TW201701560A - 無水線之無線電源開關控制系統 - Google Patents

Abstract

一種無水線之無線電源開關控制系統，包含無線控制電源開關，連接於開關箱的火線與切換線之間，該開關箱不含水線；電源汲取裝置，其二電源輸入端分別連接至開關箱的火線與切換線；及無線自動化控制裝置，接收電源汲取裝置所提供的電源輸出作為所需電源，該無線自動化控制裝置根據無線控制信號，以無線方式來控制無線控制電源開關的斷開或閉合。其中，切換線與水線之間連接有負載元件，且電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗遠大於負載元件的阻抗，故當無線控制電源開關為斷開時，火線與水線所提供的電壓絕大部分跨於電源汲取裝置。

Description

無水線之無線電源開關控制系統

本發明係有關一種無線電源開關控制系統，特別是關於一種無水線之無線電源開關控制系統。

無線網路具低功耗與低成本等優點，因此普遍使用作為家庭自動化（home automation）的控制。無線自動化控制系統內一般會設置有無線控制的電源開關，其二端通常需連接至市電（mains）的火線（line wire）與水線（neutral wire），將交流電源轉換為直流電源，用以提供電源給無線自動化控制系統內的無線控制模組。

然而，一些地區之建築物內的開關箱（switch box）提供的是火線與切換線，但並未提供水線，如第一A圖所示的開關箱11。因此，在傳統無線自動化控制系統，如第一B圖所示，必須額外拉水線給電源裝置12。電源裝置12提供電源給無線自動化控制裝置13，其以無線方式來控制電源開關S。然而，因為水線不在開關箱11內，因而提高實施的複雜度並增加成本。有些無線自動化控制系統改使用電池作為電源，然而，會有經常更換電池的不便。

鑑於傳統無線自動化控制系統的開關箱內無提供水線，造成系統複雜或者使用的不便，因此亟需提出一種新穎的機制，用以克服傳統無線自動化控制系統的諸多缺點。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種無水線之無線電源開關控制系統，其使用開關箱所提供的火線與切換線，但不需要連接至水線，並可於開關為斷開時汲取電流，但又不會啟動負載元件。根據一實施例，當開關斷開時，產生直流電壓源並對電池充電；當開關閉合時，使用電池所儲存的電源。

根據本發明實施例，無水線之無線電源開關控制系統包含無線控制電源開關、電源汲取裝置及無線自動化控制裝置。無線控制電源開關連接於開關箱的火線與切換線之間，該開關箱不含水線。電源汲取裝置的二電源輸入端分別連接至開關箱的火線與切換線，該電源汲取裝置的電源輸出端提供電源輸出。無線自動化控制裝置接收電源汲取裝置所提供的電源輸出作為所需電源，該無線自動化控制裝置根據無線控制信號，以無線方式來控制無線控制電源開關的斷開或閉合。其中，切換線與水線之間連接有負載元件，且電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗遠大於負載元件的阻抗，故當無線控制電源開關為斷開時，火線與水線所提供的電壓絕大部分跨於電源汲取裝置，而負載元件的跨壓及功率太小而可以忽略。

第二圖顯示本發明實施例之無水線之無線電源開關控制系統（以下簡稱控制系統）200之系統方塊圖。在本實施例中，開關箱（switch box）21提供火線（line wire）211與切換線212（例如燈切線），但是未提供水線（neutral wire）22。火線211與切換線212之間連接有無線控制電源開關（以下簡稱開關）SW，其受控於無線控制信號，以無線方式來控制開關SW的斷開或閉合。雖然圖示之開關SW為單極單投（single-pole single-throw）開關，但也可使用其他型式的開關。切換線212與（開關箱21之外的）水線22之間連接有負載元件23（例如燈泡）。

本實施例之控制系統200包含電源汲取裝置24，其二電源輸入端分別連接至火線211與切換線212。電源汲取裝置24的電源輸出端則提供電源輸出VCC。本實施例之控制系統200還包含無線自動化控制裝置25，其可根據無線控制信號，以無線方式來控制開關SW的斷開或閉合。無線自動化控制裝置25接收電源汲取裝置24所提供的電源輸出VCC作為所需電源。

根據本發明實施例的特徵之一，由於切換線212與水線22之間有負載元件23相隔，故相較於傳統系統，本實施例之控制系統200（或者，電源汲取裝置24）的二電源輸入端分別連接至火線211與切換線212，但不連接至水線22。

根據本發明實施例的另一特徵，電源汲取裝置24的二電源輸入端之間的阻抗遠大於負載元件23的阻抗。例如，電源汲取裝置24與負載元件23的阻抗比大於10。在一實施例中，電源汲取裝置24與負載元件23的阻抗比介於10~100。在另一實施例中，電源汲取裝置24與負載元件23的阻抗比大於100。

本實施例的動作原理可分成開關SW為閉合，以及開關SW為斷開來分別說明。當開關SW為閉合時，火線211、開關SW、負載元件23、水線22與交流電源（例如市電）形成迴路，因此啟動負載元件23（例如燈泡亮）。由於火線211與切換線212之間的跨壓為零，因此沒有電流通過電源汲取裝置24，此時，電源汲取裝置24沒有作用。當開關SW為斷開時，火線211、電源汲取裝置24、負載元件23、水線22與交流電源（例如市電）形成迴路。由於電源汲取裝置24的阻抗遠大於負載元件23的阻抗，因此火線211與水線22所提供的電壓絕大部分跨於電源汲取裝置24，而負載元件23的跨壓及功率太小而可以忽略（例如，燈泡不會亮）。藉此，在開關SW為斷開時，電源汲取裝置24可以汲取電流或取得跨壓，但又不會啟動負載元件23（例如不會使燈泡發亮）。

第三圖顯示第二圖之控制系統200的細部系統方塊圖。在本實施例中，電源汲取裝置24主要包含交流至直流轉換器（AC-to-DC converter）241，其二輸入端分別連接至火線211與切換線212，其輸出端可產生直流電壓輸出VDC。在本說明書中，交流至直流轉換器241係指一種電源供應器，其將交流電壓轉換為直流電壓。交流至直流轉換器241可使用傳統電路技術來實施。例如，首先使用變壓器（transformer）將交流電壓轉換為較大或較小的交流電壓。接著，使用整流器（rectifier）將變壓器輸出的交流電壓轉換為同向值（例如正向值）的直流電壓。最後，使用濾波器（filter）將電壓的高頻成分濾掉而僅通過電壓的低頻成分。

本實施例之電源汲取裝置24還包含充電電路242，其接收交流至直流轉換器241所產生的直流電壓輸出VDC作為電源。充電電路242於輸出端所產生的輸出VBAT連接至可充電電池B，可對其進行充電。在本說明書中，充電電路242係指一種提供充電電流給可充電電池B的電路。充電電路242可使用傳統電路技術來實施。

根據第三圖所示架構，當開關SW為閉合時，火線211、開關SW、負載元件23、水線22與交流電源（例如市電）形成迴路。由於火線211與切換線212之間的跨壓為零，因此沒有電流通過電源汲取裝置24。詳而言之，交流至直流轉換器241的二輸入端未接收到電源供應，因此交流至直流轉換器241的輸出端無輸出，所以充電電路242的輸出端也無輸出。雖然此時的可充電電池B未被充電，但是其所儲存的電能則可提供電池電源（也以VBAT來表示）給無線自動化控制裝置25。當開關SW為斷開時，火線211、電源汲取裝置24、負載元件23、水線22與交流電源（例如市電）形成迴路。如前所述，此時火線211與水線22所提供的電壓絕大部分跨於電源汲取裝置24，而負載元件23的跨壓及功率太小而可以忽略（例如，燈泡不會亮）。此時，交流至直流轉換器241的二輸入端接收火線211與切換線212所提供的跨壓作為電源（其值大約等於火線211與水線22所提供的電壓）。交流至直流轉換器241的直流電壓輸出VDC提供電源給充電電路242，其輸出VBAT則對可充電電池B進行充電。

本實施例之電源汲取裝置24還包含多工器243，其二輸入端分別接收（交流至直流轉換器241的）直流電壓輸出VDC與可充電電池B提供的電池電源VBAT，並選擇其中之一作為電源輸出VCC。詳而言之，當開關SW斷開時，交流至直流轉換器241的直流電壓輸出VDC通過多工器243作為電源輸出VCC；當開關SW閉合時，可充電電池B提供的電池電源VBAT通過多工器243作為電源輸出VCC。

本實施例之無線自動化控制裝置25接收（多工器243的）電源輸出VCC作為電源。無線自動化控制裝置25根據天線26所接收的無線控制信號，以無線方式來控制開關SW的斷開或閉合。在一實施例中，開關SW與至少一部分的無線自動化控制裝置25可使用繼電器（relay）來實施，但不限定於此。在另一例子中，無線自動化控制裝置25還可藉由天線26以發射信號。

根據以上所述，受限於開關箱21內無法取得水線22，本實施例提出一種無水線之無線電源開關控制系統200，其可以在開關SW斷開時，產生直流電壓輸出VDC給無線自動化控制裝置25作為電源，並對可充電電池B進行充電；且於開關SW閉合時，使用可充電電池B所儲存的電池電源VBAT給無線自動化控制裝置25作為電源。因此，在無法取得水線22的限制下，控制系統200仍可具有所需電源，以無線方式來控制開關SW的斷開或閉合。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

11‧‧‧開關箱
12‧‧‧電源裝置
13‧‧‧無線自動化控制裝置
200‧‧‧無水線之無線電源開關控制系統
21‧‧‧開關箱
211‧‧‧火線
212‧‧‧切換線
22‧‧‧水線
23‧‧‧負載元件
24‧‧‧電源汲取裝置
241‧‧‧交流至直流轉換器
242‧‧‧充電電路
243‧‧‧多工器
25‧‧‧無線自動化控制裝置
26‧‧‧天線
S‧‧‧電源開關
SW‧‧‧無線控制電源開關
B‧‧‧可充電電池
VDC‧‧‧直流電壓輸出
VBAT‧‧‧(充電電路的)輸出/(可充電電池的)電池電源
VCC‧‧‧電源輸出

第一A圖顯示開關箱的示意圖。 第一B圖顯示傳統無線自動化控制系統的系統方塊圖。 第二圖顯示本發明實施例之無水線之無線電源開關控制系統之系統方塊圖。 第三圖顯示第二圖之無水線之無線電源開關控制系統的細部系統方塊圖。

200‧‧‧無水線之無線電源開關控制系統

21‧‧‧開關箱

211‧‧‧火線

212‧‧‧切換線

22‧‧‧水線

23‧‧‧負載元件

24‧‧‧電源汲取裝置

25‧‧‧無線自動化控制裝置

SW‧‧‧無線控制電源開關

VCC‧‧‧電源輸出

Claims (11)

1. 一種無水線之無線電源開關控制系統，包含：      一無線控制電源開關，連接於開關箱的火線與切換線之間，該開關箱不含水線； 一電源汲取裝置，其二電源輸入端分別連接至該開關箱的火線與切換線，該電源汲取裝置的電源輸出端提供電源輸出；及      一無線自動化控制裝置，接收該電源汲取裝置所提供的電源輸出作為所需電源，該無線自動化控制裝置根據無線控制信號，以無線方式來控制該無線控制電源開關的斷開或閉合；      其中該切換線與該水線之間連接有負載元件，且該電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗遠大於該負載元件的阻抗，故當該無線控制電源開關為斷開時，該火線與該水線所提供的電壓絕大部分跨於該電源汲取裝置，而該負載元件的跨壓及功率太小而可以忽略。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，當該無線控制電源開關為閉合時，沒有電流通過該電源汲取裝置。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述之無線控制電源開關為單極單投開關。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗與該負載元件的阻抗比大於10。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗與該負載元件的阻抗比介於10~100。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述電源汲取裝置的二電源輸入端之間的阻抗與該負載元件的阻抗比大於100。
7. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述之電源汲取裝置包含：      一交流至直流轉換器，其二輸入端分別連接至該火線與該切換線，其輸出端產生直流電壓輸出；      一充電電路，其接收該交流至直流轉換器所產生的直流電壓輸出作為電源；及      一可充電電池，該充電電路於輸出端產生的輸出對該可充電電池進行充電。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之無水線之無線電源開關控制系統，當該無線控制電源開關為閉合時，該交流至直流轉換器的輸出端無輸出，且該充電電路的輸出端也無輸出；當該無線控制電源開關為斷開時，該交流至直流轉換器的直流電壓輸出提供電源給該充電電路，該充電電路的輸出則對該可充電電池進行充電。
9. 根據申請專利範圍第7項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述之電源汲取裝置更包含：      一多工器，其二輸入端分別接收該交流至直流轉換器的直流電壓輸出與該可充電電池提供的電池電源，並選擇其中之一作為該電源輸出。
10. 根據申請專利範圍第9項所述之無水線之無線電源開關控制系統，當該無線控制電源開關為斷開時，該多工器選擇該交流至直流轉換器的直流電壓輸出；當該無線控制電源開關為閉合時，該多工器選擇該可充電電池提供的電池電源。
11. 根據申請專利範圍第1項所述之無水線之無線電源開關控制系統，其中上述之無線控制電源開關與至少一部分的無線自動化控制裝置包含一繼電器。