TWI634718B - 與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法 - Google Patents

Abstract

一種與門鈴共享電源的電子系統，包括：二電源接點、一交流開關、一第一交/直流轉換電路、一直流開關、一電子裝置以及一門鈴驅動裝置。第一交/直流轉換電路經由二電源接點接收一交流電源並根據交流電源產生一直流電源。常態下，交流開關為斷開且直流開關常態為導通，以致使電子裝置由直流電源供電。於電子裝置接收到一致動信號時，電子裝置致使交流開關導通，以致門鈴接點的電壓由低電壓轉高電壓。門鈴驅動裝置偵測門鈴接點的電壓，並且根據偵測到的電壓供電給門鈴。

Description

與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法

本發明是關於門鈴電源的共享電路的設計，特別是一種與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法。

一般住家都會設置有門鈴裝置，以供訪客簡便地知會位在住家內的人來開門。門鈴裝置主要具有用於發出聲響的門鈴以及用於驅動門鈴響起的開關。其中，門鈴會設置在住家內，而門鈴的開關則設置在建築物大門上，以方便訪客透過按壓開關來驅動住家內的門鈴響起。因此，基於門鈴裝置為現在建築物裡不或缺的東西，建築物上一般都會預留門鈴裝置的線路，以便於安裝門鈴與開關。即便門鈴裝置已不斷發展改進眾多不同之形式，如音樂門鈴、電子門鈴等等，但其在裝配上則並無改變。

在建築物興建時，會於室內與室外之壁面的適當位置各開設一安裝盒孔，並且在壁面內配設管線連通二安裝盒孔與室內電源（交流電源），以於二安裝盒孔內分別形成門鈴接點與開關接點。於此，使用者只要將門鈴與開關分別連接門鈴接點與開關接點並固定於室內和室外之安裝盒孔上，即可簡便地完成門鈴裝置的組裝。

隨著科技的進步，除了門鈴外，一般住宅、辦公大樓、或公寓大樓等建築物，或多或少會添設一些保全裝置（例如：對講機、呼叫器、消防設備、門禁感應器、監視器、及廣播器等電子裝置），藉以維護建築物、工作場所、或居家生活之防盜與安全。並且，建築物則需額外配置管線以供應添設之保全裝置運作所需的電力。因此，裝設上相當不便。

在一實施例中，一種與門鈴共享電源的電子系統，其包括：二電源接點、一交流開關、一第一交/直流轉換電路、一直流開關、一電子裝置以及一門鈴驅動裝置。二電源接點用於分別耦接二開關接點。交流開關耦接在二電源接點之間。第一交/直流轉換電路與交流開關並聯在二電源接點之間。直流開關的一端耦接第一交/直流轉換電路。電子裝置耦接直流開關的另一端、交流開關、直流開關以及功能模組。門鈴驅動裝置用以耦接二門鈴接點與一門鈴。二門鈴接點中之一與二開關接點中之一相互耦接。第一交/直流轉換電路用於經由二電源接點接收一交流電源並根據交流電源產生一直流電源。其中，交流開關常態為斷開，且直流開關常態為導通。電子裝置由直流電源供電。電子裝置用於提供一功能運作以及根據一致動信號致使交流開關導通。門鈴驅動裝置用於偵測門鈴接點的電壓，並且根據偵測到的電壓供電給門鈴。

一種與門鈴共享電源的供電方法，其包括：經由二開關接點接收一交流電源；根據接收到的交流電源輸出一直流電源；經由一直流開關以直流電源供電給一電子裝置；藉由一門鈴致動單元產生一致動信號；根據致動信號產生一控制信號； 響應控制信號導通二開關接點以使二門鈴接點的電壓差由低電壓轉為高電壓；偵測二門鈴接點的電壓差；於偵測到電壓差為低電壓時，不驅動一門鈴；以及於偵測到電壓差為高電壓時，基於電壓差驅動門鈴。

綜上，根據本發明之與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法能在不影響門鈴的正常使用下以門鈴的供電而提供各種供電需求的其他電子裝置運作所需的電力。再者，根據本發明之與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法能簡便地安裝在建築物現有的開關安裝盒孔和門鈴安裝盒孔上且無需額外在建築物上拉設供電管線。

圖1為根據本發明第一實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。請參照圖1，電子系統包括一電源供應裝置20、一電子裝置30以及一門鈴致動單元40。電源供應裝置20包括二電源接點N1、N2、一交流開關ACS、一交/直流轉換電路210、一供電節點Np以及一控制節點Nt。電子裝置30包括一控制單元310與一功能模組330。交流開關ACS耦接在二電源接點N1、N2之間，且交流開關ACS的控制端耦接控制單元310。交/直流轉換電路210的二輸入端分別耦接二電源接點N1、N2即與交流開關ACS並聯。交/直流轉換電路210的輸出端耦接電子裝置30。門鈴致動單元40耦接控制單元310。控制單元310耦接功能模組330。

於使用上，電源接點N1直接連接開關接點Ns+，而電源接點N2直接連接開關接點Ns-。換言之，電源供應裝置20取代習知門鈴裝置的開關而直接連接建築物上所預留的開關接點Ns+、Ns-。此開關接點Ns+、Ns-透過導電管線耦接設置在建築物上的門鈴10與交流電供應源ACP（例如：室內電源）。因此，電源接點N1、N2能經由開關接點Ns+、Ns-接收交流電供應源ACP所提供的交流電源Vac。其中，交流電供應源ACP可為市電與變壓器之組合（圖中未示）。於此，市電可提供110V~220V的交流電壓，然後經由變壓器轉換為適用於門鈴10之交流電源Vac，如約8V~24V的交流電壓。

交流開關ACS常態為斷開（OPEN）。交/直流轉換電路210經由電源接點N1、N2接收交流電源Vac、將交流電源Vac轉換為直流電源Vdc，並提供直流電源Vdc給電子裝置30（控制單元310與功能模組330）以作為電子裝置30運作所需的電力。

當門鈴致動單元40被致能（例如：被按壓、觸碰、掃描到生理特徵或被輸入特定密碼等）時，門鈴致動單元40產生致動信號Se給控制單元310。控制單元310根據接收到的致動信號Se產生控制信號Sc1，並以控制信號Sc1控制交流開關ACS導通（CLOSED），以致使交流電供應源ACP直接耦接門鈴10並提供門鈴10運作所需的電力，因而致使門鈴10響起（發出聲音）。

在一些實施例中，功能模組330可包括一個或多個功能電路，並且各功能電路提供所需的功能運作。於此，控制單元310還用以控制功能模組330的運作。

然而，此架構只適用於小電流之供電需求的電子裝置30。當應用於大電流之供電需求的電子裝置30時，迴路上的大電流會流經門鈴10而造成門鈴10誤動作。其中，小電流是指小於門鈴10的驅動電流。

圖2為根據本發明第二實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。請參照圖2，在此實施例中，電子系統包括一電源供應裝置20、一電子裝置30、一門鈴致動單元40、一門鈴驅動裝置50以及一直流開關DCS。門鈴驅動裝置50耦接門鈴接點Nc+、Nc-與門鈴10。電源供應裝置20包括二電源接點N1、N2、一交流開關ACS以及一交/直流轉換電路210（以下稱第一交/直流轉換電路210）。電子裝置30包括一控制單元310與一功能模組330。

交流開關ACS耦接在二電源接點N1、N2之間，且交流開關ACS的控制端耦接控制單元310。第一交/直流轉換電路210的二輸入端分別耦接二電源接點N1、N2即與交流開關ACS並聯。直流開關DCS耦接在第一交/直流轉換電路210的輸出端與電子裝置30之間。直流開關DCS的控制端耦接控制單元310。門鈴致動單元40耦接控制單元310。控制單元310耦接功能模組330。於此，控制單元310用以控制功能模組330的運作。第一交/直流轉換電路210是經由直流開關DCS供電給電子裝置30。並且，門鈴驅動裝置50可偵測門鈴接點Nc+、Nc-的電壓，並且根據偵測到的電壓供電給門鈴10。

在一實施例中，在常態下，交流開關ACS為斷開（OPEN）且直流開關DCS為導通（CLOSED）。換言之，第一交流/直流轉換電路210經由電源接點N1、N2接收交流電源Vac、將交流電源Vac轉換為直流電源Vdc，並經由直流開關DCS提供直流電源Vdc給電子裝置30（控制單元310與功能模組330）以作為電子裝置30運作所需的電力。此時，門鈴驅動裝置50可偵測到門鈴接點Nc+、Nc-的電壓為低電壓，因而不供電給門鈴10（不發出聲響）。

當門鈴致動單元40被致能（例如：被按壓、觸碰、掃描到生理特徵或被輸入特定密碼等）時，門鈴致動單元40產生致動信號Se給控制單元310。控制單元310根據接收到的致動信號Se產生控制信號Sc1，並以控制信號Sc1控制交流開關ACS導通。此時，交流開關ACS與直流開關DCS皆為導通。門鈴驅動裝置50會偵測到門鈴接點Nc+、Nc-的電壓為高電壓，因而根據交流電源Vac供電給門鈴10（發出聲響）。

於門鈴10發出一段時間的聲響後，控制單元310產生控制信號Sc1與控制信號Sc2，並以控制信號Sc1控制交流開關ACS斷開以及以控制信號Sc2控制直流開關DCS斷開。換言之，於交流開關ACS導通一既定時間時，控制單元310會控制交流開關ACS與直流開關DCS斷開，以致使門鈴10停止發出聲響。此時，門鈴驅動裝置50可偵測到門鈴接點Nc+、Nc-的電壓為零，以禁能門鈴驅動裝置50。隨後，控制單元310產生控制信號Sc2並以控制信號Sc2控制直流開關DCS導通；此時，門鈴接點Nc+、Nc-的電壓恢復為低電壓，因而重新致能門鈴驅動裝置50。於門鈴驅動裝置50重新致能時，門鈴驅動裝置50會重置為不供電給門鈴10（不發出聲響）的常態設置。

於此，低電壓是指交流電源Vac經過電子系統（即電源供應裝置20、電子裝置30、門鈴致動單元40、門鈴驅動裝置50與直流開關DCS）分壓後剩下不為零的電壓值。高電壓是指交流電源Vac。

在一些實施例中，控制單元310可透過計時交流開關ACS導通的時間（相當於門鈴10發出聲響的時間）或藉由一控制開關的控制而決定產生致使交流開關ACS與直流開關DCS斷開的控制信號Sc1與控制信號Sc2。

圖3為根據本發明第三實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。在一些實施例中，請參照圖3，電子系統可更包括一儲能元件60，並且儲能元件60耦接在直流開關DCS與電子裝置30之間的節點Nn。於此，儲能元件60能穩定地提供直流電源給後端電路（電子裝置30）。於直流開關DCS導通時，儲能元件60能根據第一交/直流轉換電路210所輸出的直流電源Vdc進行充電。於交流開關ACS斷開或第一交/直流轉換電路210所輸出的直流電源Vdc過低時，儲能元件60則會進行放電以提供電子裝置30運作所需的電力。其中，儲能元件可為電池或電容等。

圖4為圖2或圖3中之門鈴驅動裝置50之一實施例的功能方塊圖。在一些實施例中，參照圖2至圖4，門鈴驅動裝置50包括一路徑切換單元510、一負載單元530、一交流/直流轉換電路550（以下稱之為第二交流/直流轉換電路550）以及一電壓偵測電路570。

路徑切換單元510的第一端耦接一門鈴接點Nc-。門鈴10耦接在路徑切換單元510的第二端與另一門鈴接點Nc+之間，且負載單元530耦接在路徑切換單元510的第三端與另一門鈴接點Nc+之間。路徑切換單元510的的控制端耦接電壓偵測電路570。第二交流/直流轉換電路550的輸入端耦接門鈴接點Nc+、Nc-，且第二交流/直流轉換電路550的輸出端耦接電壓偵測電路570。

第二交流/直流轉換電路550接收門鈴接點Nc+、Nc-之間的電壓差V1，並將電壓差V1轉為直流電壓V2。電壓偵測電路570接收直流電壓V2並確認直流電壓V2的值。

在常態下，交流開關ACS為斷開、直流開關DCS為導通（CLOSED），且路徑切換單元510將路徑切換單元510的第一端導通至負載單元530，而路徑切換單元510的第一端與門鈴10不導通；此時，電壓偵測電路570確認到直流電壓V2的值為低電壓（藉以不產生切換訊號Ss）。

當門鈴致動單元40被致能（例如：被按壓、觸碰、掃描到生理特徵或被輸入特定密碼等）時，交流開關ACS與直流開關DCS皆為導通；此時，電壓偵測電路570確認到直流電壓V2的值為高電壓，因而電壓偵測電路570產生並輸出切換訊號Ss給路徑切換單元510。路徑切換單元510接收切換訊號Ss並響應切換訊號Ss將路徑切換單元510的第一端導通至門鈴10（即路徑切換單元510的第一端與負載單元530不導通），以提供電壓差V1給門鈴10，換言之，交流電供應源ACP經由開關接點Ns+、Ns-與門鈴接點Nc+、Nc-供電給門鈴10因而驅動門鈴10響起。

要使門鈴10停止發出聲響時，控制單元310致使交流開關ACS與直流開關DCS皆斷開；此時，電壓偵測電路570確認到直流電壓V2的值為零，因而禁能電壓偵測電路570。隨後，控制單元310再次產生控制信號Sc2並以控制信號Sc2控制直流開關DCS導通；此時，門鈴接點Nc+、Nc-的電壓恢復為低電壓，因而重新致能電壓偵測電路570。於電壓偵測電路570重新致能時，電壓偵測電路570會重置路徑切換單元510使路徑切換單元510恢復為常態設置，即切換回導通路徑切換單元510的第一端與負載單元530，以不供電給門鈴10（不發出聲響）。

在一些實施例中，電壓偵測電路570可透過一個或多個比較器來實現電壓值（直流電壓V2的值）的確認。在一些實施例中，負載單元530可為一假負載（dummy load），例如一阻抗元件。

圖5為根據本發明第四實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。在一些實施例中，參照圖5，第一交/直流轉換電路210包括由複數電晶體所構成的一整流單元211。整流單元211與交流開關ACS並聯在電源接點N1、N2之間。換言之，整流單元211的第一端與交流開關ACS的一端耦接電源接點N1，並且整流單元211的第二端與交流開關ACS的另一端耦接電源接點N2。整流單元211的第三端耦接直流開關DCS的一端，而直流開關DCS的另一端耦接儲能元件60的一端與電子裝置30（控制單元310的正電壓端）。整流單元211的第四端耦接儲能元件60的另一端與電子裝置30（控制單元310的負電壓端）。於此，整流單元211接收交流電源Vac，並將交流電源Vac轉為直流電源Vdc。於直流開關DCS導通時，此直流電源Vdc會提供給儲能元件60與電子裝置30。

路徑切換單元510包括一開關單元SW，且負載單元530包括一電阻R。開關單元SW的第一端Ns1耦接門鈴接點Nc-。開關單元SW的第二端Ns2耦接門鈴10的一端。開關單元SW的第三端Ns3耦接電阻R的一端。門鈴10的另一端與電阻R的另一端耦接耦接門鈴接點Nc+。第二交/直流轉換電路510包括由複數電晶體所構成的一整流單元551。整流單元551的第一端耦接門鈴接點Nc-，並且整流單元551的第二端耦接門鈴接點Nc+。整流單元551的第三端耦接電壓偵測電路570的正偵測端。整流單元551的第四端耦接電壓偵測電路570的負偵測端。電壓偵測電路570的控制輸出端耦接開關單元SW的控制端。於此，整流單元551接收門鈴接點Nc+、Nc-之間的電壓差V1，並將電壓差V1轉為直流電壓V2。電壓偵測電路570偵測直流電壓V2的值並據以控制開關單元SW的切換。

於此，雖然圖式繪示各整流單元為全波整流器，但本發明不限於此；依實際應用需求，整流單元亦可皆為半波整流器（圖未示），或者一部分的整流單元為全波整流器而另一部分的整流單元為半波整流器。

在一些實施例中，交流開關ACS可為三極交流開關（Tri- electrode AC switch，TRIAC）。

在一些實施例中，功能模組330可為監視器、無線模組、指示器、感測器、紅外線濾光片切換器（IR-Cut Filter Removable，ICR）、儲存單元、面板、麥克風模組、揚聲器、門鎖、對講機、呼叫器、消防設備的驅動電路或其任意組合等。指示器例如發光二極體（Light-Emitting Diode，LED）。感測器例如光源感測器、影像感測器、紅外線感測器或觸碰感測器等。儲存單元例如安全數位卡（SD卡）、記憶體或其他輔助儲存裝置（例如：光碟與光碟機之組合、磁碟等）等。記憶體例如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）或快取記憶體（Cache memory）等。

在一些實施例中，門鈴致動單元40可為一實體開關按鈕、一虛擬開關按鈕、一特徵辨識器、一磁卡感應器、或一密碼輸入器等。其中，特徵辨識器可為指紋辨識器、瞳孔辨識器、聲紋辨識器或人臉辨識器等。虛擬開關按鈕為控制單元310透過執行軟體或韌體而顯示在觸控顯示器上的按鍵。

在一些實施例中，門鈴10可為傳統式門鈴、音樂門鈴、或電子門鈴等。

綜上，根據本發明之與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法能在不影響門鈴的正常使用下以門鈴的供電而提供各種供電需求的其他電子裝置運作所需的電力。再者，根據本發明之與門鈴共享電源的電子系統及其供電方法能簡便地安裝在建築物現有的開關安裝盒孔和門鈴安裝盒孔上且無需額外在建築物上拉設供電管線。

10 門鈴 20 電源供應裝置 210 交/直流轉換電路 211 整流單元 30 電子裝置 310 控制單元 330 功能模組 40 門鈴致動單元 50 門鈴驅動裝置 510 路徑切換單元 551 整流單元 530 負載單元 550 交流/直流轉換電路 570 電壓偵測電路 60 儲能元件 ACP 交流電供應源 Ns+ 開關接點 Ns- 開關接點 Nc+ 門鈴接點 Nc- 門鈴接點 N1 電源接點 N2 電源接點 ACS 交流開關 DCS 直流開關 Np 供電節點 Nt 控制節點 Vac 交流電源 Vdc 直流電源 Se 致動信號 Sc1 控制信號 Sc2 控制信號 Nn 節點 Ss 切換訊號 V1 電壓差 V2 直流電壓 Ns1 第一端 Ns2 第二端 Ns3 第三端 SW 開關單元 R 電阻

圖1為根據本發明第一實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。 圖2為根據本發明第二實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。 圖3為根據本發明第三實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。 圖4為圖2或圖3中之門鈴驅動裝置之一實施例的功能方塊圖。 圖5為根據本發明第四實施例之與門鈴共享電源的電子系統的示意圖。

Claims (12)

1. 一種與門鈴共享電源的電子系統，包括： 二電源接點，用於分別耦接二開關接點； 一交流開關，耦接在該二電源接點之間，其中該交流開關常態為斷開； 一第一交/直流轉換電路，與該交流開關並聯在該二電源接點之間，用於經由該二電源接點接收一交流電源並根據該交流電源產生一直流電源； 一直流開關，該直流開關的一端耦接該第一交/直流轉換電路，用於接收該直流電源，其中該直流開關常態為導通； 一電子裝置，耦接該直流開關的另一端、該交流開關以及該直流開關，該電子裝置用於提供一功能運作以及根據一致動信號致使該交流開關導通，其中該電子裝置是由該直流電源供電；以及 一門鈴驅動裝置，用以耦接二門鈴接點與一門鈴，用於偵測該二門鈴接點的電壓，並且根據偵測到的該電壓供電給該門鈴，其中該二門鈴接點中之一者與該二開關接點中之一者相互耦接。
2. 如請求項1所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中於該交流開關為斷開且該直流開關為導通時，該門鈴接點的該電壓為低電壓且該門鈴驅動裝置不供電給該門鈴；以及於該交流開關為導通且該直流開關為導通時，該門鈴接點的該電壓為高電壓且該門鈴驅動裝置供電給該門鈴。
3. 如請求項3所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中於該交流開關導通一既定時間時，該電子裝置控制該交流開關斷開並控制該直流開關斷開而使該電壓差為零以禁能該門鈴驅動裝置；以及於該門鈴驅動裝置重新啟動時，該門鈴驅動裝置重置為常態設置。
4. 如請求項1所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中該門鈴驅動裝置包括： 一負載單元，該負載單元的一端耦接該二門鈴接點中之一者； 一路徑切換單元，耦接該負載單元的另一端、該二門鈴接點中之另一者與該門鈴，用於將該另一門鈴接點導通至該負載單元或該門鈴，其中該路徑切換單元常態是將該另一門鈴接點導通至該負載單元； 一第二交流/直流轉換電路，用於耦接在該二門鈴接點之間，用於接收該二門鈴接點之間的電壓差並根據該電壓差產生一直流電壓；以及 一電壓偵測電路，耦接該第二交流/直流轉換電路，用於接收該直流電壓並根據該直流電壓的值控制該路徑切換單元的切換。
5. 如請求項4所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中於該交流開關為斷開且該直流開關為導通時，該電壓差為低電壓且該路徑切換單元將該另一門鈴接點導通至該負載單元以不供電給該門鈴；以及於該交流開關為導通且該直流開關為導通時，該電壓差為高電壓且該電壓偵測電路致使該路徑切換單元切換成將該另一門鈴接點導通至該門鈴以供電給該門鈴。
6. 如請求項5所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中於該交流開關導通一既定時間時，該電子裝置控制該交流開關與該直流開關斷開而使該電壓差為零以禁能該電壓偵測電路；以及於該電壓偵測電路重新啟動時，該電壓偵測電路重置該路徑切換單元使該路徑切換單元恢復常態設置。
7. 如請求項1所述的與門鈴共享電源的電子系統，更包括： 一儲能元件，耦接至該直流開關與該電子裝置之間的節電。
8. 如請求項7所述的與門鈴共享電源的電子系統，其中於該交流開關與該直流開關皆為斷開時，該儲能元件進行放電以供電給該電子裝置。
9. 如請求項1所述的與門鈴共享電源的電子系統，更包括： 一門鈴致動單元，耦接該電子裝置，用於產生該致動信號。
10. 一種與門鈴共享電源的供電方法，包括： 經由二開關接點接收一交流電源； 根據接收到的該交流電源輸出一直流電源； 經由一直流開關以該直流電源供電給一電子裝置； 藉由一門鈴致動單元產生一致動信號； 根據該致動信號產生一控制信號； 響應該控制信號導通該二開關接點以使二門鈴接點的電壓差由低電壓轉為高電壓； 偵測該二門鈴接點的該電壓差； 於偵測到該電壓差為該低電壓時，不驅動一門鈴；以及 於偵測到該電壓差為該高電壓時，基於該電壓差驅動該門鈴。
11. 如請求項10所述的與門鈴共享電源的供電方法，更包括： 根據該直流電源對一儲能元件進行充電；以及 於該直流開關斷開時，由該儲能元件供電給該電子裝置。
12. 如請求項10所述之與門鈴共享電源的供電方法，更包括： 於該二開關接點導通一既定時間時，斷開該二開關接點與該直流開關斷開而使該電壓差為零以禁能該偵測步驟；以及 於禁能該偵測步驟後，重新導通該直流開關以使該電壓差由零轉為低電壓而重新啟動該偵測步驟。