标签: 电子开关

01 物联网系统中为什么要使用电子开关 物联网系统中使用电子开关的原因主要体现在以下几个方面： 自动化与智能化控制 自动控制：电子开关能够基于预设的条件或指令自动执行开关操作，无需人工干预。在物联网系统中，这种自动化控制能力至关重要，因为它可以确保设备在需要时自动开启或关闭，从而提高系统的整体运行效率。 智能控制：通过结合传感器、微控制器等元件，电子开关能够实现对环境参数（如温度、湿度、光照等）的实时监测，并根据这些参数的变化自动调整设备的工作状态。这种智能控制能力使得物联网系统能够更加精准地满足用户需求，提升用户体验。 提高系统安全性 防止过载与短路：电子开关通常配备有过载保护和短路保护功能，能够在电流异常时迅速切断电源，防止设备损坏或引发火灾等安全事故。这种保护机制对于确保物联网系统的安全稳定运行具有重要意义。 隔离功能：部分电子开关在输入部分和输出部分之间具有隔离功能，能够有效防止电路之间的相互影响和干扰，降低系统故障的风险。 节能环保 节能：电子开关可以通过智能控制实现设备的按需供电，避免不必要的能源浪费。例如，在智能家居中，电子开关可以根据室内人员的活动情况自动调整照明和空调等设备的工作状态，从而达到节能的目的。 环保：由于电子开关通常使用电子元件而非传统机械触点进行开关操作，因此不会产生机械磨损和电弧等有害物质，对环境更加友好。 适应性与灵活性 多种应用场景：电子开关适用于各种物联网场景，包括智能家居、工业自动化、农业温室等。其广泛的应用范围使得物联网系统能够更加灵活地应对不同领域的需求。 易于集成：电子开关通常具有标准的接口和通信协议，易于与其他物联网设备或系统进行集成。这种集成能力使得在物联网系统中部署电子开关变得更加简单快捷。 具体应用场景 在家庭智能化中， 电子开关可以通过接收WiFi信号实现远程控制灯光或其他电器设备的开关 。电子开关在能源管理领域也扮演着重要的角色，它可以帮助实现能源的高效利用和节约。此外，它们用于许多现代应用，例如电机，HVAC和工业，自动化，汽车，航空航天，机器人和更多商业应用的VFD驱动器。 综上所述， 物联网系统中使用电子开关的原因是多方面的，包括提高系统的自动化与智能化水平、增强系统的安全性、实现节能环保以及提升系统的适应性与灵活性等。 这些优势使得电子开关在物联网系统中扮演着不可或缺的角色。 本文会再为大家详解电力电子器件家族中的一员——电子开关。 02 电子开关定义 电子开关是指利用电子电路以及电力电子器件实现电路通断的运行单元，通过运用半导体材料中特定特性来实现控制电流的流动和终止，开关状态的改变，电子开关没有物理接触或移动部件，可以通过电信号或编程电路（如微控制器或微处理器）自动操作。 03 电子开关分类及其原理 从原理上区分，大体可分为模拟开关与数字开关其中： 模拟开关： 模拟开关基于模拟电路原理，通过改变其内部电阻或导通状态，控制模拟信号的通断和连接。模拟开关通常使用晶体管、MOSFET或机械式触点等元件来实现。 数字开关： 数字开关基于数字信号处理原理，通过逻辑门或存储器等数字电路，根据输入的离散信号控制输出信号的状态转换。数字开关通常直接处理二进制信号（0和1）。 电子开关在现代电子技术中应用广泛，它可以实现电路的自动调节、远程控制以及高效能量转换等功能，它们操作精确，确保系统的稳定性和可靠性，没有开关操作的噪音。 04 电子开关基本类型 基本类型的电子开关。如晶闸管、晶体管、场效应管、可控硅等。 二极管作为开关 一个基本的PN结二极管可用作开关。正向偏置中的二极管充当闭合开关，而在反向偏置的情况下充当开路开关。PN结二极管由硅或锗（半导体材料）制成。当向二极管施加0.7V（如果是锗则为0.3V）作为阈值限制时，它以高状态工作，即正向偏置，例如闭合电路，电流开始流过它。 对于高负载电器，功率二极管和整流器用于开关操作。 NPN晶体管作为开关 当逆变器的输入为高“+5V”时，NPN晶体管饱和，其输出为低“≈0V”。当逆变器的输入为低电平时，晶体管被切断，其输出为高电平。总之，在饱和区域，它像闭合开关一样“开”在截止区域，它像开路开关一样“关闭”。 场效应管（MOSFET） 与晶体管类似，MOSFET被广泛用作电力电子设备中的开关器件，即使是MHz的高频也是如此。MOSFET（P沟道或N-Chanel）是一种电压控制器件，MOSFET作为开关器件的ON和OFF操作可以通过控制栅极到源极（输入）电压来控制。MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）有三个端子。栅极（控制）漏极（输入、输出）源级（输入，输出） 与晶体管类似，MOSFET被广泛用作电力电子设备中的开关器件，晶体管属于电流控制，MOSFET属于电压控制，因此，在信号源额定电流极小的情况，应选用MOSFET。此外，MOSFET是多子导电，浓度对温度、辐射等外界条件不敏感，因此，对于环境变化较大的场合，采用场效应管比较合适. 可控硅 SCR 代表可控硅整流器，作为晶闸管，它有三个端子，即阳极，阴极和门。SCR是一个四层和三个结的单向设备，即PNPN和J1，J2和J3。它们也称为PN PN结或锁存开关（类似于数字锁存器），通过控制其栅极输入电压和偏置操作，可用作ON和OFF开关。 用于高速开关应用，工业中的整流器和功率控制 。 IGBT IGBT代表绝缘栅双极晶体管，它是BJT晶体管和MOSFET的组合。它有三个端子，即发射器，集电极和栅极。 它们用于高速开关应用。 与BJT晶体管和MOSFET类似，IGBT可用作ON和OFF开关，如下所示：当 VGE是 0v，没有 IC并且设备像打开开关一样保持关闭状态。当 VGE超过阈值限制，IC开始增加，设备打开。 作为高速开关，在工业用电机、民用小容量电机、变换器（逆变器）、照相机的频闪观测器、感应加热（InductionHeating）电饭锅等领域应用。 GTO 可关断晶闸管 GTO代表栅极关闭OFF是一种基于晶闸管的半导体和完全控制的单向开关器件。它有三个端子，即阳极、阴极和栅极。GTO可用作ON和OFF应用的开关，其中开关操作可以通过栅极端子进行控制。 可关断晶闸管既保留了普通单向晶闸管耐压高、电流大的特性，又具备了自关断能力，且关断时间短，不需要复杂的换向电路，工作频率高，使用方便，但对关断脉冲信号的脉冲功率和门极负向电流的上升率要求较高。可关断晶闸管是理想的高压、大电流开关器件，广泛用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领域。 双向可控硅 TRIAC缩写为“交流电三极管”。与DIAC类似，它是一种双向半导体控制开关，能够在两个方向上传导电流。 它有三个终端（即主终端MT1和MT2和门），具有4层设备，背靠背连接的SCR在一个单元中， 用于调节交流电路中的功率，风扇和电机的速度控制，灯具和灯光的调光器等。 （如有侵权，联系删除） 本文章源自奇迹物联开源的物联网应用知识库Cellular IoT Wiki，更多技术干货欢迎关注收藏Wiki： Cellular IoT Wiki 知识库(https://rckrv97mzx.feishu.cn/wiki/wikcnBvAC9WOkEYG5CLqGwm6PHf)

电流感应开关也有称为 电流开关量传感器、电流开关量变送器等的别称。 电流感应开关于应用时，根据不同的要求应选择不同功能的产品。传统上的空气开关，热开关等，实质上也是以电流监控为主的，只是功能略有不同，都是以一额定电流值，超过此额定电流值的1.5倍或2倍时，便开始启动阀值，输出执行信号，以切断供电流。但这些开关产品并不是对当前用电器的工作状态是否正常的监测，只是，负载端没有超过额定的量，便不会执行异常保护。 电流感应开关LT-A200K-OA常开可调交流系列，LT-A200K-CA常闭可调交流系列，LT-D200K-OA常开可调直流系列，LT-D200K-CA常闭可调直流系列，以及固定值系列。这几大系列的开关产品与空气开关或热敏开关的不同是，它不是断开导线接入电线电路中的，只须将被监测监控的电线穿过感应穿芯孔即可（应用时，穿一条即可，如穿两条，则可会造成电流的一正一反，从而使感应量抵消了，使开关处于不正常状态）。 电流感应开关通常有以下几种应用 一    电力设备负载监视，当遭遇非正常停电或电力不正常时，便会自动切断电源。以避免电力不正常产生的故障，也可以避免电网波动时带来的瞬间冲击。此种应用较为简单，只需一个固定值启动的电流感应开关就可以了。如LT-A200K-OF型，此产品的启动值为0.5A±0.1A ac 。 二    用电设备工作监控， 当用电设备因负载发生变化，或电力电路发生短路或其它不正常因素造成设备非常工作时，电流开关便可对此实行实时 监测。例如某机场的排风系统的排风机因意外处于异常工作状态或故障时，电路电流必会加大，因而必然造成  1  电机发热，如果不及时处理，可能会引发电机自燃，从而引发灾害 ； 2  电线电路 过载，电线承受不起过大的电流 ，也会引发电线自燃 ，从而引发灾害。电流开关产品LT-A200K-OA/CA系列可以接成报警类型或接成安全控制类型。因此系列产品的的监控值（1~200A之间任意值）可调/设置，异常监控迅速，是各类型用电安全的首选之产品 。 三     电流感应开关的分类应用 。 电流感应开关按监控类型分有：交流  和  直流 ； 电流感应开关按开关触点类型分有：机械  和  电子无触点  ； 电流感应开关按监控值是否可以调分有：固定值（0.5A起） 和  可调（即任意值设置（1~200A范围内）） 。 ——————  无论交流或直流、机械触点或电子无触点、可调或固定，＝＝  国蓝电子公司 均将电子无触点的开关负载能力调设为：额定： 0.5A@240V 。最大值：1.0A@240V  。此开关负载能力可以直接驱动任何阻性负载、感应负载、容性负载。  电流感应开关的输出端子 一般有标示 K1 、 K2 字样 。如是直流开关产品，则需要接上规定的辅助电源 ，推荐为：12V/24V，（10~30V dc），均可正常工作。 注意：辅助电源为直流dc电源的，绝对不能接上交流电源，否则会损坏产品内的元器件 。 国蓝电子，为您的用电安全着想。

常闭型无触点开关，是广州市国蓝电子科技有限公司产品 。 LT-A200K-CA LT-A200K-CA-Lxx（xx表示时间，单位为：秒，5-45秒）     有需要的单位或个人可QQ联：2816 546 631 或在网上搜索 国蓝电子 。联系 。    。

您愿意额外支付10美元获得改善家庭供电质量的一些宝贵信息吗？例如冰箱、除湿器和空调的实际功耗信息？我的答案是“也许”。 是否投资电能检测技术，确实取决于很多因素。我马上想到的是：安装是否简单？什么时候能访问这些信息？是否可靠？数据是否精确？数据测量信息是否足以使我做出正确的结论？是否能够拿来就用呢？ 接下来，我们花费几分钟的时间来了解一些背景知识。 家居监控确保安全和安心 当我不住在湖边别墅时，我制作了一个技术含量不高的部件，作为防盗措施，晚上在不同的时间将电视和照明灯打开或关闭。我使用的是图1所示12美元一个的机械定时器。这种基础架构具有显而易见的局限性。我得不到关于工作是否正常的任何反馈，也得不到关于开关信号的任何信息。小偷费不了多长时间就会知道房间内实际没有任何人，尤其是当某个灯泡坏掉时。我在下文将解释我为什么希望了解关于电信号的信息。幸运的是，现在有一套很棒的方案可解决机械式定时器的部分缺陷。 图1.典型的机械式定时器。 Belkin公司的WeMo Switch墙壁开关(图2)作为现代化方式，提供变化的打开/关断时间，尤其是与其运动传感器组合使用时。Belkin的WeMo Switch及其配套的app利用家里的Wi-Fi网络，使我能够通过智能手机、平板电脑或计算机进行控制。最初，49.99美元的价格使我觉得有些贵，但我们接下来可稍微做一下分析。 图2.Belkin WeMo Switch墙壁插座。以无线方式控制电视、照明灯、立体声音响、加热器、风扇等。 作为构建家域网的平台，我不需要支付任何安装费用，并且完全是模块化。直观、设置简单，费用允许时，只要连接至现有Wi-Fi路由器，即可每次添加一个WeMo开关。我可以将任何设备插入插座，只要愿意，随时可以更改。我通过移动设备定制通知规则，以及定时器打开/关闭周期。当没有互联网可用时，WeMo Switch就像一个机械定时器。 现在，我能够实现机械开关无法办到的事情；但是，慢着...实际上我还没有买呢。为什么？因为Belkin有另一套我更喜欢的方案。 【 分页导航 】 第1页：家居监控确保安全和安心 第2页：为家居电能监控增加智能化 第3页：整合就是协作 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 为家居电能监控增加智能化 我需要的不仅仅是防止小偷进入房间。毕竟，有了正确的“智能”开关，可通过互联网完全访问我家里的每个电气设备。例如，我希望遥控了解潜水泵、除湿器、冷冻柜或冰箱是否存在故障。如果地下室被淹、设施损坏或一批食物霉烂变质，所造成的损失很容易超过200美元。什么投资能够帮助我减少损失，避免电器故障带来的不便？ 我需要丰富、有用的信息来帮助我更多地了解电器及其电源的状况。设备损坏的原因是因为电器质量不好还是因为电源异常？常住房内的电源控制是否比湖边别墅的另外一家电力公司更好？在我居住的美国新罕布什尔州，每年要发生大约3次超过8小时的断电。断电期间，当切换到备用电源时，电气设备是否压力过大？某些关键电气设备的电气特性，例如水泵、除湿器、冰箱或冷冻柜，是否随老化而发生变化？ 如果要获得更多数据，以及让我能够做出关于电气连接、家用电器和使用模式的明智决定，需要多花费多少钱？甚至我能够预测可能发生的故障吗？ Belkin有一套简单、实用的解决方案，可照顾到我大多数的想法。只需要多支付10美元，Belkin就能够在其基本型WeMo Switch开关上增加“洞察”能力。其WeMo Insight Switch(图3)内部有一个微型电表，体积甚至比上一代还小。太棒了！对于这种扑克牌大小的开关中内置只有10美元的电表，技术狂人们一定会欣喜若狂吧？这主意简直棒极了。用户界面(图4)非常直观，引发大量的家庭讨论，因为无论是我10岁大的女儿还是年迈的老母亲，都非常容易理解和控制。 图3.利用Belkin WeMo Insight Switch，您可以在世界的任何地方将设备打开、关闭、定制通知以及更改设备状态。 图4.平板电脑的用户界面截屏。 WeMo Insight Switch非常具有创新性，采用专为电表的电能测量而设计的芯片。芯片为Maxim的78M6610+LMU电能测量处理器，支持诸如电流、电压、功率及谐波失真等测量值。另外，该芯片也特别精确。虽然不能通过WeMo app访问全部数据，但我对功率测量很满意。任何选择使用78M6610+LMU设计此类设备的人，都能利用78M6610+LMU提供的信息增强设备。 78M6610+LMU自身具有RC振荡器，以及两个低波特率光耦，将其数据传输至Belkin的通信处理器。该应用中，低速其实是一件好事。通常情况下，设计中的波特率越高，光耦价格越高；元件数量越多，总材料清单(BOM)越高。78M6610+LMU中的电能测量技术压缩了这些成本。78M6610的自动报告功能能够以定期间隔发送累积数据包，降低了光耦数量及速度要求。主处理器可选择接收每个数据包，或者仅仅是监测感兴趣的数据包。永远不会丢失信息。 78M6610+LMU的电表计量技术的精度和线性度也都高于Belkin对监测家用电器的要求，但设计者都非常清楚如何发挥优势。78M6610+LMU使Belkin能够满足其设计要求，而不产生任何额外的校准费用。 最后，此类设备的一项设计考虑是功耗和空间问题——保持低功耗及大小合适。Belkin可以使用电流变压器将电阻损耗降至最低，但那样将永远无法适应开关的小巧尺寸。替代方法是选择2mΩ旁路电阻检测电流，不妨碍整个电流范围内的精度；该方法有效，但是功耗比例如200μΩ旁路电阻方案高10倍。78M6610+LMU的占位面积非常小，功耗低得令人难以置信，是解决这一困难的最佳方案。 78M6610+LMU方框图(图5)表明，芯片内集成了模拟和数字技术。芯片以地为参考，与通信处理器共用电源。 图5.78M6610+LMU方框图标出了集成的元件：输入复用器、22位Δ-Σ ADC、24位RISC处理器(时钟为20MHz)、RAM和非易失存储器，以及串行接口选项。芯片也具有前置放大器增益级、温度补偿基准、RC振荡器、温度传感器，以及图中未标出的多个电压故障比较器。 【 分页导航 】 第1页：家居监控确保安全和安心 第2页：为家居电能监控增加智能化 第3页：整合就是协作 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 整合就是协作 最后，介绍一个关于Belkin和Maxim开发团队通力协作的故事。Belkin通过与Maxim工程师一起合作，增加智能电能监测功能，充分发挥其在包装及通信领域的最新技术成果。Belkin的WeMo Insight Switch为消费者监测和管理家庭用电提供了一套经济、适用的解决方案。Belkin实际上是将科技的力量置于我们手心中，以及电源插座上。只需59.99美元即可购得WeMo Insight Switch，现在就能够开始构建您的家庭网络。 利用诸如WeMo Insight Switch这样的工具，您能够预见到什么呢？您有任何关于将微型电表嵌入到产品内部的想法吗？您是否有项目可利用Maxim的电能测量技术进行增强呢？您有任何想法，均可通过Twitter和Facebook联系我们。非常感谢。 WeMo是Belkin International, Inc的注册商标。 Wi-Fi是Wi-Fi Alliance Corporation的注册商标。 About the Author Paul Michael Daigle is a technology enthusiast who is fond of using closed-loop decision processes that rely on accurate measurement. He has a Master of Science in Electrical Engineering from Syracuse University. He expands depth of B2B customer engagement at Maxim Integrated in his role as a Business Development Executive. Paul specializes in electronic components that enable OEMs to build devices such as utility meters that are so accurate and reliable that they are trusted as the means of accounting and billing for power consumption of residential, commercial, or industrial buildings. 【 分页导航 】 第1页：家居监控确保安全和安心 第2页：为家居电能监控增加智能化 第3页：整合就是协作 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载