CN213459496U - 一种单火线面板开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单火线面板开关，所述单火线面板开关包括开关模块、取电模块和控制模块；其中，所述开关模块连接于火线与负载之间，其配置用于控制所述火线与所述负载的导通与关断；所述控制模块与所述开关模块连接，其配置用于控制所述开关模块的导通与关断；所述取电模块连接于所述火线与所述负载之间，且与所述控制模块连接，其配置用于在检测到交流电过零信号时开始取电并储存电能，并为所述控制模块和所述开关模块供电。通过本实用新型提供的单火线面板开关，简化了电路结构，降低了产品成本及生产成本，并且提高了单火线面板开关工作的稳定性和安全性。

Description

一种单火线面板开关

技术领域

本发明涉及电子开关领域，尤其涉及一种单火线面板开关。

背景技术

单火线面板开关是一种电子式的墙壁开关，是传统机械按键式墙壁开关的换代产品，可实现更智能化、操作更方便的功能。由于传统布线都是采用单火线布线规则，并且单火线开关本身需要消耗一定的电能，因此，需要通过单火线取电以使单火线面板开关正常工作。

基于单火线取电的技术方案，市场上现有的单火线面板开关，由于负载与单火线面板开关串联在线路中，所以单火线面板开关的电路中都有两路取电电路，一路用于开关关断状态的取电(以下称为关态取电电路)，另一路取电电路为在开关开通状态的取电(以下称为开态取电电路)，两路取电电路导致电路实现复杂，产品成本较高的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种单火线面板开关，通过取电电路为控制模块和开关模块供电，通过一路取电电路实现单火线面板开关的取电问题，解决了现有技术中通过关态取电电路和开态取电电路两路取电电路存在的电路实现复杂、成本较高的问题。

本申请实施例提供了一种单火线面板开关，所述单火线面板开关包括开关模块、取电模块和控制模块；其中，

所述开关模块连接于火线与负载之间，其配置用于控制所述火线与所述负载的导通与关断；

所述控制模块与所述开关模块连接，其配置用于控制所述开关模块的导通与关断；

所述取电模块连接于所述火线与所述负载之间，且与所述控制模块连接，其配置用于在检测到交流电过零信号时开始取电并储存电能，并为所述控制模块和所述开关模块供电。

进一步地，所述单火线面板开关还包括导通角控制模块，所述导通角控制模块与所述开关模块连接，其配置用于在检测到所述交流电过零信号后，调整所述开关模块导通的起始角度。

进一步地，所述开关模块包括可控硅开关电路或继电器开关电路或MOS管开关电路或IGBT开关电路中的任意一种或者多种组合。

进一步地，所述控制模块包括微处理器和命令采集单元，所述微处理器与所述命令采集单元连接；其中，所述命令采集单元用于采集用户的控制指令；所述微处理器用于根据所述控制指令控制所述开关模块。

进一步地，所述命令采集单元包括按键模块和/或无线通讯模块的任意一种或者两种组合。

进一步地，所述微处理器与所述无线通讯模块集成于同一芯片。

进一步地，所述导通角控制模块与所述微处理器集成于同一芯片。

进一步地，所述取电模块包括整流电路、过零检测电路、取电开关驱动电路、取电开关电路、过压保护电路、稳压电路和储能电路；其中，

所述过零检测电路与所述整流电路连接，其配置用于检测所述交流电过零信号；

所述取电开关驱动电路分别与所述过零检测电路以及所述取电开关电路连接，其配置用于根据所述交流电过零信号控制所述取电开关电路的导通；

所述取电开关电路与所述整流电路连接，其配置用于控制所述取电模块的导通与关断；

所述过压保护电路分别与所述储能电路以及所述取电开关驱动电路连接，其配置用于检测所述储能电路的过压信号，所述取电开关驱动电路根据所述过压信号控制所述取电开关电路的关断；

所述储能电路与所述取电开关电路连接，其配置用于当所述取电开关电路导通时存储电能；

所述稳压电路与所述储能电路连接，其配置用于输出稳定电压。

进一步地，所述取电模块中的所述过零检测电路、所述取电开关驱动电路、所述取电开关电路、所述过压保护电路及所述稳压电路集成于同一芯片。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的单火线面板开关，通过取电电路为控制模块和开关模块供电，通过一路取电电路实现了单火线面板开关的取电，取电电路不区分开态取电或是关态取电，优化了电路结构，降低了生产成本。

2、本申请实施例提供的单火线面板开关，通过导通角控制模块调整开关模块导通的起始角度，以及，通过过零检测电路检测交流电过零信号，取电开关驱动电路根据过零信号控制取电开关电路导通取电并储能，以及通过过压保护电路检测储能模块的过压信号，取电开关驱动电路根据过压信号控制取电开关电路关断，确保单火线面板开关工作更加安全、稳定、可靠。

附图说明

图1为传统单火线面板开关的结构框图；

图2为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的结构框图；

图3为本申请实施例提供的另一种单火线面板开关的结构框图；

图4为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的一种开关模块的电路原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的另一种开关模块的电路原理示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种单火线面板开关的结构框图；

图7为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的又一种开关模块的电路原理示意图；

图8为本申请实施例提供的一种单火线面板开关取电模块的工作波形图。

附图标记：

A-单火线面板开关，B-负载，L-火线，N-零线，10-开关模块，20-控制模块，30-取电模块，40-导通角控制模块，50-关态取电电路，60-开态取电电路，201-微处理器，202-命令采集单元，2021-按键模块，2022-无线通讯模块，301-整流电路，302-过零检测电路，303-取电开关驱动电路，304-取电开关电路，305-稳压电路，306-储能电路，307-过压保护电路。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了便于理解和说明，下面通过图1至图8详细的阐述本申请实施例提供的单火线面板开关。

请参考图1所示，其为传统单火线面板开关的结构框图，负载B与单火线面板开关串接在线路中。传统单火线面板开关包括关态取电电路50和开态取电电路60，分别在开关关闭状态下取电和开关开启状态下取电，取电电路分为两路取电电路，使得电路实现复杂，成本较高。

请参考图2所示，其为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的结构框图，该单火线面板开关A包括开关模块10、控制模块20和取电模块30，开关模块10连接于火线L与负载B之间，负载B与零线N连接，其配置用于控制火线L与负载B连接的导通与关断；控制模块20与开关模块10连接，其配置用于控制开关模块10的导通与关断；取电模块30连接于火线L与负载B之间，且与控制模块20连接，其配置用于在检测到交流电过零信号时开始取电并储存电能，并为控制模块20和开关模块10供电。

根据以上实施例，本申请实施例提供的单火线面板开关A通过一路取电电路即取电模块30实现整个单火线面板开关的取电及存储电能，优化了电路结构，降低了产品成本。

进一步地，请参考图3所示，其为本申请实施例提供的另一种单火线面板开关的结构框图，包括开关模块10、控制模块20、取电模块30以及导通角控制模块40；其中，导通角控制模块40分别与开关模块10和控制模块20连接，其配置用于在检测到交流电过零信号后，调整开关模块10导通的起始角度；取电模块30包括整流电路301、过零检测电路302、取电开关驱动电路303、取电开关电路304、稳压电路305、储能电路306以及过压保护电路307；整流电路301的两个接线端连接于火线L及负载B之间，整流电路301的另外两个接线端一端接地，另一端连接取电开关电路304；过零检测电路302与整流电路301通过第一电阻R1连接，并通过第二电阻R2接地，其配置用于检测交流电过零信号；取电开关驱动电路303分别与过零检测电路302以及取电开关电路304连接，其配置用于根据交流电过零信号控制取电开关电路304的导通；取电开关电路304与整流电路301连接，其配置用于控制取电模块30的导通与关断；过压保护电路307分别与储能电路306及取电开关驱动电路303连接，其配置用于检测储能电路306的过压信号，取电开关驱动电路303根据过压信号控制取电开关电路304的关断；储能电路306与取电开关电路304连接，其配置用于当取电开关电路304导通时存储电能；稳压电路305与储能电路306连接，其配置用于输出稳定电压给后级电路。需要说明的是，本申请实施例中的后级电路包括开关模块10、控制模块20、导通角控制模块40。

通过本实施例提供的单火线面板开关，在交流电过零点时，过零检测电路302检测到交流电过零信号，取电开关驱动电路303根据交流电过零信号控制取电开关电路304导通，取电开关电路304接通，给储能模块306充电；稳压电路305输出稳定电压为后级电路供电。当控制模块输出控制信号控制负载B工作，导通角控制模块40检测交流电过零信号，并根据过零信号调整开关模块10导通的起始角度；取电模块30具有过压保护电路307，当过压保护电路307检测到储能电路306的过压信号时，取电开关驱动电路303控制取电开关电路关断，由储能电路306给后级电路供电。由此，本申请实施例提供的单火线面板开关通过一路取电电路实现单火线面板开关的供电和储能，具有线路简单、成本低、电路工作安全、稳定、可靠的有益效果。

进一步地，控制模块20包括微处理器201和命令采集单元202，命令采集单元202用于采集用户的控制指令，微处理器201根据控制指令控制开关模块10的导通与关断。命令采集单元202包括按键模块2021和/或无线通讯模块2022的任意一种或者两种的组合，无线通讯模块可以包括但不限于WIFI模块和/或2.4G模块和/或蓝牙模块和/或433M模块中的一种或者多种组合。其中，无线通讯模块2022与微处理器201可集成于同一芯片，这样设置的好处在于，能够节省单火线面板开关A的内部空间，使其电路更加简单，降低了生产成本。

进一步地，开关模块10包括可控硅开关电路和/或继电器开关电路和/或MOS管开关电路和/或IGBT开关电路中的任意一种或者多种组合。请参考图4，其为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的一种开关模块的电路原理示意图，通过导通角控制模块40与可控硅开关电路实现开关控制。其中控制模块20的控制信号通过第三电阻R3接入具有过零检测的光电耦合器U2的第一接线端1，光电耦合器U2的第二接线端2接地，光电耦合器的第四接线端4与稳压管D3的负极连接，稳压管D3的正极与双向可控硅Q3的G极连接，且稳压管D3的正极通过第四电阻R4与火线L连接；双向可控硅Q3的T2极与火线L连接，双向可控硅Q3的T1极通过负载B与零线N连接。其中，当具有过零检测的光电耦合器U2接收到开关控制信号为高时，且检测到交流电过零信号，光电耦合器U2导通，直至稳压管D3的电压升高至导通电压时，稳压管D3导通，触发双向可控硅Q3，负载通电打开。本申请实施例通过检测交流电过零信号调整开关模块10导通的起始角度，控制开关模块10的导通。

请参考图5所示，其为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的另一种开关模块的电路原理示意图。其中控制模块20的控制信号通过第五电阻R5接与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极分别与二极管D1的正极及继电器的第二接线端2连接，三极管Q1的发射极与火线L连接；二极管D1的负极接VDD，继电器的第一接线端1接VDD；导通脚控制信号通过第六电阻R6接MOS管Q2的栅极，MOS管Q2的源极与火线L连接，MOS管Q2的漏极与继电器的第四接线端连接，继电器的第三接线端3通过负载B与零线N连接；二极管D2的正极与火线L连接，二极管D2的负极分别与继电器的第四接线端4以及MOS管Q2的漏极连接。本实施例通过继电器开关以及导通角控制信号实现开关模块导通的起始角度的调整以及导通与关断控制。

进一步地，请参考图6所示，其为本申请实施例提供的又一种单火线面板开关的结构框图。与图3不同的是，其中导通角控制模块40与控制模块20集成于同一芯片，通过控制模块20中的微处理器实现导通角的控制，此处需要说明的是，集成于控制模块20中的导通角控制模块40，既可以表现为与微处理器201集成的硬件实现，也可以表现为通过软件设计的方式实现，在此不再赘述。本实施例中，取电开关电路304具体为MOS管，储能电路306具体为储能电容，此均为现有技术，在此不再过多赘述。

请参考图7所示，其为本申请实施例提供的一种单火线面板开关的又一种开关模块的电路原理示意图。其中通过软件设计的方式实现调整开关模块导通的起始角度控制，实现开关模块10的导通控制。本实施例通过软件实现导通角的控制，优化了电路结构，降低了产品成本和生产成本。

进一步地，需要说明的是，取电模块中的过零检测电路302、取电开关驱动电路303、取电开关电路304、过压保护电路307及稳压电路305集成于同一芯片中。这样设置的好处在于，能够节省单火线面板开关的内部空间，使其电路更加简单，降低了生产成本。

进一步地，请参考图8所示，其为本申请实施例提供的一种单火线面板开关取电模块30的工作波形图。下面结合图3对上述实施例的电路结构进行进一步说明。参考图3所示，在火线L与零线N间的输入交流电的波形如图5所示，当过零检测电路302检测到交流电过零点信号时，取电开关驱动电路303控制取电开关电路304导通，给后级电路供电，并给储能电路306充电；当过T1时间后，过压保护电路307检测到储能电路306的电压上升到过压点，即过压保护电路307检测到过压信号，取电开关驱动电路303控制取电开关电路304关闭，由储能电路306给后级电路供电；当经过T2时间后，过零检测电路302再次检测到交流电过零信号时，取电开关驱动电路303控制取电开关电路304导通，给后级电路供电，并给储能电路306充电；由此，在每次过零检测电路302检测到交流电过零信号时开启取电开关电路304给后级电路供电以及为储能电路306的充电，当过压保护电路307检测到储能电路306超过过压点时关闭取电开关电路304，停止给储能电路306充电，由储能电路给后级电路供电。由此无论负载B处于开态还是闭态，均实现了取电模块的储能及给后级电路的供电。并且，当用户开启负载B时，导通角控制模块40检测交流电过零信号，并调整开关模块10导通的起始角度，控制开关模块10的导通。

通过以上申请实施例，使得本申请提供的单火线面板开关各个工作电路配合更加紧密、完善，工作更加稳定、安全、可靠，并且简化了电路结构，降低了成本。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种单火线面板开关，其特征在于，所述单火线面板开关包括开关模块、取电模块和控制模块；其中，

所述开关模块连接于火线与负载之间，其配置用于控制所述火线与所述负载的导通与关断；

所述控制模块与所述开关模块连接，其配置用于控制所述开关模块的导通与关断；

所述取电模块连接于所述火线与所述负载之间，且与所述控制模块连接，其配置用于在检测到交流电过零信号时开始取电并储存电能，并为所述控制模块和所述开关模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述单火线面板开关还包括导通角控制模块，所述导通角控制模块与所述开关模块连接，其配置用于在检测到所述交流电过零信号后，调整所述开关模块导通的起始角度。

3.根据权利要求1所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述开关模块包括可控硅开关电路和/或继电器开关电路和/或MOS管开关电路和/或IGBT开关电路中的任意一种或者多种组合。

4.根据权利要求2所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述控制模块包括微处理器和命令采集单元，所述微处理器与所述命令采集单元连接；其中，

所述命令采集单元用于采集用户的控制指令；

所述微处理器用于根据所述控制指令控制所述开关模块。

5.根据权利要求4所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述命令采集单元包括按键模块和/或无线通讯模块的任意一种或者两种组合。

6.根据权利要求5所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述微处理器与所述无线通讯模块集成于同一芯片。

7.根据权利要求4所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述导通角控制模块与所述微处理器集成于同一芯片。

8.根据权利要求1所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述取电模块包括整流电路、过零检测电路、取电开关驱动电路、取电开关电路、过压保护电路、稳压电路和储能电路；其中，

所述过零检测电路与所述整流电路连接，其配置用于检测所述交流电过零信号；

所述取电开关驱动电路分别与所述过零检测电路以及所述取电开关电路连接，其配置用于根据所述交流电过零信号控制所述取电开关电路的导通；

所述取电开关电路与所述整流电路连接，其配置用于控制所述取电模块的导通与关断；

所述过压保护电路分别与所述储能电路以及所述取电开关驱动电路连接，其配置用于检测所述储能电路的过压信号，所述取电开关驱动电路根据所述过压信号控制所述取电开关电路的关断；

所述储能电路与所述取电开关电路连接，其配置用于当所述取电开关电路导通时存储电能；

所述稳压电路与所述储能电路连接，其配置用于输出稳定电压。

9.根据权利要求8所述的一种单火线面板开关，其特征在于，所述取电模块中的所述过零检测电路、所述取电开关驱动电路、所述取电开关电路、所述过压保护电路及所述稳压电路集成于同一芯片。

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