本實用新型涉及一種單火線取電裝置及單火線開關(guān)。
背景技術(shù)：
隨著照明領(lǐng)域的智能化的推進(jìn)，越來越多無線控制、人機(jī)界面被應(yīng)用。其中墻面無線控制面板是居家及商業(yè)照明比較流行的控制器，與傳統(tǒng)的墻面開關(guān)比，墻面無線控制面板有著操作方便，壽命長燈優(yōu)勢。越來越多的大樓都有將傳統(tǒng)的墻面開關(guān)替換成墻面無線的控制面板趨勢。
在實際替代中發(fā)現(xiàn)目前的墻面無線控制面板都是雙線供電，但傳統(tǒng)的墻面開關(guān)都是單火線連接。用戶為了替代不得不需要重新布線，這對于已經(jīng)裝修好的房間是較大的工程，成本較高，從而限制了無線墻面控制面板的應(yīng)用。
如果是房間裝修前就考慮使用這種控制面板則沒什么問題，但如果希望替代原有的墻面開關(guān)則會有比較麻煩。圖1是傳統(tǒng)墻面開關(guān)的接線圖， 圖1中墻面開關(guān)與燈是串聯(lián)連接，并且只串在一個火線上。當(dāng)用雙線供電的控制面板來替代墻面開關(guān)，還需要在房間重新布一根線，對于已經(jīng)裝修好的房間是較大的工程，成本較高。
為了能夠方便替代傳統(tǒng)的墻面開關(guān)，單火線取電技術(shù)是非常重要的。一般單火線取電方案的缺點是其取電的能量都是相同，如果負(fù)載變化時，則有可能會無法正常供電。如有些帶有指示燈的墻面開關(guān)的應(yīng)用。這些墻面開關(guān)在待機(jī)時消耗的功率非常低（微瓦的功耗），但如果觸摸后指示燈顯示時功耗會上升到幾十毫瓦。在輕負(fù)載和重負(fù)載切換時，可能造成無法正常供電。如果要解決此問題，則需要增加充電的時間，但此會影響到燈的正常工作。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型提供一種單火線取電的裝置以，與燈進(jìn)行串聯(lián)連接，并在不影響燈工作狀態(tài)下能給負(fù)載提供一定功率的穩(wěn)定電壓，可以給墻面控制面板等設(shè)備供電。
一種單火線取電裝置，包括整流單元、第一儲能單元、控制單元和可變阻抗單元，整流單元對交流電整流后輸出直流電給所述第一儲能單元,第一儲能單元供電給負(fù)載，控制單元檢測所述第一儲能單元電壓值，并根據(jù)檢測到的電壓值控制可變阻抗單元阻抗值變化。單火線取電裝置還包括電壓變換單元及第二儲能單元，所述電壓變換單元將所述第一儲能單元的電壓變換后，輸出給第二儲能單元，所述第二儲能單元供電給所述控制單元和負(fù)載。
優(yōu)選地，可變阻抗單元由場效應(yīng)管或可控硅開關(guān)器件組成。
優(yōu)選地，控制單元檢測到第一儲能單元的電壓低于預(yù)設(shè)的第一電壓值后，控制單元控制所述可變阻抗單元增大阻抗。
優(yōu)選地，控制單元檢測到所述第一儲能單元的電壓大于預(yù)設(shè)的第二電壓值后，所述控制單元控制所述可變阻抗單元減小阻抗。
優(yōu)選地，第一儲能單元和第二儲能單元包括第一電容和第二電容。
優(yōu)選地，控制單元包括一個比較器和一個檢測電路，所述檢測電路的一端連接所述第一儲能單元,另一端與比較器的一個輸入端連接，比較器的另一個輸入端設(shè)為參考電壓，比較器的輸出端與所述可變阻抗單元連接,以控制可變阻抗單元的阻抗變化。
優(yōu)選地，檢測電路是一穩(wěn)壓管。
優(yōu)選地，控制單元還包括一個防振蕩電路用于降低所述可變阻抗單元阻抗變化頻率。
本實用新型還提供一種單火線開關(guān)，包括傳感器、控制器，無線模塊及上述任一單火線取電裝置，所述單火線取電裝置與照明裝置串接于市電中，控制器根據(jù)傳感器輸出的感應(yīng)信號通過無線模塊傳控制照明裝置。
本實用新型的單火線取電裝置及單火線開關(guān)會根據(jù)負(fù)載的耗電大小，自動調(diào)整可變阻抗單元的低阻抗和高阻抗的時間以便給負(fù)載提供足夠的能量。當(dāng)負(fù)載能量不足時，高阻抗時間會自動增加。當(dāng)負(fù)載能量足夠時，高阻抗時間會減少，甚至不出現(xiàn)在幾個周期內(nèi),在輕負(fù)載和重負(fù)載工作及切換時，都可以做到正常供電。
附圖說明
圖1是傳統(tǒng)墻面開關(guān)的接線圖；
圖2 是本實用新型單火線取電裝置與燈的連接示意圖；
圖3 是本實用新型單火線取電裝置的實施例一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4 是本實用新型單火線取電裝置的實施例二的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5 是本實用新型單火線取電裝置實施例二的波形圖；
圖6 是本實用新型單火線取電裝置采用全波取電的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本實用新型單火線取電裝置中負(fù)載增大時的波形圖；
圖8是本實用新型單火線取電裝置中負(fù)載減少時的波形圖；
圖9是本實用新型實施例二的單火線取電裝置采用半波整流的電路圖；
圖10是本實用新型單火線取電裝置采用全波整流的電路圖；
圖11是本實用新型單火線開關(guān)的實施例。
具體實施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
圖2是本實用新型單火線供電裝置與燈的連接圖。參照圖2，取電裝置和燈串聯(lián)接入交流電源AC，這里AC是交流220V市電，取電裝置一端接入火線。取電裝置供電給負(fù)載工作，其中取電裝置符合能提供足夠的能量給負(fù)載，即電壓V1足夠維持負(fù)載工作；又能對燈L1、L2…Ln的工作狀態(tài)影響小，即保持燈L1、L2…Ln正常工作不受影響。這要求電壓V1要盡可能小，使加于燈L1、L2…Ln的電壓V2要盡可能接近市電電壓VAC。
圖3 是本實用新型單火線取電裝置實施例一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；參照圖3，一種單火線取電裝置2，包括整流單元22、第一儲能單元23、控制單元24和可變阻抗單元21，整流單元對交流電整流后輸出直流電給所述第一儲能單元23,第一儲能單元供電給負(fù)載25，控制單元檢測所述第一儲能單元電壓值，并根據(jù)檢測到的電壓值控制可變阻抗單元阻抗值變化，其中，可變阻抗單元，可由場效應(yīng)管，可控硅等半導(dǎo)體開關(guān)器件組成，整流單元，由一個或多個二極管組成；第一儲能單元，由一個或多個電容或其它儲能元件組成，控制單元，由一個或多個單片機(jī)或運(yùn)放或比較器等控制元件組成；電壓變換單元，可由穩(wěn)壓管，線性降壓器LDO，DC-DC變換器等組成或組合組成; 交流電可以是220V市電。
其基本工作原理是可變阻抗單元是一個受控的單元，能將阻抗瞬間降低到最低，接近與零，也可以提高到很大，要遠(yuǎn)大于燈的阻抗，理想接近無窮大?？刂茊卧獧z測第一儲能單元的電壓值，如果第一儲能單元的電壓值低于預(yù)先設(shè)定的第一電壓值，控制單元控制可變阻抗單元增大阻抗，阻抗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燈或多個燈的阻抗，所以交流市電VAC的電壓將大部分加在可變阻抗單元兩端，會建立電壓V1，此時整流單元會將交流電整流成直流電給第一儲能單元充電，使第一儲能單元的電壓逐步上升。
當(dāng)控制單元檢測到第一儲能單元的電壓超過預(yù)設(shè)第一電壓值時，控制單元會控制可變阻抗單元，使其阻抗降低到最低，相當(dāng)于短路，此時可變阻抗單元兩端電壓無法建立，V1近似于零。電源AC將不會再給單火線取電裝置供電，而是將電能提供給照明裝置，即燈L1，L2…Ln,使照明裝置兩端電壓V2等于VAC。此時負(fù)載的電將從第一儲能單元中得到，因沒有新的能量補(bǔ)充，第一儲能單元中的電壓會逐步下降，直到低于預(yù)設(shè)的第二電壓值時，控制單元會控制可變阻抗單元增大阻抗，單火線取電裝置開始取電，如此反復(fù)循環(huán)工作，以保障第一儲能單元中始終維持在一定的電壓內(nèi)上下浮動，保持負(fù)載正常工作。
圖4是本實用新型實施例的單火線取電裝置實施例二的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖； 參照圖4，單火線取電裝置2還包括電壓變換單元26及第二儲能單元27，電壓變換單元將第一儲能單元的電壓變換成一個合適的電壓值，通常是3.3V，輸出給第二儲能單元，經(jīng)過第二儲能單元27的濾波后給負(fù)載和控制單元供電。第一儲能單元的電壓是浮動的，在直接為負(fù)載供電，電壓紋波會對較敏感的負(fù)載有一定影響，并且負(fù)載的額定電壓可能與第一儲能元件的電壓不符。通過電壓變換單元和第二儲能單元，將第一儲能單元的電壓變換成紋波更小、更加穩(wěn)定的電壓，可以使負(fù)載更可靠，電壓變換單元可以是一個DC-DC變換器，也可以是一個線性電源，也可以是穩(wěn)壓管等或者這幾者的結(jié)合。
圖5是本實用新型實施例二的單火線取電波形圖， 參照圖5，可以看出雖然第一儲能單元的電壓是浮動的，但經(jīng)過電壓變換單元及第二儲能單元后，其供給負(fù)載的電壓會比第一儲能單元其電壓輸出更平穩(wěn)。
圖6是本實用新型單火線取電裝置的全波取電內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；和圖5實施例中單火線取電裝置相比，不同之處在于全波取電裝置在可變阻抗單元的另一端取電進(jìn)行整流，實現(xiàn)在交流電一個周期內(nèi)進(jìn)行取電，而圖5實施例中半波取電在交流電的負(fù)半周期是不取電的。
結(jié)合圖7和圖8，因為可變阻抗單元的阻抗變換，即高阻抗與低阻抗的變換受控于第一儲能單元的電壓變化，而第一儲能單元的電壓變化取決于負(fù)載的功耗，如負(fù)載功耗大則第一儲能單元的電壓下降快,如圖7重負(fù)載的電壓變化波形;如負(fù)載功耗小，則第一儲能單元的電壓下降慢,其電壓變化波形顯示在圖8中。本實用新型會根據(jù)負(fù)載的輕重自動調(diào)節(jié)給負(fù)載供電的能量，滿足了負(fù)載工作狀態(tài)改變導(dǎo)致的功耗變化，使負(fù)載正常工作而不受功耗變化的影響。
圖9是本實用新型實施例的單火線取電裝置采用半波整流的電路圖， 參照圖9,比較器U2與周邊的穩(wěn)壓管D5,電阻R4,電容C6，電阻R3,電阻R2,電阻R1,開關(guān)管Q1組成控制電路。其中,第一儲能電路由二極管D4和電容C5串聯(lián)后和電容C1并聯(lián)構(gòu)成,穩(wěn)壓管D5為檢測電路,其一端連接比較器U2的輸入端，另一端連接第一儲能電路，電阻R4和電容C6構(gòu)成濾波電路，電阻R2和R3串聯(lián)構(gòu)成分壓電路，比較器的參考輸入端連接R2和R3分壓電路的中間，電阻R1和開關(guān)管Q1構(gòu)成防止可變阻抗單元振蕩的電路，用來降低可變阻抗單元阻抗變化頻率。電壓變換電路為三端穩(wěn)壓管U1。三端穩(wěn)壓管一端接二極管D2的一端，另外一端接電容C3，電容C3在本實施例中是第二儲能電路，三端穩(wěn)壓管U1的作用是將C5上的變化的高電壓大約10V左右轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的低電壓3.3V給負(fù)載供電或給C3充電。
當(dāng)電壓低于設(shè)定的第一電壓值后，比較器U2的電壓輸入端小于參考電壓值，場效應(yīng)管M1會關(guān)斷，場效應(yīng)管M1為可變阻抗單元，場效應(yīng)管M1的漏極與火線相連，源極與燈相連，同時也是系統(tǒng)的虛擬地。場效應(yīng)管M1的門極通過電阻R8與比較器U2比較器的輸出端連接。二極管D1，其陽極與場效應(yīng)管的源極相連，實現(xiàn)半波整流。
場效應(yīng)管M1兩端會產(chǎn)生電壓給電容C1和電容C5充電. 當(dāng)電容C1上的電壓值超過設(shè)定的第二電壓值時，其中第二電壓值可以設(shè)為穩(wěn)壓管電壓值加上比較器參考電壓值，比如13.3V，比較器U2會輸出高電平，使場效應(yīng)管M1導(dǎo)通。此時場效應(yīng)管M1兩端無電壓，所有的電壓將提供給燈。由于給負(fù)載供電，電容C1上的電壓會下降，直到低于預(yù)設(shè)的第一電壓值時，第一電壓值可以設(shè)為穩(wěn)壓管電壓值加上電阻R2和電阻R3的分壓電壓值,此時比較器U2會輸出低電平重新關(guān)斷場效應(yīng)管M1，如此循環(huán)將保持電容C1與電容C5上的電壓給負(fù)載供電。
圖10是本實用新型單火線取電裝置采用全波整流的電路圖。與半波取電裝置相比，增加了場效應(yīng)管M2, 防止電路中電流的回流, 場效應(yīng)管M1的漏極與火線相連，源極與M2場效應(yīng)管的源極相連，同時也是系統(tǒng)的虛擬地。場效應(yīng)管M2的漏極與燈和二極管D1一端連接,二極管D1的一端和二極管D2的陰極連接, 二極管D2的陽極連接火線, 實現(xiàn)了全波整流,除此之外，控制單元、檢測單元及第一、第二儲能單元等都相同。
圖11是本實用新型單火線開關(guān)的實施例，參照圖11，一種單火線開關(guān)3，包括傳感器33、控制器31，無線模塊32及上述單火線取電裝置2，單火線取電裝置2與照明裝置串接于市電中，照明裝置為L1燈,L2燈…Ln燈，控制器根據(jù)傳感器輸出的感應(yīng)信號控制無線模塊傳輸控制信號給照明裝置用于控制照明裝置，其中，傳感器，通常是觸摸按鍵，當(dāng)傳感器觸發(fā)后會將觸發(fā)信號傳遞到控制器內(nèi)，控制器處理后會將開燈，關(guān)燈或調(diào)光信號通過無線模塊發(fā)送給燈，使燈進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)。單火線取電裝置供電給開關(guān)3，維持其工作，其中采用本實用新型的單火線取電裝置符合能提供足夠的能量給單火線開關(guān)，又對燈L1、L2…Ln的工作狀態(tài)影響小，即保持燈L1、L2…Ln正常工作不受影響，其中無線模塊可以為WIFI、藍(lán)牙等。
以上僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。