CN104299480B - 智能开关及其控制方法、智能控制网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能开关及其控制方法，智能控制网络。该控制方法包括：获取被控负载的控制指令；检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率，并通过该频率获取交流电过零点的时间点；根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，确定控制继电器动作的时间点；根据所述控制继电器动作的时间点，控制继电器动作。本发明不仅能够有效保护继电器和智能开关，延长继电器和智能开关寿命，而且能够针对继电器固有的动作延迟时间灵活确定控制继电器动作的时间，因此可实现对不同继电器的自适应。

Description

智能开关及其控制方法、智能控制网络

技术领域

本发明涉及开关技术领域，特别是涉及一种智能开关及其控制方法、智能控制网络。

背景技术

在开关控制领域，通常通过驱动继电器动作来控制负载的开、关，继电器在闭合或断开的瞬间，经常会产生较大的冲击电压，对继电器造成损坏，造成继电器或者具有继电器的电子开关的寿命较短。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明提供一种智能开关及其控制方法、智能控制网络，能够有效保护继电器和智能开关，延长继电器和智能开关寿命。

一方面，本发明提供一种智能开关，包括：

至少一个继电器，用于连接负载；

检测装置，用于检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；

获取模块，包括用于根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率的频率获取模块，以及用于通过该频率获取交流电过零点的时间点的时间获取模块；

时间计算模块，用于根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器动作的时间点；

控制器，用于根据所述控制继电器的时间点控制继电器动作。

另一方面，本发明提供了一种智能控制网络，包括上述智能开关，所述智能开关连接有负载。

另一方面，本发明还提供一种智能开关的控制方法，包括：

获取被控负载的控制指令；

检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；

根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率，并通过该频率获取交流电过零点的时间点；

根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，确定控制继电器动作的时间点；

根据所述控制继电器动作的时间点，控制继电器的动作。

本发明提供的技术方案中，通过检测通入与被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值，并根据检测的瞬时值随时间变化的关系确定交流电的频率，由于可根据交流电频率确定交流电过零点的时间点，并根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器的时间点，因此在接收到用于控制负载的控制指令时，可在合适的时间点控制继电器，例如在过零点之前控制继电器动作，使得继电器刚好在零点相位附近动作，有效保护继电器不受大电流冲击，成本也较低。因此，本方案不仅能够有效保护继电器和智能开关，延长继电器和智能开关寿命，而且能够针对继电器固有的动作延迟时间灵活确定控制继电器动作的时间点，因此可实现对不同继电器的自适应。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种智能开关的框图；

图2为本发明根据交流电的瞬时值获取的交流电的相位曲线图；

图3为本发明实施例二提供的一种智能控制网络的框图；

图4为本发明实施例三提供的一种智能开关的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种智能开关的框图。该智能开关连接有负载，其具体用于控制负载的状态，在一种可选结构中，该智能开关上可设有本地输入模块，该本地输入模块可包括，例如，设置在本智能开关上、用于控制连接至本智能开关的负载的按键；智能开关上还可设有例如，远程通信模块，用于从其它智能开关远程接收控制指令，以使本智能开关控制连接至其的负载的状态。

如图1所示，本实施例提供的智能开关包括：至少一个继电器12、检测装置14、获取模块16、时间计算模块18以及控制器19，获取模块16与检测装置14以及时间计算模块18连接，时间计算模块18与控制器19连接。控制器19具体可通过驱动电路与继电器12连接。该至少一个继电器12用于连接负载，当需要改变某一负载的状态时，控制器可在本地按键的触发下或者远程接收的控制指令的触发下，控制连接被控负载的继电器12动作。继电器动作，具体可包括控制继电器断开或闭合。上述被控负载是指，与控制器19获取的控制指令对应的负载。上述获取模块16、时间计算模块18可与控制器19集成在一起。

例如，可通过触发本智能开关上对应被控负载的按键，来向控制器19输入控制指令。或者，控制器19可根据其它智能开关发送的控制指令，控制与被控负载连接的继电器动作。

检测装置14用于检测通入被控负载连接的继电器12的交流电的瞬时值，具体地，交流电在通入继电器之前，先经检测装置14检测其瞬时值。

获取模块16包括频率获取模块162，用于接收检测装置14检测的瞬时值。频率获取模块162用于根据瞬时值随时间的变化关系确定交流电的频率。

获取模块16还包括时间获取模块164，用于通过频率获取模块162获取的频率获取交流电过零点的时间点。

时间计算模块18用于，根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器的时间点。上述“控制继电器的时间点”可指，例如，向继电器发送用于驱动继电器动作的信号的时间，而不是继电器实际动作的时间。

控制器19用于，根据所述控制继电器的时间点控制继电器动作。控制器19具体用于：在交流电过零点的时间点之前控制被控负载连接的继电器动作，其中过零点的时间点和控制继电器的时间点的时间之差为，被控负载连接的继电器固有的动作延迟时间，即，控制器19将交流电过零点的时间点减去继电器动作延迟时间，作为控制继电器的时间点。例如，如果与当前的被控负载连接的继电器12的动作延迟时间为t毫秒，交流电过零点时间点为t0，则控制器19在（t0-t）的时刻，发送控制该继电器12动作的控制信号，继电器被触发后，经过固有的t毫秒的延时，可正好在t0时刻处，也就是交流电过零点的时间点，根据该控制指令断开或闭合。通过这种方式，可保证继电器在交流电的瞬时值最小时动作。

上述方案中，通过检测通入与被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值，并根据检测的瞬时值随时间变化的关系确定交流电的频率，由于可根据交流电频率确定交流电过零点的时间点，并根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器的时间点，因此在接收到用于控制负载的控制指令时，可在合适的时间点控制继电器，例如在过零点之前控制继电器动作，使得继电器刚好在零点相位附近动作，有效保护继电器不受大电流冲击，成本也较低。因此，本方案不仅能够有效保护继电器和智能开关，延长继电器和智能开关寿命，而且能够针对继电器固有的动作延迟时间灵活确定控制继电器动作的时间点，因此可实现对不同继电器的自适应。

上述“在零点相位附近动作”并不是指，严格地在零点相位处动作，而是允许有一定的误差，也可以在离零点较近的相位点处动作。

进一步，频率获取模块162根据交流电的瞬时值获取交流电相位曲线、根据交流电相位曲线获取交流电的频率。交流电的相位曲线能够很好的反应交流电瞬时值随时间的变化规律，有利于快速确定交流电频率。

图2为本发明根据交流电的瞬时值获取的交流电的相位曲线图。即，频率获取模块162可根据检测装置14检测的交流电的瞬时值，获取如图2所示的相位曲线。图2中，横轴表示时间，纵轴表示电流或电压幅值。如图2所示，交流电的零点相位，是指交流电的相位曲线与横轴相较的点，如a、b、c、d点；峰值相位，是指交流电的相位曲线的波峰处，如e、f点，或者交流电的相位曲线的波谷处，如g、h点。

上述的检测装置14可包括光电耦合器，例如EL（场致）817S贴片，利用光电耦合器，可实施、准确地检测交流电的瞬时值。

可选地，频率获取模块162在获取交流电的频率时，具体用于：

在交流电相位曲线的一波峰两侧取两个幅值相等的第一相位点；

在交流电相位曲线的下一波峰两侧取两个幅值相等的第二相位点；

取所述两个第一相位点连线的中心所对应的第一时间点，以及所述两个第二相位点连线中心所对应的第二时间点；

根据所述第二时间点和第一时间点之间的时间差值，计算所述交流电的频率。

上述下一波峰是指，在两个第一相位点之间的波峰之后的任一波峰，即，上述两个波峰可相邻，也可不相邻，只要能够根据第二时间点和第一时间点之间的时间差获得交流电的频率即可。

例如，频率获取模块162可在交流电相位曲线的一波峰（如e点）一侧的上升曲线上取相位点i，在该波峰另一侧的下降曲线上取相位点j，相位点i和j处的幅值相等，且相位点i和j的连线中心对应t3时刻。

并且，频率获取模块162还在下一波峰（如f点）一侧的上升曲线上取相位点k，在该下一波峰另一侧的下降曲线上取相位点l，相位点k和l处的幅值相等，且相位点k和l的连线中心对应t9时刻。

然后，频率获取模块162取t9时刻和t3时刻的时间间隔，该时间间隔可表示交流电的周期，求交流电的周期的倒数，即可计算出交流电的频率。

通过在波峰两侧分别取幅值相等的两个相位值，并取该两个相位值连线中心所对应的时间点，利用了相位曲线的对称性，可获得更准确的频率值，减少单独取相位曲线的零点或峰值来计算交流电频率的误差。

根据获取的交流电频率，可确定交流电何时过零点，例如，在确定了交流电的频率后，可确定交流电将在t11时刻过零点，如果继电器的动作延迟时间为（t11-t10）毫秒，则控制器19在t10时刻控制继电器动作，即向继电器发送控制信号，继电器在该控制信号的触发下，延时（t11-t10）毫秒后断开或闭合。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种智能控制网络的框图。如图3所示，该智能控制网络包括上述的智能开关，该智能开关连接有负载。

本实施例的智能控制网络可包括多个智能开关，且各智能开关之间可通过远程的方式向其它智能开关的控制器19发送控制指令，且各智能开关可包括多个继电器，该多个继电器连接至不同负载，当需要控制其中一个智能开关的某个负载的状态改变时，控制器19可在相应的本地按键的触发下获取控制指令，或者从其它智能开关远程接收相应的控制指令，并控制相应的继电器12，使其在交流电的零点相位附近动作。

各智能开关的工作原理与实施例一种的智能开关的工作原理相同，不在赘述。

本实施例提供的智能控制网络，其中的智能开关通过检测通入与被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值，并根据检测的瞬时值随时间变化的关系确定交流电的频率，由于可根据交流电频率确定交流电过零点的时间点，并根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器的时间点，因此在接收到用于控制负载的控制指令时，可在合适的时间点控制继电器，例如在过零点之前控制继电器动作，使得继电器刚好在零点相位附近动作，有效保护继电器不受大电流冲击，成本也较低。因此，本方案不仅能够有效保护继电器和智能开关，延长继电器和智能开关寿命，而且能够针对继电器固有的动作延迟时间灵活确定控制继电器动作的时间点，因此可实现对不同继电器的自适应。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种智能开关的控制方法的流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤S41、S43、S45、S47。

步骤S41：获取被控负载的控制指令；

步骤S43：检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；

步骤S45：根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率，并通过该频率获取交流电过零点的时间点；

步骤S47：根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，确定控制继电器动作的时间点；；

步骤S49：根据所述控制继电器动作的时间点，控制继电器动作。

上述方案有效保护继电器不受大电流冲击、延长继电器寿命的同时，成本也较低，可适应不同的继电器。

步骤S45中，“根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率”具体包括：根据所述交流电的瞬时值获取交流电相位曲线，并根据所述交流电相位曲线获取交流电的频率。例如可根据交流电的瞬时值获取如图2所示的交流电相位曲线，以表示交流电瞬时值随时间的变化关系。

进一步，“根据交流电相位曲线获取交流电的频率”具体包括：

在交流电相位曲线的一波峰两侧取两个幅值相等的第一相位点，如相位点i、j；

在交流电相位曲线的下一波峰两侧取两个幅值相等的第二相位点，如相位点k、l；

取所述两个第一相位点连线的中心所对应的第一时间点，如t3，以及所述两个第二相位点连线中心所对应的第二时间点，如t9；

根据所述第二时间点和第一时间点之间的时间差值，计算所述交流电的频率，如t9和t3之间的时间差表示交流电的周期，通过对周期取倒数可获得交流电的频率。

通过在波峰两侧分别取幅值相等的两个相位值，并取该两个相位值连线中心所对应的时间点，利用了相位曲线的对称性，可获得更准确的频率值，减少单独取相位曲线的零点或峰值计算交流电频率带来的误差。

可选地，步骤S47中，“确定控制继电器动作的时间点”具体包括：将交流电过零点的时间点减去继电器动作延迟时间，作为控制继电器动作的时间点。

可选地，在步骤S41中，获取被控负载的控制指令”具体包括：在设于智能开关上的按键的触发下，获取被控负载的控制指令。可选地，在步骤S41中，获取被控负载的控制指令”具体包括：远程接收其它智能开关发送的控制指令。

在本发明上述各实施例中，实施例的序号和/或先后顺序仅仅便于描述，不代表实施例的优劣。对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的装置和方法等实施例中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (8)

1.一种智能开关，其特征在于，包括：

至少一个继电器，用于连接负载；

检测装置，用于检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；

获取模块，包括用于根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率的频率获取模块，以及用于通过该频率获取交流电过零点的时间点的时间获取模块；

时间计算模块，用于根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，计算出控制继电器动作的时间点；

控制器，用于根据所述控制继电器动作的时间点控制继电器动作。

2.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述频率获取模块还用于根据所述交流电的瞬时值获取交流电相位曲线，并根据所述交流电相位曲线获取交流电的频率。

3.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述检测装置包括光电耦合器。

4.一种智能控制网络，包括权利要求1-3任一项所述的智能开关。

5.一种智能开关的控制方法，其特征在于，包括：

获取被控负载的控制指令；

检测通入被控负载连接的继电器的交流电的瞬时值；

根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率，并通过该频率获取交流电过零点的时间点；

根据交流电过零点的时间点和继电器动作延迟时间，确定控制继电器动作的时间点；

根据所述控制继电器动作的时间点，控制继电器动作。

6.根据权利要求5所述的智能开关的控制方法，其特征在于，“根据所述瞬时值随时间的变化关系确定所述交流电的频率”具体包括：

根据所述交流电的瞬时值获取交流电相位曲线，并根据所述交流电相位曲线获取交流电的频率。

7.根据权利要求6所述的智能开关的控制方法，其特征在于，“根据所述交流电相位曲线获取交流电的频率”具体包括：

在交流电相位曲线的一波峰两侧取两个幅值相等的第一相位点；

在交流电相位曲线的下一波峰两侧取两个幅值相等的第二相位点；

取所述两个第一相位点连线的中心所对应的第一时间点，以及所述两个第二相位点连线中心所对应的第二时间点；

根据所述第二时间点和第一时间点之间的时间差值，计算所述交流电的频率。

8.根据权利要求5所述的智能开关的控制方法，其特征在于，所述“确定控制继电器动作的时间点”具体包括：将交流电过零点的时间点减去继电器动作延迟时间，作为控制继电器动作的时间点。