CN102868391A - 一种可远程控制的翘板式智能开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可远程控制的翘板式智能开关。所要解决的技术问题是提供的智能开关具有可远程控制负载、可手动强制改变开关通断状态以及能耗小的特点。技术方案是：一种可远程控制的翘板式智能开关，包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路以及电压检测电路的电路板；所述开关盒上安装着至少一个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述控制单元通过通信单元与网关设备接通，网关设备通过无线路由器与远程控制装置接通；其特征在于所述的执行机构包括一翘板开关，以及对翘板开关施力的至少一个电磁铁，所述驱动电路为瞬时驱动电路。

Description

一种可远程控制的翘板式智能开关

技术领域

本发明涉及一种电控开关，尤其是具有智能功能的家居电气控制开关。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，智能家居越来越受到人们的重视。智能家居在提供舒适生活的同时，也为能源的节约利用创造条件。在强调低碳、节能、环保的今天，智能家居行业将得到很好的发展。

智能开关是智能家居中远程照明控制的产品；目前市场上有各种各样的智能开关，这些智能开关由通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路和执行机构组成。执行机构通常为继电器，通过继电器的吸合、断开来实现家用电器电路的接通或断开。该类开关存在的缺陷是：若智能开关中的控制电路发生故障，或者继电器出现触点“粘连”情况，该智能开关就不再起作用，照明灯之类的家电就会出现“想开开不了，想关关不了”的情况，给用户造成极大的不便和困扰，以致于影响智能家居行业的发展。另外，智能开关内部的继电器在负载电路接通的情况下需要保持吸合，这种方式的缺点是需要给继电器一直供电，从而增加了智能开关本身的能耗。

发明的内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种智能开关的改进，该智能开关具有可远程控制负载、可手动强制改变开关通断状态以及能耗小的特点。

本发明提供的技术方案是：一种可远程控制的翘板式智能开关，包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元、控制单元、电源模块、驱动电路以及电压检测电路的电路板；所述开关盒上安装着至少一个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述控制单元通过通信单元与网关设备接通，网关设备通过无线路由器与远程控制装置接通；其特征在于所述的执行机构包括一翘板开关，以及对翘板开关施力的至少一个电磁铁，所述驱动电路为瞬时驱动电路。

本地控制方式为，按动翘板开关按键翘起的一端实现负载电路的通断转换，控制方式与普通机械式翘板开关相同；远程控制方式为，所述驱动电路通过导线对其中一个电磁铁施加瞬时电流，电磁铁的可动铁芯在电磁场的作用下与固定铁芯吸合，吸合过程通过推杆推动翘板开关动作，实现负载电路的通断转换。

所述电磁铁有2个，2个电磁铁分别安装在翘板开关中金属翘板片支撑销的两边，并分别通过一推杆对金属翘板片的两端施加顶压力，或分别通过一拉杆对金属翘板片的两端施加拉动力，以改变翘板开关的电流通断状态。

所述电磁铁为1个双向电磁铁，该电磁铁安装在翘板开关中金属翘板片支撑销的一边，对金属翘板片的一端施加顶压力或拉动力，以改变翘板开关的电流通断状态。

所述的两个电磁铁的运动方向相互平行，并与翘板开关的翘动中线平行。

所述翘板式智能开关可以是单键翘板式智能开关、双键翘板式智能开关、三键翘板式智能开关、四键翘板式智能开关或带插座的翘板式智能开关。

所述驱动电路为储能式电容瞬时放电驱动电路。

本发明的工作原理是：

1）本地控制方式：按下翘板式智能开关按键翘起的一端，翘板式智能开关在外力的作用下按键的另一端翘起，同时使负载电路接通或断开；因此，本地控制方式为传统的机械式开关方式。

2）远程控制方式：远程控制装置首先访问网关设备，在远程控制装置上各负载及负载的电路通断状态用图标显示；要实现某负载电路的通断转换，触动相应的图标，控制信号通过网关设备传给智能开关的控制单元，然后由控制单元通过驱动电路使两个电磁铁中的一个电磁铁作瞬时动作，电磁铁的瞬时动作通过推杆推动翘板式开关动作，或通过拉杆拉动翘板式开关动作，从而改变负载的电路通断状态；因此，远程控制方式为智能控制方式。

本发明的有益效果是：在原有的翘板式机械开关的基础上实现远程控制。该翘板式智能开关在外形上与普通机械式翘板开关一致，手动操作与普通机械式翘板开关相同。由于在机械式翘板开关的两端加入了两个电磁铁，电磁铁的瞬时吸合动作可模拟人工按动翘板开关。从而达到远程控制的目的。

目前家居生活中照明控制使用的通常是翘板式墙面开关，该开关结构简单、操作方便、性能可靠。在翘板式墙面开关的基础上开发的可远程控制的智能开关符合人们的使用习惯，具有普遍的推广意义及广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明所涉翘板式智能开关的控制原理示意图之一（开关断开）。

图2是本发明所涉翘板式智能开关的控制原理示意图之二（开关闭合）。

图3是本发明所涉中翘板开关在负载电路断开状态下的结构示意图。

图4是本发明所涉中翘板开关在负载电路接通状态下的结构示意图。

图5是本发明所涉中的储能式电容瞬时放电驱动电路示意图。

图6是本发明所涉翘板式智能开关实施例之二结构示意图。

图7是本发明所涉翘板式智能开关实施例之三结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对该发明的技术方案作进一步说明。

使用智能开关的目的是为了方便人们的生活，如果因为智能开关控制电路的故障而无法实现最起码的负载电路的通断功能，那它就不能算是个成熟的产品。就比如一个电控锁，可以实现电控开门，也必须准备当电控失效的情况下用钥匙把门打开。为此，如何开发一种智能开关，既可以实现远程控制，同时保持传统机械式开关功能，将是智能家居产品开发中不可回避的一个问题。

根据这一思路，本发明与负载11、网关设备18、无线路由器19、远程控制装置20组成一负载控制系统。智能开关10包括开关盒、带有若干按键的开关面板以及安装着通信单元22、控制单元14、电源模块21、驱动电路15的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；控制单元14通过驱动电路15与执行机构接通，控制单元14通过通信单元22与网关设备18接通，网关设备18通过无线路由器19与远程控制装置20接通。

以上所述均与现有的智能开关基本相同。

本发明对执行机构作了以下改进（参见图1）：第一，远程控制情况下，通过翘板式开关一端的电磁铁吸合推动翘板式开关动作，即模拟人手按动翘板式开关；第二，远程控制情况下，电磁铁动作为瞬时动作（驱动电路通过导线对电磁铁线圈施加瞬时驱动电流）。所述的执行机构包括翘板式开关12以及翘板式开关两端的两个电磁铁23和24，两个电磁铁的运动方向相互平行，并且两个电磁铁与翘板开关的翘动中线L平行（图中可知：支撑轴12h轴与支撑销12i轴的连线为翘动中线L）。

为了实现翘板式智能开关通断状态的反馈，本发明对翘板式开关与负载相连的端点进行电压检测。对于带零线的智能开关，当该端点与零线有电压差时，表明该翘板式智能开关闭合；当该端点与零线无电压差时，表明该翘板式智能开关断开。对于不带零线的智能开关，俗称单火线智能开关，当与负载相连端点的火线与电源火线无电压差时，表明该翘板式智能开关闭合，当该端点的火线与电源火线有电压差时，表明该翘板式智能开关断开。电压检测电路13与控制单元14接通，电压检测电路13将翘板开关的通断状态信息反馈给控制单元14。

所述翘板式智能开关的面板可以带有一个或数个按键，组成各类单键翘板式智能开关，双键翘板式智能开关，三键翘板式智能开关，四键翘板式智能开关，以及带插座的翘板式智能开关。智能开关中的每一路负载均对应一执行机构。

所述的负载11为各类白炽灯、荧光灯、节能灯、LED照明灯、电视、空调、冰箱、洗衣机等各类用电设备。

所述的远程控制装置20为电脑，或平板电脑，或带无线网络功能的各类智能手机或带无线网络功能的各类控制面板。

所述的网关设备18是负载控制系统的软件运行平台，可以是电脑，也可以是ARM，也可以是网卡。如果是网卡，网卡连接外网负载控制系统的软件运行平台。

所述2个电磁铁23、24分别包括线圈23e、24e；外壳23f、24f；可动铁芯23c、24c；固定铁芯23b、24b；可动铁芯23c、24c分别包含推杆23a、24a（推杆23a、24a分别安装在翘板开关中金属翘板片支撑销的左右两边），推杆与可动铁芯固定连接。电磁铁内部有复位弹簧23d、24d，当电磁铁瞬时动作完成后，电磁场消失，电磁铁的可动铁芯回到初始位置。

所述瞬时驱动电路15为储能式电容瞬时放电驱动电路（参见图5）；图中，1为直流电源，2为储能式电容，3为电磁铁线圈，4为充放电选择开关（a、b、s为该开关的三个触点），在实际电路中，充放电选择开关为电子开关，放电时间长短由控制单元设定。

所述的翘板开关12（参见图3、图4），也可称为跷板开关、船型开关、IO开关、电源开关，其结构与钮子开关相同，只是把钮柄换成翘板式按键。翘板开关包括按键12c、按键座12a、按键座的支撑轴12h、外壳12b、带弹簧12j的圆顶12d、金属接线端子（带触点12g）、金属翘板片12e（带触点12f）；按键座内有中空柱，圆顶12d刚好置入，圆顶12d压在金属翘板片靠近中间的位置。金属翘板片12e与开关中间的接线端子通过支撑销12i铰接；金属翘板片12e上的触点12f与翘板开关上另一个接线端子的触点12g位置对应。当下压翘板开关按键12c的A端，圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片12e滑动，金属翘板12e绕支撑销12i摆动，金属翘板片12e上的触点12f与金属接线端子的触点12g接触，翘板开关导通，同时翘板开关按键12c的B端上翘；当按下翘板开关按键12c的B端，圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片12e滑动，金属翘板片12e绕支撑销12i摆动，触点12f与触点12g分离，翘板开关断开。翘板开关的特点是：按下翘板开关按键12c的A端，负载电路接通；按下翘板开关按键12c的B端，负载电路断开。

所述的控制单元14为各类单片机。

所述的通信单元22为各类通信方式的集成电路；各类通信方式包括有线通信方式，无线通信方式或电力载波通信方式。

下面结合本发明的具体实施例进行说明。

本地控制方式：电源线（火线）经过翘板开关12与负载11的火线相连，翘板开关12与电磁铁23、24都固定在开关盒中；当翘板开关12处于断开的情况下（参见图1），按下翘板开关的按键12c翘起的A端，翘板开关12的圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片12e从一边滑动到另一边，金属翘板片12e绕支撑销12i摆动，触点12f和触点12g接触，翘板开关的B端翘起，负载11的电路从断开状态改变为接通状态；当翘板开关12处于接通的情况下（参见图2），按下翘板开关按键12c翘起的B端，翘板开关12的圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片12e从一边滑动到另一边，金属翘板片12e绕支撑销12i摆动，触点12f和触点12g分开，翘板开关按键12c的A端翘起，负载11的电路从接通状态改变为断开状态。因此，本地控制为传统的机械式翘板开关控制方式。负载的通断状态改变后，通过电压检测电路13来判断负载接通与否，并把检测结果传给控制单元14，然后通过网关设备18传给远程控制装置20。

远程控制方式：远程控制装置20首先通过无线路由器19访问网关设备18，在远程控制装置20上显示出各负载的图标以及各负载的通断状态（可用不同的颜色来表示负载的接通或断开状态）；当负载电路在断开的情况下（参见图1），图标显示为负载断开的信息，触动该负载在远程控制装置20上的图标（表示要求接通负载电路），网关设备18通过通信单元22发出接通指令给智能开关的控制单元14，控制单元14通过驱动电路15的瞬时电流驱动电磁铁23，电磁铁23的可动铁芯23c在电磁场的作用下与固定铁芯23b吸合，该吸合的过程通过推杆23a推动翘板开关12的金属翘板片12e动作，金属翘板片12e绕支撑销12i摆动，压在金属翘板片上面的圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片从一边滑动到另一边，触点12f和触点12g接触，同时翘板开关按键12c的B端翘起。这样，就模拟了人手在按键12c的A端按动翘板开关，负载电路从断开状态改变为接通状态。翘板开关的状态改变后，通过电压检测电路13将负载电路的接通信息传给控制单元14，然后通过网关设备18传给远程控制装置20（图标显示负载电路接通的状态信息）。当负载电路在接通的情况下（参见图2），图标显示为负载接通的状态信息，触动该负载在远程控制装置20上的图标（表示要求断开负载电路），网关设备18通过通讯单元22发出断开指令给智能开关的控制单元14，控制单元14通过驱动电路15的瞬时电流驱动电磁铁24，电磁铁24的可动铁芯24c在电磁场的作用下与固定铁芯24b吸合，该吸合的过程通过推杆24a推动翘板开关的金属翘板片12e，金属翘板片12e绕支撑销12i摆动，压在金属翘板片12e上面的圆顶12d绕支撑轴12h并顺着金属翘板片12e从一边滑动到另一边，触点12f和触点12g断开，同时翘板开关按键12c的A端翘起。这样，就模拟了人手在按键12c的B端按动翘板开关，负载电路从接通状态改变为断开状态。翘板开关的状态改变后，通过电压检测电路13将负载电路的断开信息传给控制单元14，然后通过网关设备18传给远程控制装置20（显示负载电路断开的状态信息）。

当电磁铁23或24瞬时动作完成后，电磁场消失，电磁铁可动铁芯23c、24c在电磁铁内部复位弹簧23e、24e的作用下回到初始位置，准备下一次的动作。

本发明的技术方案还具备以下两种变化：

技术方案变化之一（实施例二）：翘板式智能开关将电磁铁对翘板开关金属翘板片12e的推动改为拉动（参见图6），本技术方案中，电磁铁23的可动铁芯23c与固定铁芯23b的瞬时吸合相当于模拟了人手在按键12c的B端按动翘板开关，翘板式智能开关从接通状态改变为断开状态；电磁铁24的可动铁芯24c与固定铁芯24b的瞬时吸合相当于模拟了人手在按键12c的A端按动翘板开关，翘板式智能开关从断开状态改变为接通状态。

技术方案变化之二（实施例三）：用一个双向电磁铁25代替电磁铁23、电磁铁24（参见图7），双向电磁铁在本质上是两个电磁铁。本技术方案中，双向电磁铁的可动铁芯25c与固定铁芯25b的瞬时吸合相当于模拟了人手在按键12c的B端按动翘板开关，使翘板式智能开关从接通状态改变为断开状态；双向电磁铁的可动铁芯25c与固定铁芯25d的瞬时吸合相当于模拟了人手在按键12c的A端按动翘板开关，翘板式智能开关从断开状态改变为接通状态。

本发明中的翘板开关、电磁铁可以外购，也可以根据需要定制。根据翘板开关金属翘板片所需的摆动力来计算电磁铁线圈匝数和通电电流的大小。根据翘板开关金属翘板片的摆动行程来决定电磁铁的可动铁芯的行程。需要指出的是，由于安装空间的限制，翘板式智能开关需充分考虑尺寸的大小。

Claims (6)

1.一种可远程控制的翘板式智能开关，包括开关盒、带有若干按键（12c）的开关面板以及安装着通信单元（22）、控制单元（14）、电源模块（21）、驱动电路（15）以及电压检测电路（13）的电路板；所述开关盒上安装着若干个执行机构，每个执行机构的两个导线接点分别接通负载火线和电源火线；所述控制单元通过通信单元与网关设备（18）接通，网关设备通过无线路由器（19）与远程控制装置（20）接通；其特征在于所述的执行机构包括一翘板开关（12）、以及对翘板开关施力的至少一个电磁铁，所述驱动电路为瞬时驱动电路。

2.根据权利要求1所述的一种可远程控制的翘板式智能开关，其特征在于所述电磁铁有2个，2个电磁铁（23，24）分别安装在翘板开关的两边，并分别通过一推杆（23a，24a）对翘板开关中的金属翘板片(12e)的两端施加顶压力，或分别通过一拉杆对翘板开关中的金属翘板片的两端施加拉动力，以改变翘板开关的电流通断状态。

3.根据权利要求2所述的一种可远程控制的翘板式智能开关，其特征在于所述的两个电磁铁的运动方向相互平行，并与翘板开关的翘动中线（L）平行。

4.根据权利要求2所述的一种可远程控制的翘板式智能开关，其特征在于所述电磁铁为1个双向电磁铁(25)，该电磁铁安装在翘板开关的一边，对翘板开关中的金属翘板片的一端施加顶压力或拉动力，以改变翘板开关的电流通断状态。

5.根据权利要求3或4所述的一种可远程控制的翘板式智能开关，其特征在于所述翘板式智能开关是单键翘板式智能开关、双键翘板式智能开关、三键翘板式智能开关、四键翘板式智能开关或带插座的翘板式智能开关。

6.根据权利要求5所述的一种可远程控制的翘板式智能开关，其特征在于所述驱动电路为储能式电容瞬时放电驱动电路。

Images