CN104780680A - 一种智能三地控制开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能三地控制开关，包括控制回路和用于开通或关断控制回路的控制装置，其中，控制回路是由电源模块、第一单开双控开关、通断执行机构、单开三控开关、第二单开双控开关和控制对象依次连接形成的；控制装置包括用于发射通断信号的WIFI上位机、用于接收通断信号并进行传输的WIFI无线模块，以及用于读取通断信号并发出相应开通或关断指令的单片机，单片机与执行开通或关断指令的通断执行机构交互相连；电源模块还分别用于给WIFI无线模块、单片机和通断执行机构供电。本发明第一单开双控开关、通断执行机构、单开三控开关和第二单开双控开关的开关动作都能够控制电源通断，可提高传统三地开关控制回路的操控范围。

Description

一种智能三地控制开关

技术领域

本发明属于智能家电技术领域，具体涉及一种智能三地控制开关。

背景技术

传统开关一般带常开和常闭两个触点。由于开关功能简单和制造成本低已经广泛应用于家庭和办公建筑中。由于普通开关只能安装在固定位置，人必须到固定位置才能手动触动开关。随着现代化生活的快速发展，随着无线通讯技术的发展，智能家居已经开始步入普通家庭，人们对家居生活的舒适性提出更高的要求。应此需求，人们研究出了双控开关和三控开关，即通过两个或者三个安装在不同的位置的开关用来实现对同一个对象的控制，比如照明灯具。因此，需要额外增加一个或两个开关，同时也需要额外铺设相应的控制线路。其中，三控开关是一种三地可控中途开关，需要至少两个双控开关配合在一起构成控制回路实现三个不同位置控制灯具的功能。例如：在家居中，玄关，客厅和卧室分别装了3个开关控制客厅的照明灯的同时通断。双控开关和三控开关可以使可操控位置由原来的一个固定点变成了三个固定点，可控范围仍然局限在三个固定的位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在普通三地开关的基础上实现无线控制的智能三地控制开关。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

包括控制回路和用于开通或关断控制回路的控制装置，其中，控制回路是由电源模块、第一单开双控开关、通断执行机构、单开三控开关、第二单开双控开关和控制对象依次连接形成的；控制装置包括用于发射通断信号的WIFI上位机、用于接收通断信号并进行传输的WIFI无线模块，以及用于读取通断信号并发出相应开通或关断动作指令的单片机，单片机与执行开通或关断动作的通断执行机构交互相连；

电源模块还分别用于给WIFI无线模块、单片机和通断执行机构供电。

所述通断执行机构包括三极管放大电路和双刀双掷继电器，其中，三极管放大电路的基极与单片机连接，其集电极和双刀双掷继电器的控制线圈连接，双刀双掷继电器的两路开关触点输入端连接第一单开双控开关的两个输出端，双刀双掷继电器的两个输出端连接单开三控开关的两路开关触点输入端，单开三控开关的两个输出端连接到第二单开双控开关的两个输入端。

所述双刀双掷继电器的型号为HK19F-DC5V-SHG。

所述电源模块包括连接第一单开双控开关的220V家用交流电源模块，220V家用交流电源模块通过电源转换模块分别连接WIFI无线模块、单片机和通断执行机构的电源接口。

所述第一单开双控开关安装在第一开关暗盒内，电源转换模块、WIFI无线模块、单片机、通断执行机构和单开三控开关安装在第二开关暗盒内，第二单开双控开关安装在第三开关暗盒内。

所述第一开关暗盒上设置有与220V家用交流电源模块相连的市电火线接线端子、市电地线接线端子和市电零线接线端子，其中220V家用交流电源模块的火线通过市电火线接线端子与第一单开双控开关的输入端相连；第三开关暗盒上设置用于连接控制对象的控制对象火线接线端子、控制对象地线接线端子和控制对象零线接线端子，第二单开双控开关与控制对象火线接线端子相连。

所述WIFI上位机采用智能手机、平板电脑或台式电脑。

所述的单片机采用STC89C52RC单片机，输入电压为5V。

所述的WIFI无线模块的型号为USR-WIFI232-A，输入电压为3.3V。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明装置通过设置电源模块、第一单开双控开关、单开三控开关和第二单开双控开关等形成一个三地开关控制回路，并在该控制回路的的基础上增加了包括WIFI上位机、WIFI无线模块和单片机的控制装置，以及通断执行机构，通过WIFI上位机向WIFI无线模块发射通断信号，WIFI无线模块接收后传送给与其相交互的单片机，单片机通过读取并分析数据，向通断执行机构发送相应的动作指令，并通过通断执行机构执行开通或关断动作，实现控制回路的通断，形成了智能三地开关，因此，本发明可提高传统三地开关控制回路的操控范围，增强传统控制回路的功能，更好地满足人们生活多样化的需求。本发明第一单开双控开关、通断执行机构、单开三控开关和第二单开双控开关的开关动作都能够控制控制回路的电源通断，具有使用简单，价格低廉，方便操作等优点，适合对目前家庭住房中已有开关面板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，可以在家中任意位置对控制对象如灯具或其它家电进行操控。

进一步，本发明通过设置三级管放大电路，用于提高驱动能力；通过设置双刀双掷开关，便于更方便地控制。

进一步，本发明通过设置开关暗盒存放相关模块，可直接埋入家居、楼宇和大型会议室等场所的不同位置的墙壁中使用。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明装置的安装示意图。

图3为本发明装置的外观俯视图。

其中，1-WIFI上位机，2-电源转换模块，3-220V家用交流电源模块，4-第一单开双控开关，5-第二单开双控开关，6-控制对象，7-WIFI无线模块，8-单片机，9-通断执行机构，10-单开三控开关，11-第一开关暗盒，12-第二开关暗盒，13-第三开关暗盒，14-市电火线接线端子，15-市电地线接线端子，16-市电零线接线端子，17-控制对象火线接线端子，18-控制对象地线接线端子，19-控制对象零线接线端子。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的详细说明。

参见图1和图2，本发明包括控制回路和用于开通或关断控制回路的控制装置。

控制回路是由220V家用交流电源模块3、第一单开双控开关4、通断执行机构9、单开三控开关10、第二单开双控开关5和控制对象6依次连接形成的，控制对象6为家电或灯具，第一单开双控开关4、通断执行机构9、单开三控开关10和第二单开双控开关5的开关动作都能够控制控制回路的电源通断。其中，通断执行机构9主要包括三极管放大电路和双刀双掷继电器，三极管放大电路主要用于提高驱动能力，三极管放大电路的基极连接到单片机8，其集电极连接到双刀双掷继电器的控制线圈；发射极连接到地。通过单片机8就可以发出控制指令信号经过三极管信号放大后控制双刀双掷继电器的线圈工作，从而控制双刀双掷继电器的触点动作。双刀双掷继电器的两路开关触点输入端连接第一单开双控开关4的两个输出端，第一单开双控开关4的一个输入端直接接在220V家用交流电源模块3的火线L上，同时，双刀双掷继电器的两路开关触点输出端连接单开三控开关10的两路开关触点输入端，单开三控开关10的两个输出端连接到第二单开双控开关5的两个输入端，第二单开双控开关5的一个输出端连接到控制对象6的火线接入端。双刀双掷继电器的型号为HK19F-DC5V-SHG。

控制装置包括WIFI上位机1、WIFI无线模块7和单片机8，WIFI上位机1通过无线网络可以与WIFI无线模块7实现通信，WIFI无线模块7的串行通信接口与单片机8的串行通信接口相连，单片机8的通用输入输出口与通断执行机构9的三极管放大电路的基极交互相连；其中WIFI上位机1用于发射通断信号，WIFI无线模块7用于接收通断信号并进行传输，单片机8用于读取通断信号并向通断执行机构9发出相应开通或关断指令，通断执行机构9执行开通或关断指令。

WIFI上位机1采用智能手机、平板电脑或台式电脑。WIFI无线模块7的输入电压为3.3V，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，该模块是一种工业级插针式内置天线WIFI无线模块，支持802.11n协议，150M速率。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协议及配置和组网的TCP/IP协议。单片机8输入电压为5V，采用STC89C52RC单片机，单片机模块8串口与WIFI无线模块7连接，单片机模块8的通用输入输出口与通断执行机构9相连接。

220V家用交流电源模块3与电源转换模块2相连，电源转换模块2分别连接WIFI无线模块7、单片机8和通断执行机构9的电源接口，主要是由变压器和电平转换电路组成，分别用于将交流电转换为直流电后提供它们所需要的电源，其中给WIFI无线模块7供3.3V的电，给单片机8和通断执行机构9供5V的电，220V家用交流电源模块3和电源转换模块2构成本发明的电源模块。

参见图3，本发明分别设置有三个开关暗盒，三个开关暗盒主要用于存放相关模块，其中单开双控开关4安装在第一开关暗盒11内，电源转换模块2、WIFI无线模块7、单片机8、通断执行机构9和单开三控开关10安装在第二开关暗盒12内，第二单开双控开关5安装在第三开关暗盒13内，在实际使用中，三个开关暗盒可埋入家居不同位置的墙壁中使用，它们的相互连线已经提前布置好。

第一开关暗盒11上设置与220V家用交流电源模块3相连的市电火线接线端子14、市电地线接线端子15和市电零线接线端子16，其中220V家用交流电源模块3的火线L通过市电火线接线端子14与第一单开双控开关4的输入端相连，零线N与市电零线接线端子16相连，地线GND与市电地线接线端子15；第三开关暗盒13上设置用于连接控制对象6的控制对象火线接线端子17、控制对象地线接线端子18和控制对象零线接线端子19，第二单开双控开关5与控制对象火线接线端子17相连。

本发明的主要工作过程及原理：先将220V家用交流电通过电源转换模块2的变压器转换为5V直流电压，再通过电源转换模块2的电源芯片生成3.3V电源。5V直流电压为单片机8和通断执行机构9供电，3.3V直流电压为WIFI无线模块7供电。WIFI无线模块7产生一个无线接入点并可创建一个无线网络，WIFI上位机1可以搜索该无线接入点并接入WIFI无线模块7产生的无线网络，通过无线网络WIFI上位机1向WIFI无线模块7发送开通或关断信号指令，WIFI无线模块7通过串口通讯向单片机8发送信号数据，单片机模块8读串口指令，分析指令，通过通用输入输出口向通断执行机构9发出开通或关断的动作指令，最后通断执行机构9完成相应的动作，从而实现无线WIFI控制通断执行机构9的开通或关断，实现控制回路的通断。

本发明中第一单开双控开关4、第二单开双控开关5、单开三控开关10、WIFI无线模块7、单片机8和电源转换模块2这六部分构成智能三地开关控制装置，并通过与220V家用交流电源模块3和控制对象6构成了一个有效的控制系统，其中的第一单开双控开关4、单开三控开关10、第二单开双控开关5和无线WIFI控制的通断执行机构9都可以控制用电设备电源的开通和关断，实现普通三地开关控制和外部无线控制，它们的配合组合可以实现普通机械开关和无线模块对控制对象6的双重可操控能力，可以实现三地开关控制回路的WIFI上位机1和普通开关的同时控制方案。

因此，本发明装置在普通三地开关控制回路的基础上，引入无线WIFI技术，可以实现手机或者平板电脑通过WIFI向WIFI无线模块7发送控制指令数据，智能开关上的单片机8由WIFI无线模块7接收到控制指令后，向通断执行机构9发出相应的动作指令，然后通断执行机构9的双刀双掷继电器就执行相应动作，从而实现对三地开关控制回路的无线WIFI操控能力。本发明装置可进一步提高传统三地开关控制回路的操控范围，增强传统控制回路的功能，进一步满足人们生活多样化的需求。

本发明装置简单，安装方便，可控范围大，具有使用简单，价格低廉，方便操作等优点，不仅适合家庭三地开关控制家用设备的功能，同时，在常规功能基础上又增加的无线WIFI用户的控制功能。该设备可以在家居、楼宇和大型会议室等场所中得到广泛的应用。适合对不同场所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，操作方便，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，改造成本支出较低。

Claims (9)

1.一种智能三地控制开关，其特征在于：包括控制回路和用于开通或关断控制回路的控制装置，其中，控制回路是由电源模块、第一单开双控开关(4)、通断执行机构(9)、单开三控开关(10)、第二单开双控开关(5)和控制对象(6)依次连接形成的；控制装置包括用于发射通断信号的WIFI上位机(1)、用于接收通断信号并进行传输的WIFI无线模块(7)，以及用于读取通断信号并发出相应开通或关断动作指令的单片机(8)，单片机(8)与执行开通或关断动作的通断执行机构(9)交互相连；

电源模块还分别用于给WIFI无线模块(7)、单片机(8)和通断执行机构(9)供电。

2.根据权利要求1所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述通断执行机构(9)包括三极管放大电路和双刀双掷继电器，其中，三极管放大电路的基极与单片机(8)连接，其集电极和双刀双掷继电器的控制线圈连接，双刀双掷继电器的两路开关触点输入端连接第一单开双控开关(4)的两个输出端，双刀双掷继电器的两个输出端连接单开三控开关(10)的两路开关触点输入端，单开三控开关(10)的两个输出端连接到第二单开双控开关(5)的两个输入端。

3.根据权利要求2所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述双刀双掷继电器的型号为HK19F-DC5V-SHG。

4.根据权利要求1或2所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述电源模块包括连接第一单开双控开关(4)的220V家用交流电源模块(3)，220V家用交流电源模块(3)通过电源转换模块(2)分别连接WIFI无线模块(7)、单片机(8)和通断执行机构(9)的电源接口。

5.根据权利要求4所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述第一单开双控开关(4)安装在第一开关暗盒(11)内，电源转换模块(2)、WIFI无线模块(7)、单片机(8)、通断执行机构(9)和单开三控开关(10)安装在第二开关暗盒(12)内，第二单开双控开关(5)安装在第三开关暗盒(13)内。

6.根据权利要求5所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述第一开关暗盒(11)上设置有与220V家用交流电源模块(3)相连的市电火线接线端子(14)、市电地线接线端子(15)和市电零线接线端子(16)，其中220V家用交流电源模块(3)的火线(L)通过市电火线接线端子(14)与第一单开双控开关(4)的输入端相连；第三开关暗盒(13)上设置用于连接控制对象(6)的控制对象火线接线端子(17)、控制对象地线接线端子(18)和控制对象零线接线端子(19)，第二单开双控开关(5)与控制对象火线接线端子(17)相连。

7.根据权利要求1所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述WIFI上位机(1)采用智能手机、平板电脑或台式电脑。

8.根据权利要求1所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述的单片机(8)采用STC89C52RC单片机，输入电压为5V。

9.根据权利要求1所述的一种智能三地控制开关，其特征在于：所述的WIFI无线模块(7)的型号为USR-WIFI232-A，输入电压为3.3V。