，包括有：供电单元1和控制单元2以及执行单元3，供电单元1用于与市电连接，供电单元1内设置有电流监测电路11，电流监测电路11用于向控制单元2输出电流采样电压；

控制单元2与供电单元1耦接，供电单元1还包括有用于向控制单元2输出参考电压的输出端，控制单元2用于根据电流采样电压和参考电压判断电路状态，控制单元2内设置有具有计时判断和过流判断的判定模块21，判定模块21用于设定待机工作时间；

执行单元3分别与供电单元1和控制单元2以及电器设备耦接，并且根据控制单元2的判断电路状态结果用于控制电器设备的开闭操作，判定模块21识别到电流采样电压未达到参考电压并且超出待机工作时间时，执行单元3进行断路操作；

判定模块21识别到电流采样电压大于过流阈值电压时，执行单元3进行断路操作。过流阈值电压为一个电器设备所自设的额定电压。

本实用新型的设计，作为一个独立的辅助开关，能够安装至电源开关的插座上，与市电直接连接，然后将电器设备的开关插入辅助开关内，完成组合。通过辅助开关的通断电实现对电器设备的控制。

电流监测电路11包括有设置于供电单元1内的回路上的采样电阻R1，所述采用电阻R1用于产生一个区别于原先电压的电流采样电压，市电电压传输至采样电阻R1上时采样电阻R1为控制单元提供电流采样电压。

电流监测电路11为设计在电路内的采样电阻R1，该采样电阻R1阻值很小，可以直接串联进主电源的入口位置，对整个电路没有实质性的影响，但是可以通过它产生一个微小的压降，生成一个区别于原先电压的电流采样电压并提供给控制单元2。供电单元1的另一出口端为控制单元2提供参考电压，通过参考电压与电流采样电压判断电路的工作状态。最后通过执行单元3，实现对主电源回路的通断电操作。当电流采样电压出现异常时，均能进行断电操作。

除此之外供电单元1，采用的是非隔离电源技术，也就是和市电220伏交流电没有断开没有完全隔离。也就是说把零线或火线作为本控制系统VCC或GND的共用线，本典型应用电路就是把市电交流220V的零线作为控制系统的VCC信号线；采用非隔离技术最大出发点是考虑产品空间体积以及成本考量，通过使用非隔离电源芯片，即可实现非隔离电源技术，能够在较为便宜的价格成本的基础上，实现想要的技术效果。本产品相对于现有技术而言，合理利用内部空间，在不加设其他元件的情况下，通过非隔离电源技术，实现小空间内的控制系统，大大提高了空间利用率。

额外的，在非隔离电源芯片与市电之间设计有保护电路，用于保护非隔离电源芯片的安全。

另外该判定模块21的设计，当电器设备不工作时，电器设备内一直处于一个平稳的电路状态，此时电流采样电压始终达不到参考电压，当该状态时间超过设定的待机工作时间时，判定模块21判断该电器设备处于无人使用的状态，此时判定模块21发出信号控制执行单元3进行断电操作，节能降耗，增加安全性。

还包括有用于分别导通市电火线和零线与电器设备的第一回路和第二回路，供电单元1内的回路上设置有非隔离电源芯片，执行单元3包括有设置于第一回路上的继电器8和设置于第二回路上的双向可控硅7，双向可控硅7的控制端与控制单元2耦接用于接收来自控制单元2的控制信号，双向可控硅7的输入端与供电单元1耦接用于接收来自供电单元1的驱动电压，双向可控硅7的输出端与电器设备耦接，继电器8与控制单元2耦接；

执行单元3闭合操作时，继电器8先闭合双向可控硅7后闭合；

执行单元3断开操作时，双向可控硅7先断开继电器8后断开。

供电单元1内的回路上设置有非隔离电源芯片。目前市电包括火线和零线两路，一般情况下是通过控制火线与麻将机之间的通断来实现启动和关闭麻将机的，这样的话就会使得零线与麻将机是一直导通状态的，因而会损耗大量的电流，因而在这里通过第一回路和第二回路的设置，就可以实现同时开断零线和火线的效果，避免了出现没有全部断电的情况，造成漏电的危险情况的发生。

其中第二回路这一路用的是双向可控硅7控制。它可以完美的利用非隔离电源技术，零线和系统VCC线共用的特性，可以把采样电阻R1串在电路当中，将采样过来的电流采样电压可以直接利用起来，直接给可控硅的控制极G加负压(利用双向可控硅7，第2、3象限导通原理)，从而驱动该线路导通。如果另一条火线线路也用双向可控硅7控制，那么必须采用光耦等器件进行隔离后才可以驱动双向可控硅7，这无疑增加了成本，所以另一点第一回路是用单路继电器8进行控制的，通过继电器8大大节省了成本和体积空间，以及通过可控硅7分时控制技术，延长继电器8触点使用寿命和避免电火花干扰问题。

本设计采用双向可控硅7和继电器8组合使用，还可以利用双向可控硅7在电路导通的时候晚一步继电器8的导通(不在同一时刻导通或断开)，这样可以有效的避免继电器8火花的产生，因为继电器8在闭合的时候，电路其实还是断开的，也就是说没有产生电火花的基础。反之当市电回路要断开的时候，也可以分布断开，双向可控硅7控制先断开，后继电器8回路断开。

电流监测电路11内串联有采样分压电阻R5和采样分压电阻R12，输出端与控制单元2之间串联有参考分压电阻R3和参考分压电阻R6，采样分压电阻R5和采样分压电阻R12用于将电流采样电压进行分压，参考分压电阻R3和参考分压电阻R6用于将参考电压进行分压。电流采样电压转化为相对应的采样电流，参考电压转化为相对应的参考电流。

当采样电流值小于参考电流值并超出待机工作时间时，执行单元3进行断路操作；(超时异常，系统认为机器设备已经没有人操作并使用)，智能辅助开关断开电器设备主回路的连接，给电器设备做断电处理，节能降耗，增加安全性。

当采样电流值瞬间大于参考电流值时(过流异常)，执行单元3进行断路操作。瞬时断开设备主回路的连接，保护设备避免过流烧毁损失扩大的目的，当外面外部异常问题排除后，可以通过按键开关4接通主电源回路，恢复电器设备正常运转。

判定模块21为MCU芯片，参考分压电阻R3的一端与MCU芯片的第五引脚耦接，另一端与供电单元1的一输出端耦接，MCU芯片与参考分压电阻R3连接的节点串联有参考分压电阻R6后接地，采样分压电阻R5的一端与MCU芯片的第七引脚耦接，另一端与供电单元1耦接，采样分压电阻R12串联于采样分压电阻R5与第八引脚之间，并且采样分压电阻R12与MCU芯片的连接节点接地设置，MCU芯片的第二引脚耦接有指示灯，MCU芯片与指示灯直接串联有保护电阻R7。在MCU芯片的第七引脚引入采样电流，在MCU芯片的第五引脚引入参考电流，通过比对采样电流和参考电流来控制执行单元3的工作状态，其次该采样分压电阻R12以及参考分压电阻R6的设计，都是避免在直接连接零线的情况下，电压过大造成对芯片的损坏。指示灯能够用于显示整个辅助开关是否处于正常的工作状态中。

MCU芯片的第六引脚耦接有按键开关4，按键开关4用于控制执行单元3的启闭，按键开关4上设置有用于与人手进行隔绝的绝缘隔屏。

按键开关4上设置有用于与人手进行隔绝的绝缘隔屏。按键开关4的设计，为了方便操作者使用，以麻将桌为例，因为麻将的开关一般都在下面的电源机箱里面，每次开关电都要低头甚至跪在地板上，四面寻找开关的位置并操作；有了这个按键开关4后，可以直接贴装在自动麻将机桌面上的中心骰子盘塑料件下面，这样用户操作就很方便，再也不用低头哈腰了，非常上档次也符合高端娱乐的要求。特别是棋牌室更显有必要，一般都是服务员在执行电源开关这个操作，有了这个按键开关4，更是令其省略了职业生涯成千上万次的跪式服务。

由于按键开关4与控制单元2直接耦接，而控制单元2变向与市电耦接，内部的电压也为220v，为了保证使用者的安全，在按键开关4上必须设计有绝缘隔屏，用于保护使用者的安全。

当电器设备电源主回路断开后，同时市电输入和电器设备的电源开关又没有断开的情况下，也就是智能辅助开关还在正常运行的情况下，如想恢复电器设备电源线路供电，可以通过两种方式：

断开电器设备电源开关，然后重新闭合电源开关；

触碰按键开关4，重新恢复设备供电。

判定模块21还设定有总工作时间，判定模块21检测到电气设备运行时间超出判定模块21设定的总工作时间时执行单元3进行断路操作。当电器设备超出预设总工作时间，智能辅助开关，强制断开电器设备主电路，给设备以强制休息，保养等。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能辅助开关，其特征是包括有：供电单元(1)和控制单元(2)以及执行单元(3)，所述供电单元(1)用于与市电连接，所述供电单元(1)内设置有电流监测电路(11)，所述电流监测电路(11)用于向控制单元(2)输出电流采样电压；

所述控制单元(2)与供电单元(1)耦接，所述供电单元(1)还包括有用于向控制单元(2)输出参考电压的输出端，所述控制单元(2)用于根据电流采样电压和参考电压判断电路状态，所述控制单元(2)内设置有具有计时判断和过流判断的判定模块(21)，所述判定模块(21)用于设定待机工作时间；

所述执行单元(3)分别与供电单元(1)和控制单元(2)以及电器设备耦接，并且根据控制单元(2)的判断电路状态结果用于控制电器设备的开闭操作，所述判定模块(21)识别到电流采样电压未达到参考电压并且超出待机工作时间时，所述执行单元(3)进行断路操作；

所述判定模块(21)识别到电流采样电压大于过流阈值电压时，所述执行单元(3)进行断路操作。

2.根据权利要求1所述的一种智能辅助开关，其特征是：所述电流监测电路(11)包括有设置于供电单元(1)内的回路上的采样电阻R1(9)，所述采样电阻R1用于产生一个区别于原先电压的电流采样电压，市电电压传输至采样电阻R1(9)上时采样电阻R1(9)为控制单元(2)提供电流采样电压。

3.根据权利要求2所述的一种智能辅助开关，其特征是：还包括有用于分别导通市电火线和零线与电器设备的第一回路和第二回路，所述供电单元(1)内的回路上设置有非隔离电源芯片，所述执行单元(3)包括有设置于第一回路上的继电器(8)和设置于第二回路上的双向可控硅(7)，所述双向可控硅(7)的控制端与控制单元(2)耦接用于接收来自控制单元(2)的控制信号，所述双向可控硅(7)的输入端与供电单元(1)耦接用于接收来自供电单元(1)的驱动电压，所述双向可控硅(7)的输出端与电器设备耦接，所述继电器(8)与控制单元(2)耦接；

所述执行单元(3)闭合操作时，继电器(8)先闭合双向可控硅(7)后闭合；

所述执行单元(3)断开操作时，双向可控硅(7)先断开继电器(8)后断开。

4.根据权利要求1所述的一种智能辅助开关，其特征是：所述电流监测电路(11)内串联有采样分压电阻R5(5)和采样分压电阻R12(51)，所述输出端与控制单元(2)之间串联有参考分压电阻R3(6)和参考分压电阻R6(61)，所述采样分压电阻R5(5)和采样分压电阻R12(51)用于将电流采样电压进行分压，所述参考分压电阻R3(6)和参考分压电阻R6(61)用于将参考电压进行分压。

5.根据权利要求4所述的一种智能辅助开关，其特征是：所述判定模块(21)为MCU芯片，所述参考分压电阻R3(6)的一端与MCU芯片的第五引脚耦接，另一端与供电单元(1)的一输出端耦接，所述MCU芯片与参考分压电阻R3(6)连接的节点串联有参考分压电阻R6(61)后接地，所述采样分压电阻R5(5)的一端与MCU芯片的第七引脚耦接，另一端与供电单元(1)耦接，所述采样分压电阻R12(51)串联于采样分压电阻R5(5)与第八引脚之间，并且所述采样分压电阻R12(51)与MCU芯片的连接节点接地设置，所述MCU芯片的第二引脚耦接有指示灯，所述MCU芯片与指示灯直接串联有保护电阻R7。

6.根据权利要求5所述的一种智能辅助开关，其特征是：所述MCU芯片的第六引脚耦接有按键开关(4)，所述按键开关(4)用于控制执行单元(3)的启闭，所述按键开关(4)上设置有用于与人手进行隔绝的绝缘隔屏。

7.根据权利要求1所述的一种智能辅助开关，其特征是：所述判定模块(21)还设定有总工作时间，所述判定模块(21)检测到电气设备运行时间超出判定模块(21)设定的总工作时间时执行单元(3)进行断路操作。

Images