CN104836709A - 一种基于电力载波的智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电力载波的智能家居系统，包括：协调器、节点控制器、移动设备终端、自适应控制模块和电源电路模块；移动设备终端通过无线网络连接所述协调器，协调器接收移动设备终端的数据；协调器连接节点控制器；节点控制器与各个节点连接；电源电路模块给协调器和节点控制器提供电源。通过上述方式，本发明能够利用CortexM4处理器设计开发协调器、利用PL3105芯片设计开发节点，协调器利用电力载波通信连接各个需要控制的节点，如灯光控制、电视机的红外线控制、窗帘控制、状态检测等，协调器利用Wifi通信模块与路由器连接或直接与移动设备终端连接，接收来至移动设备终端的命令，达到控制家用电器目的，实现家用电器的网络化、智能化管理。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居系统领域，特别是涉及一种基于电力载波的智能家居系统。
背景技术
电力线载波是使用现有电力线，通过载波方式将信号进行传输的技术，它将电力线和信号线合二为一,无需重新架设网络，具有信息传输可靠稳定, 路由合理、可同时复用信号等优点。智能家居系统是利用先进的网络通讯技术、电力自动化技术、无线电技术等，将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起，通过网络化综合管理，让居家生活更轻松。
目前大多数智能家居系统都采用综合布线方式，范围通常比较小，而在家庭中电力线布局于每个角落，许多信息终端、家电设备直接使用交流电作为电源。由于家电的信息量小，过零点传输，把电力载波通信引入到智能家居应用中，利用现有的电力线进行组网，将多种通信方式有机结合，可在不破坏原有的控制回路的情况下，保持原来的家用电器控制方式不变，人们原来使用和维护电器的习惯都不受影响,可节约财力物力和人力，同时稳定可靠，易于实现和扩展，家电只要在内部配备电力线载波通信芯片, 便可实现对原有家电的改造。电力载波技术在家居智能化应用方面有着广泛的应用前景。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于电力载波的智能家居系统，能够利用CortexM4处理器设计开发协调器、利用PL3105芯片设计开发节点，协调器利用电力载波通信连接各个需要控制的节点，如灯光控制、电视机的红外线控制、窗帘控制、状态检测等，协调器利用Wifi通信模块与路由器连接或直接与移动设备终端连接，接收来至移动设备终端的命令，达到控制家用电器目的，实现家用电器的网络化、智能化管理。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于电力载波的智能家居系统，包括：协调器、节点控制器、移动设备终端、自适应控制模块和电源电路模块；所述移动设备终端通过无线网络连接所述协调器，协调器接收移动设备终端的数据；所述协调器连接所述节点控制器；所述节点控制器与各个节点连接；所述电源电路模块给所述协调器和节点控制器提供电源。
优选的是，所述协调器包括CortexM4处理器、Wifi通信模块和电力载波模块；所述电力载波模块包括PL3105芯片、功率放大电路、滤波电路、耦合电路和电力线；所述移动设备终端通过Wifi通信模块传输数据给CortexM4处理器；所述PL3105芯片将数据进行编码扩频调制后输出载波，载波经过功率放大电路放大，耦合电路将载波耦合到电力线上；所述耦合电路从所述电路线提取信号，经过滤波电路去除干扰后通过放大电路送入所述PL3105芯片进行解调、解扩、解码。
优选的是，所述节点控制器包括载波模块、输入模块和输出模块，所述输出模块包括继电器输出单元、可控硅输出单元和红外光输出单元；所述可控硅输出单元包括过零检测电路和调光电路；所述红外光输出单元设有脉冲红外线通断检测器。
优选的是，所述脉冲红外线通断检测器包括矩形脉冲发生器、检测放大电路和整流平滑电路。
优选的是，所述自适应控制模块包括多路开关、A/D转换器、D/A转换器、I/O端口和中央处理器。
优选的是，所述电源电路模块采用双层屏蔽的电源变压器。
本发明的有益效果是：本发明利用CortexM4处理器设计开发协调器、利用PL3105芯片设计开发节点，协调器利用电力载波通信连接各个需要控制的节点，如灯光控制、电视机的红外线控制、窗帘控制、状态检测等，协调器利用无线通信模块与路由器连接或直接与移动设备终端连接，接收来至移动设备终端的命令，达到控制家用电器目的，实现家用电器的网络化、智能化管理。
附图说明
图1是本发明一种基于电力载波的智能家居系统的构架示意图；
图2是所示一种基于电力载波的智能家居系统的电力载波模块的构架示意图；
图3是所示一种基于电力载波的智能家居系统的可控硅输出单元的电路图；
图4是所示一种基于电力载波的智能家居系统的过零检测电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图4，本发明实施例包括：
一种基于电力载波的智能家居系统，包括：协调器、节点控制器、移动设备终端、自适应控制模块和电源电路模块；所述移动设备终端通过无线网络连接所述协调器，协调器接收移动设备终端的数据；所述协调器连接所述节点控制器；所述节点控制器与各个节点连接；所述电源电路模块采用双层屏蔽的电源变压器给所述协调器和节点控制器提供电源。所述协调器包括CortexM4处理器、Wifi通信模块和电力载波模块；所述电力载波模块包括PL3105芯片、功率放大电路、滤波电路、耦合电路和电力线；所述移动设备终端通过Wifi通信模块传输数据给CortexM4处理器；所述PL3105芯片将数据进行编码扩频调制后输出载波，载波经过功率放大电路放大，耦合电路将载波耦合到电力线上；所述耦合电路从所述电路线提取信号，经过滤波电路去除干扰后通过放大电路送入所述PL3105芯片进行解调、解扩、解码。所述节点控制器包括载波模块、输入模块和输出模块，所述输出模块包括继电器输出单元、可控硅输出单元和红外光输出单元；所述继电器输出单元用于控制灯、插座、窗帘等；所述可控硅输出单元包括过零检测电路和调光电路，用于控制调光的灯、调速的风扇，过零检测电路采用中断实现的，过零检测不用A/D转换，从而来控制调光电路中可控硅导通角大小来实现调光；在从PL3105收到对灯光控制命令后，从 PL3105的 A /D采样口对电压互感器输出值进行采样，进而判断电压过零点，从而实现灯光亮度的调节。所述红外光输出单元设有脉冲红外线通断检测器。所述脉冲红外线通断检测器包括矩形脉冲发生器、检测放大电路和整流平滑电路，用于控制受红外控制的家用电器。所述自适应控制模块包括多路开关、A/D转换器、D/A转换器、I/O端口和中央处理器。
PL3105芯片内嵌与8051兼容微处理器，数据处理能力强，内置直序扩频 DPSK调制解调单元，抗干扰能力强，灵敏度高；它内部集成了2路16位的A /D、LED/LCD显示控制2模块、3个定时器、2个多功能串口，内置了16K字节的 EPROM程序存储器，1K字节的SRAM，其中的256字节SRAM在主电源掉电的情况下可由备用电池继续供电维持，这样确保运行时系统的可靠性。由于上述这种大规模的系统集成，使得应用PL3105设计的新系统具有低成本，低功耗，多功能，高可靠性，该芯片在电力线载波通信方面具有很大的优势。由于电力线载波通信所需的直序扩频调制电路已经在 PL3105芯片内集成化，当数据处于发送状态时，PL3105将待传数据进行编码扩频调制等一系列处理后，将中心频率为120kHz的扩频载波输出，经功率放大器放大后，由耦合电路将载波耦合到电力线上；接收数据时，耦合电路从电力线上提取信号，经带通滤波器滤去干扰与噪声，通过前级放大电路放大后，送入 PL3105芯片进行解调、解扩、解码。
本发明利用Cortex M4处理器设计开发协调器、利用电力载波芯片PL3105设计开发节点，协调器利用电力载波通信连接各个需要控制的节点，如灯光控制、电视机的红外线控制、窗帘控制、状态检测等，协调器与多个节点控制器间没有无线通信，没有射频辐射及干扰，不要专门架设通信线，减少了布线；协调器利用无线网络与路由器连接或直接与移动设备连接，接收来至移动设备的命令，达到控制家用电器目的，实现家用电器的网络化、智能化管理。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于，包括：协调器、节点控制器、移动设备终端、自适应控制模块和电源电路模块；所述移动设备终端通过无线网络连接所述协调器，协调器接收移动设备终端的数据；所述协调器连接所述节点控制器；所述节点控制器与各个节点连接；所述电源电路模块给所述协调器和节点控制器提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于：所述协调器包括CortexM4处理器、Wifi通信模块和电力载波模块；所述电力载波模块包括PL3105芯片、功率放大电路、滤波电路、耦合电路和电力线；所述移动设备终端通过Wifi通信模块传输数据给CortexM4处理器；所述PL3105芯片将数据进行编码扩频调制后输出载波，载波经过功率放大电路放大，耦合电路将载波耦合到电力线上；所述耦合电路从所述电路线提取信号，经过滤波电路去除干扰后通过放大电路送入所述PL3105芯片进行解调、解扩、解码。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于：所述节点控制器包括载波模块、输入模块和输出模块，所述输出模块包括继电器输出单元、可控硅输出单元和红外光输出单元；所述可控硅输出单元包括过零检测电路和调光电路；所述红外光输出单元设有脉冲红外线通断检测器。
4.根据权利要求2所述的一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于：所述脉冲红外线通断检测器包括矩形脉冲发生器、检测放大电路和整流平滑电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于：所述自适应控制模块包括多路开关、A/D转换器、D/A转换器、I/O端口和中央处理器。
6.根据权利要求1所述的一种基于电力载波的智能家居系统，其特征在于：所述电源电路模块采用双层屏蔽的电源变压器。
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