墙壁伴侣开关控制装置及智能开关系统的制作方法

1.本实用新型涉及家具开关技术领域，特别涉及一种墙壁伴侣开关控制装置及智能开关系统。


背景技术：

2.目前智能控制开关类的产品已经越来越普遍的应用在人们日常生活中，使用智能控制开关类的产品来控制设备更灵活，更方便。配合智能控制开关使用的墙壁开关目前都是传统的机械开关，当传统的机械开关关闭后，智能控制开关也就断电了，设备也没电了，不能实时联网控制设备，不便于用户日常对智能开关的使用，如何同时实现外部机械开关和智能开关的独立控制成为了困扰用户使用的现实问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种墙壁伴侣开关控制装置及智能开关系统，旨在提高智能开关系统使用的便利性，以使得用户能够同时独立使用外部机械开关和智能开关对设备进行控制。
4.本实用新型提出一种墙壁伴侣开关控制装置，应用于智能开关系统，智能开关系统包括智能开关和外部机械开关，所述外部机械开关与所述墙壁伴侣开关控制装置电连接，所述智能开关分别与火线和零线电连接，壁伴侣开关控制装置包括：
5.通讯电路，所述通讯电路用于与所述智能开关通讯连接；
6.开关检测电路，所述开关检测电路与所述外部机械开关电连接，所述开关检测电路用于检测所述外部机械开关的开关动作，并输出相应的开关检测信号；
7.主控电路，其分别与所述通讯电路和所述开关检测电路电连接，所述主控电路用于根据所述开关检测信号，输出对应的开关控制信号经所述通讯电路上传至所述智能开关，以控制智能开关执行相应的开关动作。
8.可选地，所述墙壁伴侣开关控制装置还包括供电组件，所述供电组件分别与所述通讯电路、主控电路和开关检测电路电连接，用于为所述通讯电路、主控电路和开关检测电路提供工作电压。
9.可选地，所述供电组件包括电池、第二esd管、第二开关管、第二电容和第八电阻，所述电池的负极通过第八电阻与所述火线连接，所述电池的正极、所述第二esd管的第一端分别与所述第二开关管的源极端连接，所述第二开关管的栅极端、所述电池的负极、所述第二esd管的第二端分别与所述第二电容的第二端连接，所述第二开关管的漏极端与所述第二电容的第一端连接。
10.可选地，所述主控电路包括主控芯片，所述通讯电路包括通讯芯片；其中，所述主控芯片与所述通讯芯片可以集成于同一集成芯片内。
11.可选地，所述墙壁伴侣开关控制装置还包括计时器，所述计时器与所述主控电路电连接，所述计时器用于设置预设时间；
12.所述主控电路还用于在输出对应的所述开关控制信号经所述通讯电路上传至所述智能开关时，控制所述计时器开始计时，并在所述预设时间时长后，控制所述通讯电路进入休眠状态。
13.可选地，所述主控电路还用于在接收到所述开关检测信号时，控制所述通讯电路进入工作状态。
14.可选地，所述墙壁伴侣开关控制装置还包括指示组件，所述指示组件与所述主控电路电连接；
15.所述指示组件还用于在所述主控电路的控制下，指示所述通讯电路的工作状态。
16.可选地，所述墙壁伴侣开关控制装置还包括开关类型选择组件，所述开关类型选择组件与所述主控电路电连接；
17.所述开关类型选择组件用于设定所述外部机械开关的类型，并以设定的所述外部机械开关的类型输出对应的开关类型信号；
18.所述主控电路用于根据所述开关类型信号，确定所述外部机械开关的类型。
19.可选地，所述墙壁伴侣开关控制装置还包括外壳、电路板；所述电路板、供电组件设置于所述外壳内；
20.所述通讯电路、开关检测电路、主控电路、计时器、指示组件和开关类型选择组件均设置在所述电路板上；所述供电组件与所述电路板电连接；
21.所述电路板上还设置有开关检测接入端、火线接入端和智能开关连接端，所述开关检测接入端与所述开关检测电路的输入端电连接，所述火线接入端与所述电池的负极电连接，所述火线接入端与所述智能开关连接端电连接。
22.本实用新型还提出一种智能开关系统，所述智能开关系统包括智能开关、外部机械开关和如上述任一项所述的墙壁伴侣开关控制装置，所述外部机械开关与所述墙壁伴侣开关控制装置电连接，所述智能开关分别与火线和零线电连接。
23.本实用新型通过设置开关检测电路检测外部机械开关的开关动作，并输出相应的开关检测信号，以使主控电路用于根据开关检测信号，输出对应的开关控制信号经通讯电路上传至智能开关，以控制智能开关执行相应的开关动作。如此，在实际应用中，智能开关可以直接与火线和零线电连接，防止因为外部机械开关断开导致无法远程控制智能开关，并且用户还可以同时通过外部机械开关控制当前设备启动/关闭。从而使得用户能够同时通过远程通信和手动触发两种方式控制当前设备启动/关闭，提高了智能开关系统使用的便利性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本实用新型墙壁伴侣开关控制装置一实施例的模块示意图；
26.图2为现有技术中智能开关的一电路示意图；
27.图3为本实用新型墙壁伴侣开关控制装置一实施例的电路示意图；
28.图4为本实用新型墙壁伴侣开关控制装置另一实施例的电路具体示意图。
29.附图标号说明：
[0030][0031]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0032]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
为提高智能开关系统使用的便利性，以使得用户能够同时独立使用外部机械开关和智能开关对设备进行控制，本实用新型提出一种墙壁伴侣开关控制装置，应用于智能开关系统，智能开关系统包括智能开关和外部机械开关，外部机械开关与墙壁伴侣开关控制装置电连接，智能开关分别与火线和零线电连接。
[0034]
参考图1，在一实施例中，本实用新型提出的墙壁伴侣开关控制装置包括通讯电路10、开关检测电路20和主控电路30，开关检测电路20与外部机械开关电连接，主控电路30分别与通讯电路10和开关检测电路20电连接。
[0035]
其中，通讯电路10用于与智能开关通讯连接，开关检测电路20用于检测外部机械开关的开关动作并输出相应的开关检测信号，主控电路30用于根据开关检测信号，输出对应的开关控制信号经通讯电路10上传至智能开关，以控制智能开关执行相应的开关动作。
[0036]
在本实施例中，开关检测电路20可以采用上拉电路或下来电路和电阻组成的电平转换电路来实现，电平转换电路的检测端与外部机械开关连接，并根据外部机械开关的动作改变输出的开关检测信号，当外部机械开关处于打开状态时，电平转换电路可以输出高电平信号，当外部机械开关处于闭合状态时，电平转换电路可以输出低电平信号。同理，也可以是当外部机械开关处于打开状态时，电平转换电路可以输出低电平信号，当外部机械开关处于闭合状态时，电平转换电路可以输出高电平信号。
[0037]
在本实施例中，通讯电路10可以采用无线通讯芯片来实现，无线通讯芯片可以通过wifi、局域网、4g/5g、蓝牙等无线通讯网络与外部终端例如智能开关建立通讯连接。
[0038]
在本实施例中，主控电路30可以采用主控芯片来实现，例如mcu、dsp(digital signal process，数字信号处理芯片)、fpga(field programmable gate array，可编程逻辑门阵列芯片)等，主控芯片内部可以集成有adc检测模块、时钟模块、运算模块、存储模块等多个功能模块。主控芯片可以根据接受到的开关检测信号的电平状态，输出对应的开关控制信号经通讯电路10进行信号处理后上传至所述智能开关，以控制智能开关执行相应的开关动作。例如，若开关检测信号为低电平信号时代表外部机械开关闭合，开关检测信号为
高电平信号时代表外部机械开关断开时。当主控芯片接收到开关检测信号为低电平信号时，便会输出开关闭合控制信号经通讯电路10上传至所述智能开关，以使智能开关在接受到开关闭合控制信号时，为设备供电，以启动设备。当主控芯片接收到开关检测信号为高电平信号时，便会输出开关断开控制信号经通讯电路10上传至所述智能开关，以使智能开关在接受到开关断开控制信号时，为设备断电，以停止设备工作。
[0039]
本实用新型通过设置开关检测电路20检测外部机械开关的开关动作，并输出相应的开关检测信号，以使主控电路30用于根据开关检测信号，输出对应的开关控制信号经通讯电路10上传至智能开关，以控制智能开关执行相应的开关动作。如此，在实际应用中，智能开关可以直接与火线和零线电连接，防止因为外部机械开关断开导致无法远程控制智能开关，并且用户还可以同时通过外部机械开关控制当前设备启动/关闭。从而使得用户能够同时通过远程通信和手动触发两种方式控制当前设备启动/关闭，提高了智能开关系统使用的便利性。
[0040]
参考图3和图4，在本实用新型一实施例中，主控电路30包括主控芯片，通讯电路10包括通讯芯片。墙壁伴侣开关控制装置还包括供电组件40，供电组件40分别与通讯电路10、主控电路30和开关检测电路20电连接，用于为通讯电路10、主控电路30和开关检测电路20提供工作电压。
[0041]
需要理解的是，在实际应用中，参考图2，现有技术中的外部机械开关都是采用了单火线，所以需要在墙壁伴侣开关控制装置内设置额外的供电组件40为内部电路进行供电。
[0042]
在本实施例中，供电组件40包括电池、第二esd管esd2、第二开关管q2、第二电容c2和第八电阻r8，所述电池的负极通过第八电阻r8与所述火线连接，所述电池的正极、所述第二esd管esd2的第一端分别与所述第二开关管q2的源极端连接，所述第二开关管q2的栅极端、所述电池的负极、所述第二esd管esd2的第二端分别与所述第二电容c2的第二端连接，所述第二开关管q2的漏极端与所述第二电容c2的第一端连接。
[0043]
其中，第八电阻r8为0欧电阻，并使电池的负极，即电路的参考地，与火线电连接，使整个电路将火线作为参考地，便于在对现有技术的外部机械开关进行改装，以及便于检测外部机械开关的开关动作。第二开关管q2为npn mos管，用于在电池正反反向接入时，阻断后级电路与电池之间的通路，防止反接的电池对后级电路中的器件造成损耗。第二电容c2的第一端为供电组件40的输出端，输出第一电压v1为后级电路提供工作电压。
[0044]
在本实施中，主控电路30包括主控芯片，通讯电路10包括通讯芯片，主控芯片与所述通讯芯片可以集成于同一集成芯片内，即主控电路30可以包括集成电路加外围电路以同时实现主控芯片和通讯芯片的作用。
[0045]
具体地，参考图4，以采用集成芯片u1为例进行说明，主控电路30包括集成芯片u1、第三电容c3、第四电容c4、第一电感l1和天线ant，集成芯片u1具有电源脚vdd、通讯脚tx和开关检测信号输入脚key。开关检测电路20包括第一电阻r1、第二电阻r2、第一电容c1和第一esd管esd1。第一电阻r1的第一端与外部机械开关的第一端连接，外部机械开关的第二端与火线连接，第一电阻r1的第二端、第二电阻r2的第二端、第一电容c1的第一端、第一esd管esd1的第一端分别与连接，第二电阻r2的第一端与第一电压v1连接，第一esd管esd1的第二端和第一电容c1的第二端均与参考地连接，集成芯片u1的电源脚vdd与第一电压v1连接，集
成芯片u1的通讯脚tx分别与第三电容c3的第一端、第一电感l1的第一端电连接，集成芯片u1的开关检测信号输入脚key与第二电阻r2的第一端连接，第四电容c4的第一端、第一电感l1的第二端分别与天线nat的馈电端电连接，第三电容c3的第二端与第四电容c4的第二端均接地。
[0046]
其中，第三电容c3、第四电容c4和第一电感l1组成了“π型网络”由于集成芯片u1向智能开关发送的信号为高频信号，通过在天线的馈电部和集成芯片u1之间设置π型网络能够有效的降低高平信号的驻波，并且过滤二次谐波，从而降低高频信号的畸变，提高集成芯片u1与智能开关之间通讯的稳定性，进而提高墙壁伴侣开关控制装置工作的可靠性。
[0047]
当外部机械开关闭合时，外部机械开关两端导通，第二电阻r2的第二端的电平被拉到参考地，集成芯片u1通过开关检测信号输入脚key接收到低电平信号，便确认当前外部机械开关处于闭合状态，故通过通讯脚tx、π型网络、天线和无线通讯网络，例如蓝牙通讯网络向与之匹配的智能开关输出对应的闭合信号，以使智能开关在接收到闭合信号时，给设备开始供电，以控制设备开始工作。例如设备为灯时，智能开关在接收到闭合信号时，控制灯点亮。
[0048]
同理，当外部机械开关断开时，即外部机械开关两端处于开路状态，第二电阻r2的第二端的电平被上拉到第一电压v1，集成芯片u1通过开关检测信号输入脚key接收到高电平信号，便确认当前外部机械开关处于开路状态，故通过通讯脚tx、π型网络、天线和无线通讯网络，例如蓝牙通讯网络向与之匹配的智能开关输出对应的断开信号，以使智能开关在接收到断开信号时，给设备断电，以停止设备的工作。
[0049]
通过上述设置，能够在实现智能开关和外部机械开关独立对设备的供电进行控制的同时，还精简了电路结构，有效地降低了电路的布线面积，从而减小了墙壁伴侣开关控制装置的体积，提高了墙壁伴侣开关控制装置的集成化。
[0050]
参考图3和图4，在本实用新型一实施例中，墙壁伴侣开关控制装置还包括计时器，计时器与主控电路30电连接，计时器用于设置预设时间；
[0051]
主控电路30还用于在接收到开关检测信号时，控制通讯电路10进入工作状态。
[0052]
主控电路30还用于在输出对应的开关控制信号经通讯电路10上传至智能开关时，控制计时器开始计时，并在预设时间时长后，控制通讯电路10进入休眠状态。
[0053]
在本实施例中，以上述实施例中器件为例进行说明，计时器可以采用振荡器来实现计时并且直接集成在主控电路30中，还可以采用外部晶振或者计时芯片进行计时并且与主控电路30电连接，本实施例以采用集成了主控芯片和蓝牙芯片的集成芯片u1外部连接外部晶振y1为例进行说明。
[0054]
在实际应用中，当用户触发了外部机械开关时，开关检测电路20会改变当前输出的开关检测信号，例如合上开关时从高电平信号转换为低电平信号，或者是断开开关时从低电平信号转换高电平信号，集成芯片u1会检测到开关检测信号的电平变化，并且唤醒集成芯片u1内部的通讯单元开始工作。同时通过外部晶振开始计时，若在通过通讯单元和天线控制智能开关动作后的预设时间时长内，外部机械开关依然没有被触发，集成芯片u1便可以控制内部的通讯单元进入休眠状态，直至下次被开关检测信号的电平变化唤醒。从而降低整个电路的功耗，延长电池的使用时间，减少用户更换电池的频率。
[0055]
参考图3和图4，在本实用新型一实施例中，墙壁伴侣开关控制装置还包括指示组
件50，指示组件50与主控电路30电连接。
[0056]
指示组件50还用于在主控电路30的控制下，指示通讯电路10的工作状态。
[0057]
在本实施中，指示组件50可以为led灯，当用户触发外部机械开关时，主控电路30根据开关检测电路20的传来的开关检测信号，在通过通讯电路10控制智能开关开始工作的同时，还可以控制led灯点亮一次或者常亮，以提示用户当前通讯电路10正处于工作状态，并且还可以在通讯电路10进入休眠状态时，控制led灯灭灯以提示用户当前通讯电路10处于休眠状态。
[0058]
具体地，以指示组件50包括led为例进行说明，指示组件50包括led灯d1、第六电阻r6、第七电阻r7，第一开关管q1，第一开关管q1为npn三极管，集成芯片u1具有指示端ind，led灯d1的第一端与第六电阻r6的第二端连接，led灯d1的第二端与第一开关管q1的漏极连接，第六电阻r6的第一端、第七电阻r7的第一端分别与第一电压v1连接，第一开关管q1的栅极、第七电阻r7的第二端分别与集成芯片u1的指示端ind连接。在集成芯片u1控制内部的通讯单元工作时，通过集成芯片u1的指示端ind输出高电平信号，以控制第一开关管q1导通，点亮led灯d1，在集成芯片u1控制内部的通讯单元休眠时，通过集成芯片u1的指示端ind输出低电平信号，以控制第一开关管q1断开，以关闭led灯d1。
[0059]
通过上述设置，能够使用户在触发外部机械开关时，得知当前墙壁伴侣开关控制装置的工作状态，提高了用户使用的便利性。
[0060]
参考图3和图4，在本实用新型一实施例中，墙壁伴侣开关控制装置还包括开关类型选择组件60，开关类型选择组件60与主控电路30电连接；
[0061]
开关类型选择组件60用于设定外部机械开关的类型，并以设定的外部机械开关的类型输出对应的开关类型信号；
[0062]
主控电路30用于根据开关类型信号，确定外部机械开关的类型。
[0063]
需要理解的是，在实际中，常规的家用控制设备通电与否的外部机械开关有两种类型，一种是拨动式开关，一种是回弹式开关，两种开关信号的触发机制并不相同。
[0064]
故在本实施例中，为了兼容两种外部机械开关的类型，在本实施例中设置了开关类型选择组件60，开关类型选择组件60可以采用拨码开关来组成，用户在使用墙壁伴侣开关控制装置，可以手动拨动拨码开关，使拨码开关根据用户的设定输出对应的开关类型信号，例如高电平信号为拨动式开关、低电平信号为回弹式开关。主控电路30在接受到开关类型信号后，可以通过集成芯片内部的处理单元，根据开关类型信号的信号电平，匹配对应的控制程序，以识别与判断当前外部机械开关的开关动作。
[0065]
具体地，以开关类型选择组件60采用拨码开关s1为例结合上述实施例进行说明，集成芯片u1具有开关类型输入脚sw，开关类型选择组件60包括拨码开关s1、第三电阻r3、第四电阻r4和第五电阻r5，第四电阻r4的第二端与第一电压v1连接，第四电阻r4的第一端与拨码开关s1的第一输入端连接，第五电阻r5的第二端接地，第五电阻r5的第一端与拨码开关s1的第二输入端连接，拨码开关s1的输出端通过第三电阻r3与集成芯片u1的开关类型输入脚sw连接。当用户拨动拨码开关至第一档位，即将输出端与第一输入端连接，集成芯片u1通过开关类型输入脚sw接收到高电平信号，集成芯片u1内部的处理单元匹配为拨动式开关程序，当用户合上外部机械开关时，集成芯片u1通过开关检测脚key接收到低电平信号，确认当前外部机械开关闭合，并通过天线和集成芯片内部的通讯单元将外部机械开关的闭合
状态上传至智能开关，以使智能开关开始对设备供电，从而使设备开始工作。同理，当当用户拨动拨码开关至第二档位，即将输出端与第二输入端连接，集成芯片u1通过开关类型输入脚sw接收到低电平信号，集成芯片u1内部的处理单元匹配为回弹式开关程序，当用户按下外部机械开关时，集成芯片u1通过开关检测脚key接收到一个低电平脉冲，并控制智能开关切换当前设备的供电状态。
[0066]
通过上述设置，能够使墙壁伴侣开关控制装置兼容不同的外部机械开关，提高了墙壁伴侣开关控制装置的兼容性，便于用户进行改装。
[0067]
参考图1、图2、图3和图4，在本实用新型一实施例中，墙壁伴侣开关控制装置还包括外壳、电路板；电路板、供电组件40设置于外壳内。通讯电路10、开关检测电路20、主控电路30、计时器、指示组件50和开关类型选择组件60均设置在电路板上；供电组件40与电路板电连接。
[0068]
其中，供电组件40为电池，电池的负极与火线连接。电路板上还设置有开关检测接入端、火线接入端和智能开关连接端，开关检测接入端与开关检测电路20的输入端电连接，火线接入端与电池的负极电连接，火线接入端与智能开关连接端电连接。
[0069]
需要理解的是，参考图1，在现有技术中，外部机械开关的第一端与火线连接，第二端通过第二连接线与智能开关连接，当外部机械开关闭合时，火线接入智能开关。
[0070]
在本实施例中，电池的负极与火线之间可以通过第八电阻r8实现电连接，第八电阻r8为0r电阻，即墙壁伴侣开关控制装置中的任一电路的参考地均为火线l。如此，在实际的对于现有的外部机械开关改装的过程中，可以不改变外部机械开关第一端与火线之间的连接，只需要断开第二连接线与外部机械开关第二端之间的连接，并且将墙壁伴侣开关控制装置的开关检测接入端以及火线接入端加装在对应外部机械开关的两端上，开关检测接入端、火线接入端与智能开关连接端可以为金属卡槽，以使得火线接入墙壁伴侣开关控制装置并与电池负极电连接，以及使得外部机械开关的第二端与开关检测电路20的输入端连接，即与第一电阻r1的第一端连接。同时，在实际改装过程中，将第二连接线接入墙壁伴侣开关控制装置的智能开关连接端，以与火线实现电连接，从而形成参考图3的电路结构，以使智能开关能够在不受到外部机械开关的影响而工作，并且用户还可以通过外部机械开关同时控制是否给设备通电。
[0071]
通过上述设置，有利于提高维护人员对现有的墙壁机械开关进行改装的便利性，无需额外设置其他线路，同时将火线设置为参考地，也便于开关检测电路20检测外部机械开关的开关状态。
[0072]
本实用新型还提出一种智能开关系统，智能开关系统包括智能开关、外部机械开关和如上述任一项的墙壁伴侣开关控制装置。
[0073]
值得注意的是，由于本实用新型智能开关系统基于上述的墙壁伴侣开关控制装置，因此，本实用新型智能开关系统的实施例包括上述墙壁伴侣开关控制装置全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。
[0074]
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。