CN104615051A - 带光耦驱动的智能家居遥控模块 - Google Patents

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黎金锋
王志新
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Abstract

本发明涉及一种带光耦驱动的智能家居遥控模块，包括变压器模块、单片机、光电耦合器、三极管、二极管、电磁继电器，经变压器模块变压后的直流电源为单片机、光电耦合器和电磁继电器的线圈供电，单片机输出的控制信号经光电耦合器控制电磁继电器，电磁继电器的线圈并联在二极管的两端，变压器模块为220VAC～5V/3.3V DC变压器模块，变压器模块以电器的220V电源作为供电电源，通过变压器得到5V/3.3V直流电源，光电耦合器的正极连接3V电源，光电耦合器的负极连接单片机输出端，光电耦合器的集电极连接5V电源，光电耦合器的发射集连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接二极管的正极，二极管的负极连接5V电源。

Description

带光耦驱动的智能家居遥控模块
技术领域
本发明涉及一种带光耦驱动的智能家居遥控模块，用于智能家居的无线控制。
背景技术
随着经济的发展、技术进步、环保及安全意识的增强，人们对家庭电器用电的节能性、便捷性和安全性等要求越来越高，希望随时随地都能对家庭电器用电情况进行监视和控制。因此可实现远程监控功能的智能家居受到了广泛的关注和深入的研究，并大为推广。每个电器通过智能家居系统的用电信息采集和远程遥控模块和电源相连，模块能采集电器的用电信息和接收远程传输的ZigBee信号控制电器的开关。通过继电器可以实现用弱电信号控制接通或切断强电的功能，因此，继电器是远程遥控模块所必备的部分。由于模块不宜做得太大，而且要消除抖动和电磁干扰，所以对继电器的体积和可靠性有较高的要求。
经对现有技术的公开文献检索发现，中国专利申请号：201310539120.4，公开日：2014.02.19，名称：一种继电器的驱动电路，该技术公开一种继电器的驱动电路，包括控制信号、驱动电路和继电器，由单片机发出的控制信号经过光耦隔离电路隔离放大，可以使控制信号稳定，而且可以提供足够大的驱动电流。但是，该继电器以及驱动电路使用的是5V、12V独立供电电源，既因为采用独立电源额外增加了体积，也不适用于智能家居系统远程遥控模块5V/3.3V的低压环境。
发明内容
本发明的目的在于克服现有继电器技术的不足，提供一种适用于智能家居系统远程遥控的带光耦驱动的智能家居遥控模块。
本发明是通过以下技术方案来实现的：该带光耦驱动的智能家居遥控模块，包括变压器模块、单片机、光电耦合器、三极管、二极管、电磁继电器，经变压器模块变压后的直流电源为单片机、光电耦合器和电磁继电器的线圈供电，单片机输出的控制信号经光电耦合器控制电磁继电器，电磁继电器的线圈并联在二极管的两端，其特征是：变压器模块为220VAC～5V/3.3VDC变压器模块，220VAC～5V/3.3V DC变压器模块以电器的220V电源作为供电电源，通过220V～5V/3.3V变压器得到5V/3.3V直流电源，光电耦合器的正极连接3V电源，光电耦合器的负极连接单片机输出端，光电耦合器的集电极连接5V电源，光电耦合器的发射集连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接二极管的正极，二极管的负极连接5V电源。
其中，单片机电源连接端连接3.3V的电源回路上串联有开关。
其中，所述单片机的电源回路上还串联发光二极管。
其中，所述的光电耦合器的正极串联470Ω电阻连接3.3V电源。
其中，所述的光电耦合器的发射集串联2kΩ电阻后连接至三极管的基极。
其中，所述的光电耦合器型号为TLP521-1。
其中，所述二极管型号为IN4007。
其中，所述三极管型号为8050或9013。
其中，所述的电磁继电器型号为G5RL-1A-E。
本发明相比现有技术所具有的有益效果是：
1、本发明通过光电耦合器电路驱动电磁继电器，既克服电磁继电器易受干扰而误动的缺点，G5RL-1A-E型电磁继电器性能类似固态继电器，也避免了使用体积较大的固态继电器所造成的不便。
2、继电器及其驱动电路均由系统提供的220V～5V/3.3V变压器模块供电，给电器供电的220V交流电整流得到5V/3.3V直流电为单片机和三极管供电，不用提供额外的电源，电路简洁、节省空间，最大限度保证体积大小满足便捷的要求。
3、本发明使得远程遥控模块保持体积较小的情况下稳定可靠地工作，可满足智能家居系统实现远程遥控家庭用电电器的技术要求。
4、选用体积较小的电磁继电器，把交流220V电能转换为5V/3.3V给单片机、驱动电路供电，最大限度地减小整个模块的体积，符合智能家居系统便捷性的要求；通过光耦隔离电路驱动继电器，克服了电磁继电器易受干扰发生误动的缺点，使控制信号稳定，而且能够提供足够大的驱动电流；选用大容量的G5RL-1A-E继电器，能够接通、关断任何家居电器。
附图说明
图1为本发明的电路结构示意图。
图2为本发明所述TPL521-1型单片机的内部电路图。
图3为本发明所述G5RL-1A-E型电磁继电器的管脚图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的系统作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例：
如图1所示，本实施例所述带光耦驱动的智能家居遥控模块，包括变压器模块1、单片机2、光电耦合器3、三极管4、二极管5、电磁继电器6，经变压器模块变压后的电源为单片机2、光电耦合器3和电磁继电器6的线圈供电，单片机2输出的控制信号经光电耦合器3控制电磁继电器6，所述的控制信号由单片机2输出。电磁继电器6的线圈并联在二极管5的两端，变压器模块1为220VAC～5V/3.3V DC变压器模块，220VAC～5V/3.3V DC变压器模块以电器的220V电源作为供电电源，与电器共用电源无需再提供额外的电源，电路简洁、节省空间，通过220V～5V/3.3V变压器得到5V/3.3V直流电源，光电耦合器3的正极31连接3V电源，光电耦合器3的负极32连接单片机输出端，光电耦合器3的集电极34连接5V电源，光电耦合器的发射集33连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接二极管的正极，二极管的负极连接5V电源。采用光电耦合器驱动电磁继电器6的运行控制，既能隔离单片机电源输入侧的电磁干扰，控制信号的稳定，也能给电磁继电器6提供足够大的驱动电流；为电磁继电器6并联续流二极管5，防止断开电磁继电器6时继电器线圈产生过大的感应电压损坏其他元件。
本发明所述单片机电源连接端连接3.3V的电源回路上串联有开关，开关控制单片机2的电源通断；所述单片机的电源回路上还串联发光二极管，发光二极管显示单片机电源通断情况。
本发明所述的光电耦合器的正极串联470Ω电阻连接3.3V电源。
本发明所述的光电耦合器的发射集串联2kΩ电阻后连接至三极管的基极。
本发明所述的光电耦合器型号为TLP521-1。
本发明所述二极管型号为IN4007。
本发明所述三极管型号为8050。
本发明所述的电磁继电器型号为G5RL-1A-E。
工作过程，单片机2由3.3V电源供电，光电耦合器3选用芯片TLP521-1，如图2所示，TPL521-1具有四个管脚，管脚1是芯片的输入正极31，通过470Ω电阻连接至3.3V电源，把电流限制在最大接收电流50mA以下，管脚2是芯片的输入负极32，负极32与单片机的控制信号输出管脚相连，管脚3是芯片内部的发射极33，通过2KΩ电阻连接到三极管8050的基极，管脚4是芯片内部的集电极34，集电极34与5V电源相连。所述基极电阻2KΩ、三极管8050和二极管IN4007组成驱动电路，继电器选用欧姆龙电磁继电器G5RL-1A-E。如图3所示，G5RL-1A-E具有六个管脚，管脚1和2是线圈管脚，与弱电相连，管脚3、4、5、和6是输出管脚，其中管脚3和6短接，管脚4和5短接。G5RL-1A-E是常开型继电器，当线圈管脚1和2没接上直流电压时，管脚3和4处于断开状态，当线圈管脚1和2接上5V直流电压时，管脚5和6处于闭合状态。
当单片机2输出高电平时，芯片TLP521-1输入端二极管反向截止，输出端接三极管基极为高电平，三极管48050处于导通状态，电磁继电器6的线圈管脚1和2之间接有5V直流电压，电磁继电器6处于闭合状态。当单片机2输出低电平时，芯片TLP521-1输入端二极管正向导通，输出端接三极管基极为低电平，三极管4截止，三极管48050处于截止状态，电磁继电器6管脚1和2之间没有直流电压，电磁继电器6处于断开状态。
本实施例的优点：最大限度地减小整个模块的体积，满足智能家居系统对于便捷性的要求，通过光电耦合器3驱动电磁继电器6，克服了电磁继电器6易受干扰发生误动的缺点，使控制信号稳定，而且能够提供足够大的驱动电流，选用的G5RL-1A-E继电器具备16A/250VAC的开通关断能力，适用于任何家具电器。

Claims (9)

1.带光耦驱动的智能家居遥控模块，包括变压器模块、单片机、光电耦合器、三极管、二极管、电磁继电器，经变压器模块变压后的直流电源为单片机、光电耦合器和电磁继电器的线圈供电，单片机输出的控制信号经光电耦合器控制电磁继电器，电磁继电器的线圈并联在二极管的两端，其特征是：变压器模块为220V AC～5V/3.3V DC变压器模块，220V AC～5V/3.3V DC变压器模块以电器的220V电源作为供电电源，通过220V～5V/3.3V变压器得到5V/3.3V直流电源，光电耦合器的正极连接3V电源，光电耦合器的负极连接单片机输出端，光电耦合器的集电极连接5V电源，光电耦合器的发射集连接三极管的基极，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接二极管的正极，二极管的负极连接5V电源。
2.根据权利要求1所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述单片机电源连接端连接3.3V的电源回路上串联有开关。
3.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述单片机的电源回路上还串联发光二极管。
4.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述的光电耦合器的正极串联470Ω电阻连接3.3V电源。
5.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述的光电耦合器的发射集串联2kΩ电阻后连接至三极管的基极。
6.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述的光电耦合器型号为TLP521-1。
7.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述二极管型号为IN4007。
8.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述三极管型号为8050。
9.根据权利要求1或2所述的带光耦驱动的智能家居遥控模块，其特征是：所述的电磁继电器型号为G5RL-1A-E。
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