CN214542045U - 一种用于智能家居的继电器过零点保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于智能家居的继电器过零点保护系统。本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，包括：通信模块；主控模块，主控模块与通信模块电连接，并通过通信模块接收输入的交流电源信号；过零点检测模块，过零点检测模块与主控模块电连接，并由主控模块控制其进行过零点检测；继电器，继电器输入端与主控模块电连接并接收主控模块根据过零点检测结果延时发出的触发信号，继电器输出端与智能家居设备电连接。本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，能够实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能家居系统技术领域，特别是涉及一种用于智能家居的继电器过零点保护系统。
背景技术
智能开关是智能家居的重要组成部分，但是该关键性部件存在寿命较短、易出现损坏和失效的问题。智能开关工作次数远小于继电器标称的工作平均寿命，因此工作人员对继电器的失效进行了深入的拆解分析。经对失效开关的拆解分析，触点失效是重要原因，具体是由于触点闭合或断开时，瞬间产生电弧放电打火，瞬间局部的温度可达上千度，造成触点黏连或氧化，触点电阻逐渐增大，继而失效，最终可能导致控制失效，乃至严重后果。继电器触点电弧放电打火具体原因是：触头在吸合时发生连续弹跳，触头间不停接触又断开，从而产生电弧放电火花，特别是在交流电波峰闭合继电器时电弧放电最强烈，触头在断开时，若负载为非纯电阻型，便会产生反向电动势，触点之间空气被击穿，形成电弧放电，其产生的高温会烧毁触点，使继电器寿命大大衰减。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于，提供一种用于智能家居的继电器过零点保护系统，能够实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的使用寿命。
一种用于智能家居的继电器过零点保护系统，包括：
通信模块；
主控模块，所述主控模块与所述通信模块电连接，并通过所述通信模块接收输入的交流电源信号；
过零点检测模块，所述过零点检测模块与所述主控模块电连接，并由所述主控模块控制其进行过零点检测；
继电器，所述继电器输入端与所述主控模块电连接并接收所述主控模块根据过零点检测结果延时发出的触发信号，所述继电器输出端与智能家居设备电连接。
本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，主控模块通过通信模块接收输入的交流电源信号并将其发送至过零点检测模块，过零点检测模块进行过零点检测并将过零点检测结果发送至主控模块，主控模块根据过零点检测结果自动计算继电器的延时控制时间(输入的交流电源信号的周期为T1，继电器的继电常数为T2，继电器的延时控制时间为T3，继电器的延时控制时间T3的计算公式为T3＝T1-T2)，主控模块延时继电器的延时控制时间后，再向继电器发出触发信号，实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的使用寿命。
进一步优选地，所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电源模块，所述电源模块与所述继电器的其中一个触点引脚电连接。
进一步优选地，所述主控模块包括主控芯片，所述主控芯片和所述继电器之间设有电阻器R4、NPN三极管Q3、以及二极管D2，所述电阻器R4一端与所述主控芯片的POUT-1引脚电连接，另一端与所述NPN三极管Q3的基极电连接，所述继电器线圈引脚3与所述电源模块电连接，线圈引脚4与所述NPN三极管Q3的集电极电连接，所述NPN三极管Q3的发射极接地，所述二极管D2正极2与所述继电器线圈引脚4电连接，负极1与所述继电器线圈引脚3电连接，所述继电器触点引脚1与所述电源模块电连接，触点引脚2用于与智能家居设备电连接。
进一步优选地，所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电压保护模块，所述电压保护模块输入端与所述电源模块电连接，输出端分别与所述过零点检测模块和所述继电器线圈引脚3电连接。
进一步优选地，所述电压保护模块包括变压器T1和稳压器，所述变压器TI的初级线圈均与所述电源模块电连接，所述稳压器的输入端和所述继电器线圈引脚3均与所述变压器T1的次级线圈电连接，所述稳压器的输出端与所述过零点检测模块电连接。
进一步优选地，所述过零点检测模块包括电阻器R19、光电耦合器U5、NPN三极管Q4、电阻器R18，所述电阻器R19的一端与所述稳压器的输出端电连接，另一端与所述光电耦合器U5的发射极正极电连接，所述NPN三极管Q4的集电极与所述光电耦合器U5的发射极负极电连接，所述NPN三极管Q4的发射极接地，所述NPN三极管Q4的基极接入三相电源电压，所述光电耦合器U5的接收端E极连接模拟地，所述电阻器R18的一端与所述光电耦合器U5的接收端C极电连接，另一端也与所述稳压器的输出端电连接，所述光电耦合器U5的接收端C极还与所述主控模块电连接。
进一步优选地，所述继电器设有三个，各自的输入端均与所述主控模块电连接，各自的输出端与不同的智能家居设备电连接。
相对于现有技术，本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，主控模块通过通信模块接收输入的交流电源信号并将其发送至过零点检测模块，过零点检测模块进行过零点检测并将过零点检测结果发送至主控模块，主控模块根据过零点检测结果(在零点附近)自动计算继电器的延时控制时间(输入的交流电源信号的周期为T1，继电器的继电常数为T2，继电器的延时控制时间为T3，继电器的延时控制时间T3的计算公式为T3＝T1-T2)，主控模块延时继电器的延时控制时间后，再向继电器发出触发信号，实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的使用寿命。本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，模块少，各模块之间的连接紧密，提高了整个系统的电路结构完整性，且实用性强。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1是本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的模块示意图。
图2是本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的电路实现图。
图3是图2中电源模块的实现电路的放大图。
图4是图2中电压保护模块的实现电路的放大图。
图5是图2中主控模块、通信模块、以及过零点检测模块的实现电路的放大图。
图6是图2中继电器及其相关模块的实现电路的放大图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于其构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，如图1-6所示，包括：通信模块、主控模块、过零点检测模块、以及继电器，所述主控模块与所述通信模块电连接，并通过所述通信模块接收输入的交流电源信号，所述过零点检测模块与所述主控模块电连接，并由所述主控模块控制其进行过零点检测，所述继电器输入端与所述主控模块电连接并接收所述主控模块根据过零点检测结果延时发出的触发信号，所述继电器输出端与智能家居设备电连接。
本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，主控模块通过通信模块接收输入的交流电源信号并将其发送至过零点检测模块，过零点检测模块进行过零点检测并将过零点检测结果发送至主控模块，主控模块根据过零点检测结果(在零点附近)自动计算继电器的延时控制时间(输入的交流电源信号的周期为T1，继电器的继电常数为T2，继电器的延时控制时间为T3，继电器的延时控制时间T3的计算公式为T3＝T1-T2)，主控模块延时继电器的延时控制时间后，再向继电器发出触发信号，实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的使用寿命。
优选地，所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电源模块，所述电源模块与所述继电器的其中一个触点引脚电连接。
具体地，所述电源模块包括两个用于与外部电源电连接的接线口以及用于对输入电压进行整流、限幅、续流的若干二极管，所述接线口通过电线与若干所述二极管电连接。
通过二极管对输入电源模块的电压进行整流、限幅、和续流，能够保护电源模块的使用安全。
优选地，所述主控模块包括主控芯片，所述主控芯片和所述继电器之间设有电阻器R4、NPN三极管Q3、以及二极管D2，所述电阻器R4一端与所述主控芯片的POUT-1引脚电连接，另一端与所述NPN三极管Q3的基极电连接，所述继电器线圈引脚3与所述电源模块电连接，线圈引脚4与所述NPN三极管Q3的集电极电连接，所述NPN三极管Q3的发射极接地，所述二极管D2正极2与所述继电器线圈引脚4电连接，负极1与所述继电器线圈引脚3电连接，所述继电器触点引脚1与所述电源模块电连接，触点引脚2用于与智能家居设备电连接。
具体地，所述主控芯片为DJ-12C-001主控芯片。
电阻器R4对电流具有调节作用，NPN三极管Q3的基极可以根据主控模块的触发信号来控制NPN三极管Q3的集电极的电流大小，从而触发继电器触点闭合。
优选地，所述继电器设有三个，各自的输入端均与所述主控模块电连接，各自的输出端与不同的智能家居设备电连接。
具体地，三个继电器分别为继电器K1、继电器K2、和继电器K3，与所述继电器K1配设的就是上述的电阻器R4、NPN三极管Q3、以及二极管D2，所述继电器K2在其与所述主控芯片之间也配设有电阻器R7、NPN三极管Q2、以及二极管D3，而所述继电器K3在其与所述主控芯片之间配设有电阻器R9、NPN三极管Q1、以及二极管D4，连接原理与继电器K1的相同。
一个主控模块控制三个继电器的开闭，继而控制不同智能家居设备的启闭，能够提高本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的实用性和工作效率。
优选地，所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电压保护模块，所述电压保护模块输入端与所述电源模块电连接，输出端分别与所述过零点检测模块和所述继电器线圈引脚3电连接。
电压保护模块能够保证本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统电路中的电压稳定性和安全性。
优选地，所述电压保护模块包括变压器T1和稳压器，所述变压器TI的初级线圈均与所述电源模块电连接，所述稳压器的输入端和所述继电器线圈引脚3均与所述变压器T1的次级线圈电连接，所述稳压器的输出端与所述过零点检测模块电连接。
具体地，所述变压器T1为RQZ-EE10-0145-1变压器，所述稳压器设有两个，分别为稳压器U2和稳压器U6，所述变压器初级线圈和次级线圈均有两组，两组初级线圈均与电源模块的输出端电连接，两组次级线圈均与过零点检测模块电连接，且电源模块和变压器初级线圈之间、变压器次级线圈和稳压器之间、以及稳压器与过零点检测模块之间还设有若干电阻器和若干电容来对电压进行调压、滤波、以及稳压。
电压保护模块通过变压器、稳压器、电阻器、以及电容实现对电源模块输入的电压进行滤波、调压、和稳压等，进一步保证本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统电路中的电压稳定性和安全性，为智能家居设备提供更有效和安全的电压。
优选地，所述过零点检测模块包括电阻器R19、光电耦合器U5、NPN三极管Q4、电阻器R18，所述电阻器R19的一端与所述稳压器的输出端电连接，另一端与所述光电耦合器U5的发射极正极电连接，所述NPN三极管Q4的集电极与所述光电耦合器U5的发射极负极电连接，所述NPN三极管Q4的发射极接地，所述NPN三极管Q4的基极接入三相电源电压，所述光电耦合器U5的接收端E极连接模拟地，所述电阻器R18的一端与所述光电耦合器U5的接收端C极电连接，另一端也与所述稳压器的输出端电连接，所述光电耦合器U5的接收端C极还与所述主控模块电连接。
具体地，所述变压器T1两组次级线圈中的一组与所述电阻器R19与所述稳压器的输出端电连接的一端电连接，另一组与所述电阻器R18与所述稳压器的输出端电连接的一端电连接，且也与所述主控芯片的VDD引脚电连接。
输入的交流电经过电源模块和电压保护模块后，变成了脉动直流进入主控模块，主控模块接收输入的交流电源信号并控制零点检测模块通过光电耦合器U5进行过零点检测，光电耦合器U5在零点附近会实现截止，主控模块感应到光电耦合器U5截止时，即得知在零点附近，继而实现延时向继电器发出触发信号，实现继电器的过零控制输出，抑制电弧的产生，对继电器的触点起到良好的保护作用，延长继电器的有效使用寿命。
相对于现有技术，本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，主控模块通过通信模块接收输入的交流电源信号并将其发送至过零点检测模块，过零点检测模块进行过零点检测并将过零点检测结果发送至主控模块，主控模块根据过零点检测结果(在零点附近)自动计算继电器的延时控制时间(输入的交流电源信号的周期为T1，继电器的继电常数为T2，继电器的延时控制时间为T3，继电器的延时控制时间T3的计算公式为T3＝T1-T2)，主控模块延时继电器的延时控制时间后，再向继电器发出触发信号，实现继电器的过零控制输出，控制在输入的交流电压为零位状态时才改变继电器输出端交流电压的输出状态，实现对主控模块及智能家居设备的保护，延长本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统的使用寿命。本实用新型的用于智能家居的继电器过零点保护系统，模块少，各模块之间的连接紧密，提高了整个系统的电路结构完整性，且实用性强。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于，包括：
通信模块；
主控模块，所述主控模块与所述通信模块电连接，并通过所述通信模块接收输入的交流电源信号；
过零点检测模块，所述过零点检测模块与所述主控模块电连接，并由所述主控模块控制其进行过零点检测；
继电器，所述继电器输入端与所述主控模块电连接并接收所述主控模块根据过零点检测结果延时发出的触发信号，所述继电器输出端与智能家居设备电连接。
2.根据权利要求1所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电源模块，所述电源模块与所述继电器的其中一个触点引脚电连接。
3.根据权利要求2所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述主控模块包括主控芯片，所述主控芯片和所述继电器之间设有电阻器R4、NPN三极管Q3、以及二极管D2，所述电阻器R4一端与所述主控芯片的POUT-1引脚电连接，另一端与所述NPN三极管Q3的基极电连接，所述继电器线圈引脚3与所述电源模块电连接，线圈引脚4与所述NPN三极管Q3的集电极电连接，所述NPN三极管Q3的发射极接地，所述二极管D2正极2与所述继电器线圈引脚4电连接，负极1与所述继电器线圈引脚3电连接，所述继电器触点引脚1与所述电源模块电连接，触点引脚2用于与智能家居设备电连接。
4.根据权利要求3所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述用于智能家居的继电器过零点保护系统还包括电压保护模块，所述电压保护模块输入端与所述电源模块电连接，输出端分别与所述过零点检测模块和所述继电器线圈引脚3电连接。
5.根据权利要求4所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述电压保护模块包括变压器T1和稳压器，所述变压器TI的初级线圈均与所述电源模块电连接，所述稳压器的输入端和所述继电器线圈引脚3均与所述变压器T1的次级线圈电连接，所述稳压器的输出端与所述过零点检测模块电连接。
6.根据权利要求5所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述过零点检测模块包括电阻器R19、光电耦合器U5、NPN三极管Q4、电阻器R18，所述电阻器R19的一端与所述稳压器的输出端电连接，另一端与所述光电耦合器U5的发射极正极电连接，所述NPN三极管Q4的集电极与所述光电耦合器U5的发射极负极电连接，所述NPN三极管Q4的发射极接地，所述NPN三极管Q4的基极接入三相电源电压，所述光电耦合器U5的接收端E极连接模拟地，所述电阻器R18的一端与所述光电耦合器U5的接收端C极电连接，另一端也与所述稳压器的输出端电连接，所述光电耦合器U5的接收端C极还与所述主控模块电连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的用于智能家居的继电器过零点保护系统，其特征在于：所述继电器设有三个，各自的输入端均与所述主控模块电连接，各自的输出端与不同的智能家居设备电连接。
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