本实用新型涉及智能门铃技术领域，尤其涉及一种用于智能门铃系统的开关装置及智能门铃系统。
背景技术：
随着智能家居技术的发展及居民安防意识的提高，对门铃提出了可视化的需求，传统门铃方案只能起到响铃的作用，已经无法满足当前的用户需求。
传统门铃方案由机械铃铛、门铃按键和交流变压器组成，其中，门铃按键设置于门外，机械铃铛和交流变压器设置于门内。若按下门铃按键，则电路导通，交流变压器给机械铃铛供电，发出响铃提醒。
在对传统响铃门铃进行升级改造时，若将可视化门铃直接串联接入传统门铃的控制回路中，替换原有的门铃按键，则可视化门铃与机械铃铛串联，交流变压器提供的电压被分压，导致门铃欠压无法正常工作，当门铃负载跳变时，会导致老式铃铛异常发声，存在老式铃铛和可视化门铃无法兼容的问题，需要重新布线，且需购买电子铃铛，物料和人力成本较高。
技术实现要素：
本实用新型提供一种用于智能门铃系统的开关装置，利用充放电速率差异驱动智能门铃及机械门铃工作，解决了机械门铃与可视化门铃兼容性的问题，电路结构简单，成本低。
第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于智能门铃系统的开关装置，包括：开关单元、整流模块及比较模块；所述开关单元设有控制部和开关部，所述开关部与短接电阻串联连接；所述整流模块的输入端与交流电源电连接，所述整流模块的输出端通过上拉电阻与所述控制部电连接，所述上拉电阻与所述控制部之间具有第一节点；所述比较模块包括比较器、第一充放电支路及第二充放电支路，所述第一充放电支路及所述第二充放电支路与所述整流模块的输出端电连接，所述第一充放电支路的充放电速率大于所述第二充放电支路的充放电速率，所述比较器的正向输入端与所述第一充放电支路电连接，所述比较器的反向输入端与所述第二充放电支路电连接，所述比较器的开漏输出端与所述第一节点电连接，所述比较器用于检测所述整流模块的输出端的电压变化，并驱动所述控制部控制所述开关部闭合或者断开。
可选地，所述第一充放电支路包括第一电容，所述第二充放电支路包括第二电容，所述第一电容的第一端与所述比较器的正向输入端电连接，所述第一电容的第二端接地；所述第二电容的第一端与所述比较器的反向输入端电连接，所述第二电容的第二端接地，所述第一电容的电容值小于所述第二电容的电容值。
可选地，所述第一电容的电容值c10与所述第二电容的电容值c20满足：c20≥2*c10。
可选地，所述第一充放电支路还包括第一分压电阻和第二分压电阻，所述第一分压电阻的第一端与所述整流模块的输出端电连接，所述第一分压电阻的第二端与所述第二分压电阻的第一端电连接，所述第二分压电阻的第二端接地，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间具有第二节点，所述第二节点还与所述第一电容的第一端电连接；所述第二充放电支路还包括第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻的第一端与所述整流模块的输出端电连接，所述第三分压电阻的第二端与所述第四分压电阻的第一端电连接，所述第四分压电阻的第二端接地，所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间具有第三节点，所述第三节点还与所述第二电容的第一端电连接。
可选地，所述第一分压电阻的电阻值r01，所述第二分压电阻的电阻值r02，所述第三分压电阻的电阻值r03，所述第四分压电阻的电阻值r04满足：
可选地，所述短接电阻的电阻值小于5欧姆。
可选地，所述开关单元包括继电器，所述开关单元的开关部为常闭型开关。
可选地，所述开关装置还包括限流电阻，所述限流电阻的第一端与所述交流电源电连接，所述限流电阻的第二端与所述整流模块的输入端电连接。
可选地，所述开关装置还包括滤波单元，所述滤波单元设置于所述整流模块的输出端，所述滤波单元用于对所述整流模块的输出电压进行滤波处理。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种智能门铃系统，包括：串联连接的机械铃铛、交流电源及可视化门铃模块，以及上述开关装置，所述开关装置与所述机械铃铛并联连接。
本实用新型实施例提供的智能门铃系统，设置开关装置，该开关装置设置开关单元、整流模块及比较模块，开关单元设有控制部和开关部，开关部与短接电阻串联后与机械铃铛并联连接；整流模块将交流电源转换为直流电源，并通过上拉电阻将直流电源输送至控制部；比较模块包括比较器、第一充放电支路及第二充放电支路，第一充放电支路及第二充放电支路与整流模块的输出端电连接，第一充放电支路的充放电速率大于第二充放电支路的充放电速率，比较器的正向输入端与第一充放电支路电连接，比较器的反向输入端与第二充放电支路电连接，比较器的开漏输出端与第一节点电连接，比较器用于检测整流模块的输出端的电压变化，并驱动控制部控制开关部闭合或者断开，解决了机械门铃与可视化门铃兼容性的问题，利用充放电速率差异切换智能门铃及机械门铃的电路连接结构，无需设计特定的基准电压，避免使用稳压模块或者带有adc功能的控制芯片驱动开关，电路结构简单，生产成本低，有利于提高产品竞争力。
附图说明
图1是相关技术中智能门铃系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一提供的一种用于智能门铃系统的开关装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例一提供的一种用于智能门铃系统的开关装置的电气原理图；
图4是本实用新型实施例一提供的另一种用于智能门铃系统的开关装置的电气原理图；
图5是本实用新型实施例二提供的一种智能门铃系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
图1是相关技术中的智能门铃系统的结构示意图。
如图1所示，智能门铃系统1包括开关装置100、机械铃铛200、交流电源300及可视化门铃模块400，其中，可视化门铃模块400设置有内置电源和门铃按钮，机械铃铛200、交流电源300及可视化门铃模块400串联连接，开关装置100并联连接在机械铃铛200两端。
若可视化门铃模块400的门铃按钮未被按下，则可视化门铃模块400与机械铃铛200串联连接，此时，开关装置100呈低阻状，机械铃铛200的两端近似被短接，交流电源300输出的供电电压全部施加在可视化门铃模块400的两端，使得可视化门铃模块400可正常工作，且机械铃铛200不发声；若可视化门铃模块400被按下，则可视化门铃模块400的供电端被短路，此时，开关装置100呈高阻状，机械铃铛200不再被短接，电流通过机械铃铛200，可视化门铃模块400的内置电源启动，内置电源为可视化门铃模块400供电，使得可视化门铃模块400和机械铃铛200同时工作。
相关技术中的开关装置100通常采用以下两种电路结构，其一，采用稳压模块输出基准电压，将该基准电压作为参考值，驱动开关装置100在低阻态与高阻态之间进行切换；其二，采用带有adc功能的控制芯片和双三极管驱动电路，驱动开关装置100在低阻态与高阻态之间进行切换，相关技术中的开关装置100电路结构复杂，生产成本较高。
基于此，本实用新型实施例提供了一种开关装置，可用于将传统的机械门铃改造成智能门铃系统，电路结构简单，成本低。
实施例一
图2是本实用新型实施例一提供的一种用于智能门铃系统的开关装置的结构示意图，本实施例可适用于将机械门铃改造成兼容可视化门铃的智能门铃系统的应用场景。
如图2所示，该用于智能门铃系统的开关装置100包括：开关单元10、整流模块20及比较模块30；开关单元10设有控制部101和开关部102，开关部101与短接电阻r101串联后与机械铃铛200并联连接；整流模块20的输入端与交流电源300电连接，整流模块20的输出端通过上拉电阻r201与控制部101电连接，上拉电阻r201与控制部101之间具有第一节点a；比较模块30包括比较器301、第一充放电支路302及第二充放电支路303，第一充放电支路302及第二充放电支路303与整流模块20的输出端vcc电连接，第一充放电支路302的充放电速率大于第二充放电支路303的充放电速率，比较器301的正向输入端 与第一充放电支路302电连接，比较器301的反向输入端-与第二充放电支路303电连接，比较器301的开漏输出端与第一节点电连接，比较器301用于检测整流模块20的输出端的电压变化，并驱动控制部控制开关部闭合或者断开。
其中，交流电源300可为交流变压器，交流电源300输出的供电电压可为电压值为16伏至24伏的交流电压。
在本实施例中，整流模块20用于将交流电源300输出的交流电压转换为直流电压，并将转换后的直流电压输送至开关单元10及比较模块30，对开关单元10及比较模块30供电。示例性地，整流模块20可采用四个二极管组成桥式整流结构。
可选地，短接电阻r101的电阻值小于5欧姆。
示例性地，可设置短接电阻r101的电阻值为2欧姆至3欧姆。
在本实施例中，若开关部102断开，短接电阻r101与机械铃铛200断开连接，开关装置100呈高阻态状态；若开关部102闭合，短接电阻r101并联连接在机械铃铛200两端，由于短接电阻r101的电阻值较小，使得开关装置100呈低阻态状态。
在本实施例中，比较器301为开漏输出比较器，若比较器301的正向输入端 的电压高于比较器301的反向输入端-的电压，则比较器301的开漏输出端的电压被拉高至上拉电阻r201的电源电压；若比较器301的正向输入端 的电压低于比较器301的反向输入端-的电压，则比较器301的开漏输出端接地。
具体地，若按下可视化门铃模块400的门铃按钮，则可视化门铃模块400的供电端被短路，并联连接的开关装置100及机械铃铛200的分压电压为第一电压，第一电压等于交流电源300输出的供电电压，整流模块20对第一电压进行整流处理，得到第一直流电压vc1，第一充放电支路302及第二充放电支路303接收到第一直流电压vc1开始充电，由于第一充放电支路302的充电速率大于第二充放电支路303的充电速率，使得充电过程中比较器301的正向输入端 的电压高于比较器301的反向输入端-的电压，比较器301的开漏输出端的电压通过上拉电阻r201被拉高为第一直流电压vc1，控制部101得电，驱动开关部102断开，短接电阻r101与机械铃铛200断开连接，开关装置100瞬间切换至高阻态状态，开关装置100不再对流经机械铃铛200的电流分流，电流流过机械铃铛200，机械铃铛200响铃，可视化门铃模块400的内置电源启动，内置电源为可视化门铃模块400供电，使得可视化门铃模块400和机械铃铛200同时工作。
若松开可视化门铃模块400的门铃按钮，则可视化门铃模块400与机械铃铛200串联连接，并联连接的开关装置100及机械铃铛200的分压电压为第二电压，第二电压小于第一电压，整流模块20对第二电压进行整流处理，得到第二直流电压vc2，第二直流电压vc2小于第一直流电压vc1，第一充放电支路302及第二充放电支路303接收到第二直流电压vc2开始放电，由于第一充放电支路302的放电速率大于第二充放电支路303的放电速率，使得经过短时间的放电，比较器301的正向输入端 的电压低于比较器301的反向输入端-的电压，比较器301的开漏输出端接地，控制部101失电，驱动开关部102闭合，短接电阻r101并联连接在机械铃铛200两端，开关装置100呈低阻态状态，机械铃铛200的两端近似被短接，交流电源300输出的供电电压全部施加在可视化门铃模块400的两端，使得可视化门铃模块400可正常工作，且机械铃铛200不发声。
由此，本实用新型实施例提供的开关装置，设置开关单元、整流模块及比较模块，开关单元设有控制部和开关部，开关部与短接电阻串联后与机械铃铛并联连接；整流模块将交流电源转换为直流电源，并通过上拉电阻将直流电源输送至控制部；比较模块包括比较器、第一充放电支路及第二充放电支路，第一充放电支路及第二充放电支路与整流模块的输出端电连接，第一充放电支路的充放电速率大于第二充放电支路的充放电速率，比较器的正向输入端与第一充放电支路电连接，比较器的反向输入端与第二充放电支路电连接，比较器的开漏输出端与第一节点电连接，比较器用于检测整流模块的输出端的电压变化，判断门铃按钮是否按下，并驱动开关部闭合或者断开，解决了机械门铃与可视化门铃兼容性的问题，利用充放电速率差异切换智能门铃及机械门铃的电路连接结构，无需设计特定的基准电压，避免使用稳压模块或者带有adc功能的控制芯片进行电路监测，电路结构简单，生产成本低，有利于提高产品竞争力。
可选地，结合参考图2所示，开关单元10包括继电器，开关单元10的开关部102为常闭型开关。
在本实施例中，若开关单元10的控制部101得电，则开关部102断开，短接电阻r101与机械铃铛200断开连接，开关装置100呈高阻态状态；若开关单元10的控制部101失电，则开关部102闭合，短接电阻r101并联连接在机械铃铛200两端，开关装置100呈低阻态状态。
图3是本实用新型实施例一提供的一种用于智能门铃系统的开关装置的电气原理图。
可选地，参考图3所示，第一充放电支路302包括第一电容c1，第二充放电支路303包括第二电容c2，第一电容c1的第一端与比较器301的正向输入端 电连接，第一电容c1的第二端接地；第二电容c2的第一端与比较器301的反向输入端-电连接，第二电容c2的第二端接地，第一电容c1的电容值c10小于第二电容c2的电容值c20。
在本实施例中，基于具有不同电容值的电容充放电速率不同，检测整流模块的输出端的电压是否发生变化，从而判断门铃按钮是否按下，并驱动开关部闭合或者断开。
具体地，若按下可视化门铃模块400的门铃按钮，则整流模块20输出第一直流电压vc1，第一直流电压vc1分别对第一电容c1和第二电容c2进行充电，由于第一电容c1的电容值c10小于第二电容c2的电容值c20，第二电容c2的电压比第一电容c1的电压上升慢，使得充电过程中比较器301的正向输入端 的电压高于比较器301的反向输入端-的电压，比较器301的开漏输出端的电压通过上拉电阻r201被拉高为第一直流电压vc1，控制部101得电，驱动开关部102断开，短接电阻r101与机械铃铛200断开连接，开关装置100瞬间切换至高阻态状态，机械铃铛200响铃。
若松开可视化门铃模块400的门铃按钮，则整流模块20输出第二直流电压vc2，第二直流电压vc2小于第一直流电压vc1，第一电容c1和第二电容c2开始放电，由于第一电容c1的电容值c10小于第二电容c2的电容值c20，第二电容c2的电压比第一电容c1的电压下降慢，使得经过短时间的放电后，比较器301的正向输入端 的电压低于比较器301的反向输入端-的电压，比较器301的开漏输出端接地，控制部101失电，驱动开关部102闭合，短接电阻r101并联连接在机械铃铛200两端，开关装置100呈低阻态状态，机械铃铛200不发声。
本实用新型实施例基于电容值不同的电容充放电时电压变化速率不同的原理设计，不需要稳定的基准电压作参考，避免采用稳压模块或者带有adc功能的控制芯片进行电路监测和驱动，电路结构简单，生产成本低，有利于提高产品竞争力。
可选地，第一电容c1的电容值c10与第二电容c2的电容值c20满足：c20≥2*c10。
具体地，结合电容的充放电特性，第二电容c2的电容值c20越大，充放电过程中第二电容c2的电压变化速率越慢。示例性地，可设置第二电容c2的电容值c20等于第一电容c1的电容值c10的2倍到3倍。
可选地，继续参考图3所示，第一充放电支路302还包括第一分压电阻r1和第二分压电阻r2，第一分压电阻r1的第一端与整流模块20的输出端vcc电连接，第一分压电阻r1的第二端与第二分压电阻r2的第一端电连接，第二分压电阻r2的第二端接地，第一分压电阻r1与第二分压电阻r2之间具有第二节点b，第二节点b还与第一电容c1的第一端电连接；第二充放电支路303还包括第三分压电阻r3和第四分压电阻r4，第三分压电阻r3的第一端与整流模块20的输出端电连接，第三分压电阻r3的第二端与第四分压电阻r4的第一端电连接，第四分压电阻r4的第二端接地，第三分压电阻r3与第四分压电阻r4之间具有第三节点c，第三节点c还与第二电容c2的第一端电连接。
可选地，定义第一分压电阻r1的电阻值r01，第二分压电阻r2的电阻值r02，第三分压电阻r3的电阻值r03，第四分压电阻r4的电阻值r04，r01、r02、r03及r04满足：
具体地，在按下可视化门铃模块400一段时间后，第一电容c1及第二电容c2充电完成，第二节点b及第三节点c的电压达到稳定状态，此时，比较器301的正向输入端 的电压等于第二节点b的电压值vb，该电压值vb满足
需要说明的是，第二节点b的电压值vb及第三节点c的电压值vc之间的电压差值越小，开关装置100的动作灵敏度越高，开关装置100完成高阻态与低阻态之间的切换所需的时间越短，但是，开关装置100的抗干扰能力越低，本领域技术人员可根据实际需求设置第一分压电阻r1至第四分压电阻r4的电阻值，对此不作限制。
图4是本实用新型实施例一提供的另一种用于智能门铃系统的开关装置的电气原理图。
可选地，参考图4所示，开关装置100还包括限流电阻r301，限流电阻r301的第一端与交流电源300电连接，限流电阻r301的第二端与整流模块20的输入端电连接。
在本实施例中，限流电阻r301用于对整流模块20进行限流，防止电流过大损毁整流桥。
可选地，可设置限流电阻r301的电阻值小于100欧姆。
可选地，开关装置还包括滤波单元，滤波单元设置于整流模块20的输出端vcc，滤波单元用于对整流模块20输出的直流电压进行滤波处理。
在本实施例中，滤波单元可采用阻容式滤波结构，有利于提高比较器输入端的电压稳定性，提升比较模块30动作的可靠性。
实施例二
基于上述实施例，本实用新型实施例二提供了一种智能门铃系统，图5是本实用新型实施例二提供的一种智能门铃系统的结构示意图，本实施例适用于兼容机械门铃及可视化门铃的应用场景。
如图5所示，该智能门铃系统1包括：串联连接的机械铃铛200、交流电源300及可视化门铃模块400，以及上述开关装置100，开关装置100与机械铃铛200并联连接。
继续参考图5所示，该开关装置100包括：开关单元10、整流模块20及比较模块30，该比较模块30采用上述实施例公开的电路结构，包括比较器301、第一充放电支路302及第二充放电支路303，第一充放电支路302及第二充放电支路303与整流模块的输出端vcc电连接，第一充放电支路302的充放电速率大于第二充放电支路303的充放电速率，比较器301的正向输入端 与第一充放电支路302电连接，比较器301的反向输入端-与第二充放电支路303电连接，比较器301的开漏输出端与第一节点电连接，其中，比较器301为开漏输出比较器。
本实用新型实施例提供的智能门铃系统，设置开关装置，该开关装置设置开关单元、整流模块及比较模块，开关单元设有控制部和开关部，开关部与短接电阻串联后与机械铃铛并联连接；整流模块将交流电源转换为直流电源，并通过上拉电阻将直流电源输送至控制部；比较模块包括比较器、第一充放电支路及第二充放电支路，第一充放电支路及第二充放电支路与整流模块的输出端电连接，第一充放电支路的充放电速率大于第二充放电支路的充放电速率，比较器的正向输入端与第一充放电支路电连接，比较器的反向输入端与第二充放电支路电连接，比较器的开漏输出端与第一节点电连接，比较器用于检测整流模块的输出端的电压变化，并驱动控制部控制开关部闭合或者断开，解决了机械门铃与可视化门铃兼容性的问题，利用充放电速率差异切换智能门铃及机械门铃的电路连接结构，无需设计特定的基准电压，避免使用稳压模块或者带有adc功能的控制芯片驱动开关，电路结构简单，生产成本低，有利于提高产品竞争力。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
