一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置及检测电路

专利名称：一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置及检测电路

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN201710448606.5

专利申请（专利权）人：南京物联传感技术有限公司
权利人地址：江苏省南京市江宁区秣周东路12号紫金(江宁)科技创业特别社区

专利发明（设计）人：张伟,钟任,朱俊岗,朱峰,朱俊岭,余建美

专利摘要：本发明公开了一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置及检测电路，包括开态取电电路、关态取电电路、储能部件及开关部件，所述火线连接开态取电电路，开态取电电路分别与开关部件及储能部件相连接，所述负载线连接开关部件，火线、负载线及零线分别与关态取电电路连接，关态取电电路连接到储能部件；所述开态取电电路，用于开关部件处于导通时取出稳定的能量存储在储能部件中；所述关态取电电路包括电源转换器和由多个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路；所述开关部件，用于切换开关装置所接负载线通断；本发明电路可以检测开关装置是否接入零线，储能部件存储开态取电电路取到的能量并为MCU芯片提供能量。

主权利要求：一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置及检测电路
技术领域
[0001] 本发明属于单火线开关技术领域，涉及一种可兼容零火线或单火线接入的开关装置，具体涉及可兼容单火线或零火线接入的开光装置及检测电路。
背景技术
[0002] 随着科技的不断进步及人们对生活水平要求的提高，智能家居设备的应用越来越普及，作为智能家居设备中不可缺少的一部分，智能单火线开关得到了越来越广泛的应用，通过智能单火线开关接收控制指令可以控制智能家居设备的通断电。
[0003] 现有的开关暗盒中有的只有零线和火线，有的仅有火线，因此就造成了不能全部兼容应用的问题，本发明针对无线智能开关的应用环境，提出了一种新的技术方案，使得在只有单火线或者只有零线和火线的情况下，均可以安装此无线智能开关装置，大大提供了智能开关的推广率，同时也解决了用户安装智能无线开关需要重新布线的困扰。目前市面上大部分的智能开关均为终端设备，网络交换体验不佳，本发明在检测到零线接入的情况下，可切换到路由设备，以提高用户网络交互体验。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置及检测电路，旨在解决开关暗盒中只有零线和火线，或者只有火线的情况下，从而无法安装智能开关装置，以及通过该开关装置能够检测是否接入零线的技术问题。
[0005] 为了解决以上技术问题，本发明提供了一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置，包括开态取电电路、关态取电电路、储能部件及开关部件，所述火线连接开态取电电路，开态取电电路分别与开关部件及储能部件相连接，所述负载线连接开关部件，火线、负载线及零线分别与关态取电电路连接，关态取电电路连接到储能部件；
[0006] 所述开态取电电路，用于开关部件处于导通时取出稳定的能量存储在储能部件中；
[0007] 所述关态取电电路包括电源转换器和由6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路；
[0008] 所述储能部件，用于存储开态取电电路取到的能量，以及为MCU芯片提供能量；
[0009] 所述开关部件，用于控制负载线的通断；
[0010] 所述零线检测电路，由二极管D7、D8，电阻R1、R2、R3及电容C1、开关管Q1构成，所述二极管D7将交流电整理为直流电，电阻R1、R2用以降低检测电路功耗；电阻R3、电容C1和二极管D8组成稳压电路。
[0011] 本发明进一步限定的技术方案是：
[0012] 优选地，所述整流桥电路由多个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路，所述二极管D3的阳极连接到二极管D4的阴极和负载线，二极管D3的阴极连接到D5的阴极，二极管D5的阳极和二极管D6的阴极连接，同时和火线连接，二极管D4的阳极和二极管D6的阳极连接，二极管D5的阴极和二极管D6的阳极分别与电源转换器相连接。
[0013] 优选地，所述二极管D7为整流二极管，二极管D2为稳压二极管。
[0014] 优选地，所述开关装置增加一组负载线输出，则只需增加两个二极管。
[0015] 优选地，所述电阻R1、R2为限流电阻。
[0016] 优选地，所述开态取电电路工作，开关部件接入火线、负载线和零线时，开关部件处于导通状态，开态取电电路取到能量，并将取到的能量存储到储能部件中。
[0017] 优选地，所述关态取电电路工作，关态取电电路输入端由火线及负载线构成，整流桥电路将交流电整理为直流电，滤波电路对直流电进行滤波。
[0018] 优选地，所述火线、负载线及零线接入整流桥电路输入端，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路，将输入交流整理为直流电。
[0019] 优选地，所述接入单火线时，关态取电电路在负载线处于关态时开始工作；所述接入零线时，关态取电电路持续工作，MCU芯片提取的能量足够开关部件工作于路由网络模式。
[0020] 优选地，开关部件为继电器或MOS管。
[0021] 进一步的，
[0022] 本发明还提供一种零线接入检测电路：
[0023] 所述零线检测电路由二极管D7、D8，电阻R1、R2、R3及电容C1、开关管Q1构成，所述二极管D7将交流电整理为直流电，电阻R1、R2用以降低系统功耗；电阻R3、电容C1和二极管D8组成稳压电路；所述开关管Q1栅极电压稳定在Q1的导通阀值电压以上，开关管Q1的漏极连接到MCU芯片，源级连接到系统地信号，所述开关装置接入零线时，开关管Q1的栅极电压达到自身导通阀值，则，Q1导通，漏极电压被拉到地，MCU芯片检测到零线存在。
[0024] 优选地，所述开关装置未检测到零线存在，则MCU芯片工作于终端设备模式。
[0025] 优选地，所述开关装置检测到零线时，则MCU芯片工作于路由设备模式。
[0026] 本发明的有益效果：
[0027] 1、本发明设计的电路使得无论在只有火线还是零线和火线的情况下，均可以安装此开关装置，大大提供了智能开关的推广率；同时也解决了用户安装开关装置需要重新布线的困扰；
[0028] 2、该开关装置能够自动切换开关的工作模式，可以切换到场景开关，绑定开关的应用模式；
[0029] 3、该开关装置还具有零线检测电路，MCU芯片检测到零线的存在，智能模块可以工作于终端设备，并且能够降低MCU芯片功耗；
[0030] 4、MCU芯片检测到零线的存在，智能模块可以工作于路由设备模式，可进行更多的网络工作。
附图说明
[0031] 图1绘示本发明电路的原理框图一；
[0032] 图2绘示本发明电路的原理框图二；
[0033] 图3绘示本发明电路图一；
[0034] 图4绘示本发明无零线开关装置接线图；
[0035] 图5绘示本发明有零线开关装置接线图。
具体实施方式
[0036] 为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
[0037] 参照如图1、2所示，本实施例1中，本发明所述的一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置，包括开态取电电路、关态取电电路、储能部件及开关部件，所述火线连接开态取电电路，开态取电电路分别与开关部件及储能部件相连接，所述负载线连接开关部件，火线、负载线及零线分别与关态取电电路连接，关态取电电路连接到储能部件；
[0038] 所述开态取电电路，用于开关部件处于导通时取出稳定的能量存储在储能部件中；
[0039] 所述关态取电电路包括电源转换器和由6个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路；
[0040] 所述储能部件，用于存储开态取电电路取到的能量，以及为MCU芯片提供能量；
[0041] 所述开关部件，用于控制负载线的通断；
[0042] 所述零线检测电路，由二极管D7、D8，电阻R1、R2、R3及电容C1、开关管Q1构成，所述二极管D7将交流电整理为直流电，电阻R1、R2用以降低系统功耗；电阻R3、电容C1和二极管D8组成稳压电路。
[0043] 所述整流桥电路由多个二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路，所述二极管D3的阳极连接到二极管D4的阴极和负载线，二极管D3的阴极连接到D5的阴极，二极管D5的阳极和二极管D6的阴极连接，同时和火线连接，二极管D4的阳极和二极管D6的阳极连接，二极管D5的阴极和二极管D6的阳极分别与电源转换器相连接。
[0044] 所述二极管D7为整流二极管，二极管D2为稳压二极管。
[0045] 所述二极管D7为整流二极管，二极管D2位稳压二极管。
[0046] 所述电阻R1、R2为限流电阻。
[0047] 所述开态取电电路工作，开关部件接入火线、负载线和零线时，开关部件处于导通状态，开态取电电路取到能量，并将取到的能量存储到储能部件中。
[0048] 所述关态取电电路工作，关态取电电路输入端由火线及负载线构成，整流桥电路将交流电整理为直流电，滤波电路对直流电进行滤波。
[0049] 所述火线、负载线及零线接入整流桥电路输入端，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路，将输入交流整理为直流电。
[0050] 所述接入单火线时，关态取电电路在负载线处于关态时开始工作；所述接入零线时，关态取电电路持续工作，MCU芯片提取的能量足够开关部件工作于路由网络模式。
[0051] 所述开关部件为继电器或MOS管。
[0052] 具体实施例如下所述：
[0053] 关态取电电路以反激电源为例：
[0054] 第一种方式：当开关装置接入火线和负载线，则，当开灯时，开关部件闭合，开态取电电路工作，将取得的电存在储能部件中，为MCU芯片提供能量。
[0055] 当关灯时，开关部件断开，则关态取电电路工作，此时，关态取电电路的输入由火线和负载线组成，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成的整流桥电路，整流桥电路将交流电管理为直流电，滤波电路将直流电进行滤波。反激变压器，电源管理芯片和开关管负责能量转换。反馈电路通过反激变压器的辅助绕组采样，将采样电压送到电源管理芯片，电源管理芯片通过分析采样电压，对开关管发送驱动信号，控制反激变压器初级对次级能量的转换，使得次级获得稳定的电压。次级整流滤波电路对反激变压器次级电能进行整理，滤波为稳定的低压电能，储存在储能电路中。
[0056] 第二种方式：当开关装置接入火线、负载线和零线时，则，当开灯时，开态取电电路工作，将取得电能储存在储能部件中，则此时，由火线、零线组成的关态取电电路也工作。
[0057] 当关灯时，开关部件断开，则关态取电电路工作，此时，关态取电电路的输入由火线，和负载线线组成，整流桥将交流电整理为直流电，后由滤波电路进行滤波。变压器，电源管理芯片和开关管负责能量转换。反馈电路，通过变压器的辅助绕组采样，将采样电压送到电源管理芯片，电源管理芯片通过分析采样电压，对开关管发送驱动信号，控制变压器初级对次级能量的转换，使得次级获得稳定的电压。次级整理滤波电路对变压器次级电能进行整理，滤波为稳定的低压电能，储存在储能电路中。
[0058] 第三种方式：当开关装置接入火线、负载线和零线时，当关灯时，由关态取电电路工作。
[0059] 当关灯时，开关部件断开，则关态取电电路工作，此时，关态取电电路的输入由火线，和负载线线组成，整流桥将交流电整理为直流电，后由滤波电路进行滤波。变压器，电源管理芯片和开关管负责能量转换。反馈电路，通过变压器的辅助绕组采样，将采样电压送到电源管理芯片，电源管理芯片通过分析采样电压，对开关管发送驱动信号，控制变压器初级对次级能量的转换，使得次级获得稳定的电压。次级整理滤波电路对变压器次级电能进行整理，滤波为稳定的低压电能，储存在储能电路中。
[0060] 实施例2
[0061] 本实施例一种可兼容单火线或零火线接入的开关装置，以1路兼容零火线、单火线的开关装置为例：
[0062] 如图4所示，当用户将开关装置接入暗盒时，如果此时暗盒只有火线和负载线线，则将火线端及负载线端接入开关装置，此时，零线检测电路不工作，MCU芯片检测到开关装置处于单火线工作模式。
[0063] 如图5所示，当用户将开关装置接入暗盒时，如果此时暗盒中同时存在火线、零线和负载线线，则可以将三种线同时接入开关装置对应的端子上，此时，零线经过二极管D7,给稳压二极管D8充电，使得开关管Q1导通，将Q1漏极拉倒地，MCU芯片检测到开关装置在有零线的环境中，此时，开关装置切换到路由工作模式，
[0064] 实施例3还提供了一种零线接入检测电路：
[0065] 所述零线检测电路由二极管D7、D8，电阻R1、R2、R3及电容C1、开关管Q1构成，所述二极管D7将交流电整理为直流电，电阻R1、R2用以降低系统功耗；电阻R3、电容C1和二极管D8组成稳压电路；所述开关管Q1栅极电压稳定在Q1的导通阀值电压以上，开关管Q1的漏极连接到MCU芯片，源级连接到系统地信号，所述开关装置接入零线时，开关管Q1的栅极电压达到自身导通阀值，则，Q1导通，漏极电压被拉到地，MCU芯片检测到零线存在。
[0066] 所述开关装置未检测到零线存在，则MCU芯片工作于终端设备模式。
[0067] 所述开关装置检测到零线时，则MCU芯片工作于路由设备模式。
[0068] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

专利地区：江苏

专利申请日期：2017-06-14

专利公开日期：2023-08-11

专利公告号：CN107257600B