一种用于智能家居的负载监控的系统及方法
一种用于智能家居的负载监控的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本公开设及智能家居领域，特别设及一种用于智能家居的负载监控的系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的 各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服 务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外 遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发W及可编程定时控制等多种功能和手段。与 普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自 动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
[0003] -般的智能家居例如包括对开关和/或插座等负载进行控制的产品，运样产品例 如经常使用电流互感器检测负载电流大小，运样的技术具有W下缺点:a:电流互感器体积 比较大;b:电流互感器必须在开关器件打开负载工作有电流流过时，才能判断负载大小;C: 电流互感器通常串联在进入设备的火线上，当系统打开开关器件时，系统通过判断电流互 感器转换出来的直流电压的大小，判断设备总负载的大小;d:要检测每路负载的大小，必须 在每路负载上串联一个电流互感器;e:电流互感器检测到的负载大小不是实时而是一段时 间的平均值;f:长时间工作时电流互感器容易发热；g:负载电流大于电流互感器的额定电 流时，电流互感器容易烧毁;h:不能根据系统的工作环境控制开关器件导通或截止。
【发明内容】
[0004] 本公开的各实施例的主要目的是W下各项中的至少一项:提供一种用于智能家居 的负载监控的系统;提供一种用于智能家居的负载监控的方法。
[0005] 本公开的一个方面提供了一种用于智能家居的负载监控的系统，其特征在于，包 括：
[0006] 连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0007] 每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路；
[000引过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形；
[0009] 比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并 生成比较信号；
[0010] 控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述 开关器件W导通或截止所述负载。
[0011] 根据本公开的一个实施例，还包括W下各项中的至少一项：
[0012] 放大电路，用于对所述电压波形进行放大；
[0013] 滤波电路，用于对所述电压波形进行滤波；
[0014] 积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电 路；
[0015] 供电电路，用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转换为直流电压，所述供 电电路与所述控制电路相互连接。
[0016] 根据本公开的一个实施例，所述比较电路被配置为将所述电压波形与所述过零波 形进行比较W换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对应。
[0017] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为根据所述负载的功率和所述零 线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负载的电流相 互对应。
[0018] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为用所述负载的功率除W所述零 线与所述火线之间的工作电压W计算出所述负载的电流。
[0019] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为：
[0020] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载;W及
[0021] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载。
[0022] 根据本公开的一个实施例，其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述 开关器件的额定工作电流除W的寻到的结果，N的取值范围为2到20。
[0023] 根据本公开的一个实施例，还包括：
[0024] 负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不 良；
[0025] 其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所 述负载。
[0026] 根据本公开的一个实施例，还包括：
[0027] 环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判断所述零线和所述火线之间的环境 电压；
[0028] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化;所述 控制电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0029] 本公开的一个方面还提供了一种用于智能家居的负载监控的方法，其特征在于， 包括：
[0030] 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0031] 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和所述 火线采样得到过零波形；
[0032] 将所述电压波形与所述过零波形进行比较W换算出所述负载的功率;W及
[0033] 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导 通或截止所述负载，包括：
[0034] 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良；
[0035] 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所述负载；
[0036] 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除W所述零线与所述火线之 间的工作电压W计算出所述负载的电流；
[0037] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载；
[0038] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载；
[0039] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流 除WN得到的结果，N的取值范围为2到20;
[0040] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述 环境电压是通过判断所述过零波形来获得的；
[0041 ]其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0042] 与现有技术相比，本公开具有W下优点：由于采用由取样电阻构成的取样电路来 取样得到电压波形，并将其与过零波形检测电路采样得到过零波形进行比较并生成比较信 号，同时根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导通 或截止所述负载，因此可W避免使用电流互感器带来的缺陷，从而提供一种用于智能家居 的负载监控的系统，其能够使得整个电路系统的体积小型化，并实时监控负载的状态，更好 的保护开关器件和负载;而且发热量远小于电流互感器，有利于散热和电路系统的保护，因 而可W使得整个电路系统的寿命优于电流互感器的结构；另外，可W控制所述开关器件W 导通或截止所述负载，从而在异常时及时截止所述负载，而在使用时及时导通负载，方便使 用;此外，还可W提供一种对应的用于智能家居的负载监控的方法。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚的说明本公开的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可W根据运些附图获得其他的附图。
[0044] 图1为本公开一个实施例的用于智能家居的负载监控的系统的结构示意图；
[0045] 图2为本公开另一实施例的用于智能家居的负载监控的系统的结构示意图；
[0046] 图3为本公开实施例的负载为105瓦节能灯的电压波形和过零波形的比较示意图；
[0047] 图4为本公开实施例的负载为200瓦节能灯的电压波形和过零波形的比较示意图；
[0048] 图5为本公开实施例的220V/50HZ环境电压下负载为3抓的电压波形的示意图；
[0049] 图6为本公开实施例的220V/50HZ环境电压下无负载或者负载损坏的电压波形的 示意图；
[0050] 图7为本公开实施例的100V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0051] 图8为本公开实施例的120V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0052] 图9为本公开实施例的180V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0053] 图10为本公开实施例的220V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0054] 图11为本公开实施例的260V/50监环境电压下过零波形的示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完 整的描述，显然所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本公 开中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本公开保护的范围。
[0056] 如图1所示，本公开实施例提供了一种用于智能家居的负载监控的系统，包括:连 接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件(例如图1中的开 关型功率器件)和负载;每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻（例如图1 中的电阻R1、R2、R3和R4)构成的取样电路;过零波形检测电路(例如图1中的电阻R5、R6、R7、 R8和R9)，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形;比较电路(例如图1中的内部积分 比较逻辑），用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成比 较信号;控制电路(例如包括CPU),用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制 信号控制所述开关器件W导通或截止所述负载。
[0057] 例如，由于采用由取样电阻构成的取样电路来取样得到电压波形，并将其与过零 波形检测电路采样得到过零波形进行比较并生成比较信号，同时根据所述比较信号生成控 制信号，并根据所述控制信号控制(例如通过图1中的开关型功率器件控制逻辑与驱动来控 审IJ)所述开关器件W导通或截止所述负载，因此可W避免使用电流互感器带来的缺陷，从而 提供一种用于智能家居的负载监控的系统，其能够使得整个电路系统的体积小型化，并实 时监控负载的状态，更好的保护开关器件和负载;而且发热量远小于电流互感器，有利于散 热和电路系统的保护，因而可W使得整个电路系统的寿命优于电流互感器的结构;另外，可 W控制所述开关器件W导通或截止所述负载，从而在异常时及时截止所述负载，而在使用 时及时导通负载，方便使用。
[0058] 例如，本公开的用于智能家居的负载监控的系统可W制成智能生活灯光开关模 组、智能生活调光控制模组等产品，突破了目前行业内必须用大体积电流互感器监控负载 (例如检测负载电流)的技术，使得整体产品体积小型化。例如，本公开的产品也可W解决目 前智能物联网设备实际安装，用户体验等问题(例如由于整体产品体积小，因此可W应用于 目前传统的开关、插座结构中），可W应用于家庭，酒店，办公大楼等使用场合基础的智能物 联网平台中，并且由于运样的开放平台允许更多的智能化设备进入，因此例如能够真正实 现生活智能化。
[0059] 例如，本公开中的系统（例如电路系统）可W制成相应的负载监控产品，例如将具 有本公开电路系统的电路板设置在外壳中，制成相应的负载监控模组（比如智能生活灯光 开关模组、智能生活调光控制模组、智能生活安全插座模组、智能生活窗帘控制模组），运样 的产品可W具有例如W下优点：1:业内体积最小的模组，可W放置于国内外86型底盒;2:无 需重新布线，只需在原来86型底盒里面放置一个运样的模组就可W实现智能家居;3:不改 变客户原有的装修风格;4:不改变客户原有的生活习惯;5:适合不同年龄段，例如老年人可 W用传统按键，而年轻人可W用移动终端控制;6:实时反馈负载的实际工作状态，如果负载 发生故障，则自动截止(例如关闭）负载，保证使用安全;7:可W实现WY应用模式(例如可W 自己动手安装），方便维修和更换。
[0060] 如图2所示，例如，本公开的系统在检测多个负载时，可W设置多组负载电路，只需 增加相应的取样电路W及相应的开关器件的控制电路即可，而过零波形检测电路可W共用 一路，参见图2所示的两路负载系统的实施例。
[0061] 根据本公开的一个实施例，还包括W下各项中的至少一项:放大电路(例如图1中 的信号放大电路），用于对所述电压波形进行放大;滤波电路，用于对所述电压波形进行滤 波;积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电路;供 电电路(例如图1中的AC TO DC供电模块），用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转 换为直流电压，所述供电电路与所述控制电路相互连接。
[0062] 例如，本公开通过从开关器件输出端的取样电路(例如由若干脉冲电阻来取样)每 路开关器件对应负载在上电的时候零线上的电压波形，经过放大、滤波等电路，得到负载的 工作波形(例如电压波形）。
[0063] 例如，本公开可W分别将取样得到的电压波形与从零火线采样得到的过零波形进 行积分，从而使得在一定时间段上对电压波形和过零波形进行检测，然后再输入比较电路 进行后续处理。
[0064] 根据本公开的一个实施例，所述比较电路被配置为将所述电压波形与所述过零波 形进行比较W换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对应。
[0065] 例如，本公开将取样得到的电压波形与从零火线采样得到的过零波形进行积分、 比较处理，从而换算出负载的功率。例如，本公开可W结合相应的环境电压(例如国内220V 电压，某些国家110V电压)计算出的负载的功率，例如图3(示出105W负载功率）、图4(示出 200W负载功率)和表1所示，其中示出了在220V/50HZ环境电压时不同功率的负载与电压波 形和过零波形的最高电压值的差值之间的对照表。
[0066] 表 1
[0067]
[0068] 例如，如表1所示，比较电路被配置为将所述电压波形(例如取样的电压波形的最 高电压值)与所述过零波形(例如采样的过零波形的最高电压值)进行比较(例如获得两者 的差值换算出所述负载的功率(例如差值越大，对应的负载功率越大），所述比较信号 (例如比较信号可W具有相应的值，比如功率值)与所述负载的功率相互对应(例如比较信 号具有与负载的功率相同的功率值）。
[0069] 例如，如表1所示，如果取样的电压波形的最高电压值是1280mv/1480mv，而采样的 过零波形的最高电压值是620mv(该值由环境电压来确定，其值在确定定的环境电压下基本 相同，例如在中国基本都是220V/50HZ的环境电压，相应的其过零波形的最高电压值一般也 是确定的），则两者的差值是660mv/860mv，由此可见，通过本公开的电路系统可W获得运样 的差值(例如电压差值）。
[0070] 例如，获得运样的差值后，可W根据运样的差值来估算相应的负载功率，比如可W 根据经验值来估算(比如可W在前期 通过大量测试不同电压环境下不同功率的负载的取样 电压值，得到不同取样电压值一一对应的功率值），或者也可W根据预先存储在例如处理忍 片或后台计算机中的负载功率与环境电压下不同电压值之间的对应关系表，通过查找运样 的对应关系表来获得相应的负载功率的值。运样的对应关系表。
[0071] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为根据所述负载的功率和所述零 线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负载的电流相 互对应。
[0072] 例如，负载的功率除W工作电压计算出所述负载的电流，或者负载的功率除W工 作电压和常数Μ(例如Μ为大于1的正整数)计算出所述负载的电流。例如，控制信号与所述负 载的电流相互对应，比如控制信号可W选择与负载的电流相等的电流的值。
[0073] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为用所述负载的功率除W所述零 线与所述火线之间的工作电压W计算出所述负载的电流。
[0074] 例如，计算公式所述负载的电流的公式为：负载的电流（单位为Α)=负载的功率 (单位为W) /零火线之间的工作电压(单位为V)。
[0075] 例如在220V 50监环境电压(例如零火线之间的工作电压可W与环境电压相同，也 可W与其成一定比例）下，可W获得不同负载的功率所对应的负载的电流，诸如35W负载的 负载电流= 35W/220V = 0.15A;50W负载的负载电流= 50W/220V = 0.227A;100W负载的负载 电流= 100W/220V = 0.455A;200W负载的负载电流= 200W/220V = 0.909A;通过运样的值的 计算，可W获得不同负载功率(例如35W、50W、100W、200W)相对应的负载的电流，方便后续使 用。
[0076] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为：当所述负载的电流大于所述 开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器件W截止所述负载；W及当所述 负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器件W导通 所述负载。
[0077] 例如，本公开可W结合智能家居中使用的开关器件的电气特性，实时控制开关器 件的导通/截至(例如导通/截至频率）：1:可W用负载功率除W工作电压得到负载工作的需 要的稳态电流，当负载电流大于开关器件电气特性要求的最大电流时，提醒用户强制打开 负载会有危险，不建议打开负载;2:可W用负载功率除W工作电压得到负载工作的需要的 稳态电流，当负载电流小于等于开关器件电气特性要求的最大电流时，根据开关器件电气 特性打开开关器件。
[0078] 根据本公开的一个实施例，其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述 开关器件的额定工作电流除W的寻到的结果，N的取值范围为2到20。
[0079] 例如，开关器件(例如继电器）的电气特性要求的最大电流，可W根据不同的负载 种类对应的不同的冲击电流来设置，由于负载的冲击电流一般都是其稳态电流的若干倍， 参见表2所示，为了保护负载(也即控制开关器件不要达到负载冲击电流的值），可W选取开 关器件的电气特性要求的最大电流=开关器件的额定工作电流/N。
[0080] 例如，N可W取20,也即开关器件的电气特性要求的最大电流=开关器件的额定工 作电流/20,此时将开关器件的额定工作电流先缩小20倍作为阔值，控制负载的电流不要超 过运样的阔值，从而对负载起到保护作用(例如不会达到负载的冲击电流，不会对其造成损 坏）。例如，不同负载种类所对应的冲击电流的对应关系参见表2所示。
[0081] 表 2
[0082]
[0083] 例如，开关器件的电气特性要求的最大电流也可WWlA为一个档位，因此可W设 置若干档位即可(不用精确区分不同的开关器件的电气特性所要求的不同值的最大电流）， 例如设置14(220胖），24(440胖），34(660胖)运样的^个档位，当负载的电流小于^(220胖)时， 可W导通负载;当负载的电流大于2A(440W)时，保持负载的导通但提示用户有危险(例如电 流过大可能损坏负载）；当负载的电流大于3A(660W)时，可W截止负载(例如保护负载不被 损坏）。
[0084] 根据本公开的一个实施例，还包括:负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判 断所述负载是否损坏和/或接触不良；其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时 控制所述开关器件W截止所述负载。
[0085] 例如，由于电流互感器必须在打开开关器件的前提下才能判断负载是否损坏（即 有电流流过时），是否接触不良，因此，若打开的负载和开关器件的电气特性不匹配，可能瞬 间开关器件就烧毁;另外，电流互感器不能实时监测到系统整体运行的用电环境(例如环境 电压），因此不能使得控制负载的开关器件达到工作最优。
[0086] 与电流互感器不同，本公开可W在上电就实时判断负载状态，系统运行的用电环 境。本公开可W在上电时即能检测到负载是否损坏或者是否接触不良，本公开系统上电时 在没有打开开关器件时，通过读取、判断从开关器件输出端取样的电压波形，可W判断负载 状态，例如：
[0087] 1:当电压波形是半个正弦波(如图5所示)时，可W判断出负载状态良好，本公开的 系统可W继续比较负载电流和开关器件电气特性，来决定是否打开开关器件；
[0088] 2:当电压波形是一个直线（如图6所示）时，可W判断出负载没有安装好或者负载 是损坏的，此时可W例如通知客户检测负载，即使客户要求打开负载，本公开的系统也不打 开开关器件，保证用户使用安全。
[0089] 根据本公开的一个实施例，还包括:环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判 断所述零线和所述火线之间的环境电压;其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根 据不同的环境电压而变化;所述控制电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开 关器件W截止或导通所述负载。
[0090] 例如，本公开可W读取过零波形的每个正弦波半波最高数值出现的时间长度和最 低点出现的频率，根据图7~图11及表3可W判断出环境电压情况(例如过零波形的电压大 小、频率），运样本公开的系统可W根据实际开关器件在环境电压下的电器特性不同，结合 负载的电流来控制开关器件。例如，表3示出了过零波形不同时所对应的环境电压(例如电 压大小和高电平持续时间）不同的对照表，例如环境电压的大小和高电平持续时间都不同。
[0091] 表3
[0092]
[0093] ~例如，本公开可W在上电实时判断整个系统运行的用电环境(例如环境电压），比I 如从零火线采样到的过零波形可W在积分、滤波等处理后，判断出与其对应的系统供电的 大小、频率，从而根据环境电压的不同，更好的结合开关器件的电气特性(例如环境电压不 同，对应的开关器件的电气特性也不同），控制开关器件W截止或导通所述负载(例如环境 电压不同，相应的过零点也不同，可W在不同的过零点控制所述开关器件W截止或导通所 述负载）。
[0094] 例如，本公开可W在当过零信号最低点（即交流信号的过零点）时打开开关器件， 实践证明运种打开方式可W使启动性能平稳(例如diMt的比值小），对电网福射干扰小，而 在关断时也可W降低感性负载的反电动势，对负载(例如电器)和开关器件(例如固态继电 器)都有一定的保护作用。
[00M]本公开的一个方面还提供了一种用于智能家居的负载监控的方法，包括：
[0096] 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0097] 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和 所述 火线采样得到过零波形；
[0098] 将所述电压波形与所述过零波形进行比较W换算出所述负载的功率;W及
[0099] 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导 通或截止所述负载，包括：
[0100] 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良；
[0101] 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所述负载；
[0102] 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除W所述零线与所述火线之 间的工作电压W计算出所述负载的电流；
[0103] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载；
[0104] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载；
[0105] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流 除WN得到的结果，N的取值范围为2到20;
[0106] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述 环境电压是通过判断所述过零波形来获得的；
[0107] 其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0108] 例如，本公开的系统和方法可W应用与智能家居领域，例如本公开的电路系统可 W制成相应的产品（例如采用电路板的结构），运样的产品中的电路板可W采用多块电路板 的结构，多块电路板之间例如可W采用插拔式连接方式，例如把生产中工艺要求最高，最容 易出现问题的部分采用插拔式结构，提高生产良率，方便在生产中快速发现问题，解决问 题，方便后续产品升级。
[0109] 例如，W上方法可W实现为包括W下步骤的流程：（1)设备(例如本公开的系统)上 电；（2)CPU过零检测读取电压值A，并根据表3判断环境工作电压B; (3)CPU判断负载取样电 阻波形是否为一条直线：如果是，则表示负载开路，通知客户负载损坏;如果否则继续步骤 (4); (4)滤波，积分负载取样电阻波形得到电压值C;巧)比较电压值A和电压值C的大小得到 差值D; (6)将差值D与表1中数值对应得到负载功率E; (7)CPU计算负载电流F =负载功率E/ 环境工作电压B;(8)CPU判断负载是否大于开关器件最大电流:如果是，贝化PU不接通负载， 并反馈给客户;如果否，则接通负载，本公开的系统正常工作。
[0110] 通过W上的实施方式的描述，本领域的技术人员可W清楚地了解到本公开还可W 通过其他结构来实现，本公开的特征并不局限于上述较佳的实施例。任何熟悉该项技术的 人员在本公开的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在本公开的专利保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种用于智能家居的负载监控的系统，其特征在于，包括： 连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载； 每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路； 过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形； 比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成 比较信号； 控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关 器件以导通或截止所述负载。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括以下各项中的至少一项： 放大电路，用于对所述电压波形进行放大； 滤波电路，用于对所述电压波形进行滤波； 积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电路； 供电电路，用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转换为直流电压，所述供电电 路与所述控制电路相互连接。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述比较电路被配置为将所述电压波形与 所述过零波形进行比较以换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对 应。4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为根据所述负载的功 率和所述零线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负 载的电流相互对应。5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为用所述负载的功率 除以所述零线与所述火线之间的工作电压以计算出所述负载的电流。6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为： 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器 件以截止所述负载;以及 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关 器件以导通所述负载。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述开关器件的电气特性要求的最大 电流是所述开关器件的额定工作电流除以N得到的结果，N的取值范围为2到20。8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括： 负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良； 其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件以截止所述负 载。9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括： 环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判断所述零线和所述火线之间的环境电 压； 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化;所述控制 电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件以截止或导通所述负载。10. -种用于智能家居的负载监控的方法，其特征在于，包括： 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载； 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和所述火线 采样得到过零波形； 将所述电压波形与所述过零波形进行比较以换算出所述负载的功率；以及 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件以导通或 截止所述负载，包括： 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良； 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件以截止所述负载； 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除以所述零线与所述火线之间的 工作电压以计算出所述负载的电流； 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器 件以截止所述负载； 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关 器件以导通所述负载； 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流除以N得到的结果，N的取值范围为2到20; 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述环境 电压是通过判断所述过零波形来获得的； 其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件以截止或导通所述负载。
【专利摘要】本发明公开了一种用于智能家居的负载监控的系统及方法，其中该系统包括：连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载；每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路；过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形；比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成比较信号；控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件以导通或截止所述负载。
【IPC分类】H02H3/24, H02H11/00, H02H3/08
【公开号】CN105490262
【申请号】CN201610029474
【发明人】史晓平
【申请人】史晓平
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月15日
【技术领域】
[0001] 本公开设及智能家居领域，特别设及一种用于智能家居的负载监控的系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的 各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服 务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外 遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发W及可编程定时控制等多种功能和手段。与 普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自 动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
[0003] -般的智能家居例如包括对开关和/或插座等负载进行控制的产品，运样产品例 如经常使用电流互感器检测负载电流大小，运样的技术具有W下缺点:a:电流互感器体积 比较大;b:电流互感器必须在开关器件打开负载工作有电流流过时，才能判断负载大小;C: 电流互感器通常串联在进入设备的火线上，当系统打开开关器件时，系统通过判断电流互 感器转换出来的直流电压的大小，判断设备总负载的大小;d:要检测每路负载的大小，必须 在每路负载上串联一个电流互感器;e:电流互感器检测到的负载大小不是实时而是一段时 间的平均值;f:长时间工作时电流互感器容易发热；g:负载电流大于电流互感器的额定电 流时，电流互感器容易烧毁;h:不能根据系统的工作环境控制开关器件导通或截止。
【发明内容】
[0004] 本公开的各实施例的主要目的是W下各项中的至少一项:提供一种用于智能家居 的负载监控的系统;提供一种用于智能家居的负载监控的方法。
[0005] 本公开的一个方面提供了一种用于智能家居的负载监控的系统，其特征在于，包 括：
[0006] 连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0007] 每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路；
[000引过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形；
[0009] 比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并 生成比较信号；
[0010] 控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述 开关器件W导通或截止所述负载。
[0011] 根据本公开的一个实施例，还包括W下各项中的至少一项：
[0012] 放大电路，用于对所述电压波形进行放大；
[0013] 滤波电路，用于对所述电压波形进行滤波；
[0014] 积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电 路；
[0015] 供电电路，用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转换为直流电压，所述供 电电路与所述控制电路相互连接。
[0016] 根据本公开的一个实施例，所述比较电路被配置为将所述电压波形与所述过零波 形进行比较W换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对应。
[0017] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为根据所述负载的功率和所述零 线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负载的电流相 互对应。
[0018] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为用所述负载的功率除W所述零 线与所述火线之间的工作电压W计算出所述负载的电流。
[0019] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为：
[0020] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载;W及
[0021] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载。
[0022] 根据本公开的一个实施例，其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述 开关器件的额定工作电流除W的寻到的结果，N的取值范围为2到20。
[0023] 根据本公开的一个实施例，还包括：
[0024] 负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不 良；
[0025] 其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所 述负载。
[0026] 根据本公开的一个实施例，还包括：
[0027] 环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判断所述零线和所述火线之间的环境 电压；
[0028] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化;所述 控制电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0029] 本公开的一个方面还提供了一种用于智能家居的负载监控的方法，其特征在于， 包括：
[0030] 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0031] 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和所述 火线采样得到过零波形；
[0032] 将所述电压波形与所述过零波形进行比较W换算出所述负载的功率;W及
[0033] 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导 通或截止所述负载，包括：
[0034] 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良；
[0035] 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所述负载；
[0036] 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除W所述零线与所述火线之 间的工作电压W计算出所述负载的电流；
[0037] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载；
[0038] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载；
[0039] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流 除WN得到的结果，N的取值范围为2到20;
[0040] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述 环境电压是通过判断所述过零波形来获得的；
[0041 ]其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0042] 与现有技术相比，本公开具有W下优点：由于采用由取样电阻构成的取样电路来 取样得到电压波形，并将其与过零波形检测电路采样得到过零波形进行比较并生成比较信 号，同时根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导通 或截止所述负载，因此可W避免使用电流互感器带来的缺陷，从而提供一种用于智能家居 的负载监控的系统，其能够使得整个电路系统的体积小型化，并实时监控负载的状态，更好 的保护开关器件和负载;而且发热量远小于电流互感器，有利于散热和电路系统的保护，因 而可W使得整个电路系统的寿命优于电流互感器的结构；另外，可W控制所述开关器件W 导通或截止所述负载，从而在异常时及时截止所述负载，而在使用时及时导通负载，方便使 用;此外，还可W提供一种对应的用于智能家居的负载监控的方法。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚的说明本公开的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图 作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还 可W根据运些附图获得其他的附图。
[0044] 图1为本公开一个实施例的用于智能家居的负载监控的系统的结构示意图；
[0045] 图2为本公开另一实施例的用于智能家居的负载监控的系统的结构示意图；
[0046] 图3为本公开实施例的负载为105瓦节能灯的电压波形和过零波形的比较示意图；
[0047] 图4为本公开实施例的负载为200瓦节能灯的电压波形和过零波形的比较示意图；
[0048] 图5为本公开实施例的220V/50HZ环境电压下负载为3抓的电压波形的示意图；
[0049] 图6为本公开实施例的220V/50HZ环境电压下无负载或者负载损坏的电压波形的 示意图；
[0050] 图7为本公开实施例的100V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0051] 图8为本公开实施例的120V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0052] 图9为本公开实施例的180V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0053] 图10为本公开实施例的220V/50监环境电压下过零波形的示意图；
[0054] 图11为本公开实施例的260V/50监环境电压下过零波形的示意图。
【具体实施方式】
[0055] 下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完 整的描述，显然所描述的实施例仅是本公开的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本公 开中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本公开保护的范围。
[0056] 如图1所示，本公开实施例提供了一种用于智能家居的负载监控的系统，包括:连 接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件(例如图1中的开 关型功率器件)和负载;每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻（例如图1 中的电阻R1、R2、R3和R4)构成的取样电路;过零波形检测电路(例如图1中的电阻R5、R6、R7、 R8和R9)，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形;比较电路(例如图1中的内部积分 比较逻辑），用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成比 较信号;控制电路(例如包括CPU),用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制 信号控制所述开关器件W导通或截止所述负载。
[0057] 例如，由于采用由取样电阻构成的取样电路来取样得到电压波形，并将其与过零 波形检测电路采样得到过零波形进行比较并生成比较信号，同时根据所述比较信号生成控 制信号，并根据所述控制信号控制(例如通过图1中的开关型功率器件控制逻辑与驱动来控 审IJ)所述开关器件W导通或截止所述负载，因此可W避免使用电流互感器带来的缺陷，从而 提供一种用于智能家居的负载监控的系统，其能够使得整个电路系统的体积小型化，并实 时监控负载的状态，更好的保护开关器件和负载;而且发热量远小于电流互感器，有利于散 热和电路系统的保护，因而可W使得整个电路系统的寿命优于电流互感器的结构;另外，可 W控制所述开关器件W导通或截止所述负载，从而在异常时及时截止所述负载，而在使用 时及时导通负载，方便使用。
[0058] 例如，本公开的用于智能家居的负载监控的系统可W制成智能生活灯光开关模 组、智能生活调光控制模组等产品，突破了目前行业内必须用大体积电流互感器监控负载 (例如检测负载电流)的技术，使得整体产品体积小型化。例如，本公开的产品也可W解决目 前智能物联网设备实际安装，用户体验等问题(例如由于整体产品体积小，因此可W应用于 目前传统的开关、插座结构中），可W应用于家庭，酒店，办公大楼等使用场合基础的智能物 联网平台中，并且由于运样的开放平台允许更多的智能化设备进入，因此例如能够真正实 现生活智能化。
[0059] 例如，本公开中的系统（例如电路系统）可W制成相应的负载监控产品，例如将具 有本公开电路系统的电路板设置在外壳中，制成相应的负载监控模组（比如智能生活灯光 开关模组、智能生活调光控制模组、智能生活安全插座模组、智能生活窗帘控制模组），运样 的产品可W具有例如W下优点：1:业内体积最小的模组，可W放置于国内外86型底盒;2:无 需重新布线，只需在原来86型底盒里面放置一个运样的模组就可W实现智能家居;3:不改 变客户原有的装修风格;4:不改变客户原有的生活习惯;5:适合不同年龄段，例如老年人可 W用传统按键，而年轻人可W用移动终端控制;6:实时反馈负载的实际工作状态，如果负载 发生故障，则自动截止(例如关闭）负载，保证使用安全;7:可W实现WY应用模式(例如可W 自己动手安装），方便维修和更换。
[0060] 如图2所示，例如，本公开的系统在检测多个负载时，可W设置多组负载电路，只需 增加相应的取样电路W及相应的开关器件的控制电路即可，而过零波形检测电路可W共用 一路，参见图2所示的两路负载系统的实施例。
[0061] 根据本公开的一个实施例，还包括W下各项中的至少一项:放大电路(例如图1中 的信号放大电路），用于对所述电压波形进行放大;滤波电路，用于对所述电压波形进行滤 波;积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电路;供 电电路(例如图1中的AC TO DC供电模块），用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转 换为直流电压，所述供电电路与所述控制电路相互连接。
[0062] 例如，本公开通过从开关器件输出端的取样电路(例如由若干脉冲电阻来取样)每 路开关器件对应负载在上电的时候零线上的电压波形，经过放大、滤波等电路，得到负载的 工作波形(例如电压波形）。
[0063] 例如，本公开可W分别将取样得到的电压波形与从零火线采样得到的过零波形进 行积分，从而使得在一定时间段上对电压波形和过零波形进行检测，然后再输入比较电路 进行后续处理。
[0064] 根据本公开的一个实施例，所述比较电路被配置为将所述电压波形与所述过零波 形进行比较W换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对应。
[0065] 例如，本公开将取样得到的电压波形与从零火线采样得到的过零波形进行积分、 比较处理，从而换算出负载的功率。例如，本公开可W结合相应的环境电压(例如国内220V 电压，某些国家110V电压)计算出的负载的功率，例如图3(示出105W负载功率）、图4(示出 200W负载功率)和表1所示，其中示出了在220V/50HZ环境电压时不同功率的负载与电压波 形和过零波形的最高电压值的差值之间的对照表。
[0066] 表 1
[0067]
[0068] 例如，如表1所示，比较电路被配置为将所述电压波形(例如取样的电压波形的最 高电压值)与所述过零波形(例如采样的过零波形的最高电压值)进行比较(例如获得两者 的差值换算出所述负载的功率(例如差值越大，对应的负载功率越大），所述比较信号 (例如比较信号可W具有相应的值，比如功率值)与所述负载的功率相互对应(例如比较信 号具有与负载的功率相同的功率值）。
[0069] 例如，如表1所示，如果取样的电压波形的最高电压值是1280mv/1480mv，而采样的 过零波形的最高电压值是620mv(该值由环境电压来确定，其值在确定定的环境电压下基本 相同，例如在中国基本都是220V/50HZ的环境电压，相应的其过零波形的最高电压值一般也 是确定的），则两者的差值是660mv/860mv，由此可见，通过本公开的电路系统可W获得运样 的差值(例如电压差值）。
[0070] 例如，获得运样的差值后，可W根据运样的差值来估算相应的负载功率，比如可W 根据经验值来估算(比如可W在前期 通过大量测试不同电压环境下不同功率的负载的取样 电压值，得到不同取样电压值一一对应的功率值），或者也可W根据预先存储在例如处理忍 片或后台计算机中的负载功率与环境电压下不同电压值之间的对应关系表，通过查找运样 的对应关系表来获得相应的负载功率的值。运样的对应关系表。
[0071] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为根据所述负载的功率和所述零 线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负载的电流相 互对应。
[0072] 例如，负载的功率除W工作电压计算出所述负载的电流，或者负载的功率除W工 作电压和常数Μ(例如Μ为大于1的正整数)计算出所述负载的电流。例如，控制信号与所述负 载的电流相互对应，比如控制信号可W选择与负载的电流相等的电流的值。
[0073] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为用所述负载的功率除W所述零 线与所述火线之间的工作电压W计算出所述负载的电流。
[0074] 例如，计算公式所述负载的电流的公式为：负载的电流（单位为Α)=负载的功率 (单位为W) /零火线之间的工作电压(单位为V)。
[0075] 例如在220V 50监环境电压(例如零火线之间的工作电压可W与环境电压相同，也 可W与其成一定比例）下，可W获得不同负载的功率所对应的负载的电流，诸如35W负载的 负载电流= 35W/220V = 0.15A;50W负载的负载电流= 50W/220V = 0.227A;100W负载的负载 电流= 100W/220V = 0.455A;200W负载的负载电流= 200W/220V = 0.909A;通过运样的值的 计算，可W获得不同负载功率(例如35W、50W、100W、200W)相对应的负载的电流，方便后续使 用。
[0076] 根据本公开的一个实施例，所述控制电路被配置为：当所述负载的电流大于所述 开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器件W截止所述负载；W及当所述 负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器件W导通 所述负载。
[0077] 例如，本公开可W结合智能家居中使用的开关器件的电气特性，实时控制开关器 件的导通/截至(例如导通/截至频率）：1:可W用负载功率除W工作电压得到负载工作的需 要的稳态电流，当负载电流大于开关器件电气特性要求的最大电流时，提醒用户强制打开 负载会有危险，不建议打开负载;2:可W用负载功率除W工作电压得到负载工作的需要的 稳态电流，当负载电流小于等于开关器件电气特性要求的最大电流时，根据开关器件电气 特性打开开关器件。
[0078] 根据本公开的一个实施例，其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述 开关器件的额定工作电流除W的寻到的结果，N的取值范围为2到20。
[0079] 例如，开关器件(例如继电器）的电气特性要求的最大电流，可W根据不同的负载 种类对应的不同的冲击电流来设置，由于负载的冲击电流一般都是其稳态电流的若干倍， 参见表2所示，为了保护负载(也即控制开关器件不要达到负载冲击电流的值），可W选取开 关器件的电气特性要求的最大电流=开关器件的额定工作电流/N。
[0080] 例如，N可W取20,也即开关器件的电气特性要求的最大电流=开关器件的额定工 作电流/20,此时将开关器件的额定工作电流先缩小20倍作为阔值，控制负载的电流不要超 过运样的阔值，从而对负载起到保护作用(例如不会达到负载的冲击电流，不会对其造成损 坏）。例如，不同负载种类所对应的冲击电流的对应关系参见表2所示。
[0081] 表 2
[0082]
[0083] 例如，开关器件的电气特性要求的最大电流也可WWlA为一个档位，因此可W设 置若干档位即可(不用精确区分不同的开关器件的电气特性所要求的不同值的最大电流）， 例如设置14(220胖），24(440胖），34(660胖)运样的^个档位，当负载的电流小于^(220胖)时， 可W导通负载;当负载的电流大于2A(440W)时，保持负载的导通但提示用户有危险(例如电 流过大可能损坏负载）；当负载的电流大于3A(660W)时，可W截止负载(例如保护负载不被 损坏）。
[0084] 根据本公开的一个实施例，还包括:负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判 断所述负载是否损坏和/或接触不良；其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时 控制所述开关器件W截止所述负载。
[0085] 例如，由于电流互感器必须在打开开关器件的前提下才能判断负载是否损坏（即 有电流流过时），是否接触不良，因此，若打开的负载和开关器件的电气特性不匹配，可能瞬 间开关器件就烧毁;另外，电流互感器不能实时监测到系统整体运行的用电环境(例如环境 电压），因此不能使得控制负载的开关器件达到工作最优。
[0086] 与电流互感器不同，本公开可W在上电就实时判断负载状态，系统运行的用电环 境。本公开可W在上电时即能检测到负载是否损坏或者是否接触不良，本公开系统上电时 在没有打开开关器件时，通过读取、判断从开关器件输出端取样的电压波形，可W判断负载 状态，例如：
[0087] 1:当电压波形是半个正弦波(如图5所示)时，可W判断出负载状态良好，本公开的 系统可W继续比较负载电流和开关器件电气特性，来决定是否打开开关器件；
[0088] 2:当电压波形是一个直线（如图6所示）时，可W判断出负载没有安装好或者负载 是损坏的，此时可W例如通知客户检测负载，即使客户要求打开负载，本公开的系统也不打 开开关器件，保证用户使用安全。
[0089] 根据本公开的一个实施例，还包括:环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判 断所述零线和所述火线之间的环境电压;其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根 据不同的环境电压而变化;所述控制电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开 关器件W截止或导通所述负载。
[0090] 例如，本公开可W读取过零波形的每个正弦波半波最高数值出现的时间长度和最 低点出现的频率，根据图7~图11及表3可W判断出环境电压情况(例如过零波形的电压大 小、频率），运样本公开的系统可W根据实际开关器件在环境电压下的电器特性不同，结合 负载的电流来控制开关器件。例如，表3示出了过零波形不同时所对应的环境电压(例如电 压大小和高电平持续时间）不同的对照表，例如环境电压的大小和高电平持续时间都不同。
[0091] 表3
[0092]
[0093] ~例如，本公开可W在上电实时判断整个系统运行的用电环境(例如环境电压），比I 如从零火线采样到的过零波形可W在积分、滤波等处理后，判断出与其对应的系统供电的 大小、频率，从而根据环境电压的不同，更好的结合开关器件的电气特性(例如环境电压不 同，对应的开关器件的电气特性也不同），控制开关器件W截止或导通所述负载(例如环境 电压不同，相应的过零点也不同，可W在不同的过零点控制所述开关器件W截止或导通所 述负载）。
[0094] 例如，本公开可W在当过零信号最低点（即交流信号的过零点）时打开开关器件， 实践证明运种打开方式可W使启动性能平稳(例如diMt的比值小），对电网福射干扰小，而 在关断时也可W降低感性负载的反电动势，对负载(例如电器)和开关器件(例如固态继电 器)都有一定的保护作用。
[00M]本公开的一个方面还提供了一种用于智能家居的负载监控的方法，包括：
[0096] 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负 载；
[0097] 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和 所述 火线采样得到过零波形；
[0098] 将所述电压波形与所述过零波形进行比较W换算出所述负载的功率;W及
[0099] 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件W导 通或截止所述负载，包括：
[0100] 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良；
[0101] 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件W截止所述负载；
[0102] 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除W所述零线与所述火线之 间的工作电压W计算出所述负载的电流；
[0103] 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开 关器件W截止所述负载；
[0104] 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述 开关器件W导通所述负载；
[0105] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流 除WN得到的结果，N的取值范围为2到20;
[0106] 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述 环境电压是通过判断所述过零波形来获得的；
[0107] 其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件W截止或导通所述负载。
[0108] 例如，本公开的系统和方法可W应用与智能家居领域，例如本公开的电路系统可 W制成相应的产品（例如采用电路板的结构），运样的产品中的电路板可W采用多块电路板 的结构，多块电路板之间例如可W采用插拔式连接方式，例如把生产中工艺要求最高，最容 易出现问题的部分采用插拔式结构，提高生产良率，方便在生产中快速发现问题，解决问 题，方便后续产品升级。
[0109] 例如，W上方法可W实现为包括W下步骤的流程：（1)设备(例如本公开的系统)上 电；（2)CPU过零检测读取电压值A，并根据表3判断环境工作电压B; (3)CPU判断负载取样电 阻波形是否为一条直线：如果是，则表示负载开路，通知客户负载损坏;如果否则继续步骤 (4); (4)滤波，积分负载取样电阻波形得到电压值C;巧)比较电压值A和电压值C的大小得到 差值D; (6)将差值D与表1中数值对应得到负载功率E; (7)CPU计算负载电流F =负载功率E/ 环境工作电压B;(8)CPU判断负载是否大于开关器件最大电流:如果是，贝化PU不接通负载， 并反馈给客户;如果否，则接通负载，本公开的系统正常工作。
[0110] 通过W上的实施方式的描述，本领域的技术人员可W清楚地了解到本公开还可W 通过其他结构来实现，本公开的特征并不局限于上述较佳的实施例。任何熟悉该项技术的 人员在本公开的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在本公开的专利保护范 围之内。
【主权项】
1. 一种用于智能家居的负载监控的系统，其特征在于，包括： 连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载； 每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路； 过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形； 比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成 比较信号； 控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关 器件以导通或截止所述负载。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括以下各项中的至少一项： 放大电路，用于对所述电压波形进行放大； 滤波电路，用于对所述电压波形进行滤波； 积分电路，用于分别将所述电压波形和所述过零波形进行积分后输入所述比较电路； 供电电路，用于将所述零线和所述火线之间的交流电压转换为直流电压，所述供电电 路与所述控制电路相互连接。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述比较电路被配置为将所述电压波形与 所述过零波形进行比较以换算出所述负载的功率，所述比较信号与所述负载的功率相互对 应。4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为根据所述负载的功 率和所述零线与所述火线之间的工作电压计算出所述负载的电流，所述控制信号与所述负 载的电流相互对应。5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为用所述负载的功率 除以所述零线与所述火线之间的工作电压以计算出所述负载的电流。6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制电路被配置为： 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器 件以截止所述负载;以及 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关 器件以导通所述负载。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，其中所述开关器件的电气特性要求的最大 电流是所述开关器件的额定工作电流除以N得到的结果，N的取值范围为2到20。8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括： 负载状态判断电路，用于根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良； 其中所述控制电路在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件以截止所述负 载。9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括： 环境电压判断电路，用于根据所述过零波形判断所述零线和所述火线之间的环境电 压； 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化;所述控制 电路被配置为在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件以截止或导通所述负载。10. -种用于智能家居的负载监控的方法，其特征在于，包括： 在零线和火线之间连接一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载； 在每组负载电路中开关器件和负载之间取样得到电压波形，并从所述零线和所述火线 采样得到过零波形； 将所述电压波形与所述过零波形进行比较以换算出所述负载的功率；以及 根据所述负载的功率生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件以导通或 截止所述负载，包括： 根据所述电压波形判断所述负载是否损坏和/或接触不良； 在所述负载损坏和/或接触不良时控制所述开关器件以截止所述负载； 在所述负载未损坏且接触良好时，用所述负载的功率除以所述零线与所述火线之间的 工作电压以计算出所述负载的电流； 当所述负载的电流大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关器 件以截止所述负载； 当所述负载的电流不大于所述开关器件的电气特性要求的最大电流时，控制所述开关 器件以导通所述负载； 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流是所述开关器件的额定工作电流除以N得到的结果，N的取值范围为2到20; 其中所述开关器件的电气特性要求的最大电流根据不同的环境电压而变化，所述环境 电压是通过判断所述过零波形来获得的； 其中在所述过零波形的过零点处控制所述开关器件以截止或导通所述负载。
【专利摘要】本发明公开了一种用于智能家居的负载监控的系统及方法，其中该系统包括：连接在零线和火线之间的一组或多组负载电路，每组负载电路包括开关器件和负载；每组负载电路中开关器件和负载之间引出的由取样电阻构成的取样电路；过零波形检测电路，用于从所述零线和所述火线采样得到过零波形；比较电路，用于将所述取样电路取样得到的电压波形与所述过零波形进行比较并生成比较信号；控制电路，用于根据所述比较信号生成控制信号，并根据所述控制信号控制所述开关器件以导通或截止所述负载。
【IPC分类】H02H3/24, H02H11/00, H02H3/08
【公开号】CN105490262
【申请号】CN201610029474
【发明人】史晓平
【申请人】史晓平
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月15日
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