CN106933158A - 智能零火开关 - Google Patents

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马涛
李银伟
孙志印
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Abstract

本发明公开了一种智能零火开关，包括供电电路和与供电电路分别连接的单片机、Zigbee电路、继电器及其驱动电路、接口电路和触摸电路，所述触摸电路、接口电路、单片机、继电器驱动电路和终端依次连接，所述单片机还与Zigbee电路相连。智能零火开关通过本地触摸按键或远程控制命令（Zigbee无线通讯）来完成支路的通断电功能，伴随着本地控制支路的通断电，智能开关都会向主机上报状态数据，该数据反映出每个支路当前的通断电状态；供电电路稳定可靠，抗干扰能力强；继电器的线圈和触点具有保护电路，开关的使用寿命长触控操作灵敏。

Description

智能零火开关
技术领域
本发明涉及一种开关，具体涉及智能零火开关。
背景技术
开关是家家户户都需要用到的，现有开关几乎都是本地手动控制的开关，这样控制很不方便，尤其是对于一些记性不好、经常忘记关家中的用电器的人，智能开关可以随时查看家中的用电器电源所处状态，若是有忘记关的灯、空调等可以远程控制将其关闭，这可以极大地方便人们的生活。另外，在APP等远程控制终端上还可以设置定时、场景等，例如定时开关用电器、设置离家模式，离家模式开启就可以自动将所有灯关闭，方便实用且节约了能源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能零火开关，解决传统开关只能本地手动控制、无法实现远程控制的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种智能零火开关，包括供电电路和与供电电路分别连接的单片机、Zigbee电路、继电器驱动电路、接口电路和触摸电路，所述触摸电路、接口电路、单片机、继电器驱动电路和终端依次连接，所述单片机还与Zigbee电路相连，其中，触摸电路通过接口电路将信号传送给单片机，单片机通过继电器驱动电路控制终端的开启和关闭。
本技术方案中的触摸电路就是本地的手动控制端，触摸电路上设有按键，当按键发生动作时，接口电路接收来自触摸电路的电平信号，将电平信号传送给单片机，并给触摸电路提供电源。单片机将接口电路传来的信号进行识别、处理，并传送给继电器驱动电路，继电器驱动电路控制终端的开启和关闭，例如电灯、空调、窗帘等,从而实现本地手动控制。
本技术方案还包括Zigbee电路，本发明中Zigbee电路采用透传Zigbee电路，该电路实现了2.4G和TTL串口之间的透明传输，同时Zigbee串口跟单片机串口相连，最终实现单片机的无线收发数据功能。除可实现本地手动控制外，还可实现远程控制：可以将Zigbee电路与手机app连接，Zigbee电路将app的指令传送给单片机，单片机将Zigbee电路传来的信号进行识别、处理，并传送给继电器驱动电路，继电器驱动电路控制终端（例如电灯、空调、窗帘等）的开启和关闭，从而实现远程智能控制。
作为优选的，所述供电电路包括从电源输入端到输出端依次连接的保险丝、第一压敏电阻、共模电感、安规电容、变压器和开关型稳压电源。供电电路中设置了保险丝、压敏电阻、共模电感和安规电容，增强了系统的安全性和可靠性，能够抗电磁干扰、浪涌和雷击等。
作为优选的，所述变压器为AC-DC12V电源模块，所述开关型稳压电源型号是LMR14006。220V电源经过变压器和相关电路变成直流12V电源，采用AC-DC12V电源模块，提高电源的效率，开关型稳压电源采用的是LMR14006芯片手册推荐的器件进行配置的。
作为优选的，所述开关型稳压电源的电源输入端通过磁珠与变压器的引脚3相连。磁珠具有抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力，可以消除电路中的RF噪声以排除干扰。
作为优选的，所述继电器驱动电路有1-3个，均采用三极管驱动，包括从电源输入端到输出端依次连接的线圈端降流电路、线圈端反向电流吸收电路和触点端高压吸收电路。继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
作为优选的，所述线圈端降流电路，包括第一电阻和与第一电阻并联的电解电容；所述线圈端反向电流吸收电路包括分别与继电器并联的二极管和电容，所述二极管的负极与继电器的输入端相连；所述触点端高压吸收电路包括并联在继电器的触点端的第二压敏电阻。线圈端降流电路可以保证线圈导通时由12V的电压让继电器带电吸合，导通后继电器吸合后经过第一电阻分压，降低线圈承受的电压，减少继电器线圈发热，提高继电器使用寿命。线圈端反向电流吸收电路中的二极管在线圈电压接反时导通而保护继电器线圈。触点端高压吸收电路：触点端的压敏电阻，可以吸收瞬间高压而保护继电器触点。
作为优选的，所述继电器的电源输出端与三极管的集电极相连，所述三极管的基极经过第二电阻与单片机相连，所述三极管的发射极与基极之间连有第三电阻，所述三极管的发射极接地。RC延迟电路起到延时的作用，三极管起到导通以及放大电流驱动后面电路的作用。
作为优选的，所述单片机型号是PIC16F690或PIC16LF1829。
作为优选的，所述接口电路包括识别按键动作的触摸芯片，所述触摸芯片的型号是CSS108AE。接口电路识别触摸动作，接收来自触摸电路的电平信号传送给单片机，并给触摸电路提供电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）智能零火开关通过本地触摸按键或远程控制命令例如Zigbee无线通讯来完成支路的通断电功能，伴随着本地控制支路的通断电，智能开关都会向主机上报状态数据，该数据反映出每个支路当前的通断电状态。
2）智能零火开关支持设备类型的上报功能，对于各类开关在关灯情况下可上报设备类型，上报成功后单片机上的灯会自动熄灭。
3）智能零火开关支持断电恢复功能，用户通过APP可以选择设备在断电再上电时的初始状态，即断电前的状态或者为断电状态。
4）智能零火开关能够接收主机的查询命令，通过查询命令，主机可以知道每一支路当前的通断电情况。
5）本发明智能零火开关供电电路稳定可靠，抗干扰能力强；继电器的线圈和触点具有保护电路，开关的使用寿命长、触控操作灵敏。
附图说明
图1为本发明智能零火开关的图。
图2为本发明供电电路中保险丝、第一压敏电阻、共模电感、安规电容、变压器的连接示意图。
图3为本发明供电电路中开关型稳压电源的电路图
图4为本发明型号为PIC16F690的单片机的电路图。
图5为本发明型号为PIC16LF1829的单片机的电路图。
图6为本发明继电器驱动电路的电路图。
图7为本发明Zigbee电路的电路图。
图8为本发明接口电路的电路图。
图9为本发明接口电路和单片机连接的电路图。
图10为本发明接口电路和按键连接的电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
本实施例提供了一种智能零火开关，如图1所示，包括供电电路和与供电电路分别连接的单片机、Zigbee电路、继电器驱动电路、接口电路和触摸电路，所述触摸电路、接口电路、单片机、继电器驱动电路和终端依次连接，所述单片机还与Zigbee电路相连。
本技术方案中的触摸电路中的触摸电路就是本地的手动控制端，触摸电路上设有按键，当按键发生动作时，接口电路接收来自触摸电路的电平信号，将电平信号传送给单片机，并给触摸电路提供电源。单片机将接口电路传来的信号进行识别、处理，并传送给继电器驱动电路，继电器驱动电路控制终端的开启和关闭，例如电灯、空调、窗帘等,从而实现本地手动控制。
本技术方案还包括Zigbee电路，如图7所示，本发明中Zigbee电路采用透传Zigbee电路，该电路实现了2.4G和TTL串口之间的透明传输，同时Zigbee串口跟单片机串口相连，最终实现单片机的无线收发数据功能。除可实现本地手动控制外，还可实现远程控制：可以将Zigbee电路与手机app连接，Zigbee电路将app的指令传送给单片机，单片机将Zigbee电路传来的信号进行识别、处理，并传送给继电器驱动电路，继电器驱动电路控制终端（例如电灯、空调、窗帘等）的开启和关闭，从而实现远程智能控制。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进一步限定了：所述供电电路包括从电源输入端到输出端依次连接的保险丝F1、第一压敏电阻RV1、共模电感L1、安规电容C7、变压器和开关型稳压电源，如图2-3所示。供电电路中设置了保险丝、压敏电阻、共模电感和安规电容，增强了系统的安全性和可靠性，能够抗电磁干扰、浪涌和雷击等。
实施例3：
本实施例是在实施例2的基础上进一步限定了：所述变压器为AC-DC12V电源模块，所述开关型稳压电源型号是LMR14006。220V电源经过变压器和相关电路变成直流12V电源，采用AC-DC12V12V电源芯片，提高电源的效率，开关型稳压电源采用的是LMR14006芯片手册推荐的器件进行配置的。
实施例4：
本实施例是在实施例3的基础上进一步限定了：所述开关型稳压电源的电源输入端通过磁珠R10与变压器的引脚3相连。磁珠具有抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力，可以消除电路中的RF噪声以排除干扰。
实施例5：
本实施例是在实施例1的基础上进一步限定了：所述继电器驱动电路有1-3个，均采用三极管驱动，包括从电源输入端到输出端依次连接的线圈端降流电路、线圈端反向电流吸收电路和触点端高压吸收电路，如图6所示。继电器实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
实施例6：
本实施例是在实施例5的基础上进一步限定了：所述线圈端降流电路，包括第一电阻R2和与第一电阻R2并联的电解电容C2；所述线圈端反向电流吸收电路包括分别与继电器并联的二极管D2和电容C5，所述二极管D2的负极与继电器的输入端相连；所述触点端高压吸收电路包括并联在继电器的触点端的第二压敏电阻。线圈端降流电路可以保证线圈导通时由12V的电压让继电器带电吸合，导通后继电器吸合后经过R2分压，降低线圈承受的电压，减少继电器线圈发热，提高继电器使用寿命。线圈端反向电流吸收电路中的二极管在线圈电压接反时导通而保护继电器线圈。触点端高压吸收电路：触点端的压敏电阻，可以吸收瞬间高压而保护继电器触点。
实施例7：
本实施例是在实施例6的基础上进一步限定了：所述继电器的电源输出端与三极管Q2的集电极相连，所述三极管的基极经过第二电阻R5与单片机相连，所述三极管Q2的发射极与基极之间连有第三电阻R8，所述三极管Q2的发射极接地。RC延迟电路起到延时的作用，三极管起到导通以及放大电流驱动后面电路的作用。
实施例8：
本实施例是在实施例1的基础上进一步限定了：所述单片机型号是PIC16F690或PIC16LF1829，如图4、5所示。
实施例9：
本实施例是在实施例1的基础上进一步限定了：所述接口电路包括识别按键动作的触摸芯片，所述触摸芯片的型号是CSS108AE，如图8-10所示。接口电路识别触摸动作，接收来自触摸电路的电平信号传送给单片机，并给触摸电路提供电能。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种智能零火开关，其特征在于：包括供电电路和与供电电路分别连接的单片机、Zigbee电路、继电器驱动电路、接口电路和触摸电路，所述触摸电路、接口电路、单片机、继电器驱动电路和终端依次连接，所述单片机还与Zigbee电路相连，其中，触摸电路通过接口电路将信号传送给单片机，单片机通过继电器驱动电路控制终端的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的智能零火开关，其特征在于，所述供电电路包括从电源输入端到输出端依次连接的保险丝F1、第一压敏电阻RV1、共模电感L1、安规电容C7、变压器和开关型稳压电源。
3.根据权利要求2所述的智能零火开关，其特征在于，所述变压器为AC-DC12V电源模块，所述开关型稳压电源型号是LMR14006 。
4.根据权利要求3所述的智能零火开关，其特征在于，所述开关型稳压电源的电源输入端通过磁珠R10与变压器的引脚3相连。
5.根据权利要求1所述的智能零火开关，其特征在于，所述继电器驱动电路采用三极管驱动，包括从电源输入端到输出端依次连接的线圈端降流电路、线圈端反向电流吸收电路和触点端高压吸收电路。
6.根据权利要求5所述的智能零火开关，其特征在于，所述线圈端降流电路，包括第一电阻R2和与第一电阻R2并联的电解电容C2；所述线圈端反向电流吸收电路包括分别与继电器并联的二极管D2和电容C5,所述二极管D2的负极与继电器的输入端相连；所述触点端高压吸收电路包括并联在继电器的触点端的第二压敏电阻。
7.根据权利要求6所述的智能零火开关，其特征在于，所述继电器的电源输出端与三极管Q2的集电极相连，所述三极管的基极经过第二电阻R5与单片机相连，所述三极管Q2的发射极与基极之间连有第三电阻R8，所述三极管Q2的发射极接地。
8.根据权利要求1所述的智能零火开关，其特征在于，所述单片机型号是PIC16F690或PIC16LF1829。
9.根据权利要求1所述的智能零火开关，其特征在于，所述接口电路包括识别按键动作的触摸芯片，所述触摸芯片的型号是CSS108AE。
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