用于弱电模块的供电系统、单火线开关和智能开关的制作方法

1.本公开的实施例总体上涉及弱电模块的供电，并且更具体地涉及用于弱电模块的供电系统、单火线开关和智能开关。


背景技术：

2.随着智能家居技术的快速发展，诸如单火线开关的智能开关开始越来越多地替代传统的械墙壁开关用于家居电器的开关控制，实现了例如灯具和开关的智能化控制。智能开关包括弱电模块和强电部分。
3.针对弱电模块的供电，传统智能开关采用两种方式。第一种方式：从单火线(即强电部分)取电，以为弱电模块进行供电。此种方式的弊端在于，因弱电模块始终带电并与强电部分连通，会导致有持续的电流从电路流过，当电路中负载较小时，会出现负载灯闪动(即鬼火现象)。第二种方式：将弱电模块由独立的电池供电，与强电电路完全分离，可避免当继电器断开时依然有电流流过负载造成灯闪烁。但此方案的弊端是，因完全需要电池给弱电电路供电，故对电池的容量有较高要求，存在比较大的使用续航时间短的问题。期望能对传统的智能开关的弱电模块的供电进行改善。


技术实现要素：

4.本公开的实施例提供了一种用于弱电模块的供电系统、单火线开关和智能开关，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。
5.根据本公开的第一方面，提供了一种用于弱电模块的供电系统，其特征在于，所述弱电模块包括适于控制ac强电回路的设备操作的微控制器单元，所述供电系统包括：dc功率单元；一次性电池和充电电池；以及第一开关和第二开关，以适于分别将所述一次性电池和充电电池电连接至所述微控制器单元的dc功率单元，其中所述微控制器单元被配置为控制所述第一开关和第二开关以将所述一次性电池和充电电池中的一个选择性地连接至所述dc功率单元，为以所述微控制器单元供电。
6.根据本公开实施例的弱电系统，能够实现为负载供电的强电回路和为弱电模块供电的供电系统的电隔离，并且为弱电模块提供充足的续航能力。
7.在一些实施例中，供电系统还包括适于对所述充电电池进行充电的交流直流转换模块，所述交流直流转换模块从所述ac强电电源汲取电力并且将所汲取的电力转换成dc电力。
8.在一些实施例中，供电系统还包括第三开关，所述交流直流转换模块经由第三开关被连接至所述dc功率单元；其中在所述ac强电回路通路的状态下，所述第一开关和所述第二开关断开，并且所述第三开关闭合，以使得所述dc功率单元能够从所述ac强电电源汲取电力，而为所述dc功率单元提供电力。
9.在一些实施例中，供电系统还包括第四开关，所述交流直流转换模块经由第四开关而被连接至所述充电电池，所述第四开关能够被选择性地闭合，以为所述充电电池进行
充电。
10.在一些实施例中，在所述ac强电回路通路的状态下，所述第四开关能够闭合，以从所述ac强电电源汲取电力而为所述充电电池进行充电。
11.在一些实施例中，在所述ac强电回路开路的状态下，所述第四开关能够响应于来自所述微控制器单元的指令而闭合，以为所述充电电池进行充电。
12.在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关之一被配置为仅能够在所述ac强电回路开路状态下被闭合。
13.在一些实施例中，供电系统还包括电压采样单元，所述电压采样单元适于对所述一次性电池和充电电池中的相应电池进行电压采样；其中所述微控制器单元被配置为基于所述电压采样单元所采样的采样电压的大小来选择所述第一开关和所述第二开关之一闭合。
14.在一些实施例中，所述微控制器单元被配置为：在所述充电电池的采样电压不小于第一预定阈值时，而使得所述第二开关闭合并且所述第一开关断开，以经由所述充电电池为所述dc功率单元提供电力，其中所述第一预定阈值与所述微控制器单元的工作电压相关地被确定。
15.在一些实施例中，所述微控制器单元被配置为：在所述充电电池的采样电压小于第一预定阈值且所述一次性电池的采样电压不小于第二预定阈值时，使得所述第一开关闭合并且所述第二开关断开，以经由所述一次性电池为所述dc功率单元提供电力，其中所述第二预定阈值与所述一次性电池的操作时间裕量相关地确定。
16.在一些实施例中，所述微控制器单元被配置为：在所述一次性电池的采样电压小于所述第二预定阈值时，使得所述充电电池电耦合至所述充电电池的交流直流转换模块，以从所述ac强电电源汲取电力。
17.在一些实施例中，所述弱电模块包括用于控制单火线开关的继电器操作的继电器的微控制器单元。
18.在一些实施例中，所述一次性电池的电容量在500mah-2000mah的量级；所述充电电池在几mah-几十mah的量级。
19.根据本公开的第二方面，提供了一种单火线开关。单火线开关可包括强电回路，其一端与ac强电电源相连，其另一端与负载相连；继电器，其设置在强电回路上；弱电模块，包括适于控制所述继电器的通断的微控制器单元；以及根据第一方面所述的供电系统。
20.根据本公开的第二方面，提供了一种智能开关。智能开关可包括强电回路，其一端与ac强电电源相连，另一端与负载相连；弱电模块，包括适于控制所述强电电路的通断的微控制器单元；以及根据第一方面所述的供电系统。值得说明的是，这里的术语“智能开关”包括利用控制器单元来控制电路通断的开关，控制器单元借助低压直流电来供电。
附图说明
21.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例。
22.图1示出了根据本公开的第一实施例的供电系统的示意图。
23.图2示出了根据本公开的第二实施例的供电系统的示意图。
24.图3示出了根据本公开的第三实施例的供电系统的示意图。
25.在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
26.下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
27.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本公开的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本公开的限制。
28.如前所述，传统智能开关采用从单火线(即强电部分)取电的方式以为弱电模块进行供电；会出现负载灯闪动(即鬼火现象)；而当将弱电模块由独立的电池供电，可避免当继电器断开时依然有电流流过负载造成灯闪烁；但此方案存在比较大的使用续航时间短的问题。针对上述技术问题，根据本公开实施例的供电系统提供了采用一次性电池和充电电池组合供电的方式，有效地解决了传统智能开关所面临的技术问题。下面结合附图详细说明根据本公开实施例的弱电模块的供电系统。值得说明的是，尽管在本公开实施例的描述中以智能开关为例说明了根据本公开实施例供电系统的应用场景，根据本公开实施例的供电系统不限于智能开关，也可以用于其他需要从强电回路(例如市电供电网络)来汲取电力的其他电气设备。
29.图1示出根据本公开的第一实施例的供电系统100的示意图。如图1所示，智能开关可包括继电器300和微控制器单元(mcu)30。继电器300的一端可连接至ac强电电源200，继电器300的另一端连接至负载400。ac强电电源200例如可为市电电源；负载400可包括各种家用电器设备，例如灯具、音响、电视机、监控设备等等。智能开关还可包括射频模块(未示出)，以实现智能开关与其他电气设备的互联通信。智能开关还可包括为弱电模块供电的供电系统100。供电系统可包括dc功率单元60，其被配置为智能开关的弱电模块供电。dc功率单元60可被连接至mcu 30和继电器300。继电器300可响应于来自于微控制器单元30的指令而使得dc功率单元60为继电器300供电，以对负载400的供电和断电进行控制。
30.如图1所示，供电系统100可包括与dc功率单元60分别连接的一次性电池10和充电电池20。供电系统还包括第一开关52和第二开关54。第一开关52适于将一次性电池10选择性地电连接至dc功率单元60，以使得经由一次性电池10为弱电模块供电。第二开关54适于将充电电池20选择性地连接至dc功率单元60，以使得经由充电电池20为弱电模块供电。
31.根据本公开实施例的供电系统通过一次性电池10和充电电池20的组合为弱电模块供电，并且通过选择性地控制第一开关52和第二开关54，由此可以为弱电模块的供电提供了灵活的方式，并且可以在鬼火的情况下，显著提高续航时间。
32.图2示出了根据本公开的第二实施例的供电系统100’的示意图。如图2所示，供电
系统100’还可包括交流直流转换模块40。交流直流转换模块40例如可包括整流电路以将ac强电电源200汲取的电力转换成dc电力。通过设置交流直流转换模块40，可以例如在负载400操作的状态下，借助交流直流转换模块40直接对dc功率单元60进行供电，由此避免使用一次性电池10和充电电池20中的蓄电，以增强供电系统的续航能力。
33.如图2所示，供电系统100’还可包括第三开关56，第三开关56适于将交流直流转换模块40连接至dc功率单元60。通过设置第三开关56，可以控制交流直流转换模块40直接向dc功率单元60进行供电时机。在这种情况下，可以有效地节省一次性电池10和充电电池20中电力。这例如在负载操作的状态下，特别具有好处。
34.在一些实施例中，在ac强电回路通路的状态下(例如，负载处于操作状态下)，第一开关52和第二开关54断开，并且第三开关56闭合。由此，dc功率单元60能够从ac强电电源汲取电力。在这种情况下，通过第一开关52和第二开关54断开，可避免使用一次性电池10和充电电池20；同时，可通过交流直流转换模块40为dc功率单元60提供电力。
35.图3示出了根据本公开的第三实施例的供电系统100”的示意图。如图3所示，供电系统100”可包括第四开关58，交流直流转换模块40经由第四开关58被连接至充电电池20。第四开关58能够被选择性地闭合，以为充电电池20进行充电。由此，可以通过控制第四开关58的开闭实现充电电池20的充电控制。第四开关58可包括继电器或者隔离器，例如通过隔离器实现负载供电系统与弱电模块的直流供电系统的电隔离。
36.在一些实施例中，在ac强电回路通路的状态下(即负载操作时)，第四开关58能够闭合，以从ac强电电源汲取电力而为充电电池20进行充电。在这种情况下，可以在ac强电回路通路的情况下，实现充电电池20自动充电控制。在一些情况下，充电电池20可包括保护电路以防止充电电池20被过渡充电。
37.在一些实施例中，一次性电池10的电容量在500mah-2000mah的量级；充电电池20在几mah-几十mah的量级。由此，可以显著降低充电电池20的成本。通过充电电池20与一次性电池10的协作，并且通过控制充电电池20的操作和充电定时，能够确保供电系统的充足的续航能力。
38.在一些实施例中，在ac强电回路开路的状态下(即负载不操作时)，第四开关58能够响应于来自微控制器单元30的指令而闭合，以为dc功率单元60提供电力。在这种情况下，即使负载不操作，也可以选择性地控制第四开关58闭合实现充电电池20的充电。这在负载长期不工作的情况下，具备显著的优势。例如，通过选择性地为充电电池20进行充电，以尽可能得使用充电电池20的电力来操作弱电模块，而避免使用一次性电池10内所存储的电力，进而提高供电系统的续航能力。
39.在一些实施例中，第一开关52和第二开关54之一被配置为仅在ac强电回路开路状态下被闭合。通过这种方式，当ac强电回路开路状态下(即负载不工作的时候)，避免使用一次性电池10和充电电池20中的电力，进而提高供电系统的续航能力。
40.在一些实施例中，供电系统100、100’、100”还包括电压采样单元(未示出)。电压采样单元适于对一次性电池10和充电电池20中的相应电池进行电压采样；微控制器单元30被配置为基于电压采样单元所采样的采样电压的大小来选择第一开关52和第二开关54之一闭合。由此，可以根据一次性电池10和充电电池20的电量来选择一次性电池10和充电电池20中的哪一个来为弱电模块供电。
41.在一些实施例中，微控制器单元30被配置为：在充电电池20的采样电压不小于第一预定阈值时，而使得第二开关54闭合并且第一开关52断开，以经由充电电池20为dc功率单元60提供电力。第一预定阈值与微控制器单元30的工作电压相关地被确定。在这种情况下，可以在充电电池20的电压满足弱电模块的电压需求的情况下，优先使用充电电池20来为弱电模块供电，而避免使用一次性电池10，由此可以提高供电系统的续航能力。
42.在一些实施例中，微控制器单元30被配置为：在充电电池20的采样电压小于第一预定阈值且一次性电池10的采样电压不小于第二预定阈值时，使得第一开关52闭合并且第二开关54断开，以经由一次性电池为dc功率单元60提供电力。第二预定阈值与一次性电池10的操作时间裕量相关地确定。在这种情况下，可以在充电电池20的电压不满足弱电模块的电压需求的情况下，使用充电电池20来为弱电模块供电，由此可以确保供电系统能够为弱电模块进行供电，确保弱电模块的工作不受影响。
43.在一些实施例中，微控制器单元30被配置为：在一次性电池10的采样电压小于第二预定阈值时，使得充电电池20电耦合至充电电池20的交流直流转换模块40，以从ac强电电源汲取电力。在这种情况下，可以在一次性电池10的电量达到一定条件下，通过利用交流直流转换模块40为充电电池20供电。由此，确保一次性电池10的电量总是保持在预定第二预定阈值水平，以尽可能得利用充电电池20来为弱电模块供电；由此，可以进一步提高供电系统的续航能力。
44.根据本公开的实施例，还提供一种单火线开关。单火线开关包括：强电回路，其一端与ac强电电源200相连，另一端与负载相连；继电器300，其设置在所述强电回路上；弱电模块，包括适于控制所述继电器300的通断的微控制器单元30；以及根据上述方面所述的供电系统，适于为所述弱电模块供电。根据本公开的实施例，还提供一种智能开关。智能开关包括：强电回路，其一端与ac强电电源相连，另一端与负载相连；弱电模块；以及根据上述方面所述的供电系统，适于为所述弱电模块供电。根据本公开实施例的单火线开关和智能开关能够为弱电模块提供充足的续航能力，特别是在负载不操作时，能够实现强电系统和弱电模块的电隔离同时确保弱电模块的电力续航能力。
45.此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
46.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
47.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。