CN106444477A - 一种多用途智能开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多用途智能开关，其特征在于所述智能开关连接有软件控制端和受控设备，该软件控制端为可安装、运行应用软件的设备，用以通过应用软件与智能开关通讯；所述开关包括电联接的通讯模块、微控制模块、按键模块、微存储器、显示模块和控制模块。通过各设备与智能开关间的通讯，实现开关按键功能的控制与逻辑关系变化的控制，解决了开关与受控设备间控制逻辑关系受限于安装布线，及控制功能单一、固化、不可变更的问题。并可基于网络通讯环境，通过应用程式进行设定、变更智能开关的初始用途，扩展开关功能。同时，通过智能开关智能化程度的提升，实现智能开关的多种用途，并解决在实际应用环境下，使用及维护的问题。

Description

一种多用途智能开关

技术领域

本发明属于电气控制技术领域，尤其涉及一种多用途智能开关。

技术背景

在电气控制领域，传统的墙壁开关在安装完成后，开关与受控的照明设备、电气设备的控制关系依赖电气线路的连接确定，如需要改变控制开关与受控设备之间的控制关系，需要进行电气设备的线路变更。即使在智能开关，也大多遵循传统的控制逻辑关系，控制开关与受控设备之间的控制关系由开关与受控设备的电气线路连接确定。

随着家居智能化的趋势，开关与受控设备之间的控制关系越来越复杂，比如：照明灯的传统双控到三控、多控；场景、群组功能的大量应用，均使得传统的布线确定开关与受控设备间的控制关系的方式越来越难以实现，布线线路也变得越来越复杂。而因实际使用时，在不改变布线的前提下，实现开关与受控设备之间的控制关系需求变化，以及每一位开关的功能通过程序可设定变更，越来越成为智能时代对开关的基本要求之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、控制功能灵活且多样的多用途智能开关。为此，本发明采用以下技术方案：

一种多用途智能开关，所述智能开关连接有软件控制端和受控设备，该软件控制端为可安装、运行应用软件的设备，用以通过应用软件与智能开关通讯；

所述开关包括电联接的通讯模块、微控制模块、按键模块、微存储器、显示模块和控制模块，其中：

通讯模块，用以接收软件控制端的通讯命令和控制操作命令，并将智能开关的工作变化及状态反馈给软件控制端；

按键模块，其为可按动操作按键，用以识别按键、按键操作方式并传输信号给微控制模块；

微存储器，用以存储不同的按键、按键操作方式和功能属性定义；

微控制模块，用以接收按键模块传送的信号，对信号进行判定并对微存储器的信息进行检索后，对控制模块和显示模块发出驱动指令；

控制模块，其为控制执行机构，用以控制与智能开关相对应连接的受控设备；

显示模块，用以显示智能开关的状态指示。

其中，软件控制端上所用的应用软件用于定义对应智能开关的按键功能属性及变更；通讯模块接收软件控制端的通讯命令，对智能开关按键模块的功能属性重新定义，保存在微存储器，同时接收软件控制端的控制操作命令，以改变控制模块的工作状态和显示模块的指示显示状态。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：

所述按键模块与控制模块间非直接连接，智能开关的按键操作通过微控制模块判定后输出信号来控制控制模块。

所述按键模块为自复式开关。

所述控制模块为智能开关中的控制电路，或为控制逻辑信号，该控制逻辑信号可通过通讯模块对智能开关所连接的受控设备进行控制。通过远端的受控设备来完成控制关系，可使的智能开关的控制模块在物理上不存在，即智能开关中不存在控制电路部分。

所述控制模块为智能开关中的控制电路，该控制电路可通过设定、或直接被本智能开关外的智能开关所控制，且不改变内部连接关系。

所述显示模块可为智能开关中的显示电路，或为通讯信号，或为显示电路及通讯信号的结合。

所述微控制模块、微存储器、通讯模块和按键模块中的二者、或三者、或四者位于同一部件中；或微控制模块、微存储器、通讯模块和按键模块中的二者、或三者、或四者设于同一集成电路上。

所述微控制模块所接收的按键信号也可为软件控制端的控制指令，或为所连网络中的设备的控制信号。其中，网络中的设备控制信号可为设备部件的控制信号，或为电气设备自身的传感信号。

所述智能开关可通过通讯模块与其所连网络中的设备进行数据通讯。

所述控制模块可为开关量控制，或为连续线性输出模块以实现对受控设备的调光、调色等变量调节。

具体地说：软件控制端一般是移动端应用软件或带有显示的设备主机，也可以是带有显示等功能的智能开关自身，包含对应智能开关的操作及配置页面，操作页面为该智能开关的控制，配置页面除普通智能开关外，还具备开关按键控制逻辑关系定义及功能配置等。

通讯模块为双向通讯模块，可以是Wifi、ZigBee、Lan、RS485等有线或无线通讯模块，通过此模块可以在智能开关操作后的工作状态信息、微控制模块的反馈信息给控制软件端；或接收来自软件控制端的操控及按键定义配置指令，传输给微控制模块，实现对智能开关通断控制或其他命令信息交互。

微控制模块主要由MCU模块和相应的外围接口电路组成。MCU模块内置方法处理逻辑，根据按键模块传送过来的客户操作行为信号，以及存储模块功能逻辑定义并结合产品本身所处的状态图位置确定执行的动作，并根据功能定义，输出信号驱动显示模块和控制模块进行相应的操作显示和动作。同时，把由于动作操作后产生变动的状态等信息通过连接的通讯模块发送到软件控制端中，一般可以是移动端或带显示设备的主机等远程控制设备。

按键模块为智能开关的用户操作检测模块，通过检测用户对设备操作的按键序列号以及按键的不同操作方式，输出不同的信号，由微控制模块进行用户操作行为和产品状态的综合判断。

微存储器为智能开关按键功能的存储设备，微控制模块根据通讯模块传输的指令，存储不同的按键及操作方式对应的功能属性于微存储器中，并根据按键模块检测的按键号及用户的操作方式检出对应的功能定义，根据定义的功能控制输出信号驱动显示模块和控制模块进行相应的操作显示和动作。

显示模块和控制模块为智能开关的显示和输出控制装置，接收微控制模块的指令，完成通断及显示装置的输出。同样的控制原理下，通断开关电路也可以是线性调节电路来实现线性量的调节动作。输出模块的控制内容只取决于MCU模块的物理控制管脚能力以及用户操作的繁琐程度。

智能开关的多用途的功能定义主要通过以下步骤进行：

A）、在软件控制端，进入智能开关的设置或编辑界面。B）、选择准备进行功能定义的按键。C）、按键的操作方式选择或设定。D）、开关的功能属性选择或设定。E）、控制回路选择，复杂状态的回路一般通过回路代号确定。F）、显示及控制定义。G）确认配置项，协议解析并进行通讯，完成配置。H）重复B~G步骤，进行其他开关按键及开关驱动、显示装置的配置，直至完成智能开关的所有配置。

本发明的优点是：通过各设备与智能开关间的通讯，实现开关按键功能的控制与逻辑关系变化的控制，解决了开关与受控设备间控制逻辑关系受限于安装布线，及控制功能单一、固化、不可变更的问题。并可基于网络通讯环境，通过应用程式进行设定、变更智能开关的初始用途，扩展开关功能。同时，通过智能开关智能化程度的提升，实现智能开关的多种用途，并解决在实际应用环境下，使用及维护的问题。

附图说明：

图1为本发明一种多用途智能开关的系统拓扑结构示意图。。

图2为本发明一种多用途智能开关的多用途定义配置的流程示意图。

其中，软件控制端1，通讯模块2，微控制模块3，按键模块4，微存储器5，显示模块6，控制模块7。

具体实施方式

结合附图，对本发明提供的一种多用途智能开关作进一步说明。

如图1所示，一种多用途智能开关，包括软件控制端1、通讯模块2、微控制模块3、按键模块4、微存储器5、显示模块6和控制模块7。

其中，软件控制端1为计算机设备的专属应用软件或手机等移动设备的应用软件，也可以是具有显示、信息输入以及通讯功能的专属设备。其至少具有为对应的电气设备开发的显示界面、信息输入能力，并对输入选择的信息进行分析，数据处理，并按规定的规则编码传输至对应的电气设备。

通讯模块2主要由有线或无线通讯芯片和外围接口电路等组成，可以是wifi、zigbee、蓝牙、LAN、RS485或其他具有双向信号传输功能的通讯模块，在具体产品设备上以独立的模块或PCB的电路组件形式存在。通过通讯模块2，可以将电气设备产品的按键控制及工作状态反馈给上端控制软件，也可以接收上端控制软件的操作指令或按键操作方式及功能定义指令给微控制模块3，实现按规定定义的产品操作、状态指示。

微控制模块3主要由MCU处理器和相应的外围接口电路组成。MCU处理器内置方法处理逻辑，根据按键模块4传送过来的客户操作行为标志信号，并结合产品本身所处的状态图位置，按微存储器5存储的规定确定后面需要执行的动作，并输出信号显示模块6进行相应的操作动作。输出的信号包含回路控制信号和显示驱动信号，可以根据显示模块6的实际驱动电路来确定，例如开关量输出就可以用开关脉冲来驱动，如果是调光量输出就可以用PWM波输出驱动等。同理输出驱动指示的信号也可以根据指示设备的实际形式来变更。同时MCU处理器把由于动作操作后产生变动的产品状态图信息通过连接的通讯模块2发送到上端操作软件中，一般可以是手机端应用软件或固定带显示设备的主机等远程控制设备。

按键模块4主要包括1个或多个自复式按键或是类似的触发设备，通过对按键的不同操作方式一般包括单击短按，双击短按，单击长按等的检测，模块可以输出不同的标志信号提供给微控制模块3，说明客户进行的不同操作行为，提供给微控制模块1结合微存储器存储5的对应功能规定，进行综合判断确定执行的操作动作。进一步地，按键模块4可以全部或部分为传感信号等输入。

微存储器5可以是独立的存储器件，也可能是微处理器内部的存储单元，在电气设备正常工作中，可以被微处理器控制进行读写的操作。微存储器的容量根据按键的数量，可定义的操作方式数量和复杂性以及功能定义的数量和复杂性确定。主要作用是根据按键号及操作方式，存储用户规定定义的功能。

显示模块6主要由回路控制输出和显示驱动输出组成，还可以有其他的输出，如声音等。回路控制输出在本发明中主要由独立受控的回路开关量输出（如继电器、可控硅等）、调光量输出回路如PWM波、0~10V模拟量信号等，输出的回路数取决于不同的电气设备自身的需求以及mcu模块的物理控制管脚能力。显示驱动输出针对不同的需求不同，以指示灯的不同的显示状态（如点亮、熄灭、闪烁、长亮短灭交替闪烁、短亮长灭交替闪烁），显示屏的文字或图案的指示，表明电气设备的各回路工作状态。

控制模块7控为控制执行机构，用以控制与智能开关相对应连接的受控设备。控制模块7为智能开关中的控制电路，或为控制逻辑信号，该控制逻辑信号可通过通讯模块2对智能开关所连接的受控设备进行控制。通过远端的受控设备来完成控制关系，可使的智能开关的控制模块7在物理上不存在，即智能开关中不存在控制电路部分。控制模块7为智能开关中的控制电路时，该控制电路可通过设定、或直接被本智能开关外的智能开关所控制，且不改变内部连接关系。控制模块7可为开关量控制，或为连续线性输出模块以实现对受控设备的调光、调色等变量调节。

如图2所示，智能开关的多用途的功能定义主要通过以下步骤进行：

步骤S10，开始进行按键的重新定义。在固定电脑端或可移动设备端或其他具有输入输出界面，可运行应用软件的设备上，运行应用软件，在设置界面下选择准备进行定义的智能开关。其选择途径也可能是在对应设备栏目下进入设备功能的设置，或其他的方式。

步骤S11，选择智能开关准备进行重新定义的按键或驱动回路。该过程可以是在设备设置界面直接选择，也可以是输入相应的名称、代码进行选择。

步骤S12，设定选择按键的操作方式。其过程为设备预先定义的按键操作方式选择、通过图形、文字的选择及输入进行、解析按键的实际操作过程等。本发明允许以其他合适的按键操作方式录入替代直接的操作方式选择。

步骤S13，对选定按键或输出回路的属性进行选择定义。按键的功能属性一般指：单回路控制、群组、场景等，取决于智能开关所归属系统的规定。输出回路的属性一般用于定义该输出回路的归属及控制、显示方式的定义。

步骤S14，控制回路的选择，指智能开关按键操作对应控制结果，一般为回路代号、群组代号和场景代号，回路代号用于表明某个电气回路，群组代号用于某一组具有同样开关控制的回路，场景代号用于标明某一种场景，如二路灯的同时开关或调光控制，采用群组代号，而二路灯自动调节到某一个亮度值或其中一路开，另一路关断，以场景代号表明。

步骤S15，显示及控制定义，一般为单回路输出时，智能开关的显示内容定义；群组、场景等涉及网络中其他设备的显示内容时，往往以显示代号替代。控制定义同显示定义。在定义过程中，显示定义与控制定义可以组合，也可以分别规定。

显示及控制定义可包含回路通断、显示内容、信号反馈、时间变量、触发信号等一个或数个变量。定义方式包含预设的控制功能定义、模板化的控制功能定义、用户选择的控制功能定义。显示及控制功能定义的内容及变量一般在产品出厂时预设规定，功能增加通过软件版本以及智能开关中程序版本变更来完成。

步骤S16，设置正确与否，用于对智能开关功能定义的正确性检查。如输入有误，可返回修改。

步骤S17，按系统协议解释功能定义，目的是将文字、图形为基础的功能定义，以系统预定的转换规则，转换为数字化的命令格式。命令格式为系统与智能开关信息交互的基础，可以是系统与智能开关之间的规定，也可以是系统规定的适用于系统各种部件的命令格式，应用于系统内的部分或全部电气设备。功能定义的解析规则在实际应用中可能随系统软件和电气设备中程序版本的变更变化。

步骤S18，通讯，定义正确。软件端与电气设备间的数据通讯。将符合系统与电气设备通讯规则的智能开关功能定义信号传输至相应的智能开关和关联的电气设备。该传输过程的正确性，由系统的某一个电气设备如智能开关，或系统的管理设备进行。

本发明规定了软件端与相应智能开关间通过通讯完成信号的传输，未限定实际采用的通讯媒介，其通讯介质可能是LAN网络、RS485总线、Wifi、zigbee、蓝牙等无线网络。本发明规定直接在电气设备带有软件交互界面，具有按键的操作方式及功能定义为特殊状态。

步骤S19，设定完成，指智能开关的功能定义操作完成与否，如完成，退出设置界面。如未完成，进行下一项功能设置。本发明中规定智能开关的按键与输出驱动模块之间的逻辑关系可进行设定、变更。在设定过程中，可能出现开关不同按键的功能定义、不同输出模块的功能定义需要分别进行。实际需要设定的过程数量，由智能开关的功能按键数量、输出回路数量、显示能力以及所处网络的功能复杂程度确定。

步骤S20，设置结束。可允许智能开关的功能设定可以分为多次完成。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (10)

1.一种多用途智能开关，其特征在于所述智能开关连接有软件控制端和受控设备，该软件控制端为可安装、运行应用软件的设备，用以通过应用软件与智能开关通讯；

所述开关包括电联接的通讯模块、微控制模块、按键模块、微存储器、显示模块和控制模块，其中：

通讯模块，用以接收软件控制端的通讯命令和控制操作命令，并将智能开关的工作变化及状态反馈给软件控制端；

按键模块，其为可按动操作按键，用以识别按键、按键操作方式并传输信号给微控制模块；

微存储器，用以存储不同的按键、按键操作方式和功能属性定义；

微控制模块，用以接收按键模块传送的信号，对信号进行判定并对微存储器的信息进行检索后，对控制模块和显示模块发出驱动指令；

控制模块，其为控制执行机构，用以控制与智能开关相对应连接的受控设备；

显示模块，用以显示智能开关的状态指示。

2.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述按键模块与控制模块间非直接连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述按键模块为自复式开关。

4.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述控制模块为智能开关中的控制电路，或为控制逻辑信号，该控制逻辑信号可通过通讯模块对智能开关所连接的受控设备进行控制。

5.根据权利要求4所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述控制模块为智能开关中的控制电路，该控制电路可通过设定、或直接被本智能开关外的智能开关所控制。

6.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述显示模块可为智能开关中的显示电路，或为通讯信号，或为显示电路及通讯信号的结合。

7.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述微控制模块、微存储器、通讯模块和按键模块中的二者、或三者、或四者位于同一部件中；或微控制模块、微存储器、通讯模块和按键模块中的二者、或三者、或四者设于同一集成电路上。

8.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述微控制模块所接收的按键信号也可为软件控制端的控制指令，或为所连网络中的设备的控制信号。

9.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述智能开关可通过通讯模块与其所连网络中的设备进行数据通讯。

10.根据权利要求1所述的一种多用途智能开关，其特征在于所述控制模块可为开关量控制，或为连续线性输出模块以实现对受控设备的调光、调色等变量调节。