一种带状态检测功能的远程控制开关制造技术

本实用新型专利技术研究并实现了一种带状态检测功能的远程控制开关，其由电池、通信模块、CPU、隔离电路、继电器、非隔离ACDC、电量计量芯片构成。其具备自动检测功能，能够检测开关自身的状态是否正常，同时能够检测后端负载及其与开关的连接线是否正常。在实现远程控制的同时，能进行相应的告警和预警，将很好的解决使用普通的远程控制开关所引入的风险。

A Remote Control Switch with State Detection Function

【技术实现步骤摘要】
一种带状态检测功能的远程控制开关(一)
：本技术为一种带状态检测功能的远程控制开关。主要应用在各种用电设备的远程上下电控制，其主要特点是具备自动检测功能，能够检测开关自身的状态是否正常，同时能够检测后端负载及其与开关的连接线是否正常。(二)
技术介绍
：随着通信技术特别是物联网技术的发展，越来越多的设备可实现远程上下电控制，例如家用电器，路灯，交通信号灯等以及其它各种用电设备。远程控制便于设备管理、设备状态的监控，能大量节约人力节省资源，受到越来越多的相关部门的重视，有着极大的应用市场前景。目前市场上有许多远程控制开关，但大部分只是实现了控制功能，即简单的上下电，而无法实现“检测功能”，即其无法检测自身状态和后端设备状态的好坏，甚至作为一个开关其并不能确定自己开关状态是否正常。由于没有自身状态的检测有些开关甚至发生异常后还在现场继续使用，这给应用上带来了极大的不便，有时甚至带来重大损失。例如交通信号灯控制异常，或设备未断电继续工作，都存在极大的风险，因此开关的检测功能是十分重要的。本技术在实现远程控制的同时，能够实现一定的检测功能，从而避免上述可能出现的风险。在检测开关自身的状态的同时还能检测后端设备的一些通用的状态，将很好的解决上述问题。本技术研究并实现了一种带状态检测功能的远程控制开关。(三)
技术实现思路
：本技术首次提出使用继电器配合非隔离ACDC与电能计量芯片一起组成一种带状态检测功能的远程控制开关。如图1所示，本远程控制开关由电池、通信模块、CPU、隔离电路、继电器、非隔离ACDC、电量计量芯片构成。其中CPU通过通信模块与后台进行通信，通过隔离电路控制继电器关断完成负载的上下电，通过访问电量计量芯片获取电压电流信息。通信模块主要负责与后台软件通信。电池主要为CPU、通信模块以及继电器供电。非隔离ACDC为电量计量芯片供电。电量计量芯片采集线路的电压电流状态。继电器用于上下电控制。隔离光耦为了实现高低压隔离。输入接头连接供电线，输出接头连接负载。其工作原理如下，CPU接收到后台的上电指令后控制继电器闭合完成上电，同时自身的非隔离ACDC电路开始工作，并给电量计量芯片供电，此时电量计量芯片开始工作，并将自身采集到的电流电压信息定期发送给CPU。当CPU接收到后台的下电指令后控制继电器断开，完成下电，电量计量芯片此时因断电停止工作，CPU将无法访问到该芯片。其自检测功能实现原理如下，当后台控制开关正常上电时，开关在使用过程中由于各种原因发生故障或异常可通过以下进行判断。1、若CPU此时无法访问电量计量芯片，说明继电器开关未闭合。应为自身的继电器后继电器控制电路异常，开关已不受控制，应向后台发送告警信息。2、若CPU此时能访问电量计量芯片，但其返回的电压值明显低于输入电压，说明继电器触点接触电阻过大。应为自身继电器老化，应向后台发送预警信息。3、若CPU此时能访问电量计量芯片，但其返回的电流值为零飘值，说明后端未连接负载或与负载相连接的供电线断裂，应向后台发送告警。4、若CPU此时能访问电量计量芯片，但其返回的电流值明显异常与该负载的正常工作电流，说明负载和与负载相连接的供电线可能出现异常，应向后台发送预警。当后台控制开关正常下电时，CPU此时应无法访问电量计量芯片，如果出现可以访问到电量计量芯片的情况则下电失败，开关已不受控制，应向后台发送告警。后台收到这些告警和预警后可及时的定位问题和故障，方便处理和解决相关问题。(四)附图说明：图1开关内部结构示意图；图2开关内部各器件连接示意图；图3电量计量芯片HLW8032及其周边电路示意图；图4非隔离ACDC电路示意图；图5隔离光耦电路示意图；(五)具体实施方式：本技术为一种带状态检测功能的远程控制开关。其实现方法如图1所示，由电池、通信模块、CPU、隔离电路、继电器、非隔离ACDC、电量计量芯片构成。其中CPU选用ST公司的微功耗产品STM32L071，通信模块选用移远公司的BC95物联网模块，继电器选用厦门宏发的HFE20系列磁保持继电器，上述选择主要是为了降低功耗，增长产品的使用寿命。电量计量芯片选用合力为科技的HLW8032芯片。其中各部分的连接方式如图2所示。STM32L071的UART1接口与BC95的UART相连，UART2通过光耦隔离后与计量芯片的UART相连，GPIO1与继电器的闭合控制管脚S-相连，GPIO2与继电器的断开控制管脚R-相连。BC95的UART与STM32L071的UART1接口相连，天线接口ANT与天线相连接。HFE20的闭合控制管脚S-与CPU的GPIO1相连，断开控制管脚R-与CPU的GPIO2相连，电源管脚V+与电池Vbat相连，开关输入端管脚3与输入接口中的L端相连，开关输入端管脚4与电流采样电阻的管脚1和非隔离ACD的VI+端相连。HLW8032的电源管脚VCC和地管脚GND分别与ACDC非隔离电源的VO+和VO-相连接，IP管脚与采样电阻的管脚1相连，IN管脚与采样电阻的管脚2相连并与输出接口中的L端相连。VP管脚4通过分压电阻与输入和输出接口中的N端以及非隔离ACDC的输入VI-端相连。电量计量芯片HLW8032及其周边电路示意图如图3所示。其中采样电阻使用0.01ohm的锰铜电阻，锰铜电阻的两端分别经过1k电阻和33nF电容组成的滤波电路后接入HLW8032的IP和IN端。分压电阻由4个470k的电阻串联后与一个1k电阻分压后接入HLW8032的VP端，同时VP管脚与GND之间加33nF滤波电容。非隔离ACDC的输出管脚正端VO+连接到HLW8032的电源管脚VCC，输出管脚负端VO-与HLW8032的GND管脚相连。输入管脚正端VI-与HFE20开关输入端管脚4相连，输入管脚负端VI+与输入和输出接口中的N端相连并通过分压电阻与HLW8032的VP管脚相连。非隔离ACDC的设计电路如图4所示，其输入端VI+依次经过100ohm电阻、0.47uF电容后经过半波整流接到低压差输出线性稳压器MD5350的输入端VIN，MD5350的输出端VOUT接到VO+。由图可见，非隔离ACDC的VI-与VO-直接相连，当继电器闭合后其是以电力线中的N为参考地给HLW8032供电的。隔离光耦主要用于CPU与HLW8032的非共地电路的UART通信，其设计如图5所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带状态检测功能的远程控制开关，其特征在于：主要由电池、通信模块、CPU、隔离电路、继电器、非隔离ACDC、电量计量芯片构成；CPU的一路UART与通信模块相连，其另一路UART通过隔离光耦与电量计量芯片相连，其两路GPIO与继电器的控制端相连；电量计量芯片HLW8032的电源端与非隔离ACDC相连，其电压检测端口VP通过分压电阻与输入输出接头的N端相连，其电流检测端口IP和IN与采样电阻两端相连；继电器的电源管脚与电池相连，开关输入端管脚与输入接口中的L端相连，开关输出端管脚与电流采样电阻及非隔离ACDC的VI+端相连。

【技术特征摘要】
1.一种带状态检测功能的远程控制开关，其特征在于：主要由电池、通信模块、CPU、隔离电路、继电器、非隔离ACDC、电量计量芯片构成；CPU的一路UART与通信模块相连，其另一路UART通过隔离光耦与电量计量芯片相连，其两路GPIO与继电器的控制端相连；电量计量芯片HLW8032的电源端与非隔离ACDC相连，其电压检测端口VP通过分压电阻与输入输出接头的N端相连，其电流检测端口IP和IN与采样电阻两端相连；继电器的电源管脚与电池相连，开关输入端管脚与输入接口中的L端相连，开关输出端管脚与电流采样电阻及非隔离ACDC的VI+端相连。2.根据权利要求1所述的一种带状态检测功能的远程控制开关，其特征在于：远程控制开关内置了电量计量芯片HLW8032用于采集开关连接负载后的电压电流状态，且HLW8032的电流采样电阻必需和继电器的开关在同一条供电线上且放在继电器的开关其后面。3.根据权利要求1所述的一种带状态检测功能的远程控制开关，其特征在于：远程控制开关内置的非隔离ACDC模块为电量计量芯片HLW8032供电，且非隔离ACDC模块的输出参考地V-必需和继电器的开关在同一条供电线上且...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向东，刘芳，高克泳，黄海长，唐波，
申请(专利权)人：北京瑞源芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11