CN104407542A - 一种智能单开双控开关装置及其使用方法 - Google Patents

一种智能单开双控开关装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种智能单开双控开关装置及其使用方法，包括智能控制模块、通断执行机构、单开双控开关以及能够为智能控制模块和通断执行机构供电的电源模块；所述的智能控制模块包括用于发射开关信号的WIFI上位机、用于接收开关信号的WIFI无线模块以及与WIFI无线模块交互连接的单片机；单片机的输入输出口与通断执行机构交互连接，通断执行机构和单开双控开关构成用于对控制对象进行通断的单开双控开关对。该装置简单，安装方便，适合对家庭住房中的常规开关面板和接线暗盒进行简单快速的功能升级，减小功能改造成本支出并有效提升家庭普通开关的现有功能。

Description

一种智能单开双控开关装置及其使用方法
技术领域
本发明属于智能家电领域，具体涉及一种智能单开双控开关装置及其使用方法。
背景技术
传统开关就是一个开关同时带常开、常闭两个触点(即为一对)，是用机械部件设计制造的。制造成本低，但存在一个很大的缺点，就是普通开关的安装是固定的地方，而且人必须到固定位置才能手动触动开关。为此，人们研究出了单开双控开关，即通过两个安装在不同的位置的单开双控开关用来实现对同一个对象的控制，比如照明灯具。但是这需要额外增加一个单开双控开关，同时也需要额外铺设相应的控制线路。单开双控开关的出现虽然使控制对象的可操控位置由原来的一个固定点变成了两个固定点，可控范围仍然是有限的。近年来传统家电逐渐向科技化、智能化家电迅速发展。同时，随着芯片的制造工艺的提高、制造成本的降低和数字化技术的发展，智能化家电已经开始步入家庭。因此，开发出一种智能化的开关十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能单开双控开关装置及其使用方法，该装置的控制范围大大加大，且使用简单，操作方便，成本低。
为了达到上述目的，本发明智能单开双控开关装置包括智能控制模块、通断执行机构、单开双控开关以及能够为智能控制模块和通断执行机构供电的电源模块；所述的智能控制模块包括用于发射开关信号的WIFI上位机、用于接收开关信号的WIFI无线模块以及与WIFI无线模块交互连接的单片机；单片机的输入输出口与通断执行机构交互连接，通断执行机构和单开双控开关构成用于对控制对象进行通断的双控开关对。
所述的WIFI上位机采用智能手机、平板电脑或台式电脑。
所述的WIFI无线模块的型号为USR-WIFI232-A，单片机采用STC12C5A60S2单片机。
所述的WIFI无线模块通过串行通信接口与单片机的串口相连。
所述的通断执行机构包括三极管放大电路和单刀双掷继电器，三极管放大电路采用NPN型三极管，其基极连接到单片机的输入输出口，集电极连接到单刀双掷继电器的线圈回路中，发射极连接到地，单刀双掷继电器分别与电源模块和控制对象相连，且单刀双掷继电器与单开双控开关构成双控开关对。
所述的电源模块包括家用交流电源模块和电源转换模块；家用交流电源模块与通断执行机构相连，家用交流电源模块还通过电源转换模块分别与WIFI无线模块和单片机的电源接口相连。
所述的WIFI无线模块、单片机、通断执行机构、单开双控开关以及电源转换模块均设在开关暗盒中。
所述的暗盒上设有市电火线接线端子、市电地线接线端子、市电零线接线端子、控制对象火线接线端子、控制对象地线接线端子以及控制对象零线接线端子，且家用交流电源模块的火线通过市电火线接线端子与单刀双掷继电器的开关相连，家用交流电源模块的零线与市电零线接线端子相连，家用交流电源模块的地线与市电地线接线端子相连，单开双控开关与控制对象火线接线端子相连。
一种所述的智能单开双控开关装置的使用方法，电源模块提供电源，WIFI无线模块是产生无线接入点，创建一个无线网络，WIFI上位机接入WIFI无线模块产生的无线网络中，WIFI上位机控制WIFI无线模块向单片机发送指令，单片机根据指令控制通断执行机构对电源进行接通和断开，或者对单开双控开关进行手动控制电源的接通和断开，从而对控制对象的通断进行控制。
所述的电源模块包括家用交流电源模块和电源转换模块；家用交流电源模块与通断执行机构相连，家用交流电源模块还通过电源转换模块与WIFI无线模块和单片机相连；家用交流电源模块给通断执行机构提供220V交流电，电源转换模块将220V交流电转换为3.3V直流电和5V直流电，3.3V的直流电提供给WIFI无线模块，5V直流电提供给单片机和通断执行机构。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明在传统的单开双控开关基础上，使用了无线WIFI技术，利用WIFI上位机发出开关指令，通过WIFI无线模块将控制指令传输给单片机，单片机接收到控制指令后向通断执行机构发出相应的动作指令以实现对控制对象的操控。与此同时，本发明中采用的传统的单开双控开关也仍然具备对控制对象的操控行为。因此，本发明利用了WIFI无线技术使开关的控制范围和延伸功能得到极大的提升，且使用简单，操作方便，成本低，不仅更加有效提高了生活的舒适度，也进一步满足人们生活多样化的需求。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的安装图；
图3为本发明的外观俯视图；
其中，1—WIFI上位机，2—WIFI无线模块，3—单片机，4—通断执行机构，5—单开双控开关，6—控制对象，7—电源转换模块，8—家用交流电源模块，9—开关暗盒，10—市电火线接线端子，11—市电地线接线端子，12—市电零线接线端子，13—控制对象火线接线端子，14—控制对象地线接线端子，15—控制对象零线接线端子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
参见图1，本发明包括智能控制模块、通断执行机构4、单开双控开关5以及能够为智能控制模块和通断执行机构4供电的电源模块；所述的智能控制模块包括用于发射开关信号的WIFI上位机1、用于接收开关信号的WIFI无线模块2以及与WIFI无线模块2交互连接的单片机3；WIFI上位机1通过无线网络与WIFI无线模块2通信；单片机3的输入输出口与通断执行机构4交互连接，通断执行机构4和单开双控开关5构成用于对控制对象6进行通断的双控开关对；
其中，WIFI上位机1采用智能手机、平板电脑或台式电脑等，控制对象可以是家电或灯具等，电源模块包括家用交流电源模块8和电源转换模块7；家用交流电源模块8与通断执行机构4相连，家用交流电源模块8还通过电源转换模块7分别与WIFI无线模块2和单片机3的电源接口相连；家用交流电源模块8的电压为220V。
具体的，电源转换模块7主要是由电源芯片、变压器及电平转换电路组成，将220V的家用交流电源模块输出的交流电通过变压器生成5V电源，再通过电源芯片生成3.3V电源。5V电源为单片机3和通断执行机构4供电。3.3V电源为WIFI无线模块2供电。WIFI无线模块2的型号为USR-WIFI232-A。USR-WIFI232-A是一款一体化的802.11b/g/n Wi-Fi的低功耗解决方案，通过USR-WIFI232-A模组，传统的低端串口设备或MCU控制的设备均可以很方便的接入Wi-Fi无线网络。该模块硬件上集成了MAC，基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器；嵌入式的固件则支持Wi-Fi协议及配置，以及组网的TCP/IP协议。单片机3采用STC12C5A60S2单片机，单片机3的串口与WIFI无线模块2的串行通信接口连接。
通断执行机构4包括三极管放大电路和单刀双掷继电器，三极管放大电路主要用于提高驱动能力，继电器电路中的单刀双掷继电器的型号为HK4100F-DC5V-SHG。通断执行机构4包括三极管放大电路和单刀双掷继电器，三极管放大电路采用NPN型三极管，其基极连接到单片机的输入输出口，集电极连接到单刀双掷继电器的线圈回路中，发射极连接到地。通断执行机构4中的单刀双掷继电器直接接在220V的家用交流电源模块8的火线端，同时单刀双掷继电器与单开双控开关5连接，组合为双控开关对，通断执行机构4和单开双控开关5的动作都能够控制电源的通断。
WIFI无线模块2、单片机3、通断执行机构4、单开双控开关5以及电源转换模块7均设在开关暗盒9中。暗盒9上设有市电火线接线端子10、市电地线接线端子11、市电零线接线端子12、控制对象火线接线端子13、控制对象地线接线端子14以及控制对象零线接线端子15，且家用交流电源模块8的火线L通过市电火线接线端子10与单刀双掷继电器的开关相连，家用交流电源模块8的零线N与市电零线接线端子12相连，家用交流电源模块8的地线GND与市电地线接线端子11相连，单开双控开关5与控制对象火线接线端子13相连。
本发明智能单开双控开关装置的使用方法为：家用交流电源模块8给通断执行机构4提供220V交流电，电源转换模块7将220V交流电转换为3.3V直流电和5V直流电，3.3V的直流电提供给WIFI无线模块2，5V直流电提供给单片机3和通断执行机构4，WIFI无线模块2是产生无线接入点，创建一个无线网络，WIFI上位机1接入WIFI无线模块2产生的无线网络中，WIFI上位机1控制WIFI无线模块2向单片机3发送指令，单片机4读串口指令，分析指令，通过输入输出接口控制通断执行机构4对电源进行接通和断开，或者对单开双控开关5进行手动控制电源的接通和断开，从而对控制对象6的通断进行控制。
本发明装置仅在一个普通单开双控开关的基础上增加了无线模块(WIFI上位机、WIFI无线模块)和控制器模块(单片机、通断执行机构)，即可实现WIFI上位机(智能手机、平板或电脑)和普通开关的同时控制。本发明智能单开双控开关装置使用了无线WIFI模块和单片机模块。手机或者平板电脑通过WIFI向智能开关发送控制指令数据，智能开关上的单片机接收到控制指令后，向通断执行机构发出相应的动作指令，然后通断执行器的继电器就执行相应动作，控制系统回路的通断，通断执行器的继电器和手动机械开关组合为双控开关对，从而实现手动和无线控制双重控制。
本发明普通双控开关和手机无线控制都可以控制用电设备电源的开通和关断。它们的组合实现了普通机械开关和无线模块对控制对象的双重可操控能力，适合对目前家庭住房中已有的开关面板和接线暗盒的基础上进行简单快速的改造，可以减小较大的功能改造成本支出。比如，可以接在家中的灯具、电冰箱等家电的电源端，通过手机就可以在家中任意位置的对象进行操控。
本发明采用的电子元器件均为已知产品，本领域技术人员根据本发明的技术方案即可知电子元器件的具体连接方式。

Claims (10)

1.一种智能单开双控开关装置，其特征在于：包括智能控制模块、通断执行机构(4)、单开双控开关(5)以及能够为智能控制模块和通断执行机构(4)供电的电源模块；所述的智能控制模块包括用于发射开关信号的WIFI上位机(1)、用于接收开关信号的WIFI无线模块(2)以及与WIFI无线模块(2)交互连接的单片机(3)；单片机(3)的输入输出口与通断执行机构(4)交互连接，通断执行机构(4)和单开双控开关(5)构成用于对控制对象(6)进行通断的双控开关对。
2.根据权利要求1所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的WIFI上位机(1)采用智能手机、平板电脑或台式电脑。
3.根据权利要求1所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的WIFI无线模块(2)的型号为USR-WIFI232-A，单片机(3)采用STC12C5A60S2单片机。
4.根据权利要求1所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的WIFI无线模块(2)通过串行通信接口与单片机(3)的串口相连。
5.根据权利要求1所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的通断执行机构(4)包括三极管放大电路和单刀双掷继电器，三极管放大电路采用NPN型三极管，其基极连接到单片机的输入输出口，集电极连接到单刀双掷继电器的线圈回路中，发射极连接到地，单刀双掷继电器分别与电源模块和控制对象(6)相连，且单刀双掷继电器与单开双控开关(5)构成双控开关对。
6.根据权利要求5所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的电源模块包括家用交流电源模块(8)和电源转换模块(7)；家用交流电源模块(8)与通断执行机构(4)相连，家用交流电源模块(8)还通过电源转换模块(7)分别与WIFI无线模块(2)和单片机(3)的电源接口相连。
7.根据权利要求6所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的WIFI无线模块(2)、单片机(3)、通断执行机构(4)、单开双控开关(5)以及电源转换模块(7)均设在开关暗盒(9)中。
8.根据权利要求7所述的智能单开双控开关装置，其特征在于：所述的暗盒(9)上设有市电火线接线端子(10)、市电地线接线端子(11)、市电零线接线端子(12)、控制对象火线接线端子(13)、控制对象地线接线端子(14)以及控制对象零线接线端子(15)，且家用交流电源模块(8)的火线(L)通过市电火线接线端子(10)与单刀双掷继电器的开关相连，家用交流电源模块(8)的零线(N)与市电零线接线端子(12)相连，家用交流电源模块(8)的地线(GND)与市电地线接线端子(11)相连，单开双控开关(5)与控制对象火线接线端子(13)相连。
9.一种权利要求1-5中任意一项权利要求所述的智能单开双控开关装置的使用方法，其特征在于：电源模块提供电源，WIFI无线模块(2)是产生无线接入点，创建一个无线网络，WIFI上位机(1)接入WIFI无线模块(2)产生的无线网络中，WIFI上位机(1)控制WIFI无线模块(2)向单片机(3)发送指令，单片机(3)根据指令控制通断执行机构(4)对电源进行接通和断开，或者对单开双控开关(5)进行手动控制电源的接通和断开，从而对控制对象(6)的通断进行控制。
10.根据权利要求9所述的智能单开双控开关装置的使用方法，其特征在于：所述的电源模块包括家用交流电源模块(8)和电源转换模块(7)；家用交流电源模块(8)与通断执行机构(4)相连，家用交流电源模块(8)还通过电源转换模块(7)与WIFI无线模块(2)和单片机(3)相连；家用交流电源模块(8)给通断执行机构(4)提供220V交流电，电源转换模块(7)将220V交流电转换为3.3V直流电和5V直流电，3.3V的直流电提供给WIFI无线模块(2)，5V直流电提供给单片机(3)和通断执行机构(4)。
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