CN215679105U - 智能开关及智能家电设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能开关及智能家电设备。智能开关包括可控硅、继电器以及控制器。继电器与可控硅相串联，控制器设有第一引脚以及第二引脚，第一引脚连接于可控硅，第二引脚连接于继电器，控制器被配置为：在第一时刻通过第二引脚输出高电平控制继电器导通，在第一时刻后的第一预设时长后通过第一引脚输出PWM信号以控制可控硅的导通角增大。此时，继电器触点接通，可控硅尚处在微导通的状态，电流极小，从而继电器的触点两端没有高压和大电流，不会存在打火的现象，从而在智能开关配合大功率负载时，可以保护继电器的触点，提高智能开关的可靠性。

Description

智能开关及智能家电设备

技术领域

本申请涉及智能家电技术领域，更具体地，涉及一种智能开关及智能家电设备。

背景技术

随着电子技术的不断发展，智能开关在智能家电设备中被广泛应用。然而，目前智能开关大都采用可控硅或继电器中的一种控制方式，这样的控制方式只能满足小信号直接驱动，在配合大功率负载的时候可靠性显著降低。

实用新型内容

本申请实施例提供一种智能开关及智能家电设备。

根据本申请的第一方面，本申请实施例提供一种智能开关，包括可控硅、继电器以及控制器。继电器与可控硅相串联，控制器设有第一引脚以及第二引脚，第一引脚连接于可控硅，第二引脚连接于继电器，控制单元被配置为：在第一时刻通过第二引脚输出高电平控制继电器导通，在第一时刻后的第一预设时长后通过第一引脚输出PWM信号以控制可控硅的导通角增大。

在一些实施方式中，控制器适于与智能开关的操作面板连接，控制器还被配置为：基于操作面板的输入信号，在第二时刻通过第一引脚输出PWM信号以控制可控硅的导通角减小，在第二时刻后的第二预设时长后通过第二引脚输出低电平控制继电器断开。

在一些实施方式中，控制器包括输入控制电路、输出控制芯片以及输出控制电路；第一引脚以及第二引脚设置于输出控制芯片；输入控制电路适于连接于操作面板，并用于接收输入信号；输出控制电路连接于第一引脚与可控硅之间，且连接于第二引脚与继电器之间，并被配置为：基于第二引脚传输的控制信号输出高电平以控制继电器导通，基于第一引脚传输的控制信号调制PWM信号以控制可控硅的导通角。

在一些实施方式中，智能开关还包括无线通信单元，无线通信单元连接于输入控制电路以及输出控制芯片之间，无线通信单元适于与外部的通信设备建立通信连接；无线通信单元包括以下单元中的至少一种：蓝牙通信单元、Wi-Fi通信单元、红外信号通信单元。

在一些实施方式中，智能开关还包括操作面板，操作面板包括操作部以及电连接部，电连接部与输入控制电路电性连接。

在一些实施方式中，输出控制电路包括PWM信号调制电路，PWM信号调制电路的两端分别连接于第一引脚和可控硅；PWM信号调制电路包括第一电阻、第二电阻、开关管、第三电阻、第一电容、第四电阻以及第二电容；可控硅的第一端与继电器的执行输入端连接，可控硅的第二端与外部电源连接，可控硅的受控端经第一电阻与开关管的输出端连接；开关管的输入端接地，开关管的受控端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端连接于第一引脚；第三电阻的第一端与可控硅的第二端连接，第三电阻的第二端与可控硅的受控端连接；第一电容并联于第三电阻两端；第四电阻的第一端与开关管的受控端连接，第四电阻的第二端与开关管的输入端连接；第二电容并联于第四电阻两端。

在一些实施方式中，输出控制电路还包括继电器控制电路，继电器控制电路的两端分别连接于第二引脚和继电器；继电器控制电路包括第一电源以及二极管；继电器的控制输入端与第二引脚连接，继电器的控制输出端与第一电源连接；继电器的执行输出端与发光装置连接，继电器的执行输入端与可控硅的第一端连接，继电器的执行输入端为继电器控制电路的输入端，继电器的执行输出端为继电器控制电路的输出端。

在一些实施方式中，智能开关还包括电源模块，电源模块连接于输出控制芯片。

在一些实施方式中，智能开关为单火线智能开关。

根据本申请的第二方面，本申请实施例提供一种智能家电设备，包括发光装置以及上述智能开关，发光装置、可控硅以及继电器依次串联。

本申请实施例提供的智能开关及智能家电设备，智能开关包括可控硅、继电器以及控制器。继电器与可控硅相串联，控制器设有第一引脚以及第二引脚，第一引脚连接于可控硅，第二引脚连接于继电器，控制器被配置为：在第一时刻通过第二引脚输出高电平控制继电器导通，在第一时刻后的预设时长后通过第一引脚输出PWM信号以控制可控硅的导通角增大。此时，继电器的触点接通，可控硅尚处在微导通的状态，电流极小，从而继电器的触点两端没有高压和大电流，不会存在打火的现象，从而在智能开关配合大功率负载时，可以保护继电器的触点，提高智能开关的可靠性。

当智能开关应用到智能家电设备时，发光装置、可控硅以及继电器依次串联。控制器对开关信号输入进行兼容，不需要另外增加零线，最大限度的延续了用户的使用习惯，降低智能化改造的门槛，减少了后装市场的资源浪费及成本投入。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，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的附图。

图1是本申请实施例提供的智能开关的功能模块图。

图2是图1所示的智能开关的回路导通时的电流变化曲线。

图3是图1所示的智能开关的回路断开时的电流变化曲线。

图4是图1所示的智能开关的一种功能模块图。

图5是图1所示的智能开关的另一种功能模块图。

图6是图1所示的智能开关的应用场景图。

图7是图1所示的智能开关的电路结构示意图。

图8是本申请实施例提供的智能家电设备的示意图。

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。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一组件。说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”；“大致”是指本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

请参阅图1，图1示意性地示出了本申请实施例提供的一种智能开关100的模块框图。智能开关100包括可控硅10、继电器30以及控制器50，可控硅10串联于继电器30，控制器50连接于可控硅10以及继电器30。在本申请实施例中，智能开关100可以是单火线智能开关。控制器50可以在第一时刻t1输出高电平控制继电器30导通，在第一时刻t1后的第一预设时长后输出PWM信号控制可控硅10的导通角增大，从而控制回路电流增大(如图2所示)。其中，在一些实施例中，第一预设时长可以是1ms，在其它一些实施例中，第一预设时长可以大于1ms，如可以为2ms，3ms等等。此时，继电器30的触点接通，可控硅10尚处在微导通的状态，电流极小，从而继电器30的触点两端没有高压和大电流，不会存在打火的现象，从而可以保护继电器30的触点，提高智能开关100的可靠性。在本申请实施例中，可控硅10的型号可以是3TT12F1-220MF，继电器30的型号可以是HF32FA-G003-HSL2。

在本申请中，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

进一步地，控制器50可以在第二时刻t2输出PWM信号以控制可控硅10的导通角减小，从而控制回路电流降低(如图3所示)，并在回路电流降低到一定数值时，在第二时刻t2后的第二预设时长后通过输出低电平控制继电器30断开。其中，在一些实施例中，第二预设时长可以是1ms，在其它一些实施例中，第二预设时长可以大于1ms，如可以为2ms，3ms等等。因此，回路断开时，可控硅10已处于微导通状态，电流极小，而后继电器30的触点断开的瞬间，继电器30的触点两端没有高压和大电流，不会存在打火现象，从而保护继电器30的触点，提高智能开关100的可靠性。

请参阅图4，控制器50可以包括输出控制电路52、输入控制电路54以及输出控制芯片56。输出控制电路52连接于输出控制芯片56与可控硅10之间，并连接于输出控制芯片56与继电器30之间，并被配置为：基于输出控制芯片56传输的控制信号输出高电平以控制继电器30导通，基于输出控制芯片56传输的控制信号调制PWM信号以控制可控硅10的导通角。输入控制电路54连接于智能开关100的操作面板70，用于接收操作面板70提供的输入信号。

请参阅图5，在一些实施例中，智能开关100还可以包括操作面板60以及连接于操作面板60的开关电路70，操作面板60包括操作部62以及电连接部64。在本申请实施例中，操作部62可以是按键或者触摸控制板等供用户操作的部件，电连接部64连接于开关电路70的输入端和操作部62之间，电连接部64用于根据操作部62的不同状态向开关电路70的输入端输入相应的控制信号，开关电路70的输出端与输入控制电路54电性连接，用于向输入控制电路54输入相应的控制信号。

在一些实施例中，开关电路70可以是数字开关电路，数字开关电路可以包括由晶体管或/及MOS管，其可以广泛应用于开关电源、电机驱动、LED驱动和继电器驱动等数字信号的开关应用场合。在另一些实施例中，开关电路70可以是模拟开关电路，模拟开关电路可以包括MOS管，其可以广泛应用于高频天线开关、传感器模拟开关、音视频模拟开关等模拟信号的开关应用场合。在又一些实施例中，开关电路70可以是机械开关电路，例如单刀双刀开关、继电器开关等。

在一些应用场景中，智能开关100可以不包括上述的操作面板60和开关电路70，且该智能开关100可以直接与传统的开关电路连接，以将传统的开关电路改造成智能开关电路。例如请参阅图6，在具体应用时，传统开关200可以包括操作面板210和开关电路230，开关电路230可以与上文介绍的开关电路70大致相同，此时，可以把智能开关100的控制器10、可控硅30以及继电器50接到传统开关200的开关电路230上，因此借助本实施例提供共的智能开关100能够将传统开关200改造成智能开关电路，整个电路不用重新布线，操纵面板210不用重新更换，延续了用户的使用习惯，减少了后装市场的资源浪费和成本投入。

请再次参阅图5，智能开关100还可以包括无线通信单元80，无线通信单元80连接于输出控制电路52与输入控制芯片56，并用于与外部的通信设备建立通信连接。外部的通信设备可以为但不限于为手机、平板电脑、台式电脑等电子装置。当外部的通信设备向控制器50输入控制信号，控制器50接收控制信号后分别向可控硅10与继电器30输出PWM信号和高低电平，以控制智能开关100的状态。无线通信单元80可以包括以下单元的至少一种：蓝牙通信单元、Wi-Fi通信单元、红外信号通信单元。

进一步地，智能开关100还可以包括电源模块90。电源模块90连接于输出控制芯片56并向输出控制电路52与输入控制电路54供电。在本申请实施例中，电源模块90可以是但不限于是锂电池、干电池、纽扣电池等。

请参阅图7，图7示出了本实施例提供的一种智能开关100的电路结构示意图。在本申请实施例中，控制器50还可以包括输出控制芯片56。输出控制电路52包括继电器控制电路521以及PWM信号调制电路523。输出控制芯片56可以包括第一引脚A、第二引脚B、第三引脚C、第四引脚D以及第五引脚E。第一引脚A连接PWM信号调制电路523，输出控制电路52通过第一引脚A向可控硅10输出PWM信号，第二引脚B连接继电器控制电路521，输出控制电路52通过第二引脚A向继电器30输出高低电平，第三引脚C是电源端VCC2，第四引脚D连接于输入控制电路54，第五引脚E连接于电源模块90。

进一步地，继电器控制电路521的两端分别连接于继电器30与第二引脚B。继电器控制电路521包括第一电源VCC1。继电器30的控制输入端与输出控制电路52的第二引脚B连接并输入输出控制电路52输出的高低电平，继电器30的控制输出端与第一电源VCC1连接，继电器30的执行输出端与智能家电设备200的发光装置210连接，继电器30的执行输入端与可控硅10的第一端连接，继电器30的执行输入端为继电器控制电路521的输入端，继电器30的执行输出端为继电器控制电路521的输出端。

在本实施例中，第一电源VCC1是电压为负12V(伏特)的直流电源。继电器30采用常开式继电器。继电器30中带有线圈的一侧为控制端，带有触点的一侧为执行端。

需要说明的是，在输出控制电路52输出高电平时，继电器30中线圈通电后，继电器30的触点吸合，继电器30闭合，继电器控制电路521导通。

进一步地，继电器控制电路521还包括二极管D。二极管D的阳极与继电器30的控制输出端连接，二极管D的阴极与继电器30的控制输入端连接。

需要说明的是，继电器30线圈断电后，线圈中还储存有电能，通过二极管D对线圈中的电能进行泄放，以使继电器30接收到导通信号时能够快速吸合。

PWM信号调制电路523的两端分别连接于第一引脚A和可控硅10。PWM信号调制电路523包括第一电阻R1、第二电阻R2及开关管Q。可控硅10的第一端与继电器控制电路521的执行输入端连接，可控硅10的第二端与外部电源连接，可控硅10的受控端经第一电阻R1与开关管Q的输出端连接，开关管Q的输入端接地，开关管Q的受控端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端输入输出控制电路52输出的PWM信号。

在本申请实施例中，可控硅10可以是双向可控硅10，即双向晶闸管。开关管Q为NPN型三极管。第一电阻R1及第二电阻R2为限流电阻。

需要说明的是，在PWM信号为高电平时，开关管Q导通，此时可控硅10的受控端为低电平，可控硅10的导通角增大，可控硅10导通；在PWM信号为低电平时，开关管Q关断，可控硅10的导通角减小，可控硅10断开。

进一步地，可控硅控制电路523还包括第三电阻R3及第二电容C2。第三电阻R3的第一端与可控硅10的第二端连接，第三电阻R3的第二端与可控硅10的受控端连接，第二电容C2并联于第三电阻R3的两端。

需要说明的是，第三电阻R3及第二电容C2组成了RC吸收电路，用于吸收外部干扰信号，防止可控硅10误导通。

进一步地，可控硅控制电路523还包括第四电阻R4及第三电容C3。第四电阻R4的第一端与开关管Q的受控端连接，第四电阻R4的第二端与开关管Q的输入端连接，第三电容C3并联于第四电阻R4的两端。

需要说明的是，第四电阻R4及第三电容C3组成RC吸收电路，用于吸收外部干扰信号，防止开关管Q误导通。

在本申请实施例提供的智能开关100中，继电器30与可控硅10相串联，控制器50设有第一引脚A以及第二引脚B，第一引脚A连接于可控硅，第二引脚B连接于继电器，控制器被配置为：在第一时刻t1通过第二引脚B输出高电平控制继电器30导通，在第一时刻t1后的预设时长后通过第一引脚A输出PWM信号以控制可控硅10的导通角增大。此时，继电器30的触点接通，可控硅10尚处在微导通的状态，电流极小，从而继电器30的触点两端没有高压和大电流，不会存在打火的现象，从而在智能开关100配合大功率负载时，可以保护继电器30的触点，提高智能开关100的可靠性。

请参阅图7，本申请实施例还提供一种智能家电设备300。智能家电设备300包括发光装置310以及智能开关100。发光装置310与智能开关100的可控硅10以及继电器30依次串联。智能家电设备200不需要另外增加零线，最大限度的延续了用户的使用习惯，降低智能家电设备200的智能化改造的门槛，减少了后装市场的资源浪费及成本投入。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能开关，其特征在于，所述智能开关包括：

可控硅；

继电器，与所述可控硅相串联；以及

控制器，设有第一引脚以及第二引脚，所述第一引脚连接于所述可控硅，所述第二引脚连接于所述继电器，所述控制器被配置为：在第一时刻通过所述第二引脚输出高电平控制所述继电器导通，在所述第一时刻后的第一预设时长后通过所述第一引脚输出PWM信号以控制所述可控硅的导通角增大。

2.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述控制器适于与所述智能开关的操作面板连接，所述控制器还被配置为：基于所述操作面板的输入信号，在第二时刻通过所述第一引脚输出PWM信号以控制所述可控硅的导通角减小，在所述第二时刻后的第二预设时长后通过所述第二引脚输出低电平控制所述继电器断开。

3.如权利要求2所述的智能开关，其特征在于，所述控制器包括输入控制电路、输出控制芯片以及输出控制电路；

所述第一引脚以及所述第二引脚均设置于所述输出控制芯片；

所述输入控制电路适于连接于所述操作面板，并用于接收所述输入信号；

所述输出控制电路连接于所述第一引脚与所述可控硅之间，且连接于所述第二引脚与所述继电器之间，并被配置为：基于所述第二引脚传输的控制信号输出高电平以控制所述继电器导通，基于所述第一引脚传输的控制信号调制PWM信号以控制所述可控硅的导通角。

4.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关还包括无线通信单元，所述无线通信单元连接于所述输入控制电路以及所述输出控制芯片之间，所述无线通信单元适于与外部的通信设备建立通信连接；所述无线通信单元包括以下单元中的至少一种：蓝牙通信单元、Wi-Fi通信单元、红外信号通信单元。

5.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关还包括操作面板以及连接于所述操作面板的开关电路，所述开关电路的输出端与所述输入控制电路电性连接。

6.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述输出控制电路包括PWM信号调制电路，所述PWM信号调制电路的两端分别连接于所述第一引脚和所述可控硅；所述PWM信号调制电路包括第一电阻、第二电阻、开关管、第三电阻、第一电容、第四电阻以及第二电容；所述可控硅的第一端与所述继电器的执行输入端连接，所述可控硅的第二端与外部电源连接，所述可控硅的受控端经所述第一电阻与所述开关管的输出端连接；所述开关管的输入端接地，所述开关管的受控端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端连接于所述第一引脚；所述第三电阻的第一端与所述可控硅的第二端连接，所述第三电阻的第二端与所述可控硅的受控端连接；所述第一电容并联于所述第三电阻两端；所述第四电阻的第一端与所述开关管的受控端连接，所述第四电阻的第二端与所述开关管的输入端连接；所述第二电容并联于所述第四电阻两端。

7.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述输出控制电路还包括继电器控制电路，所述继电器控制电路的两端分别连接于所述第二引脚和所述继电器；所述继电器控制电路包括第一电源以及二极管；所述继电器的控制输入端与所述第二引脚连接，所述继电器的控制输出端与所述第一电源连接；所述继电器的执行输出端与负载连接，所述继电器的执行输入端与所述可控硅的第一端连接，所述继电器的执行输入端为所述继电器控制电路的输入端，所述继电器的执行输出端为所述继电器控制电路的输出端。

8.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关还包括电源模块，所述电源模块连接于所述输出控制芯片。

9.如权利要求1～8中任一项所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关为单火线智能开关。

10.一种智能家电设备，其特征在于，包括

发光装置；

如权利要求1至9中任一项所述的智能开关，所述发光装置、所述可控硅以及所述继电器依次串联。

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