CN113970891B - 一种基于过零检测控制的物联网开关 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于过零检测控制的物联网开关，包括第一控制路径和第二控制路径均连接控制电路，第一控制路径和第二控制路径用于生成控制信号，控制电路连接第一开关的控制端，控制电路用于控制第一开关的闭合或断开，第一开关的输出端连接负载；第一控制路径包括第二开关和过零检测电路，过零检测电路用于检测过零信号，第二控制路径包括物联网收发电路，物联网收发电路用于将接收的射频信号转换成所述控制信号。本申请利用过零检测电路来检测电路中的过零信号和/或利用物联网收发电路通过将接收射频信号转换成控制信号给控制电路，使得控制电路可以控制第一开关的闭合和断开，实现近端和/或远端的开关操控，方便快捷。

Description

一种基于过零检测控制的物联网开关

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种基于过零检测控制的物联网开关。

背景技术

目前，在电气控制系统中，一般需要人为现场操作来控制开关。而随着物联网的发展，人们更加注重高效快捷的生活方式，因此，如何实现开关的远程控制成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种基于过零检测控制的物联网开关，能够实现近端和/或远端的开关操控，方便快捷。

本申请实施例第一方面提供一种基于过零检测控制的物联网开关，所述物联网开关包括：第一控制路径、第二控制路径、控制电路和第一开关，其中，

所述第一控制路径和所述第二控制路径均连接所述控制电路，所述第一控制路径和所述第二控制路径用于生成控制信号，所述控制电路连接所述第一开关的控制端，所述控制电路用于控制所述第一开关的闭合或断开，所述第一开关的输出端连接负载；

所述第一控制路径包括第二开关和过零检测电路，所述过零检测电路用于检测所述过零信号；

所述第二控制路径包括物联网收发电路，所述物联网收发电路用于将接收的射频信号转换成所述控制信号。

可以看出，在本申请实施例所描述的基于过零检测控制的物联网开关，第一控制路径和第二控制路径均连接控制电路，第一控制路径和第二控制路径用于生成控制信号，控制电路连接第一开关的控制端，控制电路用于控制第一开关的闭合或断开，第一开关的输出端连接负载；第一控制路径包括第二开关和过零检测电路，过零检测电路用于检测过零信号，第二控制路径包括物联网收发电路，物联网收发电路用于将接收的射频信号转换成所述控制信号。本申请利用过零检测电路来检测电路中的过零信号和/或利用物联网收发电路通过将接收射频信号转换成控制信号给控制电路，使得控制电路可以控制第一开关的闭合和断开，实现近端和/或远端的开关操控，方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种基于过零检测控制的物联网开关的结构框图；

图2是本申请实施例提供的一种过零检测电路的电路图；

图3a是本申请实施例提供的一种交流电波形示意图；

图3b是本申请实施例提供的一种过零检测电路输出波形示意图；

图4是本申请实施例提供的一种控制电路的电路图；

图5是本申请实施例提供的一种第一开关的电路图；

图6是本申请实施例提供的另一种基于过零检测控制的物联网开关的结构框图；

图7是本申请实施例提供的一种基于过零检测控制的物联网开关的电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图对本申请实施例进行介绍，附图中相交导线的交叉处有圆点表示导线相接，交叉处无圆点表示导线不相接。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种基于过零检测控制的物联网开关的结构框图，该物联网开关包括：第一控制路径10、第二控制路径20、控制电路30和第一开关40，其中，所述第一控制路径10和所述第二控制路径20均连接所述控制电路30，所述第一控制路径10和所述第二控制路径20用于生成控制信号，所述控制电路30连接所述第一开关40的控制端，所述控制电路30用于控制所述第一开关40的闭合或断开，所述第一开关40的输出端连接负载50；所述第一控制路径10包括第二开关101和过零检测电路102，所述过零检测电路102用于检测所述过零信号；所述第二控制路径20包括物联网收发电路201，所述物联网收发电路201用于将接收的射频信号转换成所述控制信号。

其中，所述第一控制路径10和所述第二控制路径20并联连接所述控制电路30。当第一控制路径10和/或导通第二路径20导通时，控制电路30可输出高电平控制第一开关40处于闭合状态，此时火线与负载50连接，为负载50供电。

可选的，如图1所示，所述第二开关101的输入端连接火线，所述第二开关101的输出端连接所述过零检测电路102的输入端，所述过零检测电路102的输出端连接所述控制电路30的输入端。所述第二开关101为瞬时开关，该瞬时开关仅在按下按钮时处于闭合状态，当离开按钮时会立刻恢复原位，即处于断开状态，因此当用户按下第二开关的按钮时，可接通负载50，使负载50处于工作状态。

可选的，如图1所示，所述物联网收发电路201的输出端连接所述控制电路30的输入端。当物联网收发电路201接收到其他电子设备发送的用于闭合第一开关命令的射频信号时，物联网收发电路201可对接收的射频信号进行解析并处理，从而输出控制信号给控制电路30来控制第一开关40处于闭合状态，接通负载50，使负载50处于工作状态。

在本申请实施例中，用户可通过按压第二开关101和/或通过电子设备的控制命令来为负载50供电、使负载50处于工作状态，从而实现了近程和/或远程控制第一开关，使用户操控方便、快捷。

可选的，如图2所示，所述过零检测电路102包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管D2、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电容C1、电解电容EC1、第一晶体管Q1；其中，

所述第一电阻R1的第一端连接所述过零检测电路102的输入端，所述第一电阻R1的另一端分别连接所述第二电阻R2的一端和所述第二二极管D2的阳极，所述第二电阻R2的另一端分别连接所述第三电阻R3的一端、所述第一二极管D1的阴极、所述第一电容C1的一端和所述第一晶体管Q1的基极，所述第三电阻R3的另一端分别连接所述第一二极管D1的阳极、所述第一电容C1的另一端和所述第一晶体管Q1的发射极，所述第二二极管D2的阴极连接所述第三二极管D3的阳极，所述第三二极管D3的阴极分别连接所述电解电容EC1的正极和所述电感L1的一端，所述电解电容EC1的负极连接地线，所述第一晶体管Q1的集电极分别连接所述第四电阻 R4的一端和所述过零检测电路102的输出端，所述第四电阻R4的另一端连接VDD。

其中，所述第一晶体管Q1可以是NPN型三极管，火线L与过零检测的地线N相连，在任何时候，L对N都是AC输入电压。当交流电处于正半周，即火线的电压为正时，第一晶体管Q1 的基极为高电平，第一晶体管Q1导通，过零检测电路102输出低电平；当交流电处于负半周，即火线的电压为负时，第一晶体管Q1的基极为低电平，第一晶体管Q1截止，过零检测电路102 输出高电平。因此，当交流电的波形为图3a所示的正弦波时，过零检测电路102的输出为如图 3b所示的方波。

可选的，如图4所示，所述控制电路30包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二电容C2、第三电容C3、第二晶体管Q2和第三晶体管Q3；其中，

所述第五电阻R5的一端分别连接所述控制电路30的输入端。所述第六电阻R6的一端、所述第三电容C3的一端和所述第三晶体管Q3的基极，所述第五电阻R5的另一端、所述第三电容 C3的另一端和所述第三晶体管Q3的发射极接地，所述第六电阻R6的另一端连接所述第二晶体管Q2的集电极，所述第二晶体管Q2的发射极连接VDD，所述第二晶体管Q2的基极分别连接所述第二电容C2的一端、所述第七电阻R7的一端、所述第三晶体管Q3的集电极和所述控制电路30的输出端，所述第二电容C2的另一端连接所述第七电阻R7的另一端。

其中，所述第三晶体管可以为NPN型的三极管，第二晶体管可以为PNP型的三极管。当控制信号为高脉冲时，第三电容C3在充电，PNP三极管Q2的发射极和基极都是高电平，PNP三极管Q2截止，所述控制电路输出高电平；当控制信号为低脉冲时，第三电容C3在放电，使得NPN三极管且基极处于高电平，所述第三晶体管Q3导通，导通后的第三晶体管Q3的集电极-发射极导通压降较小约为0.3V左右，经过第七电阻R7分压后，使得PNP三极管Q2导通，所述控制电路输出高电平。

可选的，如图5所示，所述第一开关40包括第四二极管D4、第八电阻R8、第九电阻R9和第四晶体管Q4；其中，所述第八电阻R8的一端连接所述第一开关40的输入端，所述第八电阻 R8的另一端连接第四二极管D4的阳极，所述第四二极管D4的阴极连接所述第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端连接所述第四晶体管Q4的漏极，所述第四晶体管Q4的栅极连接所述第一开关40的控制端，所述第四晶体管Q4的源极连接所述第一开关40的输出端。

其中，所述第一开关40的控制端接收到高电平时，第四晶体管Q4处于导通状态，所述负载50与火线的供电电路导通；所述第一开关40的控制端接收到低电平时，所述第四晶体管Q4 处于断开状态，所述负载50与火线的供电电路断开。

具体地，控制电路30输出低电平给第一开关40时，第四晶体管Q4的栅极接收到低电平时，第四晶体管Q4的源极与漏极之间没有电流，此时第四晶体管Q4处于截止状态，第四晶体管 Q4处于断开状态，当控制电路30输出高电平给第一开关40时，当第四晶体管Q4的栅极接收到高电平时，第四晶体管Q4的源极与漏极之间有电流，此时第四晶体管Q4处于导通状态，第一开关40处于连通状态，负载50与火线之间的电路连通。

可选的，所述物联网收发电路201包括天线、无线收发芯片和单稳态电路；其中，所述天线连接所述无线收发芯片，所述无线收发芯片的输出端分别连接所述单稳态电路，所述单稳态电路连接所述物联网开关的输出端，所述单稳态电路用于将所述无线收发芯片输出的高电平转换成所述控制信号。

在本申请实施例中，第一开关40可以通过电子设备进行远程控制。具体为电子设备通过天线发送将第一开关闭合的控制指令对应的射频信号，物联网收发电路201中的天线接收到该射频信号后将其发送给无线收发芯片进行解析。当无线收发芯片解析出该射频信号用于控制第一开关闭合时，无线收发芯片输出高电平。然后单稳态电路可将该高电平转换成上述如图 3b所述方波。

在本申请实施例中，通过物联网收发电路201可以在电子设备上实现开关的远程操控，并且可以由多个电子设备进行控制，方便快捷。

其中，无线收发芯片可支持ZigBee、WiFi、Bluetooth等协议。

需要说明的是，上述单稳态电路可参照现有技术中的单稳态电路，在此不再赘述。

可选的，如图6所示，所述基于过零检测控制的物联网开关还包括充电电路60，所述充电电路60的输入端连接所述火线，所述充电电路60的输出端分别连接所述物联网收发电路201、所述控制电路30和所述过零检测电路102。

其中，充电电路可以为所述物联网收发电路201、所述控制电路30和所述过零检测电路102 提供3.3V的电压。具体为充电电路60可分别作为所述物联网收发电路201、所述控制电路30 和所述过零检测电路102中的VDD。

可选的，如图7所示，图7是本申请实施例提供的一种基于过零检测控制的物联网开关的电路图。

可以看出，本申请实施例提供的基于过零检测控制的物联网开关，第一控制路径和第二控制路径均连接控制电路，第一控制路径和第二控制路径用于生成控制信号，控制电路连接第一开关的控制端，控制电路用于控制第一开关的闭合或断开，第一开关的输出端连接负载；第一控制路径包括第二开关和过零检测电路，过零检测电路用于检测过零信号，第二控制路径包括物联网收发电路，物联网收发电路用于将接收的射频信号转换成所述控制信号。本申请利用过零检测电路来检测电路中的过零信号和/或利用物联网收发电路通过将接收射频信号转换成控制信号给控制电路，使得控制电路可以控制第一开关的闭合和断开，实现近端和/ 或远端的开关操控，方便快捷。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上上述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述物联网开关包括：第一控制路径、第二控制路径、控制电路和第一开关，其中，

所述第一控制路径和所述第二控制路径均连接所述控制电路，所述第一控制路径和所述第二控制路径用于生成控制信号，所述控制电路连接所述第一开关的控制端，所述控制电路用于控制所述第一开关的闭合或断开，所述第一开关的输出端连接负载；

所述第一控制路径包括第二开关和过零检测电路，所述过零检测电路用于检测过零信号；

所述第二控制路径包括物联网收发电路，所述物联网收发电路用于将接收的射频信号转换成所述控制信号；

所述第二开关为瞬时开关，所述第一控制路径10和所述第二控制路径20并联连接所述控制电路，当所述第一控制路径或所述第二控制路径导通时，所述控制电路输出高电平控制所述第一开关处于闭合状态，为所述负载供电；

所述控制电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、第三电容、第二晶体管和第三晶体管；其中，所述第五电阻的一端分别连接所述控制电路的输入端， 所述第六电阻的一端、所述第三电容的一端和所述第三晶体管的基极，所述第五电阻的另一端、所述第三电容的另一端和所述第三晶体管的发射极接地，所述第六电阻的另一端连接所述第二晶体管的集电极，所述第二晶体管的发射极连接VDD，所述第二晶体管的基极分别连接所述第二电容的一端、所述第七电阻的一端、所述第三晶体管的集电极和所述控制电路的输出端，所述第二电容的另一端连接所述第七电阻的另一端；

所述第三晶体管为NPN型的三极管，所述第二晶体管为PNP型的三极管，当所述控制信号为高脉冲时，所述第三电容充电，所述第二晶体管的发射极和基极为高电平，所述第二晶体管截止，所述控制电路输出高电平；当所述控制信号为低脉冲时，所述第三电容放电，使所述第三晶体管的基极处于高电平，所述第三晶体管和所述第二晶体管均导通，所述控制电路输出高电平。

2.根据权利要求1所述的基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述第二开关的输入端连接火线，所述第二开关的输出端连接所述过零检测电路的输入端，所述过零检测电路的输出端连接所述控制电路的输入端。

3.根据权利要求2所述的基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述过零检测电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、电解电容和第一晶体管；其中，

所述第一电阻的第一端连接所述过零检测电路的输入端，所述第一电阻的另一端分别连接所述第二电阻的一端和所述第二二极管的阳极，所述第二电阻的另一端分别连接所述第三电阻的一端、所述第一二极管的阴极、所述第一电容的一端和所述第一晶体管的基极，所述第三电阻的另一端分别连接所述第一二极管的阳极、所述第一电容的另一端和所述第一晶体管的发射极，所述第二二极管的阴极连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极分别连接所述电解电容的正极和电感的一端，所述电解电容的负极连接地线，所述第一晶体管的集电极分别连接所述第四电阻的一端和所述过零检测电路的输出端，所述第四电阻的另一端连接VDD。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述第一开关包括第四二极管、第八电阻、第九电阻和第四晶体管；其中，

所述第八电阻的一端连接所述第一开关的输入端，所述第八电阻的另一端连接第四二极管的阳极，所述第四二极管的阴极连接所述第九电阻的一端，所述第九电阻的另一端连接所述第四晶体管的漏极，所述第四晶体管的栅极连接所述第一开关的控制端，所述第四晶体管的源极连接所述第一开关的输出端。

5.根据权利要求1所述的基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述物联网收发电路包括天线、无线收发芯片和单稳态电路；其中，

所述天线连接所述无线收发芯片，所述无线收发芯片连接所述单稳态电路，所述单稳态电路连接所述物联网开关的输出端，所述单稳态电路用于将所述无线收发芯片输出的高电平转换成所述控制信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于过零检测控制的物联网开关，其特征在于，所述基于过零检测控制的物联网开关还包括充电电路，所述充电电路的输入端连接火线，所述充电电路的输出端分别连接所述物联网收发电路、所述控制电路和所述过零检测电路。

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