CN106879151B - 智能单火线开关电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单火线智能开关电路，解决了在待机时，由于输入电流太小导致灯具关闭后出现闪烁或微亮、触电风险、机械开关寿命短等问题。单火线智能开关电路，包括取电电路模块(2)、负载检测模块(3)、继电器模块(1)、Zigbee模块(4)、按键模块(5)、接口电路模块(6)，单火线智能开关采用单火线取电方案（该设备必须连接负载才能工作），使用标准86盒外壳，设备电路首先通过负载检测后，实现本地按键或远程控制命令（zigbee无线通信）来完成支路的通断电功能，伴随着本地按键控制支路的通断电，设备都会向主机发送当状态数据，该数据反映出每个支路当前的通断电状态，实现了智能控制。
Description
技术领域
本发明涉及单火线开关电路及控制方法，具体涉及一种智能单火线开关电路及控制方法。
背景技术
日常生活中，单火线照明开关一般由简单的机械开关控制，通过机械开关控制一根火线的闭合与断开，进而控制灯具的开启与关闭。目前，还有部分楼道的灯具采用电容式触摸开关来控制灯具的点亮和熄灭。这两种开关都存在一些缺点，其中：机械开关具有一定的机械寿命，电容式触摸开关容易产生误动作，抗干扰能力较差。
目前，单火线还具有一些问题需要得到解决：一、单火线取电一般是在取电电路与负载（MCU）供电，因此前端的元器件需要保持一直运行的状态，这样就会消耗电流，而且由于是串联的电路，使灯具中会有电流流过，而普通的LED灯和白炽灯启动电流非常小，当待机时灯具回路电流积累到一定程度后，部分小功率灯具就会出现闪烁的问题，目前解决此问题的常用办法是尽量降低待机功耗。二、在单火线的情况下，电源一般不能做成隔离电源，这样就增加了触电风险，目前解决该问题的方法常采用继电器导通方式，利用主控芯片控制驱动芯片从而控制继电器的闭合与断开；三、在智能设备的通讯过程中，传统的控制方法需要双方设备时刻保持畅通，这样会带来设备功耗大 ，适用性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够根据本地按键或者远程控制命令Zigbee无线通信来完成支路的通断电功能的智能单火线开关电路，解决了机械开关寿命短、触电风险大、灯具寿命短、功耗大，适用性差等问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种智能单火线开关电路,包括取电电路模块、负载检测模块、继电器模块、Zigbee模块、按键模块、接口电路模块，其特征在于：所述取电电路模块2与继电器模块3连接；所述Zigbee模块与按键模块连接；所述取电电路模块与Zigbee模块连接；所述负载检测模块与Zigbee模块连接；所述接口电路模块与Zigbee模块连接；述负载检测模块与接口电路模块连接。
更进一步的技术方案是，所述取电电路模块包括供电电路和软启动电路，所述供电电路的主控模块是XD-KC024，所述主控模块XD-KC024的VCC1端与软启动电路的DCin、VIN端连接，所述主控模块XD-KC024芯片的MOS_D端、MOS_G端连接MOS管，用于调整单火线进入的波形。
更进一步的技术方案是，软启动电路包括软启动主控电路、硬件看门狗电路和启动电路，软启动主控电路的主控模块是PI-05V-D4，所述硬件看门狗电路的主控芯片是IMP809L，所述启动电路的稳压芯片是S-8521D33MC，所述主控模块PI-05V-D4的OUT端与所述S-8521D33MC的VIN端连接用于输出3.3V的稳定电压，所述IMP809L的RESET端与S-8521D33MC的ON/OFF端、S-8521D33MC的EXT与MOS管UT2301栅极连接用于软启动。
更进一步的技术方案是，所述负载检测模块包括分压电路和电压比较电路，分压电路的ADC1、ADC2、ADC3端与电压比较电路连接，电压比较电路的OUT1、OUT2、OUT3与Zigbee模块连接，用于接受检测负载电路的电平信号，避免由于误操作按键而增加功耗造成开关设备无法正常工作。
更进一步的技术方案是，所述Zigbee模块与所述主控模块XD-KCO24的K1_Ctrl、K1_Ctrl、K1_Ctrl端连接，所述主控模块XD-KCO24的K1+、K1-，K2+、K2-，K3+、K3-端与继电器模块连接。
更进一步的技术方案是，所述Zigbee模块与按键模块连接，用于控制按键扫描。
更进一步的技术方案是，所述Zigbee模块包括无线电路和通信电路，所述通信电路的主控芯片是JN5168，所述JN5168与无线电路连接，用于接收发送信息。
一种控制网络单火线开关的控制方法，包括下述步骤：
步骤一：单火线1秒向网关发送一条询问数据，若有数据，则将数据发送出去；
步骤二：单火开关收到数据发送命令后执行网关的命令，对负载设备进行断开或者闭合的控制；
步骤3：单火线如果收到出现Zigbee模块的通讯命令，I/O口中断唤醒Zigbee，Zigbee模块开始工作，开始对按键进行扫描，若按键不到3秒就上报继电器闭合或者断开的状态；若按键到3秒则进入网络；若按键到8秒则退出网络。
网关若没有收到数据或者按键超过8秒则***进入休眠状态，等待下一个轮询周期的到来。
本发明是一种网关设备，控制单火线的通、断状态这两种命令是由网关发出来的，单火线开关1秒钟向网关发一条询问数据，如果网关有数据需要被发送到单火线开关，就将数据发出去。单火线开关收到响应后执行网关命令，对负载电路进行断电或者断电控制；如果网关没有数据需要被发送，那么单火线就收不到响应数据，这样单火线就会进入休眠状态。
如果中间出现Zigbee模块收到的通讯信息，I/O口中断唤醒Zigbee，Zigbee模块开始工作，开始对按键进行扫描，若按键不到3秒就上报继电器闭合或者断开的状态，若按键到3秒就进入网络，若按键到8秒就退出网络。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少有如下之一：
1）本发明采用所述主控模块XD-KC024配合所述主控模块PI-05V-D4软启动，可以实现足够功率的输出，保证开关设备的正常运行；
2）本发明采用所述主控模块XD-KC024驱动继电器，解决了以往为驱动继电器难的问题；
3）本发明采用所述Zigbee模块，可以实现远程控制命令来完成支路的通断电功能。
附图说明
图1为本发明总体设计框图。
图2为本发明取电电路模块的供电电路原理图。
图3为本发明取电电路模块框图。
图4为发明软启动电路框图。
图5为本发明取电电路模块的软启动电路原理图。
图6为本发明负载检测模块的分压电路原理图。
图7为本发明负载检测模块的电压比较电路原理图。
图8为本发明继电器模块原理图。
图9为本发明Zigbee模块框图。
图10为本发明Zigbee模块及***电路模块框图。
图11为本发明按键模块原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施方案1
图1示出了发明智能单火线开关电路及控制方法，一种智能单火线开关电路,包括取电电路模块2、负载检测模块3、继电器模块1、Zigbee模块4、按键模块5、接口电路模块6，其特征在于：所述取电电路模块2与继电器模块3连接；所述Zigbee模块4与按键模块连接5；所述取电电路模块与Zigbee模块4连接；所述负载检测模块与Zigbee模块4连接；所述接口电路模块与Zigbee模块4连接；述负载检测模块3与接口电路模块6连接。
图2至图5所示，所述取电电路模块2包括供电电路2-1和软启动电路2-2，所述供电电路2-1的主控模块是XD-KC024，所述主控模块XD-KC024的VCC1端与软启动电路的DCin、VIN端连接，所述主控模块XD-KC024芯片的MOS_D端、MOS_G端连接MOS管，用于调整单火线进入的波形。
所述软启动电路2-2包括软启动主控电路2-2-1、硬件看门狗电路 2-2-2和启动电路2-2-3，所述软启动主控电路2-2-1的主控模块是PI-05V-D4，所述硬件看门狗电路 2-2-2的主控芯片是IMP809L，所述启动电路2-2-3的稳压芯片是S-8521D33MC，所述主控模块PI-05V-D4的OUT端与所述S-8521D33MC的VIN端连接用于输出3.3V的稳定电压，所述IMP809L的RESET端与S-8521D33MC的ON/OFF端、S-8521D33MC的EXT与MOS管UT2301栅极连接用于软启动。
本实施方案中，智能单火线开关电路增加了Zigbee模块，可以实现无线通信，远程智能完成单火线的通断；智能单火线开关的取电电路模块采用XD-KC024配合所述PI-05V-D4软启动，可以实现足够功率的输出，保证开关设备的正常运行。
实施方案2
图1示出了本发明智能单火线开关电路及控制方法，一种智能单火线开关电路,包括取电电路模块2、负载检测模块3、继电器模块1、Zigbee模块4、按键模块5、接口电路模块6，其特征在于：所述取电电路模块2与继电器模块3连接；所述Zigbee模块4与按键模块连接5；所述取电电路模块与Zigbee模块4连接；所述负载检测模块与Zigbee模块4连接；所述接口电路模块与Zigbee模块4连接；述负载检测模块3与接口电路模块6连接。
图2至图5所示，所述取电电路模块2包括供电电路2-1和软启动电路2-2，所述供电电路2-1的主控模块是XD-KC024，所述主控模块XD-KC024的VCC1端与软启动电路的DCin、VIN端连接，所述主控模块XD-KC024芯片的MOS_D端、MOS_G端连接MOS管，用于调整单火线进入的波形。
软启动电路2-2包括软启动主控电路2-2-1、硬件看门狗电路 2-2-2和启动电路2-2-3，所述软启动主控电路2-2-1的主控模块是PI-05V-D4，所述硬件看门狗电路 2-2-2的主控芯片是IMP809L，所述启动电路2-2-3的稳压芯片是S-8521D33MC，所述主控模块PI-05V-D4的OUT端与所述S-8521D33MC的VIN端连接用于输出3.3V的稳定电压，所述IMP809L的RESET端与S-8521D33MC的ON/OFF端、S-8521D33MC的EXT与MOS管UT2301栅极连接用于软启动。
图6至图11所示，所述负载检测模块3包括分压电路3-1和电压比较电路3-2，分压电路3-1的ADC1、ADC2、ADC3端与电压比较电路3-2连接，电压比较电路3-2的OUT1、OUT2、OUT3与Zigbee模块4连接，用于接受检测负载电路的电平信号，避免由于误操作按键而增加功耗造成开关设备无法正常工作。
Zigbee模块4与所述主控模块XD-KCO24的K1_Ctrl、K1_Ctrl、K1_Ctrl端连接，所述主控模块XD-KCO24的K1+、K1-，K2+、K2-，K3+、K3-端与继电器模块1连接。
图9至图11所示，所述Zigbee模块4与按键模块5连接，用于控制按键扫描。
所述Zigbee模块4包括无线电路4-1和通信电路4-2，所述通信电路4-2的主控芯片是JN5168芯片7，所述JN5168芯片7与无线电路4-1连接，用于接收发送信息。
一种控制网络单火线开关的控制方法，包括下述步骤：
步骤一：单火线1秒向网关发送一条询问数据，若有数据，则将数据发送出去；
步骤二：单火开关收到数据发送命令后执行网关的命令，对负载设备进行断开或者闭合的控制；
步骤3：单火线如果收到出现Zigbee模块的通讯命令，I/O口中断唤醒Zigbee，Zigbee模块开始工作，开始对按键进行扫描，若按键不到3秒就上报继电器闭合或者断开的状态；若按键到3秒则进入网络；若按键到8秒则退出网络。
网关若没有收到数据或者按键超过8秒则***进入休眠状态，等待下一个轮询周期的到来。
本实施方案更加详细地说明智能单火线开关的电路及控制方法设计，本实施方案增加Zigbee模块的无线通信电路；在智能设备的通讯过程中，传统的控制方法需要双方设备时刻保持畅通，本设计方案采用主控芯片JN5168，所述芯片JN5168通过一种周期性轮询的通信方法，通过周期性询问来实现双方的正常通讯，以减小通信过程的数据时延，减小设备的功耗，完成对单火开关的远程控制。
本发明是一种网关设备，控制单火线的通、断状态这两种命令是由网关发出来的，单火线开关1秒钟向网关发一条询问数据，如果网关有数据需要被发送到单火线开关，就将数据发出去。单火线开关收到响应后执行网关命令，对负载电路进行断电或者断电控制；如果网关没有数据需要被发送，那么单火线就收不到响应数据，这样单火线就会进入休眠状态。
如果中间出现Zigbee模块收到的通讯信息，Zigbee模块开始工作，开始对按键进行扫描，若按键不到3秒就上报继电器闭合或者断开的状态，若按键到3秒就进入网络，若按键到8秒就退出网络。
所述过程结束后，不断重复上述过程，周期性重复实现双方通信，减小通信过程的数据时延，减小设备的功耗，最终完成对单火线开关的远程控制。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
Claims (5)
1.一种智能单火线开关电路,包括取电电路模块(2)、负载检测模块(3)、继电器模块(1)、Zigbee模块(4)、按键模块(5)、接口电路模块(6)，其特征在于：所述取电电路模块(2)与继电器模块(1)连接；所述Zigbee模块(4)与按键模块(5)连接；所述取电电路模块(2)与Zigbee模块(4)连接；所述负载检测模块(3)与Zigbee模块(4)连接；所述接口电路模块(6)与Zigbee模块(4)连接；述负载检测模块（3）与接口电路模块（6）连接，所述取电电路模块(2)包括供电电路（2-1）和软启动电路（2-2），所述供电电路（2-1）的主控模块是XD-KC024，所述主控模块XD-KC024的VCC1端与软启动电路的DCin、VIN端连接，所述主控模块XD-KC024芯片的MOS_D端、MOS_G端连接MOS管，用于调整单火线进入的波形，所述负载检测模块（3）包括分压电路（3-1）和电压比较电路（3-2），所述分压电路（3-1）的ADC1、ADC2、ADC3端与电压比较电路（3-2）连接，电压比较电路（3-2）的OUT1、OUT2、OUT3与Zigbee模块(4)连接，用于接受检测负载电路的电平信号，避免由于误操作按键而增加功耗造成开关设备无法正常工作。
2.根据权利要求1所述的智能单火线开关电路，其特征在于：所述软启动电路（2-2）包括软启动主控电路（2-2-1）、硬件看门狗电路 (2-2-2)和启动电路(2-2-3)，所述软启动主控电路(2-2-1)的主控模块是PI-05V-D4，所述硬件看门狗电路 (2-2-2)的主控芯片是IMP809L，所述启动电路(2-2-3)的稳压芯片是S-8521D33MC，所述主控模块PI-05V-D4的OUT端与所述S-8521D33MC的VIN端连接用于输出3.3V的稳定电压，所述IMP809L的RESET端与S-8521D33MC的ON/OFF端、S-8521D33MC的EXT与MOS管UT2301栅极连接用于软启动。
3.根据权利要求1所述的智能单火线开关电路，所述Zigbee模块（4）与所述主控模块XD-KCO24的K1_Ctrl、K1_Ctrl、K1_Ctrl端连接，所述主控模块XD-KCO24的K1+、K1-，K2+、K2-，K3+、K3-端与继电器模块（1）连接。
4.根据权利要求1所述的智能单火线开关电路，其特征在于：所述Zigbee模块（4）与按键模块(5)连接，用于控制按键扫描。
5.根据权利要求1所述的智能单火线开关电路，所述Zigbee模块(4)包括无线电路（4-1）和通信电路（4-2），所述通信电路（4-2）的主控芯片是JN5168芯片(7)，所述JN5168芯片(7)与无线电路(4-1)连接，用于接收发送信息。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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