在物聯網和智慧家居系統眾多方面不斷發展的情況下,非常奇怪的是:在絕大多數智慧居室中最難做 到的,竟然是燈光控制這一基本應用。
研發智慧家居所需設備和元件的企業大都把重點放在通信協議、 安全、覆蓋範圍等方面電子設備的研發上。
因此, 標準的燈光電路其適當性被忽視了,竟然問題不小: 多數居室的“標準”接線,面對家庭自動化,竟然是不利於DIY(用戶自己動手)的接法。全球90%的居室要想物聯網化,其電子/電路接線必須經過特別而昂貴的改造,這一現像是 “低成本智慧家居系統”向大眾市場滲透的首要障礙。
問題之所在:
居室電線所承載的,是交流電(AC),世界上多數國家提供的是220V的交流電,美國、加拿、台灣日本大等少數國家則為110V。
承載交流電壓的,有兩根線:
1. 一根叫火線或相線,電流得以從電氣櫃流向負載(如:一個燈泡)
2. 另一根叫中性線或零線,負責將電流從負載返回電氣櫃。
燈泡等負載要想導通電路,其電路必須閉合。如圖示

燈泡開關只有兩條線:火線 (連至開關的永久性火線)和開關火線(將火線電能送至燈泡開關的火線)。開關閉合時,開關火線帶電,為燈泡提供電力,電流因而從火線流過燈泡,流向零線——燈泡得以發亮。形成一個完整的電路。開關斷開(電線開路)時,沒有電流通過,燈泡因而熄滅。請注
意,在牆上的開關部位,沒有中性線 ( 零線 );這種情況是我們安裝WiFi智慧開關時所缺失的一個關鍵性的部分。
一、 智慧開關從火線連接方式的接線上區分可以分為:
單火線智慧開關和中性線智慧開關。
目前,單火線技術是個難題!普通的智慧開關沒有中性線,它是通過照明燈具形成完整的回路,會帶來燈具出現關不斷的“鬼火”問題。
單火線技術的應用是為了讓已經裝修布好線的用戶,不必大費周章,真正做到無縫替換傳統開關,不用改變原來的線路佈局,省去繁瑣佈線的煩惱,也無需提前設計,可以在房屋裝修後再購買。需要值得注意的是,市場上有大部分單火線智慧開關,需要在負載兩端並接所謂“安規電容”或“抗干擾電阻”,用來避免某些燈具閃爍。
中性線智慧開關安裝必須帶中性線,這樣無線通訊部分才能正常工作。但接線至少為3根以上(火線進,中性線進,火線出)。不能在現有開關線路上安裝(普通家庭電工開關佈線標準:只有火線進、火線出),需要提前設計,再佈置一條中性線。
二、 智慧開關從通訊連接方式可以分為:
無線型智慧開關和匯流排型智慧開關。
無線型智慧開關基本上只連接火線和中性線,與其它智慧開關或者閘道的通訊是靠無線通訊來實現,匯流排型智慧開關即通過匯流排連接。除了連接火線和中性線之外,還需要通訊線將所有智慧開關和閘道連接起來才能配置,設定功能。
三、無線型的智慧開關,依據通訊協定(可以理解為說的語言)不同,又可以分為Zigbee、WIFI、藍牙Bluetooth、z-wave、NB-IOT、LORA、射頻RF433/315。
Zigbee:是目前市場上面的一個熱點,組網可以達到65536節點,功能也比較多,應用場景也比較廣。在這一領域晶片廠商多,主要有德州儀器TI、飛思卡爾Freescal 、EMBER、NXP 等等(佔據90%份額),中國有塗鴉、小米、華為等都基於zigbee來開發產品。zigbee聯盟強大,產品眾多,選擇面廣。然而都是zigbee協定,但各家zigbee產品卻都不能通用,不得不說這很尷尬。
WIFI開關功耗大,僅支援32個節點,點對點通訊,目前只存在很少一部分,不再是市場熱點。
藍牙bluetooth智慧開關從出生就以低能耗的形象出現,最早是點對點通訊,也只能32個節點。英國CSR劍橋半導體推出Bluethooth mesh網路。
Z-wave是丹麥公司Zensys所一手主導的無線組網規格,技術面上,Z-Wave從原本的9.6Kbit/s提升到40Kbit/s,並宣稱提升後原本的9.6Kbit/s能與40Kbit/s共存。在節點數方面,一個Z-Wave網路達到兩百三十二個點。前些年與zigbee競爭激烈,但由於專利晶片只能由Sigma Designs一家提供,感覺類似於事實上的壟斷。
NB-iot和LORA都是近年來才出現的超低功耗遠距通訊,定位不同,NB-iot依託於各大電信運營商的網路,所以各大電信運營商都偏向這一技術。LoRA屬於自建基站。
可以這樣理解的NB-iot是收費高速公路,LORA是自建專用公路。這兩者技術沒有誰好誰壞的說法,只是應用場景的不同,各大電信運營商能通過NB-iot獲得利益,自然動力也是十足的。
射頻 RF433/315智慧開關,大都稱呼為”射頻開關”,一般也認為是單向通訊,其實這是不對的,大家可以把它理解為“清水房”,上面跑的語言是由各自的開發者賦予的,可能是單向也可能是雙向,所以這一類產品主要看開發者的實力。
還有,所有無線都叫RF(Radio Frequency),並不是只有RF433/315才叫RF。