阅读说明：本技术 一种联控单火线电子开关及其控制方法 (Joint control single live wire electronic switch and control method thereof ) 是由 卢健华 何超平 于 2020-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种联控单火线电子开关及其控制方法,属于电子开关技术领域,包括用于控制负载输入端通断的单火开关和用于触发单火开关通断状态翻转的机械开关,所述单火开关包括开关量检测模块、微控制单元、电子开关模块和电源采集模块,所述开关量检测模块分别与火线L、机械开关和微控制单元连接,所述电子开关模块受控于微控制单元,并且通过机械开关的通断触发微控制单元控制电子开关模块切换状态从而控制负载所处回路的通断,通过开关量检测模块快速获取正确的机械开关状态,同步的实现智能化控制,只需要额外增加一路状态检测作为双控控制输入,方便扩展,远端开关采用物理电工开关,低成本,兼容绝大部分双控改造。(The invention discloses a joint control single-live wire electronic switch and a control method thereof, belonging to the technical field of electronic switches, comprising a single-live switch for controlling the on-off of a load input end and a mechanical switch for triggering the on-off state of the single-live switch to turn over, wherein the single-live switch comprises a switching value detection module, a micro control unit, an electronic switch module and a power supply acquisition module, the switching value detection module is respectively connected with a live wire L, a mechanical switch and the micro control unit, the electronic switch module is controlled by the micro control unit, the micro control unit is triggered by the on-off of the mechanical switch to control the on-off state of a loop where a load is positioned, the correct mechanical switch state is rapidly acquired by the switching value detection module, the intelligent control is synchronously realized, only one path of state detection needs to be additionally added as the control input, and the double control, the remote switch adopts a physical and electrical switch, is low in cost and is compatible with most double-control transformation.)

一种联控单火线电子开关及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子开关技术领域，尤其涉及一种联控单火线电子开关，包括单火开关及机械开关。

背景技术

双控开关是一个开关同时带常开、常闭两个触点（即为一对）。通常用两个双控开关控制一个灯或其它电器即是可以有两个开关来控制灯具等电器的开关。比如，在楼下时打开开关，到楼上后关闭开关。如果是采取常规开关的话，想要把灯关上，就要跑下楼去关，这样操作相当麻烦。采用双控开关，则可以避免这个麻烦。

现有技术出现了一些解决跑上跑下进行开关操作的麻烦，参见申请号为201510133534.6、发明名称为：能兼容双控或多控机械开关布线的电子开关的中国发明公开了一种电子开关，该电子开关由主开关和副开关组成，通过主开关和副开关的配合解决了异地操控日光灯的问题并同时解决了负载日光灯的闪烁问题。

但现有技术的电子开关均未能正确获取机械开关的状态并反馈给用户。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的技术问题是如何正确获取机械开关的状态并反馈给用户，实现智能化控制目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案一种联控单火线电子开关，包括用于控制负载输入端通断的单火开关和用于触发单火开关通断状态翻转的机械开关，其中单火开关与负载在一个回路中串联；

所述单火开关包括开关量检测模块、微控制单元、电子开关模块和电源采集模块，所述开关量检测模块分别与机械开关、微控制单元以及负载所处回路其中一端输入端连接，上述回路的输入端可以是火线L也可以是零线N；

所述电子开关模块受控于微控制单元，并且通过机械开关的通断触发微控制单元控制电子开关模块切换状态从而控制负载所处回路的通断。

作为优选，所述单火开关与机械开关串联连接后与负载连接；

所述单火开关一端具有至少一个第一接口端IN L，另一端至少具有一个第二接口端OUT A和一个第三接口端OUT B，所述电子开关模块通过控制第一接口端IN L与第三接口端OUT B之间的通断从而控制负载3所处回路的通断，所述开关量检测模块通过第二接口端OUT A连接机械开关。

作为优选，在另一技术方案中，所述单火开关及机械开关串联连接后与负载连接方式如下：

所述单火开关的一端通过第一接口端IN L与火线L连接，另一端通过第二接口端OUT A与所述机械开关一端接线端连接，第三接口端OUT B与负载串联连接后再接入零线N，机械开关另一端接线端与负载串联连接后再接入零线N。

作为优选，所述单火开关及机械开关串联连接后与负载连接方式如下：

所述机械开关的一端接线端与火线L连接，机械开关另一端接线端与单火开关第二接口端OUT A连接，所述单火开关通过第三接口端OUT B与火线L连接，另一端的第一接口端INL与负载串联连接后再接入零线N。

作为优选，所述开关量检测模块包括整流二极管、光电隔离耦合器、第一三极管至第三三极管、第一电容及第一电阻至第七电阻，所述第二电阻一端IN L接入电源火线L或负载，另一端与所述整流二极管负极、光电隔离耦合器中的二极管正极连接，所述整流二极管正极与所述光电隔离耦合器中的二极管负极连接后与所述第一电阻一端连接，所述第一电阻另一端通过第二接口端OUT A连接机械开关信号量输入端，所述光电隔离耦合器中的三极管发射极分别与所述第五电阻一端、第一电容阳极、第一三极管基极连接，所述光电隔离耦合器中的三极管集电极分别与所述第三电阻一端、第四电阻一端、第三三极管集电极连接并接入所述微控制单元VCC端；

所述第一三极管发射极与所述第二三极管发射极连接后与所述第六电阻一端连接，所述第一三极管集电极分别连接所述第二三极管基极、第三电阻另一端；

所述第二三极管集电极分别与所述第三三极管基极、第四电阻另一端连接，所述第三三极管的发射极与所述第七电阻一端连接并接入所述微控制单元的开关信号量检测引脚Vol；

所述第五电阻另一端、第一电容负极、第六电阻一端另一端、第七电阻另一端连接后接地。

作为优选，在另一技术方案中，所述开关量检测模块包括电阻R1、电阻R2和运算放大器，所述电阻R1两端分别连接第二接口端OUT A和运算放大器同相输入端，所述电阻R2两端分别连接第三接口端OUT B和运算放大器反相输入端，所述运算放大器的输出端连接微控制单元的开关信号量检测引脚Vol，所述运算放大器正电源端连接微控制单元VCC端，运算放大器负电源端接地。

作为优选，所述单火开关还包括通信模块和本地控制模块，微控制单元信号输出端分别与通信模块和本地控制模块连接；

所述本地控制模块包括指示灯和用于触发微控制单元控制电子开关模块切换状态从而控制负载所处回路的通断的按键，所述微控制单元通过通信模块与外部终端通信连接，所述通信模块采用红外、低功耗蓝牙、WiFi模块的其中一种或多种，所述外部终端包括遥控器、内置APP的移动终端的其中一种或多种；

所述电子开关模块为继电器、可控硅、场效应管的其中一种。

一种基于上述联控单火线电子开关的控制方法，包括以下步骤：

S1、上电初始化：微控制单元获取开关量检测模块信号，并记录到临时存储标记f1，并定时进行开关量监听；

S2、开关量检测模块信号比对：微控制单元将新获取到的开关量检测模块信号与临时存储标记f1比对；

S3-1、机械开关触发响应：若开关量检测模块信号与临时存储标记f1发生翻转，则触发微控制单元切换电子开关模块状态，从而控制负载输入端通断，并且将新获取的开关量检测模块信号记录到临时存储标记f1，若开关量检测模块信号与临时存储标记f1未发生翻转，则电子开关模块状态和临时存储标记f1均保持不变；

S4、本地控制模块响应：微控制单元切换电子开关模块状态后，同步控制本地控制模块中的指示灯切换状态，并且通过通信模块向外部终端上报状态。

作为优选，在步骤S3-1中，开关量检测模块信号通过机械开关触发进行翻转。

作为优选，还包括以下步骤：

S3-2、本地控制模块控制：微控制单元检测接收到按键的触发信号后，切换电子开关模块状态，从而控制负载输入端通断；

S3-3、外部终端控制：接收到遥控器、或内置APP的移动终端的触发信号后，微控制单元切换电子开关模块状态，从而控制负载输入端通断。

与现有技术相比，采用本发明技术方案的有益效果：

1、通过开关量检测模块快速获取正确的机械开关状态，反馈给本地控制模块和外部终端，同步的实现智能化控制，包括机械开关控制、本地控制模块控制和外部终端控制；

2、单火线开关只需要额外增加一路状态检测作为双控控制输入，方便扩展；

3、远端开关采用物理电工开关，低成本，兼容绝大部分双控改造；额外增加“OUT A”，单火开关即可升级支持三控以至N控。

附图说明

图1为本发明结构原理示意图；

图2为本发明结构接法方式图之一；

图3为本发明结构接法方式图之二；

图4为实施例1开关量检测模块电路图；

图5为实施例2开关量检测模块电路图；

图6为微控制单元电路图；

图7为继电器电路图；

图8为本地控制模块中的按键及指示灯电路图；

图9为电源采集模块电路图；

图10为本发明工作流程图。

图中，1、单火开关，11、开关量检测模块，12、微控制单元，13、通信模块，14、继电器，15、本地控制模块，16、电源采集模块，2、机械开关，3、负载。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例1

图1示出了一种联控单火线电子开关，包括用于控制负载3输入端通断的单火开关1和用于触发单火开关1通断状态翻转的机械开关2，单火开关1与机械开关2串联连接后与负载3连接，其中单火开关1与负载3在一个回路中串联；

单火开关1包括开关量检测模块11、微控制单元12、电子开关模块、电源采集模块16、通信模块13和本地控制模块15，开关量检测模块11分别与机械开关2、微控制单元12以及负载3所处回路的火线L连接，微控制单元12信号输出端分别与通信模块13和本地控制模块15连接；

本地控制模块15包括指示灯和用于触发微控制单元12控制电子开关模块切换状态从而控制负载3所处回路的通断的按键，微控制单元12通过通信模块13与外部终端通信连接，通信模块13采用红外、低功耗蓝牙、WiFi模块的其中一种或多种，外部终端包括遥控器、内置APP的移动终端的其中一种或多种；

单火开关1一端具有至少一个第一接口端IN L，另一端至少具有一个第二接口端OUT A和一个第三接口端OUT B，电子开关模块通过控制第一接口端IN L与第三接口端OUT B之间的通断从而控制负载3所处回路的通断，开关量检测模块11通过第二接口端OUT A连接机械开关2。

电子开关模块受控于微控制单元12，并且通过机械开关2的通断触发微控制单元12控制电子开关模块切换状态从而控制负载3所处回路的通断，其中在本实施例中电子开关模块采用的是继电器14，需要说明的是，继电器14可以替换成可控硅、场效应管等可实现通断控制的元器件，机械开关2可采用双控开关或单控开关。

具体的，机械开关2采用双控开关，单火开关1及机械开关2串联连接后与负载3连接方式如图2所示：

单火开关1的一端通过第一接口端IN L与火线L连接，另一端通过第二接口端OUT A与机械开关2一端接线端a连接，第三接口端OUT B与机械开关2接线端b连接，机械开关2另一端接线端c与接线端b常闭连接后与负载3串联连接后再接入零线N。

开关量检测模块11如图4所示，包括整流二极管D20、光电隔离耦合器Q5、第一三极管Q2至第三三极管Q4、第一电容C10及第一电阻R35至第七电阻R41，第二电阻R36一端IN L接入电源火线L或负载3，另一端与整流二极管D20负极、光电隔离耦合器Q5中的二极管正极连接，整流二极管D20正极与光电隔离耦合器Q5中的二极管负极连接后与第一电阻R35一端连接，第一电阻R35另一端通过第二接口端OUT A连接机械开关2信号量输入端，光电隔离耦合器Q5中的三极管发射极分别与第五电阻R39一端、第一电容C10阳极、第一三极管Q2基极连接，光电隔离耦合器Q5中的三极管集电极分别与第三电阻R37一端、第四电阻R38一端、第三三极管Q4集电极连接并接入微控制单元12VCC端；第一三极管Q2发射极与第二三极管Q3发射极连接后与第六电阻R40一端连接，第一三极管Q2集电极分别连接第二三极管Q3基极、第三电阻R37另一端；第二三极管Q3集电极分别与第三三极管Q4基极、第四电阻R38另一端连接，第三三极管Q4的发射极与第七电阻R41一端连接并接入微控制单元12的开关信号量检测引脚Vol；第五电阻R39另一端、第一电容C10负极、第六电阻R40一端另一端、第七电阻R41另一端连接后接地；

单火开关1中的微控制单元12、通信模块13、继电器14及电源采集模块16均为现有技术，图6示出了微控制单元12电路图，图7示出了继电器14电路图，图8示出了本地控制模块15电路图，图9示出了电源采集模块16电路图，它们与开关量检测模块11之间的连接关系如下：

微控制单元12的引脚14连接开关量检测模块11的VCC端，引脚29连接开关量检测模块11的Vol端，微控制单元12的引脚15连接继电器14的电磁丝圈RL3的Q1+端，微控制单元12的引脚26连接继电器14的电磁丝圈RL3的Q1-端，微控制单元12的引脚7连接本地控制模块15中的按键Key1端，微控制单元12的引脚14同时连接本地控制模块15中的指示灯VCC端以及引脚4连接指示灯ED1端，微控制单元12的引脚12及引脚13分别连接通信模块13的输入及输出端；继电器14的入口保险F4一端接入外部电源，OUT1端及OUT1-1端通过第三接口端OUT B连接机械开关2的信号量输入端；电源采集模块16中的第二电容C5负极接入外部电源，电阻32两端分别接入微控制单元12相应的P端引脚。

一种基于上述联控单火线电子开关的控制方法，包括以下步骤：

S1、上电初始化：微控制单元12获取开关量检测模块11信号，并记录到临时存储标记f1，并定时进行开关量监听；

S2、开关量检测模块11信号比对：微控制单元12将新获取到的开关量检测模块11信号与临时存储标记f1比对；

S3-1、机械开关2触发响应：若开关量检测模块11信号与临时存储标记f1发生翻转，则触发微控制单元12翻转继电器14状态，从而控制负载3输入端通断，并且将新获取的开关量检测模块11信号记录到临时存储标记f1，若开关量检测模块11信号与临时存储标记f1未发生翻转，则电子开关模块状态和临时存储标记f1均保持不变；

S3-2、本地控制模块15控制：微控制单元12检测接收到按键的触发信号后，翻转继电器14状态，从而控制负载3输入端通断；

S3-3、外部终端控制：接收到遥控器、或内置APP的移动终端的触发信号后，微控制单元12翻转继电器14状态，从而控制负载3输入端通断；

S4、本地控制模块15响应：微控制单元12翻转继电器14状态后，同步控制本地控制模块15中的指示灯切换状态，并且通过通信模块13向外部终端上报状态。

其中，S3-1、S3-2、S3-3为并行步骤。

进一步的，在步骤S3-1中，开关量检测模块11信号通过机械开关2触发进行翻转。

实施例2

本实施例与上述实施例的不同之处在于，单火开关1及机械开关2串联连接后与负载3连接方式如图3所示：

机械开关2的一端接线端a与火线L连接，机械开关2另一端接线端b与单火开关1第二接口端OUT A连接，机械开接线端a与接线端c常闭连接后与单火开关1第三接口端OUT B连接，单火开关1通过第三接口端OUT B与火线L连接，另一端的第一接口端IN L与负载3串联连接后再接入零线N。

开关量检测模块11如图5所示，包括电阻R1、电阻R2和运算放大器，所述电阻R1两端分别连接第二接口端OUT A和运算放大器同相输入端，所述电阻R2两端分别连接第三接口端OUT B和运算放大器反相输入端，所述运算放大器的输出端连接微控制单元12的开关信号量检测引脚Vol，所述运算放大器正电源端连接微控制单元12 VCC端，运算放大器负电源端接地。

与现有技术相比，采用本发明技术方案有益效果：

1、通过开关量检测模块11快速获取正确的机械开关2状态，反馈给本地控制模块15和外部终端，同步的实现智能化控制，包括机械开关2控制、本地控制模块15控制和外部终端控制；

2、单火线开关只需要额外增加一路状态检测作为双控控制输入，方便扩展；

3、远端开关采用物理电工开关，低成本，兼容绝大部分双控改造；额外增加“OUT A”，单火开关1即可升级支持三控以至N控。

以上结合附图对本发明的实施方式做出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。