TWI624853B - 具無線控制之單火式電力開關模組及其電源啟動與低功率運作方法 - Google Patents

Abstract

一種具無線控制之單火式電力開關模組及其控制方法，該開關模組包括複數並聯之電力開關裝置，各電力開關裝置係包括一控制單元，用以控制本裝置之各項功能運作，該控制單元電性連接一關態取電供電模組及一火線，用於擷取火線上之電力以進行蓄能之功能，該關態取電供電模組電性連接一穩壓模組，該穩壓模組係用以接收該關態取電供電模組所輸出之電力，又控制單元係分別電性連接一開態取電供電單元及一無線模組，該開態取電供電單元係再電性連接該火線及該關態取電供電模組，最後，該無線模組係用以發射及接收無線訊號，以控制該電力開關裝置。

Description

具無線控制之單火式電力開關模組及其電源啟動與低功率運作方法

本發明係有關一種開關裝置，尤指一種具無線控制之單火式電力開關模組及其電源啟動與低功率運作方法。

為了改善家居的開關管理，許多使用者開始採用是新式的電子開關，以邁向智能家居的環境，然而，由於多數房屋的電力佈線皆為習知的火線布線，現在一般智能家居的電子開關是採用零火線開關，需要兩根線提供電力運作，因此，若安裝智能家居電子開關就需要重新布設零線，裝修好的房子就無法安裝此類電子開關，也因此，習知技術進而改採用單火取電技術，直接解決這個難題。

單火線取電技術主要原理係由火線中擷取電源，舉例來說，單火線取電裝設於在牆壁上之燈具電源開關上，經由單火線取電的技術，可自火線上擷取電源，在一預定時間內快速地導通電源一次以擷取電源，卻又不會讓使用者感覺燈光閃爍發亮。

然而，目前的單火線取電技術所遇到的問題是，在燈具關閉時，單火智能開關是和燈具串聯後接入電網，智能開關為了聯網還增加無線模組來一同運作，如果在沒有特別設計過的情況下，智能開關都會有較 高的運作消耗電流，若待機輸入電流太大就會導致燈具關閉後還會有閃爍或微亮等問題，會更加凸顯而無法使用，特別是高阻抗的電子節能燈和LED燈，對待機電流更為敏感，因此，提出一種成熟穩定的單火線取電技術是有效突破這個技術瓶頸的必要手段。

針對上述之缺失，本發明之主要目的在於提供一種具無線控制之單火式電力開關模組及其電源啟動與低功率運作方法，加入關態取電電路及穩態模組，並利用依序起動內部元件之供電程序，以解決前述之問題所在。

為達成上述之目的，本發明係主要提供一種具無線控制之單火式電力開關模組，該模組更包括複數並聯之電力開關裝置，各開關裝置係主要包括一控制單元，用以控制本裝置之各項功能運作，該控制單元係電性連接一動作編碼激磁控制單元，該動作編碼激磁控制單元再電性連接一或複數之激磁控制模組，該激磁控制模組用以電性連接一電力元件，該動作編碼激磁控制單元受控制單元控制，該動作編碼激磁控制單元係進行動作編碼程序，以進一步控制所電性連接之激磁控制模組，另該控制單元電性連接一關態取電供電模組及一火線，用於關機狀態時擷取火線上之電力以進行蓄能之功能，該關態取電供電模組又電性連接一穩壓模組，該穩壓模組再電性連接該控制單元及該動作編碼激磁控制單元，該穩壓模組係用以接收該關態取電供電模組所輸出之電力，又該控制單元係分別電性連接一開態取電供電單元、一無線模組及一控制介面，該開態取電供電單元係再電性連接該火線及該關態取電供電模組，該開態取電供電單元係於電 路導通時將其電流導入至該關態取電供電模組，該無線模組係用以發射及接收無線訊號，以接收指令進行控制該電力開關裝置之啟動或關閉，最後，藉由硬體與軟體搭配來控制一連串之裝置啟動順序，進而達成整個系統以低功率方式完成所有裝置啟動之目的，而該無線模組以間歇性休眠之方式運作，進而達到整個系統仍然保持在低功率狀態下持續運作。

本發明之另一目的，係提供一種具無線控制之單火式電力開關模組之電源啟動與低功率運作方法，其步驟係包括：該控制單元進行初始化程序(S1)；該控制單元對激磁控制模組進行復位(S2)；該控制單元對無線模組解除延遲復位以啟動(S3)；該無線模組進行初始化(S4)；該無線模組對外發射封包訊號與接收交握訊號以進行配對與綁定(S5)。為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1‧‧‧第一電力開關裝置

11‧‧‧控制單元

12‧‧‧動作編碼激磁控制單元

13‧‧‧激磁控制模組

14‧‧‧關態取電供電模組

141‧‧‧轉換電路

142‧‧‧瞬態電流控制電路

15‧‧‧穩壓模組

151‧‧‧第一穩壓濾波單元

152‧‧‧第二穩壓濾波單元

16‧‧‧開態取電供電單元

17‧‧‧無線模組

2‧‧‧第二電力開關裝置

100‧‧‧電力元件

101‧‧‧智慧型電子裝置

L‧‧‧火線

N‧‧‧零線

第一圖、係為本發明之裝置方塊圖。

第二圖、係為本發明之另一實施例裝置方塊圖。

第三圖、係為本發明之電力開關裝置無線控制方法流程圖。

第四圖、係為本發明之電源啟動程序流程圖。

請參閱第一圖，係為本發明之裝置方塊圖。如圖所示，本發明單火式電力開關模組係屬一種單火線配置之開關結構，該開關模組係由複數之電力開關裝置並聯電性連接，於本實施中係為一第一電力開關裝置1及一第二電力開關裝置2，其中該第一電力開關裝置1係主要包括一控制單 元11，於本實施例中該控制單元11係為一種微控制器(MCU)，用以控制本裝置之各項功能運作，包括設定本電力裝置之工作基頻、IO功能及通用非同步收發傳輸等功能，該控制單元11係電性連接一動作編碼激磁控制單元12，該動作編碼激磁控制單元12再電性連接一或複數之激磁控制模組13，該激磁控制模組13用以分別電性連接一相對被控制之電力元件100，該電力元件100在電性連接一零線N，該電力元件100可為燈具等受控元件，該動作編碼激磁控制單元12受控制單元11進一步控制，該動作編碼激磁控制單元12係進行動作編碼程序，以進一步控制所電性連接之激磁控制模組13，藉此該控制單元11以對該激磁控制模組13進行如復位(Reset)等功能控制，致使該電力元件100受其控制。

續參閱第一圖。該控制單元11電性連接一關態取電供電模組14，該關態取電供電模組14另電性連接一火線L，該關態取電供電模組14係用於關機狀態時擷取火線L上之電力以進行蓄能之功能，該關態取電供電模組14另具有交流電轉換成直流電之作用，係將擷取來之交流電力轉換成直流電力再進行輸出；該關態取電供電模組14又電性連接一穩壓模組15，該穩壓模組15再電性連接該控制單元11及該動作編碼激磁控制單元12，該穩壓模組15係用以接收該關態取電供電模組14所輸出之電力，以將輸入之電流保持至一定之電壓準位，再輸出至所電性連接之該控制單元11及該動作編碼激磁控制單元12，以提供一定之電力供其運作。

續參閱第一圖。另該控制單元11係分別電性連接一開態取電供電單元16、一無線模組17及一第二電力開關裝置2，其中該開態取電供電單元16係再電性連接該火線L及該關態取電供電模組14，該開態取電供電單 元16係於電路導通時將其電流導入至該關態取電供電模組14進行交流電轉換成直流電後導出，再輸入該穩壓模組15以將輸入之電流保持至一定電壓準位後再輸出；該無線模組17係用以發射及接收無線訊號，以接收指令進行控制該電力開關裝置之啟動或關閉，該無線模組17可為具有配對功能之無線訊號模組，如藍芽(BLE)或zigbee無線網路等模組，作為延伸性之並行擴展，但不以此為限；最後，該第二電力開關裝置2係以並聯式電性連接該控制單元11，該第二電力開關裝置2之元件組成同於第一電力開關裝置1，並受該第一電力開關裝置1之控制單元11控制以進行開關之開啟與關閉，藉此以連動該第一電力開關裝置1及第二電力開關裝置2，致使該第一電力開關裝置1及第二電力開關裝置2同於低功耗之狀態下同時運作，反之，該第一電力開關裝置1亦受該第二電力開關裝置2之連動控制。

請參閱第二圖，係為本發明之另一實施例裝置方塊圖。如圖所示，本發明之關態取電供電模組14更包括一轉換電路141及一瞬態電流控制電路142，其中該轉換電路141係於模組內用以接收外部輸入之電流以進行整流與降壓，即交流電轉換成直流電，該瞬態電流控制電路142係電性連接該轉換電路141，用以接收該轉換電路141所輸入之電流，該瞬態電流控制電路142用以於裝置關機狀態時保持低電流狀態，藉此提供控制單元11休眠時所需之工作電流；另，該穩壓模組15內更包括一第一穩壓濾波單元151及一第二穩壓濾波單元152，其中於本實施例中該第一穩壓濾波單元151係為12V穩壓濾波器，該第二壓濾波單元52係為3V穩壓濾波器，以提供不同電壓之電流輸出至欲驅動之之模組或元件中。

請參閱第三圖，係為本發明之電力開關裝置無線控制方法流 程圖。本案之電力開關裝置係配備無線模組17，以利透過智慧型電子裝置101經由網路來遠端控制由電力開關裝置所電性連接之電力元件100，如第二圖所示，該智慧型電子裝置101先由透過無線配對後，以使該智慧型電子裝置101與該第一電力開關裝置1相互識別並綁定，致使該無線模組17接收所配對之電子裝置101之遙控訊號；如控制方法流程圖所示，進行電力開關模組之電源啟動程序(S1)，該控制單元11進行初始化程序(S2)，該初始化程序包括設定本電力裝置之工作基頻、IO功能及通用非同步收發傳輸等功能；該控制單元11對激磁控制模組13進行復位(S3)，致使該激磁控制模組13所電性連接之電力元件100處於關閉狀態；該控制單元11對無線模組17解除延遲復位以啟動(S4)，其中該控制單元11係將預先下拉電阻保持復位之腳位拉至高電平，致使該對無線模組17充電啟動；該無線模組17進行初始化(S5)；無線模組17對外發射封包訊號與接收交握訊號以進行配對與綁定(S6)，該無線模組17係發射包含身分配對之封包訊號至配對之智慧型電子裝置101，由該智慧型電子裝置101確認回覆，以完成交握識別程序，並記錄至該智慧型電子裝置101內。

請參閱第四圖，係於本發明之電源啟動程序流程圖，另外，於前述進行電力開關模組之電源啟動程序(S1)之步驟中，該電源啟動程序更包括下列所述之子步驟，包括由火線L取得交流電源並轉換為DC電壓(S11)；依序對穩壓模組進行充電儲能(S12)，其中於本步驟中係依序對該第一穩壓濾波單元151及一第二穩壓濾波單元152充電儲能，其中於本實施例中該第一穩壓濾波單元151係為12V穩壓濾波器，該第二壓濾波單元52係為3V穩壓濾波器；之後，該控制單元11取得最低運作電源後，保持最低耗能 狀態直到電源提升至穩定狀況(S13)，其中該控制單元在保持最低耗能狀態時係於執行空字元狀態，另該最低運作電源於本實施例中係為3V電源。

惟以上所述之實施方式，是為較佳之實施實例，當不能以此限定本發明實施範圍，若依本發明申請專利範圍及說明書內容所作之等效變化或修飾，皆應屬本發明下述之專利涵蓋範圍。

Claims (14)

1. 一種具無線控制之單火式電力開關模組，係電性連接於一火線及一零線上，該開關模組係包括：一第一電力開關裝置，該第一電力開關裝置更包括：一控制單元，用以控制本裝置之各項功能運作；一動作編碼激磁控制單元，係電性連接該控制單元，用以進行動作編碼程序；一激磁控制模組，係電性連接該動作編碼激磁控制單元，用以外接受控之電力元件，以控制其開啟及關閉功能；一關態取電供電模組，係電性連接該控制單元及火線，用於擷取火線上之電力以進行蓄能之功能；一穩壓模組，係電性連接該關態取電供電模組、該控制單元及該動作編碼激磁控制單元，用以接收該關態取電供電模組所輸出之電力，以將輸入之電流保持至一定之電壓準位，再輸出至所電性連接之該控制單元11及該動作編碼激磁控制單元，以提供一定之電力供其運作；一開態取電供電單元，係電性連接該控制單元、火線L及該關態取電供電模組，用於電路導通時將其電流導入至該關態取電供電模組進行交流電轉換成直流電後導出，再輸入該穩壓模組以將輸入之電流保持至一定電壓準位後再輸出；一該無線模組，係電性連接該控制單元，用以發射及接收無線訊號，以接收指令進行控制該電力開關裝置之啟動或關閉；一第二電力開關裝置，係以並聯方式電性連接該控制單元，該第二電力開 關裝置係與該第一電力開關裝置具有前述之相同元件，並受該第一電力開關裝置之控制單元控制連動，同於低功耗之狀態下運作。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該控制單元係為一種微控制器(MCU)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該無線模組係為藍芽模組(BLE)或zigbee無線網路模組之任一種。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該控制介面係為一實體開關。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電連接具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該關態取電供電模組更包括：一轉換電路，係於模組內用以接收外部輸入之電流以進行相位變化；一瞬態電流控制電路，係電性連接該轉換電路，用以接收該轉換電路所輸入之電流，用以於裝置關機狀態時保持低電流狀態。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電連接具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該穩壓模組更包括一第一穩壓濾波單元及一第二穩壓濾波單元，該第一穩壓濾波單元與第二穩壓濾波單元係相互電性連接，以提供不同電壓之電流輸出至欲驅動之之模組或元件中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電連接具無線控制之單火式電力開關裝置，其中該第一穩壓濾波單元係為12V穩壓濾波器，該第二壓濾波單元係為3V穩壓濾波器。
8. 一種如專利範圍第1項所述具無線控制之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其步驟係包括： a.進行電力開關模組之電源啟動程序；b.該控制單元進行初始化程序；c.該控制單元對激磁控制模組進行復位；d.該控制單元對無線模組解除延遲復位以啟動；e.該無線模組進行初始化；f.該無線模組對外發射封包訊號與接收交握訊號以進行配對與綁定。
9. 如申請專利範圍第8所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中c步驟中該控制單元係將預先下拉電阻保持復位之腳位拉至高電平，致使該對無線模組充電啟動。
10. 如申請專利範圍第8項所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中e步驟中該無線模組係發射包含身分配對之封包訊號。
11. 如申請專利範圍第8項所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中a步驟中更包括：a1：由火線L取得交流電源並轉換為DC電壓；a2：依序對穩壓模組進行充電儲能；a3：該控制單元取得最低運作電源後，保持最低耗能狀態直到電源提升至穩定狀況。
12. 如申請專利範圍第11項所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中a2步驟中係指依序對12V以及3V之穩壓電容進行充電儲能。
13. 如申請專利範圍第11項所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中a3步驟中該控制單元在保持最低耗能狀態時係於執行空 字元狀態。
14. 如申請專利範圍第11項所述之單火式電力開關裝置之電源啟動與低功率運作方法，其中a3步驟中最低運作電源係為3V電源。