智能開關及其控制方法、智能控制網絡的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種智能開關及其控制方法，智能控制網絡。該控制方法包括：獲取被控負載的控制指令；檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值；根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率，并通過該頻率獲取交流電過零點的時間點；根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，確定控制繼電器動作的時間點；根據所述控制繼電器動作的時間點，控制繼電器動作。本發明不僅能夠有效保護繼電器和智能開關，延長繼電器和智能開關壽命，而且能夠針對繼電器固有的動作延遲時間靈活確定控制繼電器動作的時間，因此可實現對不同繼電器的自適應。
【專利說明】智能開關及其控制方法、智能控制網絡
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關【技術領域】，特別是涉及一種智能開關及其控制方法、智能控制網絡。
【背景技術】
[0002]在開關控制領域，通常通過驅動繼電器動作來控制負載的開、關，繼電器在閉合或斷開的瞬間，經常會產生較大的沖擊電壓，對繼電器造成損壞，造成繼電器或者具有繼電器的電子開關的壽命較短。
【發明內容】
[0003]在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0004]本發明提供一種智能開關及其控制方法、智能控制網絡，能夠有效保護繼電器和智能開關，延長繼電器和智能開關壽命。
[0005]一方面，本發明提供一種智能開關，包括:
[0006]至少一個繼電器，用于連接負載；
[0007]檢測裝置，用于檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值；
[0008]獲取模塊，包括用于根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率的頻率獲取模塊，以及用于通過該頻率獲取交流電過零點的時間點的時間獲取模塊；
[0009]時間計算模塊，用于根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器動作的時間點；
[0010]控制器，用于根據所述控制繼電器的時間點控制繼電器動作。
[0011]另一方面，本發明提供了一種智能控制網絡，包括上述智能開關，所述智能開關連接有負載。
[0012]另一方面，本發明還提供一種智能開關的控制方法，包括:
[0013]獲取被控負載的控制指令；
[0014]檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值；
[0015]根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率，并通過該頻率獲取交流電過零點的時間點；
[0016]根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，確定控制繼電器動作的時間占.
[0017]根據所述控制繼電器動作的時間點，控制繼電器的動作。
[0018]本發明提供的技術方案中，通過檢測通入與被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值，并根據檢測的瞬時值隨時間變化的關系確定交流電的頻率，由于可根據交流電頻率確定交流電過零點的時間點，并根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器的時間點，因此在接收到用于控制負載的控制指令時，可在合適的時間點控制繼電器，例如在過零點之前控制繼電器動作，使得繼電器剛好在零點相位附近動作，有效保護繼電器不受大電流沖擊，成本也較低。因此，本方案不僅能夠有效保護繼電器和智能開關，延長繼電器和智能開關壽命，而且能夠針對繼電器固有的動作延遲時間靈活確定控制繼電器動作的時間點，因此可實現對不同繼電器的自適應。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0020]圖1為本發明實施例一提供的一種智能開關的框圖；
[0021]圖2為本發明根據交流電的瞬時值獲取的交流電的相位曲線圖；
[0022]圖3為本發明實施例二提供的一種智能控制網絡的框圖；
[0023]圖4為本發明實施例三提供的一種智能開關的控制方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0025]實施例一
[0026]圖1為本發明實施例一提供的一種智能開關的框圖。該智能開關連接有負載，其具體用于控制負載的狀態，在一種可選結構中，該智能開關上可設有本地輸入模塊，該本地輸入模塊可包括，例如，設置在本智能開關上、用于控制連接至本智能開關的負載的按鍵；智能開關上還可設有例如，遠程通信模塊，用于從其它智能開關遠程接收控制指令，以使本智能開關控制連接至其的負載的狀態。
[0027]如圖1所示，本實施例提供的智能開關包括:至少一個繼電器12、檢測裝置14、獲取模塊16、時間計算模塊18以及控制器19，獲取模塊16與檢測裝置14以及時間計算模塊18連接，時間計算模塊18與控制器19連接。控制器19具體可通過驅動電路與繼電器12連接。該至少一個繼電器12用于連接負載，當需要改變某一負載的狀態時，控制器可在本地按鍵的觸發下或者遠程接收的控制指令的觸發下，控制連接被控負載的繼電器12動作。繼電器動作，具體可包括控制繼電器斷開或閉合。上述被控負載是指，與控制器19獲取的控制指令對應的負載。上述獲取模塊16、時間計算模塊18可與控制器19集成在一起。
[0028]例如，可通過觸發本智能開關上對應被控負載的按鍵，來向控制器19輸入控制指令。或者，控制器19可根據其它智能開關發送的控制指令，控制與被控負載連接的繼電器動作。
[0029]檢測裝置14用于檢測通入被控負載連接的繼電器12的交流電的瞬時值，具體地，交流電在通入繼電器之前，先經檢測裝置14檢測其瞬時值。
[0030]獲取模塊16包括頻率獲取模塊162，用于接收檢測裝置14檢測的瞬時值。頻率獲取模塊162用于根據瞬時值隨時間的變化關系確定交流電的頻率。
[0031]獲取模塊16還包括時間獲取模塊164，用于通過頻率獲取模塊162獲取的頻率獲取交流電過零點的時間點。
[0032]時間計算模塊18用于，根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器的時間點。上述“控制繼電器的時間點”可指，例如，向繼電器發送用于驅動繼電器動作的信號的時間，而不是繼電器實際動作的時間。
[0033]控制器19用于，根據所述控制繼電器的時間點控制繼電器動作。控制器19具體用于:在交流電過零點的時間點之前控制被控負載連接的繼電器動作，其中過零點的時間點和控制繼電器的時間點的時間之差為，被控負載連接的繼電器固有的動作延遲時間，即，控制器19將交流電過零點的時間點減去繼電器動作延遲時間，作為控制繼電器的時間點。例如，如果與當前的被控負載連接的繼電器12的動作延遲時間為t毫秒，交流電過零點時間點為t0，則控制器19在(tO-t)的時刻，發送控制該繼電器12動作的控制信號，繼電器被觸發后，經過固有的t毫秒的延時，可正好在to時刻處，也就是交流電過零點的時間點，根據該控制指令斷開或閉合。通過這種方式，可保證繼電器在交流電的瞬時值最小時動作。
[0034]上述方案中，通過檢測通入與被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值，并根據檢測的瞬時值隨時間變化的關系確定交流電的頻率，由于可根據交流電頻率確定交流電過零點的時間點，并根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器的時間點，因此在接收到用于控制負載的控制指令時，可在合適的時間點控制繼電器，例如在過零點之前控制繼電器動作，使得繼電器剛好在零點相位附近動作，有效保護繼電器不受大電流沖擊，成本也較低。因此，本方案不僅能夠有效保護繼電器和智能開關，延長繼電器和智能開關壽命，而且能夠針對繼電器固有的動作延遲時間靈活確定控制繼電器動作的時間點，因此可實現對不同繼電器的自適應。
[0035]上述“在零點相位附近動作”并不是指，嚴格地在零點相位處動作，而是允許有一定的誤差，也可以在離零點較近的相位點處動作。
[0036]進一步，頻率獲取模塊162根據交流電的瞬時值獲取交流電相位曲線、根據交流電相位曲線獲取交流電的頻率。交流電的相位曲線能夠很好的反應交流電瞬時值隨時間的變化規律，有利于快速確定交流電頻率。
[0037]圖2為本發明根據交流電的瞬時值獲取的交流電的相位曲線圖。即，頻率獲取模塊162可根據檢測裝置14檢測的交流電的瞬時值，獲取如圖2所示的相位曲線。圖2中，橫軸表示時間，縱軸表示電流或電壓幅值。如圖2所示,交流電的零點相位,是指交流電的相位曲線與橫軸相較的點，如a、b、C、d點；峰值相位,是指交流電的相位曲線的波峰處,如e、f點，或者交流電的相位曲線的波谷處，如g、h點。
[0038]上述的檢測裝置14可包括光電耦合器，例如EL (場致)817S貼片，利用光電耦合器，可實施、準確地檢測交流電的瞬時值。
[0039]可選地，頻率獲取模塊162在獲取交流電的頻率時，具體用于:
[0040]在交流電相位曲線的一波峰兩側取兩個幅值相等的第一相位點；
[0041]在交流電相位曲線的下一波峰兩側取兩個幅值相等的第二相位點；
[0042]取所述兩個第一相位點連線的中心所對應的第一時間點，以及所述兩個第二相位點連線中心所對應的第二時間點；
[0043]根據所述第二時間點和第一時間點之間的時間差值，計算所述交流電的頻率。
[0044]上述下一波峰是指，在兩個第一相位點之間的波峰之后的任一波峰，S卩，上述兩個波峰可相鄰，也可不相鄰，只要能夠根據第二時間點和第一時間點之間的時間差獲得交流電的頻率即可。
[0045]例如，頻率獲取模塊162可在交流電相位曲線的一波峰(如e點)一側的上升曲線上取相位點i，在該波峰另一側的下降曲線上取相位點j，相位點i和j處的幅值相等，且相位點i和j的連線中心對應t3時刻。
[0046]并且，頻率獲取模塊162還在下一波峰(如f點)一側的上升曲線上取相位點k，在該下一波峰另一側的下降曲線上取相位點1，相位點k和I處的幅值相等，且相位點k和I的連線中心對應t9時刻。
[0047]然后，頻率獲取模塊162取t9時刻和t3時刻的時間間隔，該時間間隔可表示交流電的周期，求交流電的周期的倒數，即可計算出交流電的頻率。
[0048]通過在波峰兩側分別取幅值相等的兩個相位值，并取該兩個相位值連線中心所對應的時間點，利用了相位曲線的對稱性，可獲得更準確的頻率值，減少單獨取相位曲線的零點或峰值來計算交流電頻率的誤差。
[0049]根據獲取的交流電頻率，可確定交流電何時過零點，例如，在確定了交流電的頻率后，可確定交流電將在til時刻過零點，如果繼電器的動作延遲時間為(tll-t1)毫秒，則控制器19在UO時刻控制繼電器動作，即向繼電器發送控制信號，繼電器在該控制信號的觸發下，延時(tll-t1)毫秒后斷開或閉合。
[0050]實施例二
[0051]圖3為本發明實施例二提供的一種智能控制網絡的框圖。如圖3所示，該智能控制網絡包括上述的智能開關，該智能開關連接有負載。
[0052]本實施例的智能控制網絡可包括多個智能開關，且各智能開關之間可通過遠程的方式向其它智能開關的控制器19發送控制指令，且各智能開關可包括多個繼電器，該多個繼電器連接至不同負載，當需要控制其中一個智能開關的某個負載的狀態改變時，控制器19可在相應的本地按鍵的觸發下獲取控制指令，或者從其它智能開關遠程接收相應的控制指令，并控制相應的繼電器12，使其在交流電的零點相位附近動作。
[0053]各智能開關的工作原理與實施例一種的智能開關的工作原理相同，不在贅述。
[0054]本實施例提供的智能控制網絡，其中的智能開關通過檢測通入與被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值，并根據檢測的瞬時值隨時間變化的關系確定交流電的頻率，由于可根據交流電頻率確定交流電過零點的時間點，并根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器的時間點，因此在接收到用于控制負載的控制指令時，可在合適的時間點控制繼電器，例如在過零點之前控制繼電器動作，使得繼電器剛好在零點相位附近動作，有效保護繼電器不受大電流沖擊，成本也較低。因此，本方案不僅能夠有效保護繼電器和智能開關，延長繼電器和智能開關壽命，而且能夠針對繼電器固有的動作延遲時間靈活確定控制繼電器動作的時間點，因此可實現對不同繼電器的自適應。
[0055]實施例三
[0056]圖4為本發明實施例三提供的一種智能開關的控制方法的流程圖。如圖4所示，該方法包括以下步驟S41、S43、S45、S47。
[0057]步驟S41:獲取被控負載的控制指令；
[0058]步驟S43:檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值；
[0059]步驟S45:根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率，并通過該頻率獲取交流電過零點的時間點；
[0060]步驟S47:根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，確定控制繼電器動作的時間點；；
[0061]步驟S49:根據所述控制繼電器動作的時間點，控制繼電器動作。
[0062]上述方案有效保護繼電器不受大電流沖擊、延長繼電器壽命的同時，成本也較低，可適應不同的繼電器。
[0063]步驟S45中，“根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率”具體包括:根據所述交流電的瞬時值獲取交流電相位曲線，并根據所述交流電相位曲線獲取交流電的頻率。例如可根據交流電的瞬時值獲取如圖2所示的交流電相位曲線，以表示交流電瞬時值隨時間的變化關系。
[0064]進一步，“根據交流電相位曲線獲取交流電的頻率”具體包括:
[0065]在交流電相位曲線的一波峰兩側取兩個幅值相等的第一相位點，如相位點1、j ;
[0066]在交流電相位曲線的下一波峰兩側取兩個幅值相等的第二相位點，如相位點k、I ;
[0067]取所述兩個第一相位點連線的中心所對應的第一時間點，如t3，以及所述兩個第二相位點連線中心所對應的第二時間點，如t9 ；
[0068]根據所述第二時間點和第一時間點之間的時間差值，計算所述交流電的頻率，如t9和t3之間的時間差表示交流電的周期，通過對周期取倒數可獲得交流電的頻率。
[0069]通過在波峰兩側分別取幅值相等的兩個相位值，并取該兩個相位值連線中心所對應的時間點，利用了相位曲線的對稱性，可獲得更準確的頻率值，減少單獨取相位曲線的零點或峰值計算交流電頻率帶來的誤差。
[0070]可選地，步驟S47中，“確定控制繼電器動作的時間點”具體包括:將交流電過零點的時間點減去繼電器動作延遲時間，作為控制繼電器動作的時間點。
[0071]可選地，在步驟S41中，獲取被控負載的控制指令”具體包括:在設于智能開關上的按鍵的觸發下，獲取被控負載的控制指令。可選地，在步驟S41中，獲取被控負載的控制指令”具體包括:遠程接收其它智能開關發送的控制指令。
[0072]在本發明上述各實施例中，實施例的序號和/或先后順序僅僅便于描述，不代表實施例的優劣。對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實施例的相關描述。
[0073]本領域普通技術人員可以理解:實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括:只讀存儲器(Read-Only Memory,簡稱 ROM)、隨機存取存儲器(Random Access Memory,簡稱 RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。
[0074]在本發明的裝置和方法等實施例中，顯然，各部件或各步驟是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這些分解和/或重新組合應視為本發明的等效方案。同時，在上面對本發明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0075]應該強調，術語“包括/包含”在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0076]最后應說明的是:雖然以上已經詳細說明了本發明及其優點，但是應當理解在不超出由所附的權利要求所限定的本發明的精神和范圍的情況下可以進行各種改變、替代和變換。而且，本發明的范圍不僅限于說明書所描述的過程、設備、手段、方法和步驟的具體實施例。本領域內的普通技術人員從本發明的公開內容將容易理解，根據本發明可以使用執行與在此所述的相應實施例基本相同的功能或者獲得與其基本相同的結果的、現有和將來要被開發的過程、設備、手段、方法或者步驟。因此，所附的權利要求旨在在它們的范圍內包括這樣的過程、設備、手段、方法或者步驟。
【權利要求】
1.一種智能開關，其特征在于，包括: 至少一個繼電器，用于連接負載； 檢測裝置，用于檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值； 獲取模塊，包括用于根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率的頻率獲取模塊，以及用于通過該頻率獲取交流電過零點的時間點的時間獲取模塊； 時間計算模塊，用于根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，計算出控制繼電器動作的時間點； 控制器，用于根據所述控制繼電器的時間點控制繼電器動作。
2.根據權利要求1所述的智能開關，其特征在于，所述頻率獲取模塊還用于根據所述交流電的瞬時值獲取交流電相位曲線，并根據所述交流電相位曲線獲取交流電的頻率。
3.根據權利要求1所述的智能開關，其特征在于，所述檢測裝置包括光電耦合器。
4.一種智能控制網絡，包括權利要求1-3任一項所述的智能開關。
5.一種智能開關的控制方法，其特征在于，包括: 獲取被控負載的控制指令； 檢測通入被控負載連接的繼電器的交流電的瞬時值； 根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率，并通過該頻率獲取交流電過零點的時間點； 根據交流電過零點的時間點和繼電器動作延遲時間，確定控制繼電器動作的時間點； 根據所述控制繼電器動作的時間點，控制繼電器動作。
6.根據權利要求5所述的智能開關的控制方法，其特征在于，“根據所述瞬時值隨時間的變化關系確定所述交流電的頻率”具體包括: 根據所述交流電的瞬時值獲取交流電相位曲線，并根據所述交流電相位曲線獲取交流電的頻率。
7.根據權利要求6所述的智能開關的控制方法，其特征在于，“根據所述交流電相位曲線獲取交流電的頻率”具體包括: 在交流電相位曲線的一波峰兩側取兩個幅值相等的第一相位點； 在交流電相位曲線的下一波峰兩側取兩個幅值相等的第二相位點； 取所述兩個第一相位點連線的中心所對應的第一時間點，以及所述兩個第二相位點連線中心所對應的第二時間點； 根據所述第二時間點和第一時間點之間的時間差值，計算所述交流電的頻率。
8.根據權利要求5所述的智能開關的控制方法，其特征在于，所述“確定控制繼電器動作的時間點”具體包括:將交流電過零點的時間點減去繼電器動作延遲時間，作為控制繼電器動作的時間點。
【文檔編號】G01R19/175GK104299480SQ201310274443
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2013年7月2日
【發明者】徐志方, 郇延文, 張洪波 申請人:海爾集團公司, 青島海爾智能家電科技有限公司