CN105281583B - 一种用于物联网的智能电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于物联网的智能电源，它包括：电源模块，接在交流输入端，用于把交流电转化成直流输出，给设备及整个智能控制系统供电；信号接收模块，同信号控制模块相连，用于接收控制终端发来的信号；信号控制模块，接在电源输出端，用于控制信号的解调和处理；输出控制模块，同信号控制模块和电源模块同时相连，用于根据解调后的控制信号以及侦测到的电源输出端的负载大小自动调节电源功率输出，本发明解决了现有技术领域中供电和控制分离的现象，从而简化了布线的难度和成本；同时解决了现有技术中不同硬件对应不同软件协议，不同协议互不兼容，更换硬件或者软件就必须更换对应的软件或者硬件的问题，做到了硬件唯一，软件全兼容，降低了智能控制的实施和普及难度，并且本发明还实现了智能电量管理的突破。

Description

一种用于物联网的智能电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，更具体地说，涉及一种用于物联网的智能电源。

背景技术

智能化是当今社会的普遍要求。现今数字化智能设备都会包括两个物理部分：一个是供电部分，用来把交流电转化成能够驱动设备工作的低压直流电；另一个是智能控制部分，以及控制部分专用的交流转直流的供电回路。这种技术的缺点很明显：成本高昂，布线复杂，无法大规模成系统做智能控制，而且产品出故障点多。

现有智能化技术的另外一个特点是，控制所用的协议都是封闭的，不开放而且互不兼容。如果用户一旦因为某种原因要切换到另外一种控制系统，往往意味着所有的产品都必须全部更换，有些还需要重新开墙走线。

基于这种现状，新的智能控制技术应运而生，在某些特殊领域里面，也取得了相应的进展。比如在LED照明领域，由于照明行业的悠久历史，智能控制也发展相对较好，诞生了不少智能化产品，比如0～10V调光驱动，DALI电源等，这些都是某种程度上把强电供电和弱电控制做了整合，做到了供电同控制的一体化，也诞生了一系列的产品和技术。这些产品可以使设备本身具备信号识别的智能基础，可以称之为“智能设备”；在使用的时候，无需额外连接模块，直接引出信号线到控制部分，便利性上有了很大改善。但就其本质上来说，这些技术是把两种模块塞进一个外壳内，属于物理整合，而且塞进来的关于控制的部分，只是信号的接受模组，是整个控制功能的末端，占比非常小，所以它不能消除现有技术的缺点，比如，仍然需要复杂的开槽布线；每个区域仍然需要有线或无线的信号中继、网关或者集线器；不同的协议彼此不兼容；每个设备都需要配备一个专属的特定协议的智能电源，更换控制终端后设备也必须随之废弃；而且设备的功率跟智能电源是一一配套的，智能电源的功率过高或者过低都会对设备造成严重影响等等。

发明内容

因此，为了解决上述技术问题及克服现有技术缺陷，本发明提供一种能够跟上数字化时代控制需求的，开放性和兼容性更强的控制电源，要求能够彻底融合供电和控制，实现真正的强电供电和弱电控制信号接收、处理、反馈全信号链的用于物联网的智能电源，实现硬件唯一，软件兼容各种协议，并且电源可以实现向下兼容所有功率的负载。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下所述：

一种用于物联网的智能电源，其特征在于，它包括：

电源模块，接在交流输入端，用于把交流电转化成直流输出，给设备及整个智能控制系统供电；

信号接收模块，同信号控制模块相连，用于接收控制终端发来的信号；

信号控制模块，接在电源输出端，用于控制信号的解调和处理；

输出控制模块，同信号控制模块和电源模块同时相连，用于根据解调后的控制信号以及侦测到的电源输出端的负载大小自动调节电源功率输出，

控制信号来自于跟产品配套的操作软件，软件发出指令后，信号接收模块收到指令，将指令解码后，发给信号控制模块，信号控制模块收到信号后，根据信号中包含的信息，通过处理器中的软件来执行对应的逻辑算法，计算出负载输入和输出的时间比例，并把这个时间比例发送给输出控制模块，输出控制模块在收到信号控制模块发来的输入和输出的时间比例后，会转换成电源模块对负载的输出开启和关闭动作，在输出关闭的时间段内，电源模块对负载的输出端关闭，但交流对电源模块的电流/电压输出打开；在输出开启的时间段内，电源模块针对负载的输出端打开，但交流对电源模块的电流/电压输入截止，通过调节这种输入和输出的时间比例，就可以通过供电模块实现对负载的智能控制。

具体来说，如果把单位时间内输入给电源模块的能量，调整成若干个单位时间输出给到负载，就可以改变输出的能量密度：若单位时间的能量输入，分成N个单位时间输出，则负载上的能量密度就会变成原来的1/N。

同时，输出控制模块会对电源前端进行来电控制，保证在输出到负载的能量未消耗完毕之前，交流输入端处于休眠状态，从而同步抑制能源消耗，做到控制和节能两不误。

输出控制模块还可以侦测负载大小，自动调节输出来跟负载匹配，从而实现非常灵活的带载能力，保证客户可以随时根据需要调整负载，而无需像现在这样负载有任何功率变化后都需要更换电源。

上述的软件可以在Windows和Android的设备上运行，包括手机，平板，电脑等。

根据上述结构的本发明，其有益效果在于：

本发明在输出直流电给到负载的同时，同时具备接收并处理无线控制信号的能力，并把无线控制信号解码后加在输出直流电的正负极两端，从而达到负载的状态变化智能响应无线控制信号，或者其他关联设备的反馈响应。该技术应用范围广泛，除了用于LED照明领域，也可以用于其他外设，从而使普通的设备立即升级成智能装备，比如电动窗帘，通风供暖，马达等等。

本发明解决了现有技术领域中供电和控制分离的现象，从而简化了布线的难度和成本；同时解决了现有技术中不同硬件对应不同软件协议，不同协议互不兼容，更换硬件或者软件就必须更换对应的软件或者硬件的问题，做到了硬件唯一，软件全兼容，降低了智能控制的实施和普及难度，并且本发明还实现了智能电量管理的突破，可以使本电源向下兼容所有功率的负载，这对降低使用中的难度，精简供应链，提升了智能系统的弹性。

附图说明

下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的说明。

图1示出了本发明的内部结构；

图2示出了同一系统内接入的本发明，共同组成整个联动系统的情形以及各自向控制系统反馈信息的过程。

具体实施方式

图1示出了本发明一种用于物联网的智能电源的内部结构，包括电源模块2，信号接收模块4，信号控制模块5，输出控制模块6。其中电源模块2里面的主变压器模块1额外引出了一个直流输出回路。

主变压器模块1有两条线路，一条是正常出现，供给电源模块2；另一条是额外引出的直流低压输出线，通过一个DC-DC模块3给整个控制模组供电。

DC-DC模块3会同时给信号接收模块4、信号控制模块5、输出控制模块6供电。

执行信号时的数据传递路径是：无线信号会被信号接收模块4收到，解码后传给信号控制模块5，信号控制模块5处理成输入输出信号后，传递给输出控制模块6，再变成开关的电平信号控制电源模块2。

本发明还具备信号反馈的功能，反馈信号时的数据传递路径跟执行时相反：

电源控制模块2的执行状况会被反馈到输出控制模块6，输出控制模块6编码以后，反馈给信号控制模块5，信号控制模块5会把收到的信息再次编码，反馈给信号接收模块4，信号接收模块4收到后，会把信息转换成控制系统能识别的频率，加上电源的地址码，一起按照原路径反向发送到信号来源地。

无线信号可以是数字蜂窝通讯的900MHz，1800MHz，也可以是ZigBee，WiFi，GPRS，2.4GHz，或者是微波传感器等5GHz，信号接收模块4都可以识别并处理。

信号控制模块5和输出控制模块6根据控制信号对负载的调节过程是：

信号控制模块5中的处理器模块根据指令，会在存储器中自动匹配指令和输入输出时间的曲线，然后通过输出控制模块6来控制电源模块2；

电源模块2中有从主变压器模块1的输入能量端，经过处理后变成直流输出给负载。

如果电源模块2输入端打开的时间为N1，输出给负载端打开的时间为N2；N1时间截止后，N2开始执行；N2执行完毕之前，不会有新的N1指令发过来，且N2＞＝N1，则负载的工作状态为：当N2＝N1时，负载维持100％原始输出；N2＞N1的时候，负载会根据N2/N1的比例，来执行各种诸如强弱、关断以及时序响应等控制命令；当N1时间截止，而N2未结束的区间内，整个输入端处于关闭状态，能源消耗也相应停止，而此时系统负载端仍保持工作状态，从而达到节能和智能二合一。

图2示出了同一系统内接入的本发明，共同组成整个联动系统的情形。控制系统会发出信号，信号中包含了地址码和控制指令。信号发出后，所有的智能电源都会收到指令，每个电源中的信号接收模块都会率先检索信号中的地址码信息，只有命令中的地址码信息跟自己的匹配时，才会执行指令，从而保证整个系统中的个体有序工作，服务于整个系统的稳定和顺畅。

图2中还示出了同一系统内接入的智能电源，各自向控制系统反馈信息的过程。反馈的信息由控制系统定义，在发送反馈信息时，各自电源的地址也会包含进来。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于物联网的智能电源，其特征在于，它包括：

电源模块，接在交流输入端，用于把交流电转化成直流输出，给设备及整个智能控制系统供电，电源模块里面的主变压器模块有两条线路，一条是正常出线 ，供给电源模块，另一条是额外引出的直流低压输出线，通过一个DC-DC模块给整个控制模组供电；

信号接收模块，同信号控制模块相连，用于接收控制终端发来的信号；

信号控制模块，接在电源输出端，用于控制信号的解调和处理；

输出控制模块，同信号控制模块和电源模块同时相连，用于根据解调后的控制信号以及侦测到的电源输出端的负载大小自动调节电源功率输出，

控制信号来自于跟产品配套的操作软件，软件发出指令后，信号接收模块收到指令，将指令解码后，发给信号控制模块，信号控制模块收到信号后，根据信号中包含的信息，通过处理器中的软件来执行对应的逻辑算法，计算出负载输入和输出的时间比例，并把这个时间比例发送给输出控制模块，输出控制模块在收到信号控制模块发来的输入和输出的时间比例后，转换成电源模块对负载的输出开启和关闭动作，在输出关闭的时间段内，电源模块对负载的输出端关闭，但交流对电源模块的电流/电压输出打开；在输出开启的时间段内，电源模块针对负载的输出端打开，但交流对电源模块的电流/电压输入截止，通过调节这种输入和输出的时间比例，就可以通过供电模块实现对负载的智能控制。