CN220584380U - 一种开关信号检测电路、pcb板及智能家电控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及开关信号检测的技术领域，特别涉及一种开关信号检测电路、PCB板及智能家电控制系统。开关信号检测电路包括供电电源；用电器；开关面板，用于控制供电电源与用电器之间的导通；信号转换模块，用于将开关面板的电压信号转换成数字信号；以及信号采集模块，用于根据信号转换模块输出的信号检测开关面板的开关情况。本申请通过信号转换模块将开关面板导通时输出的电压信号转换为数字信号，进一步地通过信号采集模块检测数字信号来判断开关面板的导通，以实现直接感知用电器的具体开关状态。

Description

一种开关信号检测电路、PCB板及智能家电控制系统

技术领域

本申请涉及开关信号检测的技术领域，特别涉及一种开关信号检测电路、PCB板及智能家电控制系统。

背景技术

智能家电控制系统是一种融合了人工智能技术的智能化系统。它通过通信连接的方式来实现对家中各种智能电器设备的控制。

然而，当前市场上的大多数家用电器仍然是传统的非智能电器，传统的电器就需要手动操作来控制开关、调节亮度和选择模式等，与智能电器不同的是，传统电器无法通过无线网络进行远程控制，也缺乏自动化控制的功能。

由于传统的电器设备使用变压器与市电的高压电源连接，并且没有与智能家电控制系统连接的通信接口，因此，传统的家用电器没有传输开关信号的功能，从而导致智能家电控制系统无法直接感知非智能电器的具体开关状态。

实用新型内容

本申请为了解决背景技术中所述的智能家电控制系统无法直接感知非智能电器的具体开关状态的技术问题，提供了一种开关信号检测电路、PCB板及智能家电控制系统。

第一方面，本申请提供了一种开关信号检测电路，包括：供电电源；用电器；开关面板，用于控制所述供电电源与所述用电器之间的导通；信号转换模块，用于将所述开关面板的电压信号转换成数字信号；以及信号采集模块，用于根据所述信号转换模块输出的信号检测所述开关面板的开关情况。

在一些优选地实施例中，所述信号转换模块设置有用于将电压信号转换成数字信号的第一光耦，所述第一光耦的阳极与所述开关面板的输出端连接，阴极接地，集电极与电源供电连接，发射极与所述信号采集模块的输入端连接。

在一些优选地实施例中，所述信号转换模块还包括有滤波模块，所述滤波模块设置在所述第一光耦的发射极与所述信号采集模块的输入端之间。

在一些优选地实施例中，所述滤波模块至少设置有滤波电容和第一电阻，所述滤波电容的输入端与所述第一光耦的发射极连接，输出端接地；所述第一电阻一端与所述第一光耦的发射极连接，另一端与所述信号采集模块的输入端连接。

在一些优选地实施例中，所述信号转换模块还设置有分压电阻，所述分压电阻连接在所述开关面板的输出端与所述第一光耦的阳极之间。

在一些优选地实施例中，所述信号转换模块还设置有用于防止过载的保险管，所述保险管连接在所述开关面板的输出端与所述第一光耦的阳极之间。

在一些优选地实施例中，所述信号转换模块还设置有防逆流二极管，所述防逆流二极管的正极与所述第一光耦的阳极连接，负极与所述保险管的输出端连接。

在一些优选地实施例中，所述用电器为灯具。

第二方面，本申请提供一种PCB板，包括如第一方面所述的开关信号检测电路。

第三方面，本申请提供一种智能家电控制系统，所述系统包括网络管理模块、显示模块以及如第一方面所述的开关信号检测电路，或者如第二方面的PCB板；

所述开关信号检测电路的开关面板的类型设置为多路控制面板，所述开关面板控制多路用电器与电源之间的导通；所述网络管理模块根据所述信号采集模块的输出信号控制所述开关面板的各路开关；所述显示模块根据所述信号采集模块的输出信号显示所述开关面板的各路开关情况。

本申请的有益效果在于：

本申请采用信号转换模块来实现将市电高压电的开关信号转换为安全低压数字电平信号的功能。通过信号转换模块将开关面板导通时输出的电压信号转换为数字信号，进一步地通过信号采集模块检测数字信号来判断开关面板的导通，以实现直接感知用电器的具体开关状态。

附图说明

图1为本申请实施例提供的开关信号检测电路的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的开关信号检测电路的单路结构的电路图。

图3为本申请实施例提供的开关信号检测电路的多路结构的电路图。

图4为本申请实施例提供的智能家电控制系统的结构示意图。

其中：10-供电电源；20-开关面板；30-用电器；

40-信号转换模块、U1-第一光耦、CE1-滤波电容、R1-第一电阻、R2-第二电阻、R3-分压电阻、FR1-保险管、D1-防逆流二极管；

50-信号采集模块；

a-智能家电控制系统、b-网络管理模块、c-显示模块、d-开关信号检测电路。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的较佳实施例进行详细阐述，以使本申请的优点和特征更易被本领域技术人员理解，从而对本申请的保护范围作出更为清楚的界定。

请参照图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本申请的原理是以实施在一适当的运算环境中来举例说明。以下的说明是基于所例示的本申请具体实施例，其不应被视为限制本申请未在此详述的其它具体实施例。

本文所使用的术语“模块”可为在该运算系统上执行的软件或硬件对象。本文所述的不同组件、模块、引擎及服务可为在该运算系统上的实施对象。而本文所述的装置及方法可以以软件的方式进行实施，当然也可在硬件上进行实施，均在本申请保护范围之内。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。

实施例一

请参阅图1，图1示出了本申请实施例提供的一种开关信号检测电路的结构示意图。电路包括供电电源10、用电器30、信号转换模块40、开关面板20和信号采集模块50。其中，开关面板20主要用于控制供电电源10与用电器30之间的导通。信号采集模块50主要用于接收并检测信号转换模块40的输出信号。

具体的，请参考图2。图2示出了本申请实施例提供的一种开关信号检测电路的单路结构的电路图。

在本实施例中，供电电源10为220V大小的家用电源，其包括火线10_L和零线10_N。供电电源10的火线10_L和零线10_N按常规连接方式与用电器30供电连接，即火线10_L和零线10_N相应的与用电器30的正端30_V1和负端30_N连接。

开关面板20同样设置有开关键SW1以及与供电电源10相对应的线路，其设置在供电电源10与用电器30之间。值得一提的是，开关键SW1需要设置在供电电源10的火线10_L与用电器30的正端30_V1之间，以防止发生用电危险。

在本实施例中，信号转换模块40至少设置有第一光耦U1，第一光耦U1的阳极与开关面板20的输出端连接，阴极接地，集电极与电源供电连接，发射极通过端口50_Vout1与信号采集模块50的输入端连接。第一光耦U1主要用于将电压信号转换成数字信号，即通过开关面板20导通时输出的电压信号来控制第一光耦U1的导通，从而令第一光耦U1的发射极端脚输出数字信号。

值得说明的是，图中未明确示出用电器30和信号采集模块50的实际结构。

在本实施例中，第一光耦U1的阴极除了接地，也可以与供电电源10的零线10_N连接。

进一步地，采用信号采集模块50来检测第一光耦U1输出的数字信号，以此判断开关面板20的导通，从而实现检测家用用电器30的使用情况，令智能家电控制系统可以通过信号采集模块50直接感知非智能电器的具体开关状态。

通过上述的结构连接，本申请实施例的工作原理可以为：

当开关面板20的开关键SW1闭合时，供电电源10与用电器30导通，即正常工作。此时，供电电源10的火线10_L电压通过开关键SW1与信号转换模块40的输入端导通，使得第一光耦U1使能工作，即第一光耦U1的阳极和阴极导通，集电极与发射极之间也导通，从而第一光耦U1将供电电源10的高电压转换成数字信号，即第一光耦U1的发射极从低电平信号变为高电平信号。最后，信号采集模块50检测到第一光耦U1的发射极的高电平信号，判定用电器30处于正常使用状态，即直接感知用电器30的具体开关状态。

实施例二

在上一实施例的基础上，本实施例的不同点在于：

本实施例的信号转换模块40还包括有滤波模块，滤波模块设置在第一光耦U1的发射极与信号采集模块50的输入端之间。

在本实施例中，滤波模块可以设置有滤波电容CE1和第一电阻R1，滤波电容CE1的输入端与第一光耦U1的发射极连接，输出端接地。第一电阻R1一端与第一光耦U1的发射极连接，另一端与信号采集模块50的输入端连接。在此基础上，还可以在信号采集模块50的输入端与滤波电容CE1的输出端之间设置一个第二电阻R2。

在本实施例中，信号转换模块40还可以设置有分压电阻R3，分压电阻R3连接在开关面板20的输出端与第一光耦U1的阳极之间。为了达到更好的分压效果，在开关面板20的输出端与第一光耦U1的阳极之间可以设置多个电阻进行组合分压。

在本实施例中，信号转换模块40还设置有保险管FR1，保险管FR1连接在开关面板20的输出端与第一光耦U1的阳极之间。保险管FR1主要用于防止过载，即避免电压过大烧坏用电器30。

在本实施例中，信号转换模块40还设置有防逆流二极管D1，防逆流二极管D1的正极与第一光耦U1的阳极连接，负极与保险管FR1的输出端连接。防逆流二极管D1主要用于防止逆流干扰用电器30的正常使用。

在本实施中，信号采集模块50可以设置有指示灯。指示灯用于显示开关面板20的导通状态，即显示用电器30的使用状态。当信号采集模块50检测到高电平信号时，指示灯亮起显示。

通过上述的结构连接，本申请的实施例的工作原理可以为：

当开关面板20的开关键SW1闭合时，供电电源10与用电器30导通，即正常工作。此时，供电电源10的火线10_L电压通过开关键SW1、保险管FR1、防逆流二极管D1以及分压电阻R3，使得第一光耦U1使能工作，即第一光耦U1的阳极和阴极导通，集电极与发射极之间也导通，从而第一光耦U1将供电电源10的高电压转换成数字信号，即第一光耦U1的发射极从低电平信号变为高电平信号。最后，经过滤波模块将信号滤波后，信号采集模块50检测到高电平信号，判定用电器30处于正常使用状态，即直接感知用电器30的具体开关状态。

实施例三

在实施例一或实施例二的基础上，本实施例的不同点在于：

如图3所示，图3示出了本申请实施例提供的一种开关信号检测电路的多路结构的电路图。

为了达到更好的使用效果，本实施例的开关面板20可以设置多路控制，即设置多路开关键控制多路用电器的使用。

在本实施例中，开关面板20可以采用86开关面板，其可以设置有4路使能开关键SW1、SW2、SW3和SW4。值得说明的是，4路使能端并非开关面板20的极限，采用其他类型的开关面板也可以增加使能端使用电器正常使用。此时，需要相应地增加多个信号转换模块30和信号采集模块40来配合开关面板20使用，具体参考图3，图中4路电路的结构相同，各用电器的正端分别连接在端口30_V1、30_V2、30_V3和30_V4上，负端均连接在端口30_N上。

在本实施例中，由于灯具在家用电器中最为常见，数量也最多，则通过多路检测可以获取每一路灯具的工作情况。

实施例四

本申请提供一种PCB板，其包括实施例一、实施例二和实施例三中的任意一个实施例所述的开关信号检测电路d。

实施例五

如图4所示，本申请提供一种智能家电控制系统a，其包括网络管理模块b、显示模块c以及如实施例一、实施例二和实施例三中的任意一个实施例所述的开关信号检测电路d，或者包括有实施例四的PCB板。

在本实施例中，网络管理模块b与信号采集模块50数据连接，主要用于根据信号采集模块50的输出信号控制开关面板20的各路开关。显示模块c与信号采集模块50数据连接，主要用于根据信号采集模块50的输出信号显示开关面板20的各路开关情况。

请结合图2，开关信号检测电路d包括供电电源10、开关面板20、用电器30、信号转换模块40和信号采集模块50。其中，开关面板20主要用于控制供电电源10与用电器30之间的导通。信号采集模块50主要用于接收并检测信号转换模块40的输出信号。

在本实施例中，供电电源10为220V大小的家用电源，其包括火线10_L和零线10_N。供电电源10的火线10_L和零线10_N按常规连接方式与用电器30供电连接，即火线10_L和零线10_N相应的与用电器30的正端30_V1和负端30_N连接。

开关面板20同样设置有开关键SW1以及与供电电源10相对应的线路，其设置在供电电源10与用电器30之间。值得一提的是，开关键SW1需要设置在供电电源10的火线10_L与用电器30的正端30_V1之间，以防止发生用电危险。

在本实施例中，信号转换模块40至少设置有第一光耦U1，第一光耦U1的阳极与开关面板20的输出端连接，阴极接地，集电极与电源供电连接，发射极通过端口50_Vout1与信号采集模块50的输入端连接。第一光耦U1主要用于将电压信号转换成数字信号，即通过开关面板20导通时输出的电压信号来控制第一光耦U1的导通，从而令第一光耦U1的发射极端脚输出数字信号。

在本实施例中，第一光耦U1的阴极除了接地，也可以与供电电源10的零线10_N连接。

进一步地，采用信号采集模块50来检测第一光耦U1输出的数字信号，以此判断开关面板20的导通，从而实现检测家用用电器30的使用情况，令智能家电控制系统a可以通过信号采集模块50直接感知非智能电器的具体开关状态。

请结合图3，在本实施例中，开关信号检测电路d的开关面板20的类型可以设置为多路控制面板，开关面板20控制多路用电器30与电源之间的导通。

通过上述的结构连接，本申请实施例可以通过网络的方式检测并控制传统用电器30的工作状态。

上面结合附图对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种改变。

Claims (10)

1.一种开关信号检测电路，其特征在于，包括：

供电电源；

用电器；

开关面板，用于控制所述供电电源与所述用电器之间的导通；

信号转换模块，用于将所述开关面板的电压信号转换成数字信号；以及

信号采集模块，用于根据所述信号转换模块输出的信号检测所述开关面板的开关情况。

2.根据权利要求1所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述信号转换模块设置有用于将电压信号转换成数字信号的第一光耦U1，所述第一光耦U1的阳极与所述开关面板的输出端连接，阴极接地，集电极与电源供电连接，发射极与所述信号采集模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述信号转换模块还包括有滤波模块，所述滤波模块设置在所述第一光耦U1的发射极与所述信号采集模块的输入端之间。

4.根据权利要求3所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述滤波模块至少设置有滤波电容CE1和第一电阻R1，所述滤波电容CE1的输入端与所述第一光耦U1的发射极连接，输出端接地；所述第一电阻R1一端与所述第一光耦U1的发射极连接，另一端与所述信号采集模块的输入端连接。

5.根据权利要求2所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述信号转换模块还设置有分压电阻R3，所述分压电阻R3连接在所述开关面板的输出端与所述第一光耦U1的阳极之间。

6.根据权利要求5所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述信号转换模块还设置有用于防止过载的保险管FR1，所述保险管FR1连接在所述开关面板的输出端与所述第一光耦U1的阳极之间。

7.根据权利要求6所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述信号转换模块还设置有防逆流二极管D1，所述防逆流二极管D1的正极与所述第一光耦U1的阳极连接，负极与所述保险管FR1的输出端连接。

8.根据权利要求1所述的开关信号检测电路，其特征在于，所述用电器为灯具。

9.一种PCB板，其特征在于，包括如权利要求1～8任意一项所述的开关信号检测电路。

10.一种智能家电控制系统，其特征在于，所述系统包括网络管理模块、显示模块，以及如权利要求1～8任意一项所述的开关信号检测电路，或者权利要求9所述的PCB板；

所述开关信号检测电路的开关面板的类型设置为多路控制面板，所述开关面板控制多路用电器与电源之间的导通；所述网络管理模块根据所述信号采集模块的输出信号控制所述开关面板的各路开关；所述显示模块根据所述信号采集模块的输出信号显示所述开关面板的各路开关情况。