CN106451802A - 兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端 - Google Patents

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CN106451802A CN201610734588.2A CN201610734588A CN106451802A CN 106451802 A CN106451802 A CN 106451802A CN 201610734588 A CN201610734588 A CN 201610734588A CN 106451802 A CN106451802 A CN 106451802A
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李煜文
刘赛君
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Abstract

本发明涉及一种兼容传统电灯开关安装条件的无线控制终端。该无线终端包括控制模块、无线通讯模块、电能感应模块、电能转换模块、存储模块等。当经过开关安装盒的一根交流供电线有电流通过时,电能感应模块从该供电线通过电磁感应取电；电能转换模块采用包括但不限于同步倍压整流和DC‑DC转换的电能收获电路产生直流供电，并将一路或多路以上方式产生的直流电储存于一个或多个储存模块中，为终端其他模块供电。

Description

兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端
技术领域
本发明涉及智能建筑配件，具体地指一种兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端。
背景技术
近年来，无线网络和无线控制技术、物联网技术、智能家居取得了很大发展，无线网络控制的LED灯具等电器日益增多。这也给建筑装修带来了一个何处和如何安装网络控制终端的挑战，
最理想的网络控制终端安装处是现有的开关安装盒。只要其盖板不屏蔽无线信号无线网络就能正常工作就行。然而控制终端的供电却是一个有挑战的问题。通常开关盒内只有交流回路中的一根，不能连接通常的电源适配器为其供电，
此前有一部分控制终端采用能量收获技术供电，比如使用开关的机械能、太阳能等。这些都有一定的局限性， 其突出弱点是能量的来源难以保证。 比如，开关机械能供电完全依赖开关次数，基本只能用于开关类终端；太阳能受光照条件限制等，
在测试仪表类应用中，通过电流周边磁场测量电流是一种常用手段，依靠磁场感应取得电能在理论上是可行的，但工程实现上存在相当的挑战。本发明旨在将此付诸实现。
发明内容
本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种兼容现有电气开关安装环境条件的无线网络控制终端，该终端能不依赖另外外接能源独立运作，以较低的成本满足建筑装修智能化改造的需要，
实现本发明目的采用的技术方案是：一种兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端，该终端包括以下功能部件：
一、供电模块群
包括感应线圈模块、整流电路模块、DCDC转换模块、存储模块等；
二、控制模块群
包括接口子模块、控制器子模块、数据和代码存储模块、外设子模块等；
三、无线模块群
包括接口子模块、基带子模块、RF子模块等，与通常无线网络终端的配置无异，这些功能部件具有以下功能：
1、取补电功能
（1） 将供电线产生的磁场能量转换成感应电压；
（2） 将感应信号经整流后用DC-DC转换到目标电压以便储存；
（3） 检测供电线上有无电流通过，有则使能转换电路并向存储单元供电， 否则断开取补电单元；
2、控制功能
（1）看门狗：负责按无线网络指令叫醒处理器；
（2）按内置处理程序进行操作；
3、通讯功能
（1）与服务器建立网络连接；
（2）本发明能够使合理功耗的无线网络终端，直接安装在传统电气开关的安装位置，由市电回路中的一根提供感应电能；
附图说明：
图1.1为本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端的安装结构示意图
图1.2为符合本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端的一种结构示意图
图2为本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端的电路框图
图3为本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端的工作流程图
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明
如图1.1所示，本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端安装在典型的电气开关位置,通常在一个密闭安装盒 C内，一股市电输电线 A经过此开关盒，通常置于管道B内,
作为一个特例，如图1.2所示，本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端被封装在外壳B内，安装在开关盒的盖板C上，A1 A2 是连接市电输电线的接线柱，D为无线网络天线,
本发明兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端的电路结构如图2所示，包括感应模块B， DC-DC转换模块C、电能储存模块D、DC-DC转换模块C1，处理器E 、内存出G、周边外设H、 通讯模块F及其天线F1 等,
其中，感应模块B从输电线A 获取感应电压，输出与DC-DC转换模块C 连接。C 的输出与电能储存模块D连接。感应模块B由电感线圈及周边部件构成，与输电线不发生物理连接而依靠后者产生的磁场产生感应电压，
模块D 通常由电池或超级电容及周边部件构成，负责电能的储存。这里的电压取决于电能储存的多少,
模块D与第二个DC-DC模块C1连接，后者将D上的电压转换为标准的工作电压为后续模块供电,
主控制器 E模块负责整个终端的控制。它通常包括一路ADC 采样电路，取得电源状态，适时通过网络上报服务器。服务器可以这样监控终端的供电状态，决定叫醒后者的占空比。必要时，服务器可以确保有足够的电流在足够的时间通过终端，以保证终端的正常工作。 E也负责自身与周边模块的电源管理，确保休眠和动态功耗尽可能小，E 与内存 G 相连， 后者负责储存代码和本地数据，
按需求E 与各类周边外设H相连，进行传感、作动等操作。H的实例包括但不限于光、声、温度传感器，继电器及其驱动，等等，
E 与通讯模块F相连，后者包括接口子模块、基带子模块、RF子模块等， 接有天线F1，在处理器与服务器之间建立无线网络通讯，
以上DC-DC 模块（图2C） 的详细电路结构如图3所示,感应电压输入首先经由整流滤波电路A转换成直流电。 这里的整流电路应尽量用MOS元件或其他正向压降低的元件制成。升压电路B负责将A的输出转换成为储存单元充电所需的电压。也就是说， 根据电能储存模块的实际电压调整充电电压。为此输出端（连接储存单元）的电压经反馈放大器D送回给B作为参考。 这样确保以足够高的电压进行充电而保证最低损耗，
为避免感应电能过低时造成存储模块漏电，模拟二极管电路C确保输出是单向导通的。

Claims (5)

1.一种兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端其特征在于，由市电回路中的一根提供感应电能。
2.一种兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端其特征在于：包括感应模块，取电DC-DC转换模块 、电能储存模块 、供电DC-DC转换模块 ，处理器 、内存、周边外设、 通讯模块 及其天线等。
3.一种兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端其特征在于：感应模块由电感线圈及周边部件构成，与输电线不发生物理连接而依靠后者产生的磁场产生感应电。
4.一种符合权利要求2 的兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端，其特征在于：取电DC-DC转换模块根据电能储存模块的实际电压调整充电电压，这样确保以足够高的电压进行充电而保证最低损耗。
5.一种符合权利要求2 的兼容传统电气开关安装条件的无线控制终端，其特征在于：主控制器通常包括一路ADC 采样电路，取得电源状态，适时通过网络上报服务器，服务器可以这样监控终端的供电状态，决定叫醒后者的占空比，必要时，服务器可以确保有足够的电流在足够的时间通过终端，以保证终端的正常工作。
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