CN204217167U - 单火线触摸灯控开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单火线触摸灯控开关，包括关态取电电路、开态取电电路、供电切换电路、电源转换电路、负载判断电路、触摸按键电路、zigbee无线模块、继电器控制电路；关态取电电路输入端连接火线和灯线，其输出端连接所述供电切换电路的一输入端和继电器控制电路；开态取电电路的分别连接火线、供电切换电路的另一输入端和继电器控制电路；供电切换电路3的输出端分别连接电源转换电路和触摸按键电路。有益之处在于，提供稳定适当的工作电源，够消除负载灯异常闪烁现象，降低开关的功耗和发热，延长设备和灯具的使用寿命，且电路简单，可靠性高;可进行无线灯具控制，无需额外布线，只需直接替换机械开关就可使用。

Description

单火线触摸灯控开关

技术领域

    本实用新型涉及照明电子开关领域，尤其是一种单火线触摸灯控开关。

背景技术

市场上现有的灯控开关种类繁多。主要缺点有：1、关灯时提供电流低，低瓦数灯具容易闪烁。2、不能提供足够的电压给MCU工作；3、对已装修的家庭需要额外布线，破坏已有布局，增加成本；4、大功率灯具发热严重，不安全；5、开关时不在零点，设备和灯具容易损坏。

发明内容

本实用新型为了解决上述存在的问题，提供一种单火线触摸灯控开关，克服了现有技术的不足，提供稳定适当的工作电源，够消除负载灯异常闪烁现象，降低开关的功耗和发热，延长设备和灯具的使用寿命，且电路简单，可靠性高; 可进行无线灯具控制，无需额外布线，只需直接替换机械开关就可使用。

本实用新型采用如下技术方案： 一种单火线触摸灯控开关，包括关态取电电路、开态取电电路、供电切换电路、电源转换电路、负载判断电路、触摸按键电路、zigbee无线模块、继电器控制电路；所述关态取电电路输入端连接火线和灯线，其输出端连接所述供电切换电路的一输入端和所述继电器控制电路；所述开态取电电路的分别连接火线、供电切换电路的另一输入端和继电器控制电路；所述供电切换电路3的输出端分别连接电源转换电路和触摸按键电路；所述zigbee无线模块分别连接电源转换电路、触摸按键电路、负载判断电路和继电器控制电路；所述继电器连接所述开态取电电路和灯线。

优选的，所述关态取电电路为RCC（自激式反激转换器）开关电源电路，由整流桥堆BD1和BD2、变压器TR、压敏电阻R27、热敏电阻PTC1、电阻R50、R51、R52、R53和R54、高压电解电容C6、C16和C19、电容C17、C18和C20、NPN型高压开关晶体管Q15和Q16、二极管D15、D16和D17、稳压二极管ZD3和ZD4组成，所述变压器TR有初级、次级和反馈三个绕组；BD1和BD2的交流管脚分别接入火线和3路灯线；BD1、BD2和R27并联，BD1和BD2的正极串联PTC1后连接到TR的初级绕组同名端，C6的正极连接TR的初级绕组同名端，C6的负极和BD2的负极连接接地，TR的初级绕组异名端连接Q15的集电极；R50和R51串联后，一端连接Q15的基极，另一端连接TR的初级绕组异名端；C18和R53并联后，一端连接Q15的发射极，另一端连接Q16的基极；Q15的发射极串联R54后接地；Q16的的发射极接地，其集电极连接Q15的基极；R52的一端连接ZD4的阳极，其另一端连接D17的阳极；D17的阴极连接TR的反馈绕组同名端，C20与D17并联；ZD4的阳极连接Q15的基极，ZD4的阴极连接D16的阴极；C19的阴极连接到ZD4的阴极，C19的阳极连接Q16的发射极；D16的阳极连接D17的阴极；TR的反馈绕组异名端接地；TR的次级绕组异名端连接D15的阴极，D15的阳极连接关态取电电路的一个接线端，C16的阳极、C17的一端和ZD3的阳极都连接到D15的阳极，C16的阴极、C17的另一端、ZD3的阴极和TR的次级绕组同名端都接地。

优选的，所述继电器控制电路包括继电器线圈J1A、继电器吸合前充电电路、继电器吸合后维持电路和Zigbee触发电路，所述继电器吸合前充电电路由PNP型高压开关晶体管Q1和NPN型高压开关晶体管Q3、电阻R4、R8和R13、高压电解电容C1组成；所述继电器吸合后维持电路由二极管D1和D3、电阻R3组成；所述Zigbee触发电路由电阻R17、R12、R39和R40、PNP型高压开关晶体管Q12、NPN型高压开关晶体管Q2组成；所述Q1的发射极连接关态取电电路的输出端，Q1的集电极连接J1A的一端；R4的一端连接Q1的发射极，另一端连接Q1的基极；Q1 的基极连接R8的一端，R8的另一端连接Q3的集电极，Q3的基极串联R13后连接到JIA的另一端，Q3的发射极接地；C1的阳极和D3的阳极接J1A的一端，D3的阴极接JIA的另一端，C1的阴极接地；R3的一端连接C1的阳极，另一端连接D1的阳极，D1的阴极连接开态取电电路的输出端；Q2的集电极连接JIA的另一端，Q2的发射极接地，其基极连接R12的一端，R12的另一端连接Q12的集电极；Q12的发射极连接R39的一端和3.3V电源，Q12的基极连接R39的另一端；R40的一端连接Q12的基极，另一端连接Zigbee无线模块的一个输出端；R17的一端连接Q12的集电极，另一端接地。

进一步的，所述供电切换电路由二极管D11、D8和稳压二极管ZD1组成，D11的阴极连接关态取电点路的输出端，D11的阳极连接ZD1的阳极，ZD1的阴极连接D8的阳极，D8的阴极连接开态取电电路的输出端，ZD1的阴极连接电源转换电路的输入端。

更进一步的，所述电源转换电路包括一开关电源芯片TPS62120。

更进一步的，所述开态取电电路由迟滞比较电路和NMOS管开关电路组成。

更进一步的，所述触摸按键电路包括一触摸芯片，其触发输出端连接zigbee无线模块管脚上。

本实用新型的有益之处在于，提供稳定适当的工作电源，够消除负载灯异常闪烁现象，降低开关的功耗和发热，延长设备和灯具的使用寿命，且电路简单，可靠性高; 可进行无线灯具控制，无需额外布线，只需直接替换机械开关就可使用。

 附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型的关态取电点路的电路图；

图3为本实用新型的继电器控制电路的电路图；

图4为本实用新型的供电切换电路和电源转换电路的电路图；

图5为本实用新型的负载判断电路的电路图；

图6为本实用新型的开态取电电路的电路图；

图7为本实用新型的火线、灯线和继电器连接示意图；

图8为本实用新型的触摸按键电路的电路图；

图9为本实用新型的zigbee无线模块的电路图；

附图标记：1、关态取电点路；2、开态取电电路；3、供电切换点路；4、电源转换电路；5、负载判断电路；6、触摸按键电路；7、继电器控制电路；8、zigbee无线模块；9、继电器。

具体实施方式

下面结合附图图1至图9，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型所提供的一种单火线触摸灯控开关，包括关态取电电电路1、开态取电电路2、供电切换电路3、电源转换电路4、负载判断电路5、触摸按键电路6、zigbee无线模块8、继电器控制电路7；所述关态取电电路1输入端连接火线和灯线，其输出端连接所述供电切换电路3的一输入端和所述继电器控制电路7；所述开态取电电路2的分别连接火线、供电切换电路3的另一输入端和继电器控制电路7；所述供电切换电路3的输出端分别连接电源转换电路4和触摸按键电路6；所述zigbee无线模块8分别连接电源转换电路4、触摸按键电路6、负载判断电路5和继电器控制电路7；所述继电器9连接所述开态取电电路2和灯线。

本实用新型的工作原理如下：接入火线和灯线（Li)，无零线接入。在关灯的情况下关态取电电路工作产生12V电压，一部分用于继电器吸合前充电路给继电器旁边的储能电容充电，以备继电器动作所需要能量。另一部分通过高效率的电源转换电路把12V电压转换成3.3V给Zigbee无线模块及***电路提供电源。Zigbee无线模块正常工作，此时会通过负载检测电路判断出哪一路有接入灯负载，哪路没接入灯负载，有接灯负载的相关路指示灯会亮起，代表有灯负载可操作。而后通过继电器控制电路，使继电器吸合。继电器吸合后，开态取电电路工作，取得12V电压，并通过供电切换电路使转化3.3V的12V电压由开态取电电路产生的12V来提供，还提供给继电器吸合后维持电路用来维持继电器的吸合。

如图2所示，关态取电电路就是在关灯的情况下通过该电路取得整个产品工作所需要的电压，该电路是一RCC（自激式反激转换器）开关电源电路，该电路结构简单，价格成本低；自激式振荡，不需要设计辅助电源；能够工作在间歇振荡模式，静态功耗极低。而这电路的关键技术就是于调节电路参数使RCC电路工作于间歇振荡模式，因为关灯时工作电流需要小于200uA，避免节能灯具出现闪烁现象。关态取电点路由整流桥堆BD1和BD2、变压器TR、压敏电阻R27、热敏电阻PTC1、电阻R50、R51、R52、R53和R54、高压电解电容C6、C16和C19、电容C17、C18和C20、NPN型高压开关晶体管Q15和Q16、二极管D15、D16和D17、稳压二极管ZD3和ZD4组成，所述变压器TR有初级、次级和反馈三个绕组；BD1和BD2的交流管脚分别接入火线和3路灯线；BD1、BD2和R27并联，BD1和BD2的正极串联PTC1后连接到TR的初级绕组同名端，C6的正极连接TR的初级绕组同名端，C6的负极和BD2的负极连接接地，TR的初级绕组异名端连接Q15的集电极；R50和R51串联后，一端连接Q15的基极，另一端连接TR的初级绕组异名端；C18和R53并联后，一端连接Q15的发射极，另一端连接Q16的基极；Q15的发射极串联R54后接地；Q16的的发射极接地，其集电极连接Q15的基极；R52的一端连接ZD4的阳极，其另一端连接D17的阳极；D17的阴极连接TR的反馈绕组同名端，C20与D17并联；ZD4的阳极连接Q15的基极，ZD4的阴极连接D16的阴极；C19的阴极连接到ZD4的阴极，C19的阳极连接Q16的发射极；D16的阳极连接D17的阴极；TR的反馈绕组异名端接地；TR的次级绕组异名端连接D15的阴极，D15的阳极连接关态取电电路的一个接线端，C16的阳极、C17的一端和ZD3的阳极都连接到D15的阳极，C16的阴极、C17的另一端、ZD3的阴极和TR的次级绕组同名端都接地。关态取电电路划分为整流桥堆、滤波电路、过压保护电路、过流保护电路、变压器隔离电路、启动电路等组成。BD1、BD2二个桥堆，交流管脚分别接入的是火线和三路灯负载线（L、L1、L2、L3）组成全波整流电路，三路接入的灯负载中只要有一路处于关灯状态该电路就可正常工作。R27为压敏电阻组成过压保护电路。PTC1为热敏电阻组成过流保护电路。C6为高压电解电容组成滤波电路。R50、R51组成启动电路，为开关管Q15提供起动电流。R54、C18、R53、Q16组成过流保护电流，电流过大时限制振荡。D17、C20、R52、ZD4、C19、D16组成反馈电路，关系着开关电源电压。次级D15构成单波整流电路。C16、C17组成滤波电路。ZD3为稳压管，在这里起着保护作用防止电压过高损坏后面的电路。

如图3所示，继电器控制电路包括继电器线圈J1A、继电器吸合前充电电路、继电器吸合后维持电路和Zigbee触发电路，所述继电器吸合前充电电路由PNP型高压开关晶体管Q1和NPN型高压开关晶体管Q3、电阻R4、R8和R13、高压电解电容C1组成；所述继电器吸合后维持电路由二极管D1和D3、电阻R3组成；所述Zigbee触发电路由电阻R17、R12、R39和R40、PNP型高压开关晶体管Q12、NPN型高压开关晶体管Q2组成；所述Q1的发射极连接关态取电电路的输出端，Q1的集电极连接J1A的一端；R4的一端连接Q1的发射极，另一端连接Q1的基极；Q1 的基极连接R8的一端，R8的另一端连接Q3的集电极，Q3的基极串联R13后连接到JIA的另一端，Q3的发射极接地；C1的阳极和D3的阳极接J1A的一端，D3的阴极接JIA的另一端，C1的阴极接地；R3的一端连接C1的阳极，另一端连接D1的阳极，D1的阴极连接开态取电电路的输出端；Q2的集电极连接JIA的另一端，Q2的发射极接地，其基极连接R12的一端，R12的另一端连接Q12的集电极；Q12的发射极连接R39的一端和3.3V电源，Q12的基极连接R39的另一端；R40的一端连接Q12的基极，另一端连接Zigbee无线模块的一个输出端；R17的一端连接Q12的集电极，另一端接地。关灯时此电路电源由关态取电电路的12V电源提供，Q1、R4、R8、Q3、R13、C1组成继电器吸合前充电电路，关态供电时Q1打开，12V电源从Q1流向C1，给C1充电以备吸合继电器所需要电压。当K1为低电平时，继电器吸合。此时电压由开态12V提供，由D1流向R3。继电器吸合后维持电路工作，R3与继电器内阻分压，继电器二端的电压小于12V但高于它的吸合电压，达到一个节点的效果。

如图4所示，供电切换电路由二极管D11、D8和稳压二极管ZD1组成，D11的阴极连接关态取电点路的输出端，D11的阳极连接ZD1的阳极，ZD1的阴极连接D8的阳极，D8的阴极连接开态取电电路的输出端，ZD1的阴极连接电源转换电路的输入端。用于切换关态12V电压和开态12V电压作为转化3.3V的电源。关态（关灯状态）时+12V_CLOSE为12V而+12V_OPEN为0V此时转化3.3V的电源由关态12V提供值为（12V-VZD1-0.7)V。当开态（开灯状态）时+12_OPEN值为12V，经过D8后约11.3V比关态提供的电压大，此时转化3.3V的电源由开态12V提供。

如图4所示，电源转换电路包括一开关电源芯片TPS62120。该电源芯片输入电压范围从2V到15V，转换效率高达96%，而且节电模式下静态电流低至11uA。这个对于低功耗应用有极大的优势。R20和R22决定了输出电压Vo = 0.8 * (1 + R20 / R22）。开关频率由R20和C3决定,f = 1 / （2 * π * R20 * C3）。C4为滤波电容。

如图5所示，开态取电电路开灯时为***提供12V电源，主要由二部分电路组成，一部分是由U2（LM321MF）及周边元器件组成的迟滞比较电路，另一部分是由Q11、R34、C12组成的NMOS管开关电路。开态取电电路工作时U2的3脚电压V3 > V1（U2的1脚电压），4脚电压V4输出低电平，Q10断开V3 = 3.3V。NMOS管Q11断开，Q11的电压Vlk增大，当Vlk电压大于（0.7 + 0.7 + VZD2 + 3.3）V时，V1 > V3，V4输出高电平。Q10导通，R37、R38形成分压电路，使V3电压小于3.3V，达到一个迟滞的效果。V4输出高电平Q11导通，Q11的Vlk电压下降，C13二端的电压持续下降。当V1 < V3时，V4输出低电平，回到刚开始的状态。这样周而复始的工作取得开态12V电压。

图七为火线、灯线和开关继电器连接示意图。R5、R6、R7为压敏电阻保护继电器。

图八为触摸按键电路。采用低功耗，高抗干拢的触摸芯片。触发输出连接到Zigbee模块管脚上。

图九为Zigbee模块外设电路。R4和C7组成复位电路。此电路模块上有连接负载判断电路引脚、继电器控制引脚、指示灯控制引脚。通过程序来控制各引脚的输入输出。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，包括关态取电电路、开态取电电路、供电切换电路、电源转换电路、负载判断电路、触摸按键电路、zigbee无线模块、继电器控制电路；所述关态取电电路输入端连接火线和灯线，其输出端连接所述供电切换电路的一输入端和所述继电器控制电路；所述开态取电电路的分别连接火线、供电切换电路的另一输入端和继电器控制电路；所述供电切换电路的输出端分别连接电源转换电路和触摸按键电路；所述zigbee无线模块分别连接电源转换电路、触摸按键电路、负载判断电路和继电器控制电路；所述继电器连接所述开态取电电路和灯线。

2.如权利要求1所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述关态取电电路为自激式反激转换器开关电源电路，由整流桥堆BD1和BD2、变压器TR、压敏电阻R27、热敏电阻PTC1、电阻R50、R51、R52、R53和R54、高压电解电容C6、C16和C19、电容C17、C18和C20、NPN型高压开关晶体管Q15和Q16、二极管D15、D16和D17、稳压二极管ZD3和ZD4组成，所述变压器TR有初级、次级和反馈三个绕组；BD1和BD2的交流管脚分别接入火线和3路灯线；BD1、BD2和R27并联，BD1和BD2的正极串联PTC1后连接到TR的初级绕组同名端，C6的正极连接TR的初级绕组同名端，C6的负极和BD2的负极连接接地，TR的初级绕组异名端连接Q15的集电极；R50和R51串联后，一端连接Q15的基极，另一端连接TR的初级绕组异名端；C18和R53并联后，一端连接Q15的发射极，另一端连接Q16的基极；Q15的发射极串联R54后接地；Q16的的发射极接地，其集电极连接Q15的基极；R52的一端连接ZD4的阳极，其另一端连接D17的阳极；D17的阴极连接TR的反馈绕组同名端，C20与D17并联；ZD4的阳极连接Q15的基极，ZD4的阴极连接D16的阴极；C19的阴极连接到ZD4的阴极，C19的阳极连接Q16的发射极；D16的阳极连接D17的阴极；TR的反馈绕组异名端接地；TR的次级绕组异名端连接D15的阴极，D15的阳极连接关态取电电路的一个接线端，C16的阳极、C17的一端和ZD3的阳极都连接到D15的阳极，C16的阴极、C17的另一端、ZD3的阴极和TR的次级绕组同名端都接地。

3.如权利要求1所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述继电器控制电路包括继电器线圈J1A、继电器吸合前充电电路、继电器吸合后维持电路和Zigbee触发电路，所述继电器吸合前充电电路由PNP型高压开关晶体管Q1和NPN型高压开关晶体管Q3、电阻R4、R8和R13、高压电解电容C1组成；所述继电器吸合后维持电路由二极管D1和D3、电阻R3组成；所述Zigbee触发电路由电阻R17、R12、R39和R40、PNP型高压开关晶体管Q12、NPN型高压开关晶体管Q2组成；所述Q1的发射极连接关态取电电路的输出端，Q1的集电极连接J1A的一端；R4的一端连接Q1的发射极，另一端连接Q1的基极；Q1 的基极连接R8的一端，R8的另一端连接Q3的集电极，Q3的基极串联R13后连接到JIA的另一端，Q3的发射极接地；C1的阳极和D3的阳极接J1A的一端，D3的阴极接JIA的另一端，C1的阴极接地；R3的一端连接C1的阳极，另一端连接D1的阳极，D1的阴极连接开态取电电路的输出端；Q2的集电极连接JIA的另一端，Q2的发射极接地，其基极连接R12的一端，R12的另一端连接Q12的集电极；Q12的发射极连接R39的一端和3.3V电源，Q12的基极连接R39的另一端；R40的一端连接Q12的基极，另一端连接Zigbee无线模块的一个输出端；R17的一端连接Q12的集电极，另一端接地。

4.如权利要求1-3任一项所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述供电切换电路由二极管D11、D8和稳压二极管ZD1组成，D11的阴极连接关态取电点路的输出端，D11的阳极连接ZD1的阳极，ZD1的阴极连接D8的阳极，D8的阴极连接开态取电电路的输出端，ZD1的阴极连接电源转换电路的输入端。

5.如权利要求4所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述电源转换电路包括一开关电源芯片TPS62120。

6.如权利要求4所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述开态取电电路由迟滞比较电路和NMOS管开关电路组成。

7.如权利要求4所述的一种单火线触摸灯控开关，其特征在于，所述触摸按键电路包括一触摸芯片，其触发输出端连接zigbee无线模块管脚上。