CN111918448A - 控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述控制系统适用于控制至少一电气设备的工作状态，所述控制系统包括一多帧自发电开关和一串联式控制器，其中所述多帧自发电开关包括一自发电装置和一信号发射装置，所述信号发射装置被电连接于所述自发电装置，所述信号发射装置获得所述自发电装置的电能供给后，发射一控制信号，其中所述控制信号包括至少两帧通信数据，其中所述串联式控制器被串联于所述电气设备，所述串联式控制器按照一预设规则周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，当所述串联式控制器切换至所述接收状态时接收来自所述自发电开关所发送的一帧通信数据，并控制所述电气设备的工作状态。

Description

控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法

技术领域

本发明涉及自发电无线开关领域，特别涉及一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法。

背景技术

自发电无线控制开关被广泛地应用于人们的日常生活和工业生产中，因无需安装电池，省钱、绿色环保、维护方便等特点，受到广大消费者的青睐。具体地，自发电无线控制开关包括一信号发射装置和一接收控制装置，其中所述接收控制装置被可通信地连接于所述信号发射装置，所述接收控制装置被并联于一灯具的电路中。所述信号发射装置在产生电流后产生一控制信号，所述接收控制装置在接收所述控制信号后控制所述灯具的工作状态。但是，现有的所述自发电无线控制开关在使用的过程中仍然存在不少问题。

具体来说，在现有的大多数建筑物的用电布线中，通常是没有布置零线，仅布置有火线的，利用被串联于火线的一机械开关控制火线的通断，进而打开或是关闭所述灯具。然而，在现有技术中，与所述信号发射装置相互配合的所述接收控制装置大多数为采用零火线供电的控制器，这使得所述自发电无线控制开关难以被直接安装于所述机械开关的原安装位置。用户不得不重新调整线路布局以配合所述自发电无线控制开关的使用，并且，为了装修美观，所述机械开关的原安装位置也需要处理，操作繁琐。

市场上逐渐出现了直接取代所述机械开关而被直接安装的单火线的所述自发电无线控制开关，其中所述自发电无线控制开关的所述接收控制装置被串联于火线，并与所述灯具形成串联的电路关系。所述接收控制装置被持续供电地保持一信号接收状态，并根据所述信号发射装置发出的所述控制信号关闭或是打开所述灯具。但是，由于所述接收控制装置持续处于所述信号接收状态，静电功耗较大，所述接收控制装置与所述灯具之间形成的串联回路中会有产生电流，驱使所述灯具产生亮光，导致被串联于电路的所述灯具在功率较小的情况下会产生间歇性的闪烁。例如，若所述灯具的功率为11W时，被关闭的所述灯具在黑暗中每隔10秒就会微微闪烁一下，不仅影响用户使用，也缩短了所述灯具的使用寿命。此外，若所述灯具的功率更小，如所述灯具的功率为3W，由于所述灯具可提供的漏电流较小，可能导致被串联于所述灯具的电路中的所述接收控制装置无法正常启动，使得所述自发电无线控制开关无法控制所述灯具的工作状态。

也就是说，尽管单火线的所述自发电无线控制开关具有广阔的市场前景，但是所述自发电无线控制开关的所述接收控制装置和所述灯具的配合仍然是一个长期没有攻克的难题。究其原因，所述自发电无线控制开关的所述信号发射装置发送所述控制信号的时间极短，通常只有几毫秒，因此为了避免错过所述控制信号，所述接收控制装置必须时刻保持于所述信号接收状态，这也必然导致被串联于电路中的所述接收控制装置的功耗增大，造成所述灯具处于微亮状态或是间歇性闪烁进而无法彻底关闭。若所述接收控制装置采用间歇性地休眠的方式来降低功耗，则又容易错过接收所述控制信号的时机，所述信号发射装置的所述控制信号发射完毕后，所述接收控制装置还未被唤醒，造成所述灯具无法正常地在打开状态和关闭状态之间切换。此外，所述接收控制装置被串联于所述灯具的电路中，所述灯具的电路提供所述接收控制装置电能，若所述接收控制装置所需的电流稍大，例如平均电流达到AC70uA@220V时，所述灯具的电源部分的电容器开始获得充电电流，容易导致所述灯具因电容器的充放电过程而发生间歇性的闪烁。

换句话说，及时地接收所述控制信号和低功耗的休眠在现有的技术中是相互矛盾的，导致现有的单火线的所述自发电开关大多被应用于控制大功率的电气设备。因此，急需对现有的所述自发电无线控制开关进行改进，提高其使用性能，以满足用户的使用需求。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述自发电无线控制开关的一多帧自发电开关能够及时唤醒所述自发电无线控制开关的一串联式控制器，避免所述串联式控制器错过所述多帧自发电开关发射的一控制信号，以利于所述串联式控制器及时地控制一电气设备的使用状态。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中处于一休眠状态下的所述串联式控制器的功耗较低，以保障被串联于所述串联式控制器的所述电气设备稳定工作，有利于保障所述电气设备的用户体验和使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述自发电无线控制开关适用于控制小功率的所述电气设备的工作状态，例如但不限于3W甚至2W的LED灯具，从而，提高了所述控制系统的实用性和适用性。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述自发电无线控制开关的所述多帧自发电开关发射的所述控制信号包含足够的数据包，即发射较多的数据帧数，以利于延长所述串联式控制器处于所述休眠状态的时间，进而降低了所述串联式控制器的功耗。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中通过多帧数发射的方式增大了所述串联式控制器接收到数据的概率，有利于所述串联式控制器以及时控制所述电气设备的工作状态，提高了所述控制系统的可靠性。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述串联式控制器按照一休眠机制间歇性地处于所述休眠状态，处于所述休眠状态下的所述串联式控制器可以被所述多帧自发电开关发射的多帧数据信号随时唤醒，既降低了所述串联式控制器的功耗，也避免了所述串联式控制器错过所述控制信号。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述多帧自发电控制开关能够实现远距离地发射所述控制信号，有利于所述多帧自发控制开关和所述串联式控制器远距离地配合。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中通过提高所述控制系统的一自发电装置的发电效率的方式远距离地发射多帧数的所述控制信号。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述控制系统进一步包括一能量延时装置，其中所述能量延时装置能够稳定电路中的工作电压，并延长所述多帧自发电开关产生的电能的输出时间，进而有利于所述多帧自发电开关发射更多帧数的数据。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中通过保持所述控制系统的一信号发射装置发射的所述控制信号处于较低的频率范围内，有利于提高所述控制信号的穿透性，进而所述多帧自发电开关和所述串联式控制器能够远距离地配合。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中保持所述控制信号的通信速率处于一预设范围内，以减少丢帧率，并有利于延长通信距离。

本发明的另一个目的在于提供一控制系统和其串联式控制器、多帧自发电开关及控制方法，其中所述控制系统可以被直接安装于现有的机械开关的原安装位置地取代现有的机械开关，操作方便，且保障了装修的美观性。

依本发明的一个方面，本发明进一步提供一控制系统，适用于控制至少一电气设备的工作状态，其包括：

一多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关包括一自发电装置和被电连接于所述自发电装置的一信号发射装置，其中所述信号发射装置在获得所述自发电装置的电能供给后发射一控制信号，所述控制信号包括至少两帧通信数据；和

一串联式控制器，其中所述串联式控制器被串联于所述电气设备，所述串联式控制器按照一预设规则周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，当所述串联式控制器切换至所述接收状态时接收来自所述自发电开关所发送的一帧通信数据，并控制所述电气设备的工作状态。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于60Kbps至2Mbps范围内。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于100kbps至250kbps范围内。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的数据帧数大于等于2帧，小于等于16帧。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的每一帧数据的长度为4至15个字节。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的射频功率小于8mW。

根据本发明的一个实施例，所述自发电装置包括一磁铁、分别被吸附于所述磁铁的上表面和下表面的两导磁层、一铁芯以及被缠绕于所述铁芯的一线圈，所述铁心与所述两导磁层发生相对运动而使磁感线发生变化，从而在所述线圈产生电能，所述线圈被电连接于所述信号发射装置，所述线圈的匝数小于等于1500圈。

根据本发明的一个实施例，所述控制系统进一步包括一能量延时装置，其中所述能量延时装置被电连接于所述自发电装置和所述信号发射装置，其中所述能量延时装置能够延长所述自发电装置产生的电能的输出时间，以便为所述多帧自发电开关的所述发射装置进行多帧发射而提供足够的电能供应。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述发射装置发射包含至少两帧通信数据的所述控制信号。

根据本发明的一个实施例，所述控制系统的所述串联式控制器包括一电源、一射频接收单元、一微控制单元以及一继电器，其中所述射频接收单元、所述微控制单元以及所述继电器被电连接于所述电源，所述射频接收单元被可通信地连接于所述微控制单元，所述继电器被可通信地连接于所述微控制单元，所述射频接收单元周期性地在所述休眠状态和所述接收状态之间切换，所述射频接收单元在接收包含至少一帧通信数据的所述控制信号后，所述微控制单元被唤醒，所述微控制单元根据所述控制信号控制所述继电器断开或是连接所述电气设备的电路中的火线或者零线。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的交流平均电流小于等于90μA。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态时的平均功耗小于6mW。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述接收状态时的平均功耗小于16mW。

根据本发明的一个实施例，所述信号发射装置在一休息状态和一发射状态之间切换，定义所述信号发射装置处于所述发射状态的时间为u_AC，处于所述休息状态的时间为u_SL，发射帧数为n，所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态的时间为t_SL，所述信号发射装置处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态时间满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL。

根据本发明的一个实施例，所述信号发射装置发射所述控制信号的头部数据的时间为u_head，所述射频接收单元处于所述接收状态的时间为t_AC，所述信号发射装置处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述射频接收单元处于所述接收状态的时间满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head。

根据本发明的一个实施例，所述控制系统进一步包括一能量叠加装置，其中所述能量叠加装置被连接于所述发电装置和所述能量延时装置之间，所述能量叠加装置能够将所述自发电装置按压和解除按压操作所产生的两次脉冲电能进行能量叠加使用。

依本发明的一个方面，本发明提供一多帧自发电开关，其包括：

一自发电装置，其中所述自发电装置被作动地产生一脉冲电能；和

一信号发射装置，其中所述信号发射装置被电连接于所述自发电装置，其中所述信号发射装置获得所述脉冲电能后，发射至少两帧通信数据，进而完成一控制信号的发射，所述信号发射装置获得所述脉冲电能后，从上电到发射信号前的初始化过程时间被设置为2至16毫秒。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于60Kbps至2Mbps范围内。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的数据帧数大于等于2帧，小于等于16帧。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的每一帧数据的长度为4至15个字节。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的射频功率小于8mW。

根据本发明的一个实施例，所述自发电装置包括一磁铁、分别被吸附于所述磁铁的上表面和下表面的两导磁层、一铁芯以及被缠绕于所述铁芯的一线圈，所述铁芯被可活动地保持于两个所述导磁层之间，所述线圈被电连接于所述信号发射装置，所述线圈的匝数小于等于1500圈。

根据本发明的一个实施例，所述信号发射装置被设置为在按压操作和解除按压操作时分别发射至少2帧通信数据。

根据本发明的一个实施例，驱动所述自发电装置产生所述脉冲电能的驱动力被设置为1N至4N之间。

根据本发明的一个实施例，所述自发电装置的所述铁芯与所述导磁层之间相互运动的一次切换时间在1至4毫秒之间。

根据本发明的一个实施例，所述自发电装置的发电类型选自：电磁感应发电、压电获能以及磁致伸缩发电组成的类型组。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关进一步包括一能量延时装置，其中所述能量延时装置被电连接于所述自发电装置和所述信号发射装置，其中所述能量延时装置能够延长所述自发电装置产生的所述脉冲电能的输出时间，以便为所述信号发射装置进行多帧发射提供足够的电能供应。

根据本发明的一个实施例，所述多帧自发电开关进一步包括一能量叠加装置，其中所述能量延时装置被连接于所述能量延时装置和所述自发电装置之间，所述能量叠加装置能够将所述自发电装置在按压和接触按压的过程中产生的两次脉冲电能进行能量叠加使用。

依本发明的一个方面，本发明提供一串联式控制器，适于控制一电气设备的工作状态，其包括：

一电源；

一微控制单元，其中所述微控制单元被电连接于所述电源；

一继电器，其中所述继电器被可通信地连接于所述微控制单元；以及

一射频接收单元，其中所述射频接收单元被电连接于所述电源，所述射频接收单元被可通信地连接于所述微控制单元，其中所述射频接收单元周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，所述射频接收单元接收到包含至少一帧通信数据的一控制信号，所述微控制单元根据所述控制信号控制所述继电器断开或是连接所述电气设备的电路。

根据本发明的一个实施例，所述射频接收单元从所述休眠状态切换至所述接收状态的一个周期的时间小于50毫秒。

根据本发明的一个实施例，所述射频接收单元处于所述休眠状态和所述接收状态的时间的比值在10:1至1:1之间。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的平均交流电流小于等于90μA。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的平均功耗小于6mW。

根据本发明的一个实施例，所述串联式控制器的通信电路处于所述接收状态时的平均功耗小于16mW。

依本发明的一个方面，本发明提供一控制系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

(a)所述控制系统的一多帧自发电开关的一信号发生装置发射一控制信号，其中所述控制信号包含至少两帧通信数据；

(b)所述控制系统的一串联式控制器的一射频接收单元接收至少一帧通信数据；以及

(c)一微控制单元控制一电气设备的工作状态。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(a)中，所述多帧自发电开关周期性地在一休息状态和一发射状态之间切换，并在每一次处于所述发射状态时发射至少一帧通信数据，直至发射完全部的所述控制信号。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(a)中，延长所述多帧自发电开关的一自发电装置供给所述信号发生装置的脉冲电能的输出时间。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(b)中，所述串联式控制器的所述射频接收单元按照一预设规则在一休眠状态和一接收状态之间切换。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(b)中，所述信号发射装置处于所述发射状态的时间u_AC，所述信号发射装置处于所述休息状态的时间为u_SL，所述信号发射装置发射帧数为n以及所述射频接收单元处于所述休眠状态的时间t_SL满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(b)中，其中所述信号发射装置发射所述控制信号的头部数据的时间u_head，所述射频接收单元处于所述接收状态的时间t_AC，所述信号发射装置处于所述发射状态的时间u_AC以及所述信号发射装置处于所述接收状态的时间u_SL满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤(b)之后，进一步包括步骤：唤醒所述微控制单元。

附图说明

图1是根据本发明的一较佳实施例的一控制系统的应用图示意图。

图2是根据本发明的上述较佳实施例的所述控制系统的一串联式控制器的电路原理图应示意图。

图3是根据本发明的上述较佳实施例的所述控制系统的所述串联式控制器的一唤醒周期与一多帧自发电开关发射的一控制信号的时序情况示意图。

图4是根据本发明的上述较佳实施例的所述控制系统的所述串联式控制器的另一唤醒周期与所述多帧自发电开关发射的所述控制信号的时序情况示意图。

图5是根据本发明的上述较佳实施例的所述控制系统的所述串联式控制器的另一唤醒周期与所述多帧自发电开关发射的所述控制信号的时序情况示意图。

图6是根据本发明的上述较佳实施例的所述控制系统的一多帧自发电开关的示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

参照说明书附图1至图6，根据本发明的一较佳实施例的一控制系统100将在接下来的描述中被阐述，其中所述控制系统100为一自发电无线控制开关，所述控制系统100能够以被直接安装于现有的一机械开关的原安装位置的方式取代所述机械开关，以控制一电气设备200，例如但不限于控制灯具在一打开状态和一关闭状态之间切换，操作方便，也不会影响装修的美观性。并且，所述控制系统100既能够及时地控制所述灯具的工作状态，也不会造成所述灯具产生间歇性闪烁和微亮的状况，有利于保障所述灯具的用户体验和使用寿命。

在本发明的一个具体的示例中，一个所述控制系统100被设置于控制一个所述电气设备200的工作状态。在本发明的另一个具体的示例中，多个所述控制系统100被设置于控制一个电气设备200的工作状态。在本发明的另一个具体的示例中，一个所述控制系统100被设置于控制多个所述电气设备200的工作状态。值得一提的是，所述控制系统100的具体应用仅仅作为示例，不能成为对本发明所述控制系统100的内容和范围的限制。

参照图1，具体来说，所述控制系统100包括一多帧自发电开关10和一串联式控制器20，其中所述多帧自发电开关10被设置于适于被作动地产生一控制信号，所述串联式控制器20被可通信地连接于所述多帧自发电开关10，所述串联式控制器20被连接于火线或零线，并与所述电气设备200形成串联的电路关系。所述串联式控制器20在接收所述多帧自发电开关10发射的所述控制信号后，控制所述电气设备200的工作状态。例如但不限于所述串联式控制器20控制一灯具在一打开状态和一关闭状态直接切换。

进一步地，所述多帧自发电开关10能够及时地唤醒处于一休眠状态的所述串联式控制器，避免所述串联式控制器错过所述多帧自发电开关发射的所述控制信号，进而及时地控制所述电气设备200的工作状态。

具体来说，通过大幅增加所述多帧自发电开关10发射的数据帧数，以增加所述串联式控制器20接收到所述控制信号的几率，有利于所述串联式控制器20及时控制所述电气设备200的工作状态，提高了所述自发电无线控制开关100的可靠性。并且，所述多帧自发电开关10发射的所述控制信号包含足够的数据包，即发射较多的数据帧数，有利于延长所述串联式控制器20处于所述休眠状态的时间，进而降低了所述串联式控制器20的功耗，

参照图6，所述多帧自发电开关10包括一自发电装置11和一信号发射装置12，其中所述信号发射装置12被电连接于所述自发电装置11，其中所述自发电装置11适于被作动地产生一脉冲电能，以供给所述信号发射装置12，所述信号发射装置12在获得所述脉冲电能后发射所述控制信号。

参照图6，在本发明的一个具体的示例中，所述自发电装置11包括一磁铁111、分别被吸附于所述磁铁111上表面和下表面的磁性相异的两导磁层112、一铁芯113以及被缠绕于所述铁芯113的一线圈114。所述铁芯113和所述线圈114被可活动地保持于两个所述导磁层112之间，所述自发电装置11的所述线圈114被电连接于所述信号发射装置12。所述铁芯113受到外力作用后与两个所述导磁层112发生相对运动，使得磁感线发生变化，穿过所述线圈114的磁通量发生变化，进而在所述线圈114中产生所述脉冲电能，并供给所述脉冲电能于所述信号发射装置12。

优选地，所述自发电装置11的所述铁芯113与所述导磁层112之间相互运动的一次切换时间在1至4毫秒之间，即驱动所述自发电装置11发电时，所述铁芯113从初始抵接的一个所述导磁层112切换到另一个所述导磁层112以产生一次电的运动时间在1至4毫秒之间。具体来说，所述自发电装置11是利用手在按按键的同时驱动内部的发电装置产生电能进而驱动所述信号发射装置12发射所述控制信号的，所述自发电装置11的按键行程比较小，产生的电量也十分微弱。但是，为了提高所述自发电装置11的发电效率，使得所述信号发射装置12能够完成多帧数据发射的任务，就必须加快两个所述导磁层112与所述铁芯113相对运动的速度，使得磁感线作用于所述铁芯113的速度加快，进而在所述铁芯113周围的所述线圈114中产生较强的感生电能。多次实验表明，在所述自发电装置11中，当两个所述导磁层112与所述铁芯113的相对运动的时间小于4毫秒(每切换一次的时间)时，所述自发电装置11在能效输出上处于最优的性能，在所述线圈114中可产生较强的感生电能。

更具体地，两个所述导磁层112被设置在所述磁铁111的两端，也就是所述磁铁111的两极，因此，两个所述导磁层112具有不同的磁极性。初始时，所述铁芯113与其中一个所述导磁层112相吸附，当操作所述自发电装置11的力使得所述铁芯113与两个所述导磁层112作相对运动时，所述铁芯112从原来吸附的一个所述导磁层112切换到与另一个磁极相反的所述导磁层112相吸附，通过两个所述导磁层112与所述铁芯113的相对切换运动，使所述铁芯113完成一次磁极切换，进而在所述线圈114中产生感生电流。所述铁芯113在两个所述导磁层112之间进行磁极切换时，从一个所述导磁层112切换到另一个所述导磁层112的时间小于4毫秒是最佳设置，切换一次产生一次较强的电脉冲，多次切换则产生多次电脉冲。

值得一提的是，所述铁芯113与所述导磁层112的相对运动的方式不受限制，例如但不限于所述铁芯113交替地抵接于两个所述导磁层112，所述铁芯113可以被实施为直接地抵接于所述导磁层112或者非直接接触式地磁抵接于所述导磁层112。

在本发明所述的控制系统100的这个具体的实施例中，通过增大所述自发电装置11的发电功率的方式延长所述信号发射装置12发射所述控制信号的时间，进而有利于所述信号发射装置12发射较多的数据包。优选地，所述信号发生装置12在获得所述脉冲电能后，从上电到发射信号前的初始化过程的时间被设置为2至16毫秒，以保障所述信号发生装置12能够发射多帧信号。具体来说，所述自发电装置11产生电能的能力即强度是十分有限的，为了最大限度的利用所述自发电装置11产生的能量来发射多帧无线数据，所述信号发射装置12就必须能够快速反应。而实际上，由于物理条件的限制，所述信号发射装置12从上电开始到装置变得稳定需要一段时间，然后所述信号发射装置12再开始初始化，直到初始化完成所需要的时间通常为几十个毫秒甚至上百个毫秒，但是初始化的功耗相对较低，初始化时间过长将会使得多帧发射的任务失败。因此，在电能极其有限的所述自发电装置11中要实现多帧发射必须各个环节、各个部件都要十分省电。为了能够节省电能而完成多帧发射，本发明将所述信号发射装置12的初始化时间减少至2至16毫秒以内，以避免电能在初始化过程中的浪费，极大的提高了发射的效率。本领域技术人员应该理解的是，减少所述信号发射装置初始化时间的方法包括但不限于精简单片机指令、加快指令执行效率、提高单片机主频、减少单片机寄存器的读写时间、优化通信底层协议、加快对RF芯片寄存器的读写时间或者直接对RF芯片进行调制等等。

优选地，所述自发电装置11的所述导磁层112和所述铁芯113采用铁镍合金，例如但不限于1J50铁镍合金或者其它高导磁材料，通过提高所述导磁层112和所述贴心113的导磁率的方式提高所述自发电装置11的发电功率。

优选地，被缠绕于所述铁芯113的所述线圈114的匝数小于等于1500圈，且形成所述线圈114的金属丝的线径小于等于0.16mm，通过减小所述线圈114的电阻耗损的方式提高所述自发电装置11的发电功率。本领域技术人员应该理解的是，说明书附图中的所述线圈114的匝数仅仅作为示意，不代表所述线圈114的实际匝数，不能成为对本发明所述控制系统100的内容和范围的限制。

优选地，所述磁铁111被实施为稀土原材料的钕铁硼磁铁。更优选地，所述磁铁111被实施为N40-N50牌号的钕铁硼磁铁。所述磁铁111能够提供较强的磁场，以利于提高所述自发电装置11的发电功率。

值得一提的是，所述控制系统100的所述自发电装置11的具体实施方式仅仅作为示例，在本发明其他的实施例中，所述自发电装置11可以通过电磁感应、压电获能、磁致拉伸或是本领域技术人员已知的其他方式产生电能。优选地，驱动所述自发电装置11产生所述脉冲电能所需的驱动力被设置在1N至4N，既保障了所述信号发生装置12发射多帧信号，同时又使得所述多帧自发电开关10具有舒适的操作手感和实用性。具体来说，通常自发电装置为了能发射信号，需要的驱动力都较大，大约在8N至15N。但是，在自发电无线开关的应用上较大的驱动力只能完成功能而并不具备实用性。驱动力大会导致自发电开关发出啪啪直响的噪音，影响使用效果；驱动力大会导致使用者操作自发电开关时感觉按压操作手感太重，不舒适，进而影响消费者对于自发电开关产品的使用意愿。本发明在提高发电机效率的同时减少所述自发电装置11所需要的驱动力，将所述自发电装置11所需要的驱动力通过结构优化而将驱动力减少到1N至4N之间，这样使得本发明操作起来相对于现有技术的产品变得十分安静，又使得本发明操作起来手感与传统墙壁开关并无二样，消费者满意度显著提高，有利于自发电无线开关系统的推广及应用。

参照图6，在本发明的一个具体的示例中，所述控制系统100进一步包括一能量延时装置30，其中所述能量延时装置30被连接于所述自发电装置11和所述信号发射装置12，所述能量延时装置30能够稳定电路中的工作电压，并延长所述自发电装置11产生的所述脉冲电能的输出时间，进而有利于所述信号发射装置12发射更多帧数据，即所述能量延时装置30为所述信号发射装置12进行多帧发射而提供足够的电能供应。所述能量延时装置30将所述自发电装置11输出的脉冲时间延长至2倍以上输出。例如但不限于所述能量延时装置30为Buck电路或者Boost电路，所述能量延时装置30通过间歇的从储能电容中取电的方式起到能量延时的作用。优选地，借由所述能量延时装置30，所述信号发射装置12能够获得8至50毫秒的稳定电能供给。也就是说，所述信号发射装置12在8至50毫秒内发射所述控制信号。

所述控制系统100进一步包括一能量叠加装置40，其中所述能量叠加装置40被电连接于所述自发电装置11和所述能量延时装置30之间，所述能量叠加装置40能够将所述自发电装置11按压和解除按压操作所产生的两次脉冲电能叠加使用，从而在所述自发电装置11供能较小时，所述信号发生装置12仍然能够完成多帧通信的任务。

进一步地，设置所述信号发生装置12在按压操作和解除按压操作时，分别发射至少2帧通信数据，以可靠地唤醒所述串联式控制器20的休眠时间，从而更进一步地减少所述串联式控制器20的待机功耗。

进一步地，所述信号发射装置12发射的所述控制信号处于较低的通信频率范围内，有利于提高所述控制信号的穿透性，减小丢包的现象，并使得所述信号发射装置12和所述串联式控制器20能够远距离地配合使用，有利于提高所述控制系统100的实用性。优选地，所述控制信号的通信频率处于300MHz-3000MHz范围内。更优选地，所述控制信号的通信频率接近433MHz。更优选地，所述控制信号的通信频率接近868MHz。

通常情况下，所述信号发射装置12的通信速率越高，发码越快，在有限的时间内能够发动更多帧的编码，即所述控制信号包含更多的数据包，但是，通信速率越高也会导致数据丢帧率上升，进而不利于远距离通信。为了解决这个问题，根据本发明所述的控制系统100的所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12的通信速率被控制于一预设速率范围内，以使得所述信号发射装置12不仅能够发射较多的数据包，也能够实现远距离通信。优选地，所述信号发射装置12的所述预设速率范围为：60Kbps-2Mbps，速率提高，有利于本发明中的信号发射装置完成多帧发射任务，但是速率越高，数据丢包率也增高。为了平衡这一效果，使得本发明既具有较远的通信距离又具有可靠的通信状态，并且还能发射多帧数据，因此将所述信号发射装置12的发射速率设定在60Kbps-2Mbps范围内。

优选地，所述信号发射装置12的所述预设速率范围为：100Kbps-1Mbps。优选地，所述通信速率设置为100kbps-300kbps。更优选地，所述信号发射装置12的所述预设速率范围为：100kbps-250kbps。

在本发明所述的控制系统100的这个具体的实施例中，为了提高所述多帧自发电开关10通信的可靠性，所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12发射的每一帧数据的长度为4至15个字节之间。进一步地，在提高所述信号发射装置12的通信速率后，所述信号发射装置12发射的数据帧数被设置为2至16帧。也就是说，只要最少发送2帧数据，所述串联式控制器20就能够进入所述休眠状态，所述信号发射装置12发射的数据帧数越多，所述串联式控制器20可以被保持于所述休眠状态的时间就越长，所述串联式控制器20产生的功耗也就越低，进而有利于避免所述灯具发生间歇性闪烁和微亮的状况。进一步地，所述控制系统100能够适用于控制小功率的所述电气设备的工作状态，例如但不限于3W甚至2W的LED灯具，从而，提高了所述控制系统100的实用性和适用性。

然而，所述信号发射装置12发射的数据帧数越多，则对所述自发电装置11的供能时间要求越高，容易造成所述自发电装置11操作起来手感较重而影响使用。优选地，所述信号发射装置12发射的数据帧数小于等于20帧。更优选地，所述信号发射装置12的通信速率为250Kbps，且发射的数据帧数小于等于16帧，有利于在保障所述信号发射装置12发射的所述控制信号包含足够的数据包的同时，保障所述自发电装置11的实用性能和用户体验。

进一步地，由于所述自发电装置11提供的所述脉冲电能有限，所述信号发射装置12发射所述控制信号的功率越高，通信距离越远，但同时消耗的能量也越多，导致发射所述控制信号的时间越短，发射数据的帧数越少，但是，如果所述信号发射装置12发射的功率越低，则不利于远距离通信。为了平衡这一矛盾，本发明所述的控制装置100的所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12的射频功率被设定为小于10mW，这样，既能够实现较远的通信距离，也能发射足够多帧的数据包。更优选地，所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12的射频功率被设定为小于8mW。

参照附图2，所述控制系统100的所述串联式控制器20包括一电源21、一射频接收单元22、一微控制单元(MCU)23以及一通断器24，其中所述射频接收单元22、所述微控制单元23以及所述通断器24被电连接于所述电源21，所述电源21为所述射频接收单元22、所述微控制单元23以及所述通断器24供给电能。所述电源21被电连接于所述灯具200的电路，所述射频接收单元22被可通信地连接于所述微控制单元23，所述通断器24被可通信地连接于所述微控制单元23，所述射频接收单元22接收所述控制信号，所述微控制单元23根据所述控制信号控制所述通断器24断开或是导通所述电气设备200的电路中的火线或者零线，进而控制所述电气设备200的工作状态。

在本发明的一个实施例中，所述射频接收单元22在接收所述控制信号后，所述微控制单元23被唤醒，所述微控制单元23根据所述控制信号控制所述通断器24断开或是导通所述电气设备200的电路中的火线或者零线。在本发明的一个实施例中，所述微控制单元23无需被唤醒，所述射频接收单元22在接收所述控制信号时，所述微控制单元23根据所述控制信号控制所述通断器24断开或是导通所述电气设备200的电路中的火线或者零线。

所述射频接收单元22和所述微控制单元23的具体实施方式不受限制，在本发明的一个具体的示例中，所述射频接收单元22和所述微控制单元23被集成为一芯片。并且，所述通断器24的具体实施方式不受限制，所述通断器24可以被实施为机械式电磁通断器或半导体通断器，例如但不限于继电器、可控硅等。本领域技术人员应该理解的是，所述射频接收单元22和所述微控制单元23的具体实施方式以及所述通断器24的具体类型仅仅作为示例，不能成为对本发明所述控制系统100的内容和范围的限制。

当所述电气设备200处于所述关闭状态时，定义所述串联式控制器20此时消耗的电流为关态电流I_off，所述微控制单元23的电流消耗为I_mcu，所述射频接收单元22消耗的电流为I_RF，所述电源21的转换效率为η，所述串联式控制器20的控制电路中的电流为I_控制，其中所述电源21、所述射频接收单元22以及所述微控制单元23之间满足如下关系：I_off＝I_控制/η，其中I_控制＝I_mcu+I_RF。

在本发明的这个具体的实施例中，通过提高所述电源21的转换效率，降低所述射频接收单元22和所述微控制单元23的功耗的方式可以降低所述串联式控制器20的关态电流I_off。优选地，所述射频接收单元22为外置ACO电感的芯片，所述射频接收单元22的接收电流降低至3.8mA。例如但不限于，所述射频接收单元22采用台湾笙科A7129。优选地，所述微控制单元23进入完全休眠模式后，可使用外部IO进行唤醒。这样，所述微控制单元23的工作电流可以被降低至几微安。优选地，所述电源21采用低静态功耗电源IC进行电源转换，以达到较高的转换效率。例如但不限于，所述电源21采用PI的LNK2303低静态功耗电源IC进行电源转换。通过对所述电源21、所述射频接收单元22以及所述微控制单元23的改进，可以使得所述串联式控制器20的关态电流I_off被降低至90μA，进而所述控制系统100可被应用于市面上绝大多数小功率的所述电气设备200，例如但不限于7W的LED灯具。本领域技术人员应该理解的是，所述电源21、所述射频接收单元22以及所述微控制单元23的具体实施方式仅仅作为示例，不能成为对本发明所述控制系统100的内容和范围的限制。

进一步地，所述射频接收单元22间歇性地接收所述信号发射装置12发射的所述控制信号，即所述射频接收单元22周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，以利于进一步降低所述串联式控制器20的控制电路中的电流I_控制。并且，当所述串联式控制器20切换至所述接收状态时接收来自所述多帧自发电开关10所发送的一帧通信数据，并控制所述电气设备的工作状态。

在本发明的这个具体的实施例中，定义降低后的电流为I’_控制，所述射频接收单元22处于所述接收状态的时间为t_AC，定义所述射频接收单元22处于所述休眠状态的时间为t_SL，所述射频接收单元22的工作周期为T，以上参数满足如下关系：I’_控制≈I_控制*t_AC/T，其中T＝t_AC+t_SL。优选地，所述射频接收单元22处于所述休眠状态时消耗的电流为2μA。

在本发明的一个具体的示例中，设定所述射频接收单元22从所述休眠状态转换至所述接收装置的一个周期的时间小于50毫秒，以利于包装所述串联式控制器20能够可靠地接收多帧自发电开关10发射的所述控制信号。进一步地，设定所述射频接收单元22处于所述休眠状态与所述接收状态的时间的比值在10:1至1:1之间。

优选地，当所述射频接收单元22处于所述接收状态时，所述微控制单元23依旧处于所述休眠状态，所述射频接收单元22作为时钟源周期性地在所述休眠状态和所述接收状态之间切换，直到所述射频接收单元22接收到所述控制信号后，所述微控制单元23才被唤醒。也就是说，即使所述射频接收单元22处于所述接收状态，只要所述射频接收单元22没有接收到所述控制信号，所述微控制单元23都处于所述休眠状态。通过这样的方式，既能够保障所述串联式控制器20及时地控制所述电气设备200的工作状态，也能够有效降低所述串联式控制20的关态电流，进而有效地降低所述串联式控制器20的功耗。优选地，所述串联式控制器20处于所述休眠状态时的交流平均电流小于等于90μA。优选地，所述串联式控制器20的通信电路处于所述休眠状态时的平均交流电流在30μA至60μA之间。优选地，所述串联式控制器20的通信电路处于所述休眠状态时的平均功耗小于6mW。优选地，所述串联式控制器20的通信电路处于所述接收状态时的平均功耗小于16mW。

此外，处于所述休眠状态时的所述射频接收单元22是无法接收所述控制信号的，而为了保障所述射频接收单元22及时地接收所述控制信号，在所述信号发射装置12发射所述控制信号的时间段内，所述射频接收单元22需要处于所述接收状态，才能避免丢包的现象发生。但是，参照图3，其示出了本发明的所述控制系统100的所述串联式控制器20的一唤醒周期与所述多帧自发电开关10发射的所述控制信号的时序情况，在所述射频接收单元22被周期性唤醒的过程中，所述信号发射装置12发送的所述控制信号的时间与所述射频接收单元22的工作状态的对应可能出现多种情况。第一种情况，在所述信号发射装置12发射所述控制信号的整个时间段内，所述射频接收单元22都处于所述接收状态，所述射频接收单元22能够正常接收所述控制信号。第二种情况，在所述信号发射装置12发射所述控制信号的整个时间段内，所述射频接收单元22都处于所述休眠状态，所述射频接收单元22不能接收到所述控制信号。第三种情况，在所述信号发射装置12发射所述控制信号的前一段时间内，所述射频接收单元22处于所述接收状态，即所述控制信号的头部处于所述射频接收单元22的唤醒时间内，所述射频接收单元22延长唤醒时间至接收到完成的所述控制信号，并唤醒所述微控制单元23正常地处理所述控制信号。第四种情况，所述信号发射装置12发射所述控制信号的前一段时间内，所述射频接收单元22处于所述休眠状态，所述信号发射装置12发射所述控制信号的后一段时间内，所述射频接收单元22处于所述接收状态，即所述射频接收单元22错过了所述控制信号的头部，所述射频接收单元22接收不到所述控制信号。第五种情况，所述射频接收单元22刚好自所述休眠状态切换至所述接收状态后，所述信号发射装置12发射所述控制信号，所述控制信号完全处于所述射频接收单元22的唤醒时间内，所述射频接收单元22能够正常接收所述控制信号。第六种情况，所述射频接收单元22自所述休眠状态切换至所述接收状态时，错过了所述控制信号的头部数据，所述射频接收单元22不能接收到所述控制信号。

在本发明的一较佳实施例中，所述控制系统100的所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12通过间隔多包发送的方式发射所述控制信号。具体来说，所述信号发射装置12在一休息状态和一发射状态之间切换，处于所述发射状态的所述信号发射装置12发送包含一帧通信数据的所述控制信号后切换至所述休息状态，所述信号发射装置12休眠一定时间，然后再重复发送所述控制信号，有利于节约电能，并提高所述射频接收单元22接收所述控制信号的成功率。也就是说，在所述信号发射装置12获得所述脉冲电能后，所述信号发射装置12间隔地发送至少2帧通信数据，用于唤醒处于所述休眠状态的所述串联式控制器20。换句话说，所述信号发射装置12一次发射一帧通信数据，通过多次间隔发射的方式完成所述控制信号的发射。

值得一提的是，所述信号发射装置12可以间隔的发送通信数据，或者连续地发送，也可以在按压操作和解除按压操作的过程中分别发送，具体发送方式的不受限制，总之，只要完成预设的多帧发射任务即可。

参照图4，其示出了本发明的所述控制系统100的所述串联式控制器20的另一唤醒周期与所述多帧自发电开关10发射的所述控制信号的时序情况，根据实验研究结果，定义所述信号发射装置12处于所述发射状态的时间为u_AC，处于所述休息状态的时间为u_SL，发射帧数为n，发射所述控制信号的头部数据的时间为u_head。在发射同样的所述控制信号的情况下，当所述信号发射装置12处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述射频接收单元22处于所述休眠状态满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL时，所述射频接收单元22处于所述休眠状态的时间最长，有效降低了所述射频接收单元22的功耗。

进一步地，所述射频接收单元22在接收到所述控制信号的头部数据后，所述射频接收单元能够延长唤醒时间至接收到完成的所述控制信号，并唤醒所述微控制单元23，所述射频接收单元22在接收到至少一帧所述控制信号的情况下被唤醒，此时，所述射频接收单元22所需唤醒时间最短。参照图5，其示出了本发明的所述控制系统100的所述串联式控制器20的一唤醒周期与所述多帧自发电开关10发射的所述控制信号的时序情况，在实验研究过程中发现，当所述信号发射装置12处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述射频接收单元22处于所述接收状态的时间满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head时，所述串联式控制器20最省电。

举例来说，代入易百珑无源无线开关发送信号参数，可以得出所述串联式控制器20的所述射频接收单元22最为省电的休眠时间与唤醒时间，其中u_AC＝1.2ms，u_SL＝2ms，u_head＝0.6ms，n≥3，得到小于t_SL＜6.4ms，t_AC＞3.8ms。在实际配置过程中还需要注意所述射频接收单元22由所述休眠状态被切换至所述接收状态的时间，例如芯片资料上为1.5ms～2ms，此时间无法接收所述控制信号，应算到t_SL内。通过将所述射频接收单元22被设置为周期性休眠唤醒接收的状态后，实测所述串联式控制器20的关态电流下降至60uA，负载匹配性得到了更大的提高，所述串联式控制器20可被应用于功率更小的所述电气设备200，例如但不限于3W的灯具。

值得注意的是，本发明所述多帧自发电开关10的用途较为广泛，不仅仅可以用于所述控制串联式控制器20，还可以应用于其它的终端设备的控制，包括但不限于自发电门铃、灯具、电动机控制、电动晾衣机、智能马桶、垃圾处理机、呼叫系统、浴霸等家用电器的控制。本领域技术人员应该理解的是，所述多帧自发电开关10的具体应用仅仅作为示例，不能成为对本发明所述控制系统100和所述多帧自发电开关10的内容和范围的限制。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供所述控制系统100的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

(a)所述控制系统100的所述多帧自发电开关10间隔地发射一控制信号，其中所述控制信号包含至少两帧通信数据；

(b)所述控制系统100的所述串联式控制器20的所述射频接收单元22接收一帧通信数据；以及

(c)所述微控制单元23控制所述电气设备200的工作状态。

在本发明的一个实施例，在上述方法(a)中，其中所述多帧自发电开关10的所述信号发射装置12周期性地在一休息状态和一发射状态之间切换，并在每一次处于所述发射状态时发射至少一帧通信数据，直至发射完全部的所述控制信号。

在本发明的一个实施例，其中在上述方法(a)中，延长所述多帧自发电开关10的所述自发电装置11供给所述信号发生装置12的脉冲电能的输出时间。

根据本发明的一个实施例，在上述方法(b)中，其中所述串联式控制器20的所述射频接收单元22按照所述预设规则在所述休眠状态和所述接收状态之间切换。

根据本发明的一个实施例，在上述方法(b)中，其中所述信号发射装置12处于所述发射状态的时间u_AC，所述信号发射装置12处于所述休息状态的时间为u_SL，所述信号发射装置12发射帧数为n以及所述射频接收单元22处于所述休眠状态的时间t_SL满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL。

根据本发明的一个实施例，在上述方法(b)中，其中所述信号发射装置12发射所述控制信号的头部数据的时间u_head，所述射频接收单元22处于所述接收状态的时间t_AC，所述信号发射装置12处于所述发射状态的时间u_AC以及所述信号发射装置12处于所述休息状态的时间u_SL满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head。

根据本发明的一个实施例，在上述方法(b)之后，进一步包括步骤：唤醒所述微控制单元23。

本领域的技术人员可以理解的是，以上实施例仅为举例，其中不同实施例的特征可以相互组合，以得到根据本发明揭露的内容很容易想到但是在附图中没有明确指出的实施方式。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (41)

1.一控制系统，适用于控制至少一电气设备的工作状态，其特征在于，包括：

一多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关包括一自发电装置和被电连接于所述自发电装置的一信号发射装置，其中所述信号发射装置在获得所述自发电装置的电能供给后发射一控制信号，所述控制信号包括至少两帧通信数据；和

一串联式控制器，其中所述串联式控制器被串联于所述电气设备，所述串联式控制器按照一预设规则周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，当所述串联式控制器切换至所述接收状态时接收来自所述自发电开关所发送的一帧通信数据，并控制所述电气设备的工作状态。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于60Kbps至2Mbps范围内。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于100kbps-250kbps范围内。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的数据帧数大于等于2帧，小于等于16帧。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的每一帧数据的长度为4至15个字节。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的射频功率小于8mW。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述自发电装置包括一磁铁、分别被吸附于所述磁铁的上表面和下表面的两导磁层、一铁芯以及被缠绕于所述铁芯的一线圈，所述铁心与所述两导磁层发生相对运动而使磁感线发生变化，从而在所述线圈产生电能，所述线圈被电连接于所述信号发射装置，所述线圈的匝数小于等于1500圈。

8.根据权利要求1所述的控制系统，进一步包括一能量延时装置，其中所述能量延时装置被电连接于所述自发电装置和所述信号发射装置，其中所述能量延时装置能够延长所述自发电装置产生的电能的输出时间，以便为所述多帧自发电开关的所述发射装置进行多帧发射而提供足够的电能供应。

9.根据权利要求1至8任一所述的控制系统，其中所述多帧自发电开关的所述发射装置发射包含至少两帧通信数据的所述控制信号。

10.根据权利要求9所述的控制系统，其中所述控制系统的所述串联式控制器包括一电源、一射频接收单元、一微控制单元以及一继电器，其中所述射频接收单元、所述微控制单元以及所述继电器被电连接于所述电源，所述射频接收单元被可通信地连接于所述微控制单元，所述继电器被可通信地连接于所述微控制单元，所述射频接收单元周期性地在所述休眠状态和所述接收状态之间切换，所述射频接收单元在接收包含至少一帧通信数据的所述控制信号后，所述微控制单元被唤醒，所述微控制单元根据所述控制信号控制所述继电器断开或是连接所述电气设备的电路中的火线或者零线。

11.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的交流平均电流小于等于90μA。

12.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态时的平均功耗小于6mW。

13.根据权利要求10所述的控制系统，其中所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述接收状态时的平均功耗小于16mW。

14.根据权利要求9所述的控制系统，其中所述信号发射装置在一休息状态和一发射状态之间切换，定义所述信号发射装置处于所述发射状态的时间为u_AC，处于所述休息状态的时间为u_SL，发射帧数为n，所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态的时间为t_SL，所述信号发射装置处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述串联式控制器的所述射频接收单元处于所述休眠状态时间满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL。

15.根据权利要求14所述的控制系统，其中所述信号发射装置发射所述控制信号的头部数据的时间为u_head，所述射频接收单元处于所述接收状态的时间为t_AC，所述信号发射装置处于所述休息状态和所述发射状态的时间与所述射频接收单元处于所述接收状态的时间满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head。

16.根据权利要求8所述的控制系统，进一步包括一能量叠加装置，其中所述能量叠加装置被连接于所述发电装置和所述能量延时装置之间，所述能量叠加装置能够将所述自发电装置按压和解除按压操作所产生的两次脉冲电能进行能量叠加使用。

17.一多帧自发电开关，其特征在于，包括：

一自发电装置，其中所述自发电装置被作动地产生一脉冲电能；和

一信号发射装置，其中所述信号发射装置被电连接于所述自发电装置，其中所述信号发射装置获得所述脉冲电能后，发射至少两帧通信数据，进而完成一控制信号的发射，其中所述信号发射装置获得所述脉冲电能后，从上电到发射信号前的初始化过程时间被设置为2至16毫秒。

18.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的通信速率处于60Kbps至2Mbps范围内。

19.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的数据帧数大于等于2帧，小于等于16帧。

20.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置发射的每一帧数据的长度为4至15个字节。

21.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，其中所述多帧自发电开关的所述信号发射装置的射频功率小于8mW。

22.根据权利要求17至21任一所述的多帧自发电开关，其中所述自发电装置包括一磁铁、分别被吸附于所述磁铁的上表面和下表面的两导磁层、一铁芯以及被缠绕于所述铁芯的一线圈，所述铁芯被可活动地保持于两个所述导磁层之间，所述线圈被电连接于所述信号发射装置，所述线圈的匝数小于等于1500圈。

23.根据权利要求22所述的多帧自发电开关，其中所述信号发射装置被设置为在按压操作和解除按压操作时分别发射至少2帧通信数据。

24.根据权利要求22所述的多帧自发电开关，其中驱动所述自发电装置产生所述脉冲电能的驱动力被设置为1N至4N之间。

25.根据权利要求22所述的多帧自发电开关，其中所述自发电装置的所述铁芯与所述导磁层之间相互运动的一次切换时间在1至4毫秒之间。

26.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，其中所述自发电装置的发电类型选自：电磁感应发电、压电获能以及磁致伸缩发电组成的类型组。

27.根据权利要求17所述的多帧自发电开关，进一步包括一能量延时装置，其中所述能量延时装置被电连接于所述自发电装置和所述信号发射装置，其中所述能量延时装置能够延长所述自发电装置产生的所述脉冲电能的输出时间，以便为所述信号发射装置进行多帧发射提供足够的电能供应。

28.根据权利要求27所述的多帧自发电开关，进一步包括一能量叠加装置，其中所述能量延时装置被连接于所述能量延时装置和所述自发电装置之间，所述能量叠加装置能够将所述自发电装置在按压和接触按压的过程中产生的两次脉冲电能进行能量叠加使用。

29.一串联式控制器，适于控制一电气设备的工作状态，其特征在于，包括：

一电源；

一微控制单元，其中所述微控制单元被电连接于所述电源；

一继电器，其中所述继电器被可通信地连接于所述微控制单元；以及

一射频接收单元，其中所述射频接收单元被电连接于所述电源，所述射频接收单元被可通信地连接于所述微控制单元，其中所述射频接收单元周期性地在一休眠状态和一接收状态之间切换，所述射频接收单元接收到包含至少一帧通信数据的一控制信号，所述微控制单元根据所述控制信号控制所述继电器断开或是连接所述电气设备的电路。

30.根据权利要求29所述的串联式控制器，其中所述射频接收单元从所述休眠状态切换至所述接收状态的一个周期的时间小于50毫秒。

31.根据权利要求30所述的串联式控制器，其中所述射频接收单元处于所述休眠状态和所述接收状态的时间的比值在10:1至1:1之间。

32.根据权利要求29所述的串联式控制器，其中所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的平均交流电流小于等于90μA。

33.根据权利要求29所述的串联式控制器，其中所述串联式控制器的通信电路处于所述休眠状态时的平均功耗小于6mW。

34.根据权利要求29所述的串联式控制器，其中所述串联式控制器的通信电路处于所述接收状态时的平均功耗小于16mW。

35.一控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

(a)所述控制系统的一多帧自发电开关的一信号发生装置发射一控制信号，其中所述控制信号包含至少两帧通信数据；

(b)所述控制系统的一串联式控制器的一射频接收单元接收至少一帧通信数据；以及

(c)一微控制单元控制一电气设备的工作状态。

36.根据权利要求35所述的控制方法，其中在所述步骤(a)中，所述多帧自发电开关周期性地在一休息状态和一发射状态之间切换，并在每一次处于所述发射状态时发射至少一帧通信数据，直至发射完全部的所述控制信号。

37.根据权利要求36所述的控制方法，其中在所述步骤(a)中，延长所述多帧自发电开关的一自发电装置供给所述信号发生装置的脉冲电能的输出时间。

38.根据权利要求36所述的控制方法，其中在所述步骤(b)中，所述串联式控制器的所述射频接收单元按照一预设规则在一休眠状态和一接收状态之间切换。

39.根据权利要求38所述的控制方法，其中在所述步骤(b)中，所述信号发射装置处于所述发射状态的时间u_AC，所述信号发射装置处于所述休息状态的时间为u_SL，所述信号发射装置发射帧数为n以及所述射频接收单元处于所述休眠状态的时间t_SL满足如下关系：(u_AC+u_SL)*(n-1)≥t_SL。

40.根据权利要求39所述的控制方法，其中在所述步骤(b)中，其中所述信号发射装置发射所述控制信号的头部数据的时间u_head，所述射频接收单元处于所述接收状态的时间t_AC，所述信号发射装置处于所述发射状态的时间u_AC以及所述信号发射装置处于所述接收状态的时间u_SL满足如下关系：t_AC≥u_AC+u_SL+u_head。

41.根据权利要求35所述的控制方法，其中在所述步骤(b)之后，进一步包括步骤：唤醒所述微控制单元。

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