CN216904857U - 一种单火双控开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种单火双控开关，包括第一开关和第二开关，第一开关与第二开关通过火线和COM线连接，第一开关和第二开关均包括主控模块、驱动模块、开态取电模块、关态取电模块和通信模块，其中：第二开关中的关态取电模块、驱动模块，第一开关中的关态取电模块、驱动模块均与火线连接；第二开关的关态取电模块与火线连接；第二驱动模块连接负载；本方案，第一开关、第二开关均设有对应的通信模块，第一开关的驱动模块与负载连接，第二开关通过通信模块将采集到的操作指令传输至第一开关的通信模块，因此，本方案具有功耗低，稳定性好，抗干扰能力强的优点，针对质量良莠不齐的灯具，有较高的兼容性。

Description

一种单火双控开关

技术领域

本实用新型涉及一种单火双控开关，属于智能双控单火开关技术领域。

背景技术

单火开关，是指只需接入火线及灯线就能控制灯具亮灭的开关，主流的单火开关都是机械式开关。随着人们对智能家居需求的日益提升，智能单火开关也更多的在市场上出现，目前普通的智能单火开关由于其电子电路所需功耗较大，对适用灯具的负载大小及种类均有一定限制。

传统双控开关是通过两个单刀双掷的独立开关共同控制一只灯具的亮灭，智能双控或者多控开关也是一样。目前市面上已开始出现智能双控单火开关，一部分采用无线射频通信，两只开关一主一副，副开关通过无线通信将控制信息发送给主开关实现双控。另一部分采用双线通信，利用现有的双控开关布线，采用其中两根线作为通信线，通信方式不同厂家均有不同实现方式。

而采用射频技术的双控开关受限于无线通信距离的限制，无法完全实现替换原有双控布线实现全屋智能化，且一主一副开关之间的配对对于全屋智能的安装测试也是十分耗费人力。

现有技术方案中，有采用可控硅控制灯具主回路，漏电流大，面对市面上良莠不齐的小功率LED灯就有大概率出现闪烁的问题。同时该技术采用的两线通信抗干扰能力差，稳定性不高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单火双控开关，以解决现有智能开关中两线通信抗干扰能力差，稳定性不高的技术问题。

第一方面，根据本实用新型实施例提供一种单火双控智能开关，包括第一开关和第二开关，第一开关与第二开关通过火线和COM线连接，第一开关和第二开关均包括主控模块、驱动模块、开态取电模块、关态取电模块和通信模块，其中：

第二开关中的关态取电模块、驱动模块，第一开关中的关态取电模块、驱动模块均与火线连接；

第二开关的关态取电模块与火线连接；

第一驱动模块连接负载；

其中，所述第一驱动模块为第一开关的驱动模块，第二通信模块为第二开关的通信模块，第一通信模块为第一开关的通信模块。

在一个实施例中，所述负载通过第一驱动模块连接在第一开关的输出端，当第一主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过第一主控模块的输出端输出控制信号至第一驱动模块，进而切换负载的状态。

在一个实施例中，所述第一主控模块与第二主控模块通过第一通信模块、第二通信模块及连接第一通信模块、第二通信模块的火线、线COM连接；

当第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过第二通信模块、第一通信模块将所述操作指令传输至第一主控模块，第一主控模块输出控制信号至第一驱动模块，以切换负载的状态。

在一个实施例中，第一通信模块和第二通信模块中均包括调制单元和解调单元，第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，经过第二通信模块中的调制单元调制后传输至第一通信模块中的解调单元，经过第一解调单元解调后经由第一主控模块至第一驱动模块，以切换负载的状态。

在一个实施例中，所述调制单元为MOS管Q1，所述解调单元为比较器U1；

其中：

所述MOS管的S极接地，G极通过电阻R4连接至相应主控模块的输出端IO1， D极通过一稳压管D1连接至电阻R2；

所述比较器的输出端连接至相应主控模块的输入端，所述比较器的负输入端与COM线通过一电阻R2相连，所述比较器的正输入端与VCC通过一电阻R3、电阻R7连接。

在一个实施例中，所述第一驱动模块、所述第二驱动模块均为可控硅、普通继电器、磁保持继电器中的一种。

在一个实施例中，所述第一主控模块的第一输出端输出低电平，MOS管Q1 截止；第一开关通过电阻R1为第二开关供电。

在一个实施例中，所述第一开关、第二开关中集成有远程通信模块，以通过所述远程通信模块接收针对负载的操作指令。

在一个实施例中，所述远程通信模块为蓝牙通信模块、红外通信模块、Zigbee通信模块、射频通信模块、WIFI通信模块中的一种。

第二方面，根据本实用新型实施例提供一种单火双控开关控制负载的方法，用于上述任一项所述的单火双控智能开关控制切换负载的状态，其中，所述方法，包括：

在将第一开关和第二开关通过火线、COM线与负载、电源VCC连通后：

第一开关的主控模块采集到切换指令后，第一主控模块发送指令至第一驱动模块，进而切换负载的当前状态；所述当前状态为断开或者闭合；

当第二开关的主控模块采集到切换指令后，第二主控模块产生的指令通过 COM线、火线传输至第一开关的主控模块，通过第一主控模块传输至第一驱动模块，进而切换负载的当前状态。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型实施例提供的一种单火双控开关及其控制负载的方法，单火双控开关包括第一开关和第二开关，第一开关与第二开关通过火线和COM线连接，第一开关和第二开关均包括主控模块、驱动模块、开态取电模块、关态取电模块和通信模块，其中：第一通信模块与第二通信模块通过火线、COM线分别连接；第二开关中的关态取电模块、驱动模块，第一开关中的关态取电模块、驱动模块均与火线连接；第二驱动模块连接负载；其中，所述第一驱动模块为第一开关的驱动模块，第二通信模块为第二开关的通信模块，第一通信模块为第一开关的通信模块。本方案，第一开关、第二开关均设有对应的通信模块，进而，其中第一开关的控制模块通过驱动模块与负载连接，而第二开关并不与负载直接连接，而是通过通信模块将采集到在操作指令传输至与第一开关，因此，本方案具有功耗低，稳定性好，抗干扰能力强的优点，针对质量良莠不齐的灯具，有较高的兼容性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的一种单火双控开关的示意图；

图2是本实用新型再一个实施例提供的一种单火双控开关的示意图；

图3是本实用新型一个实施例提供的单火双控开关控制负载的方法的流程图；

图4-图6分别为一个具体实施例中主控模块的输出端IO1的信号脉冲、COM 线上的信号脉冲、主控模块的输入端IO2的信号脉冲示意图。

具体实施方式

下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型实施例提供一种单火双控智能开关，参见图1所示，包括第一开关11和第二开关12，第一开关11与第二开关12通过火线和COM线连接，第一开关11和第二开关12均包括主控模块、驱动模块、开态取电模块、关态取电模块和通信模块，如图中，第一开关11包括第一主控模块111、第一驱动模块112、第一开态取电模块113、第一关态取电模块114和第一通信模块115，同样，第二开关12包括第二主控模块121、第二驱动模块122、第二开态取电模块123、第二关态取电模块124和第二通信模块125，其中：

第一通信模块111与第二通信模块121通过火线、COM线分别连接；

第二关态取电模块123、第二驱动模块122、第一关态取电模块113和第一驱动模块112均与火线连接；

第一驱动模块112连接负载；

其中，所述第一驱动模块为第一开关的驱动模块，第二通信模块为第二开关的通信模块，第一通信模块为第一开关的通信模块。

在本实用新型实施例中，每个开关都包括主控模块、驱动模块、关态取电模块、开态取电模块和通信模块，其中将一个开关的驱动模块与负载连接，如图1中，第一开关11的驱动模块112与负载连接，当第一开关的主控模块111 接收到针对负载状态的操作命令后，发送操作命令给第一驱动模块112，第一驱动模块112便可切换负载的状态；而当第二开关12的主控模块121采集到针对负载的操作指令后，经过第二开关的调制模块(MOS管)Q1调制后通过火线、 COM线传输至第一开关，经过第一开关的解调模块(比较器)将来自第二开关的控制信号解调，进而将解调后的信号作为第一主控模块的输入信号，进而通过第一主控模块向第一驱动模块发送控制信息，通过第一驱动模块切换负载的状态。

在本实用新型一个实施例中，参见图2所示，负载通过第一驱动模块连接在第一主控模块的输出端，当第一主控模块采集到针对负载的操作指令后，第一主控模块的输出端输出控制信号至第一驱动模块，进而切换负载的状态。

在本实用新型实施例中，在第一开关上施加针对切换负载状态的操作指令，类似于单控开关的工作原理，即当第一主控模块采集到切换负载状态的操作指令后，直接发送控制命令给第一驱动模块，从而切换负载的状态，在这里，负载的状态，主要包括导通状态和断开状态。

在本实用新型实施例中，第一主控模块与第二主控模块通过第一通信模块、第二通信模块及连接第一通信模块、第二通信模块的火线、线COM连接；

当第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过第二通信模块的调制单元调制后传输至第一通信模块的解调单元，第一通信模块的解调单元对接收到的调制信号解调后传输至第一主控模块，第一主控模块输出控制信号至第一驱动模块，进而控制负载的状态。

在本实用新型实施例中，第一开关与第二开关通过COM线、火线连接，具体表现为第一开关与第二开关通过第一通信模块、第二通信模块及连接第一通信模块与第二通信模块的火线、COM线连接。当第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过COM线、火线将操作指令经过Q1调制后形成调制信号传输至第一通信模块，第一通信模块将接收到的调制信号进行解调，其中，采用的解调器为比较器U1，解调后的信号作为第一主控模块的输入，经过第一主控模块后转化为控制信号输出至第一驱动模块，通过第一驱动模块切换负载的状态。

在此指出，在本实用新型实施例中，所述调制单元为MOS管Q1，所述解调单元为比较器U1；其中：所述MOS管的S极接地，G极通过电阻R4连接至相应主控模块的输出端IO1，D极通过一稳压管D1连接至电阻R2；所述比较器的输出端连接第一主控模块的输出端，所述第一比较器的负输入端与COM线通过一电阻R2相连，所述比较器的正输入端与VCC通过一电阻R3、电阻R7连接。

进一步地，在本实用新型实施例中，所述第一驱动模块、所述第二驱动模块均为可控硅、普通继电器、磁保持继电器中的一种。

在本实用新型实施例中，所述第一主控模块的第一输出端输出低电平，在第一输出端与地之间连接有MOS管Q1，Q1截止；第一开关通过电阻R1为第二开关供电。

在本实用新型实施例中，所述第一开关、第二开关中集成有远程通信模块，以通过所述远程通信模块接收针对负载的操作指令。

进一步地，所述远程通信模块包括WIFI、蓝牙、Zigbee，RF无线射频、红外等通信模块。

本实用新型实施例提供的一种单火双控智能开关，在开关接线完成并通电后，第一开关的通过第一关态取电模块实现单火取电，再通过COM线给第二开关供电。

本实用新型实施例还提供一种单火双控开关控制负载的方法，用于上述任一项所述的单火双控智能开关控制切换负载的状态，参见图3所示，所述方法，包括：

步骤S41、在将第一开关和第二开关通过火线、COM线与负载、电源VCC连通后，第一开关的主控模块采集到切换指令后，第一主控模块发送指令至第一驱动模块，进而切换负载的当前状态；所述当前状态为断开或者闭合；

步骤S43、当第二开关的主控模块采集到切换指令后，第二主控模块产生的指令通过COM线、火线传输至第一开关的主控模块，通过第一主控模块传输至第一驱动模块，进而切换负载的当前状态。

如下，列举一个具体实施例进行阐述：

第一开关的通信模块与第二开关的通信模块通过火线、COM线连接，具体为：

COM线与第二开关中的通信模块的比较器的负输入端、第一开关中的通信模块的比较器的负输入端分别通过一个电阻R2连接；而火线与第二开关中的通信模块的解调模块(比较器)的正输入端、第一开关中的通信模块的比较器的正输入端分别通过一个电阻R7连接；而在电阻R7与对应的比较器的正输入端之间并联有一个电阻R3，电阻R3的另一端接VCC；而在比较器的输出端与主控模块的输入端IO2之间连接有电阻R5，其中，电阻R5的一端连接在比较器的输出端与对应的主控模块的输入端IO2之间，另一端连接VCC。

主控模块的输出端经过一电阻R4、MOS管Q1连接火线，同时有一个开关R6 与MOS管Q1并连，具体为，R6的一端与G极连接，另一端与S极连接后接地；

Q1的D端经过一电阻R8和电阻R9之后连接至电阻R2，稳压管D1与电阻 R8、电阻R9并联；

LDO或DC/DC模块通过一电阻R1连接至电阻R2，在R1的两端，并联有二极管D2，系统电源VCC与LDO或DC/DC模块连接，并通过一电容C1与相应开关的主控模块连接。

针对上述具体实施例，在开关接线完成并通电后，第一开关率先通过内部关态取电模块实现单火取电，再通过COM线给第二开关供电，此时第二开关才能正常通电工作

第一开关主控模块的IO1端口平时一直输出低电平，Q1截止，第一开关VCC 通过R1给第二开关供电，由于R1电阻及导线内阻，第二开关VCC电压会比第一开关VCC略低，但由于开关本身功耗极低，压降可以忽略。

当用户在第一开关上操作按键时，控制本地的驱动模块实现负载回路的开、关，同时发送特定信息给第二开关，但是第二开关驱动模块的动作对负载回路没有作用，然后当负载回路接通后，第一开关再通过开态取电模块实现供电。

当用户在第二开关操作按键时，第二开关的IO1输出一个通信脉冲，参见图4-图6所示，当信号为高电平时，Q1导通，此时COM线上电压即为(1+R9/R8)* Vref，产生的脉冲信号参见图5所示，(COM线的传输高电压VCC，低电压为Vcom ≥2.5V，有助于第二开关电源的稳定，避免主控模块发送数据时VDD产生波动导致数据通信异常)，第一开关的COM线电压通过R2输入到比较器U1的负端，电压V-＝Vcom，而U1正端电压V+＝VCC*R7/(R3+R7)，取合适电路参数使V+>V-， U1输出高电平，当IO1信号变为低电平时，COM线电压为VCC，V+<V-，U1输出低电平，主控模块IO2端口收到信号脉冲参见图6所示，该信号后，得知有按键按下，控制驱动模块实现负载回路的通断。当Vcom<VCC低时，主控模块依靠 C1放电提供能量，因为该时间只很短，依靠大容量的C1电容VDD电源也不会有波动，从而保证了工作的稳定性。该电路实现了双控开关间的电源及信号同时传输，稳定性高，噪声容限大，抗干扰能力强等优点。

在本实用新型实施例中，智能单火双控开关在继电器断开时的功耗决定了开关是否能够匹配更多种类，更小功率的灯具而不发生闪烁的现象，本实用新型设计的双控开关整体功耗包括了主控模块工作电流、开态取电模块的静态电流，通信模块的工作电流，电路均采用低功耗设计，通信模块功耗主要由U1的工作电流及电压偏置电流、IO1输出高电平时R1消耗的电流组成，因此我们选择低功耗比较器，比较器的工作电流可以低至几uA甚至几百nA，成本也较低，同时设置合适阻值的R1，能够大大降低通信模块的工作电流，从而保证双控开关间通信同时实现稳定的供电与信息传输。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种单火双控开关，单火双控开关包括第一开关和第二开关，第一开关与第二开关通过火线和COM线连接，第一开关和第二开关均包括主控模块、驱动模块、开态取电模块、关态取电模块和通信模块，其中：第一通信模块与第二通信模块通过火线、COM线分别连接；第二开关的关态取电模块与火线连接；第二驱动模块连接负载；第一驱动模块与所述火线连接；其中，所述第一驱动模块为第一开关的驱动模块，第二通信模块为第二开关的通信模块，第一通信模块为第一开关的通信模块。本方案，第一开关、第二开关均设有对应的通信模块，进而，其中一个开关的控制模块通过驱动模块与负载连接，而另外一个开关并不与负载直接连接，而是通过通信模块将采集到在操作指令传输至与负载连接的通信模块，因此，本方案具有功耗低，稳定性好，抗干扰能力强的优点，针对质量良莠不齐的灯具，有较高的兼容性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种单火双控开关，包括第一开关和第二开关，第一开关与第二开关通过火线和COM线连接，其特征在于：第一开关包括第一主控模块、第一驱动模块、第一开态取电模块、第一关态取电模块和第一通信模块，第二开关包括第二主控模块、第二驱动模块、第二开态取电模块、第二关态取电模块和第二通信模块；

第一通信模块与第二通信模块通过火线、COM线分别连接；

第二关态取电模块、第二驱动模块、第一关态取电模块和第一驱动模块均与火线连接；

第一驱动模块连接负载。

2.根据权利要求1所述的单火双控开关，其特征在于，所述负载通过第一驱动模块连接在第一开关的输出端，当第一主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过第一主控模块的输出端输出控制信号至第一驱动模块，进而切换负载的状态。

3.根据权利要求1所述的单火双控开关，其特征在于，所述第一主控模块与第二主控模块通过第一通信模块、第二通信模块及连接第一通信模块、第二通信模块的火线、线COM连接；

当第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，通过第二通信模块、第一通信模块将所述操作指令传输至第一主控模块，第一主控模块输出控制信号至第一驱动模块，以切换负载的状态。

4.根据权利要求3所述的单火双控开关，其特征在于，第一通信模块和第二通信模块中均包括调制单元和解调单元，第二主控模块采集到针对负载的操作指令后，经过第二通信模块中的调制单元调制后传输至第一通信模块中的解调单元，经过第一解调单元解调后经由第一主控模块至第一驱动模块，以切换负载的状态。

5.根据权利要求4所述的单火双控开关，其特征在于，所述调制单元为MOS管Q1，所述解调单元为比较器U1；

其中：

所述MOS管的S极接地，G极通过电阻R4连接至相应主控模块的输出端IO1，D极通过一稳压管D1连接至电阻R2；

所述比较器的输出端连接至相应主控模块的输入端，所述比较器的负输入端与COM线通过一电阻R2相连，所述比较器的正输入端与VCC通过一电阻R3、电阻R7连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的单火双控开关，其特征在于，所述第一驱动模块、所述第二驱动模块均为可控硅、普通继电器、磁保持继电器中的一种。

7.根据权利要求1-5任一项所述的单火双控开关，其特征在于，所述第一主控模块的第一输出端输出低电平，MOS管Q1截止；第一开关通过电阻R1为第二开关供电。

8.根据权利要求1-5任一项所述的单火双控开关，其特征在于，所述第一开关、第二开关中集成有远程通信模块，以通过所述远程通信模块接收针对负载的操作指令。

9.根据权利要求8所述的单火双控开关，其特征在于，所述远程通信模块为蓝牙通信模块、红外通信模块、Zigbee通信模块、射频通信模块、WIFI通信模块中的一种。

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