CN106061075A - 智能开关及含该智能开关的智能照明控制系统 - Google Patents

智能开关及含该智能开关的智能照明控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能开关，包括壳体，设于所述壳体的底部的强电板，及设于所述强电板的上方的弱电板，所述弱电板上设有MCU，所述MCU中设有ADC，所述ADC用于计算通过所述智能开关的电压量；所述强电板中设有抗干扰电路，所述抗干扰电路将通过所述智能开关的电流量信号转换成电压量信号，再通过所述MCU传给所述ADC；所述弱电板上设有无线通讯芯片，所述无线通讯芯片与所述MCU连接。所述抗干扰电路可以有效的防止静电放电，抑制浪涌干扰，抑制瞬态脉冲干扰，所以使得进入所述MCU中的电压量信号受到的干扰小，所述ADC测量通过所述智能开关的电压量更精确。还提供一种含有所述智能开关的智能照明控制系统。

Description

智能开关及含该智能开关的智能照明控制系统
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，特别涉及一种智能开关及含该智能开关的智能照明控制系统。
背景技术
智能开关通常指内置Wi-Fi单元，通过智能手机的客户端来进行功能操作的开关，最基本的功能是通过手机客户端可以遥控开关通断电流，设定开关的定时开关。
现有技术中的智能开关，现在不主打安全方面的功能，而是强调家居的智能化，智能开关通常与家电设备配合使用，以实现定时开关等功能。使用过程中，智能开关一般与市电连接，市电为强电，而现有的智能开关中基本上都没有隔离强电的功能，此外，也不能统计通过所述智能开关的电量，进而不能确定与所述智能开相接的电器的用电情况，不能实现对所述智能开关的智能控制，以节约使用电量。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种智能开关，能够对通过所述智能开关的电压量进行精确测量。
一种智能开关，包括设于所述壳体的底部的强电板，及设于所述强电板的上方的弱电板，其中，
所述弱电板上设有MCU，所述MCU中设有ADC，所述ADC用于计算通过所述智能开关的电压量；
所述强电板中设有抗干扰电路，所述抗干扰电路将通过所述智能开关的电流量信号转换成电压量信号，再通过所述MCU传给所述ADC；
所述弱电板上设有无线通讯芯片，所述无线通讯芯片与所述MCU连接，用于实现所述智能开关与外部之间信息的双向通讯。
相较现有技术，本发明所述智能开关中，所述抗干扰电路可以有效的防止静电放电，抑制浪涌干扰，抑制瞬态脉冲干扰，所以使得进入所述MCU中的电压量信号受到的干扰小，所述ADC测量通过所述智能开关的电压量更精确。
本发明还提供一种智能照明控制系统，包括多个所述智能开关，与每个所述智能开关无线连接的路由器，与所述路由器连接的云服务器，分别与所述云服务器连接的中央管理中心和智能终端；
每个所述智能开关将通过自身的电量信息传送给所述路由器；
所述路由器接收所述电量信息，并传送给所述云服务器；
所述云服务器接收所述电量信息后进行运算分析，并将分析后的电量信息传送给所述中央管理中心和所述智能终端；
通过所述中央管理中心和所述智能终端能够阅读所述云服务器中存储的每个所述智能开关的电量信息，并对对应的灯具进行智能管理。
相较现有技术，本发明所述智能照明控制系统中，所述中央管理中心与所述云服务器保持实时连接，实时监控所述路由器和各个所述智能开关的状态，对各个所述智能开关进行远程精准控制，实时反馈各个所述智能开关的状态。
附图说明
图1为本发明一实施例中智能开关的结构示意图；
图2为图1中弱电板的结构框图；
图3为图1中强电板的结构框图；
图4为图3中抗干扰电路的电路图；
图5为本发明一实施例中智能照明控制系统的结构框图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，本发明一实施例种提供的一种智能开关100，包括壳体10，设于所述壳体10的底部的强电板11，及设于所述强电板11的上方的弱电板12。
请参阅图2，所述弱电板12上设有MCU 121和无线通讯芯片122，所述MCU 121中设有ADC，所述ADC用于计算通过所述智能开关100的电压量，所述无线通讯芯片122与所述MCU121连接，用于实现所述智能开关100与外部之间信息的双向通讯，并由所述MCU 121来配置和计算。所述弱电板12上还设有触摸芯片123，所述触摸芯片123与所述MCU 121连接。
所述MCU 121为32位处理器，所述无线通讯芯片122采用LORA无线通讯技术，使得点对点之间的通讯距离能够达到3km。所述无线通讯芯片122的载波频率范围设定为410MHz～470MHz，且采用扩频调制，使得所述无线通讯芯片122的最高接收灵敏度达-142dBm，速率为0.146K。通过软件算法及设计的优化，所述无线通讯芯片122的实际接收灵敏度可以达到-142dBm。
可以理解的，在其它实施例中，所述无线通讯芯片122采用的无线通讯技术除了LORA之外，还可以为WIFI、Zigbee、Zwave或BT当中的一种。
所述弱电板12在进行设计时，主要布局包括:
(1)馈线走线，做到50欧姆阻抗设计同时周围的铺地处理，保持一定的距离，避免地噪声耦合到馈线来；
(2)馈点下面全部挖空，避免杂讯的干扰；
(3)所述触摸芯片123的焊盘周围，铺地采用网格，可以有效的防止杂讯干扰而引起误触发。
请再参阅图1，所述壳体10的表面设有触摸按键101，所述触摸按键101位于所述触摸芯片123的上方，通过所述触摸按键101碰触所述触摸芯片123产生碰触信号，所述触摸芯片123将所述碰触信号传送给所述MCU 121，从而对所述智能开关100的模式进行设置。所述壳体10的表面还设有指示灯102，所述触摸按键101长按5秒后再弹起，所述指示灯102闪烁，所述智能开关100进入免打扰模式。所述触摸按键101主要由手动控制，通过短暂触摸可以切换所述智能开关100的开/关模式。
请参阅图3，所述强电板11中设有抗干扰电路13和电量检测IC 14，所述电量检测IC 14的内部设有霍尔器件和放大器，通过所述霍尔器件和所述放大器将所述智能开关100中的强电和弱电隔离开。
请参阅图4，所述抗干扰电路13由反馈电阻FR1(0.5OHN-2W)、第一电阻R1(220V-1/3W)、电感L1(47uH-0.64W)、压敏电阻RV1(10D417K)、安规电容C5(0.022uF-275V)、第二电阻R4(47K)、第三电阻R5(47K)、光耦U2(PS2801-1)、第四电阻R3(10K)、第五电阻R39(20K)和第一电容U6(1000pF)构成；
所述第一电阻R1与所述电感L1并联组成缓冲电路，所述缓冲电路的一端通过所述反馈电阻FR1连接到交流电源，另一端与所述光耦U2的阳极连接；
所述压敏电阻RV1与所述安规电容C5并联后的一端接入所述阳极，另一端与所述第二电阻R4、所述第三电阻R5串联后和所述光耦U2的阴极连接，同时另一端还连接到交流电源；
所述第四电阻R3的一端与一直流电源连接，另一端与所述光耦U2的集电极连接，同时还通过所述第五电阻R39接地；
所述第一电容U6的一端与所述集电极连接，另一端接地；
所述光耦U2的发射极接地，同时所述集电极与所述MCU 121连接，所述光耦U2将通过所述智能开关100的电流量信号转换成电压量信号并传送给所述MCU 121，通过所述MCU121传给所述ADC接收所述电压量信号后进行计算。
所述反馈电阻FR1为是PPTC，所述光耦U2采样过零信号。当有过大的电流强势进入所述智能开关100时，所述反馈电阻FR1的阻值会随着电流增而增大，且温度升高，从而抑制电流，同时所述缓冲电路，抑制高频信号的干扰；当外部的浪涌电压达到一定值时，所述压敏电阻RV1就会泄放高压能量，所述安规电容C5起到滤波的作用，同时抑制电磁干扰(EMI)和泄放残余电压的干扰。
所述第二电阻R4、所述第三电阻R5对通过所述光耦U2的市电进行分压和限流。所述直流电源为5V，为所述光耦U2提供驱动电压。所述第四电阻R3、所述第五电阻R39对所述直流电源进行分压和限流，所述第四电阻R3为上拉电阻。所述第一电容U6对传送给所述MCU121的电压量信号进行滤波，防止电路中的交流信号对所述MCU 121造成干扰。
在实际测试过程中，静电放电(ESD)的空气放电电压为±10KV，没有误动作；浪涌干扰(SURGE)的差模电压为±3KV，没有损坏；瞬态脉冲干扰(EFT)的电压±4KV，系统运行良好。
综上，本发明上述实施例中，由于所述智能开关100中设有所述抗干扰电路13，所述抗干扰电路13中，所述光耦U2、所述第五电阻R39和所述第一电容U6分别接地可以有效的防止静电放电，所述压敏电阻RV1可以抑制浪涌干扰，所述安规电容C5和所述第一电容U6可以抑制瞬态脉冲干扰，所以进入所述MCU 121中的电压量信号受到的干扰小，所述ADC测量通过所述智能开关100的电压量更精确。
请参阅图5，为本发明一实施例提供的一种智能照明控制系统，所述智能照明控制系统包括多个所述智能开关100，与每个所述智能开关100无线连接的路由器200，与所述路由器200连接的云服务器300，分别与所述云服务器300连接的中央管理中心400和智能终端500；
每个所述智能开关100将通过自身的电量信息传送给所述路由器200；
所述路由器接200收所述电量信息，并传送给所述云服务器300；
所述云服务器300接收所述电量信息后进行运算分析，并将分析后的电量信息传送给所述中央管理中心400和所述智能终端500；
通过所述中央管理中心400和所述智能终端500能够阅读所述云服务器300中存储的每个所述智能开关100的电量信息，并对对应的灯具进行智能管理。
所述路由器200为4G路由器，型号为TW260S，所述路由器200中是专业设计的工业级无线路由器，是基于3G/4G/4G网络需求而研发的性能优异的无线通信产品，主要应用于行业用户的数据传输业务，支持数据透明传输，图像传输，设备监控以及无线路由上网等功能。所述路由器200采用高性能的32位处理器，可以高速处理协议和大量数据，可以搭配多种3G/4G/4G工业模块(WCDMA/EVDO/TD-SCDMA，TD-LTE/FDD-LTE网络)，提供10/100M以太网口、WIFI无线接口、串口和USB接口，可以对接多种终端设备。一个所述路由器200，最多可以连接2万个所述智能开关100，所述路由器200与各个所述智能开关100之间形成MESH网络结构。
所述路由器200支持WEB配置方式，管理方便简单，支持远端短信控制，与所述智能开关100通过ROLA无线通讯技术来连接通讯，所有的所述智能开关100与所述路由器200之间为双向通讯，一方面各个所述智能开关100通过所述路由器200将电量信息发送给云服务器300，另一方面所述云服务器300接到所述中央管理中心400和所述智能终端500的指令，通过所述路由器200发送到指定的智能开关，对指定的智能开关进行管理。
综合上述，所述智能照明控制系统中，所述中央管理中心400与所述云服务器300保持实时连接，实时监控所述路由器200和各个所述智能开关100的状态，对各个所述智能开关100进行远程精准控制，实时反馈各个所述智能开关100的状态。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能开关，包括壳体，设于所述壳体的底部的强电板，及设于所述强电板的上方的弱电板，其特征在于，
所述弱电板上设有MCU，所述MCU中设有ADC，所述ADC用于计算通过所述智能开关的电压量；
所述强电板中设有抗干扰电路，所述抗干扰电路将通过所述智能开关的电流量信号转换成电压量信号，再通过所述MCU传给所述ADC；
所述弱电板上设有无线通讯芯片，所述无线通讯芯片与所述MCU连接，用于实现所述智能开关与外部之间信息的双向通讯。
2.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述抗干扰电路由反馈电阻、第一电阻、电感、压敏电阻、安规电容、第二电阻、第三电阻、光耦、第四电阻、第五电阻和第一电容构成；
所述第一电阻与所述电感并联组成缓冲电路，所述缓冲电路的一端通过所述反馈电阻连接到交流电源，另一端与所述光耦的阳极连接；
所述压敏电阻与所述安规电容并联后的一端接入所述阳极，另一端与所述第二电阻、所述第三电阻串联后和所述光耦的阴极连接，同时另一端还连接到交流电源；
所述第四电阻的一端与一直流电源连接，另一端与所述光耦的集电极连接，同时还通过所述第五电阻接地；
所述第一电容的一端与所述集电极连接，另一端接地；
所述光耦的发射极接地，同时所述集电极与所述MCU连接，所述光耦将通过所述智能开关的电流量信号转换成电压量信号并传送给所述MCU。
3.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述强电板中设有电量检测IC，所述电量检测IC的内部设有霍尔器件和放大器，通过所述霍尔器件和所述放大器将所述智能开关中的强电和弱电隔离开。
4.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述无线通讯芯片采用的无线通讯技术至少为LORA、WIFI、Zigbee、Zwave或BT当中的一种。
5.根据权利要求4所述的智能开关，其特征在于，当所述无线通讯芯片采用的无线通讯技术为LORA时，点对点之间的通讯距离能够达到3km。
6.根据权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述弱电板上还设有触摸芯片，所述触摸芯片与所述MCU连接。
7.根据权利要求6所述的智能开关，其特征在于，所述壳体的表面设有触摸按键，所述触摸按键位于所述触摸芯片的上方，通过所述触摸按键碰触所述触摸芯片产生碰触信号，所述触摸芯片将所述碰触信号传送给所述MCU。
8.根据权利要求7所述的智能开关，其特征在于，所述壳体的表面还设有指示灯，所述触摸按键长按5秒后再弹起，所述指示灯闪烁，所述智能开关进入免打扰模式。
9.一种智能照明控制系统，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的多个所述智能开关，与每个所述智能开关无线连接的路由器，与所述路由器连接的云服务器，分别与所述云服务器连接的中央管理中心和智能终端；
每个所述智能开关将通过自身的电量信息传送给所述路由器；
所述路由器接收所述电量信息，并传送给所述云服务器；
所述云服务器接收所述电量信息后进行运算分析，并进行存储；
通过所述中央管理中心和所述智能终端能够阅读所述云服务器中存储的每个所述智能开关的电量信息，并对对应的灯具进行智能管理。
10.根据权利要求9所述的智能照明控制系统，其特征在于，所述路由器为4G路由器，且与各个所述智能开关之间形成MESH网络结构。
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