CN107834535B - 智能家居控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能家居控制器，包括：至少两条并联于总线的负载线路，所述负载线路耦接于负载与市电之间；检测电路，检测各所述负载线路的电流值；电流控制电路，根据一所述总线的额定电流值与在先工作的所述负载线路的电流值的偏差量限制在后工作的其他所述负载线路的电流阈值。本发明旨在于在多个智能设备依次接入智能家居控制器前，不再为了防止电流过载而关注单个智能设备的额定电流、电压等相关因素，仅从在先工作的智能设备对应的负载线路的电流值来进一步地限定在后工作的最大电流阈值，预防多个智能设备的使用造成线路过载的相关问题，提高安全性能。

Description

智能家居控制器
技术领域
本发明涉及一种调节电变量或磁变量的系统，具体涉及一种由检测系统电输入的偏差量从而控制系统中的一个设备以获得调定输出的电变量调节系统。
背景技术
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。
对智能设备的选用造成单位家庭内负荷的上升；例如，一般采用并联线路的单位家庭，在接入智能设备后，会造成线路电流的增大，其主要原因可以是将智能设备视为负载电阻，而在线路中并入负载电阻，会造成线路中电阻值的下降。根据欧姆定律，线路电流必然上升。当接入智能设备后，单位家庭易触发过载保护，即跳闸。
发明内容
本发明的目的是克服或减缓至少上述缺点中的部分，特此提供一种智能家居控制器，包括：
至少两条并联于总线的负载线路，所述负载线路耦接于负载与市电之间；
检测电路，检测各所述负载线路的电流值；
电流控制电路，根据一所述总线的额定电流值与在先工作的所述负载线路的电流值的偏差量限制在后工作的其他所述负载线路的电流阈值。
优选地，所述电流控制电路包括：
与所述检测电路耦接的控制单元；
限制对应所述负载线路电流值的开关元件，所有开关元件均控制端耦接于控制单元；
所述控制单元根据总线的额定电流值以及在先工作的所述负载线路的电流值，驱动所述开关元件限制在后工作的所述负载线路的电流阈值。
优选地，所述控制单元包括：
与所述负载线路对应的引流线路，所述引流线路的一端耦接对应的所述负载线路，另一端通过引流开关耦接与其他所述的引流线路耦接，所述引流开关配置成互锁设置；
与所述开关元件对应的限流元件，所述限流元件的输入端与所述引流线路相对所述负载线路的另一端耦接，输出端与所述开关元件的控制端耦接，控制端与MCU单元耦接；所述MCU单元与所述检测电路耦接。
优选地，所述总线耦接有第一负载线路和第二负载线路；
所述第一负载线路与第一引流线路耦接，所述第一引流线路配置有第一继电器的常开触点；
所述第二负载线路与第二引流线路耦接，所述第二引流线路配置有第二继电器的常开触点；
所述第一继电器的线圈两端，一端接地，另一端分别通过所述第二继电器的常闭触点及第一负载线路的负载接口耦接电源；
所述第二继电器的线圈两端，一端接地，另一端分别通过所述第一继电器的常闭触点及第一负载线路的负载接口耦接电源。
优选地，所述限流元件配置为三极管，所述三极管的基级与所述MCU单元耦接，集电极与对应的所述引流线路耦接，发射极与所述开关元件的控制端耦接，任意所述三极管的集电极相互耦接。
优选地，所述总线耦接有至少三条负载线路，所述负载线路分别配置的引流开关是不同继电器的常开触点，不同所述继电器的线圈两端，一端接地，另一端依次通过选择开关、对应所述负载接口及其他所述继电器的常开触点耦接，所述选择开关的启闭由所述MCU单元通过选择电路控制。
优选地，所述负载线路包括第一电阻，第一电阻的一端通过继电器的常开触点与所述总线耦接，另一端通过第二电阻与负载接口耦接；所述引流线路相对所述负载线路的一端耦接在所述第一电阻R1和第二电阻间。
优选地，模数转换单元，模数转换在先工作的所述负载线路的电流值；单片机，根据在先工作的所述负载线路的电流值以及总线的额定电流判断在后工作的所述负载线路的电流阈值，且根据所述电流阈值输出控制信号；数模转换单元，数模转化所述控制信号；放大电路，放大模拟量的所述控制信号至在后工作的所述负载线路对应的开关元件。
优选地，所述检测电路包括与所述负载线路对应的放大器，所述放大器一端耦接于对应所述负载线路且通过第三电阻接地，另一端通过第四电阻与输出端耦接，所述放大器的输出端与所述控制单元耦接。
本发明旨在于在多个智能设备依次接入智能家居控制器前，不再为了防止电流过载而关注单个智能设备的额定电流、电压等相关因素，仅从在先工作的智能设备对应的负载线路的电流值来进一步地限定在后工作的最大电流阈值，预防多个智能设备的使用造成线路过载的相关问题，提高安全性能。
附图说明
现在将参照所附附图更加详细地描述本发明的这些和其它方面，其所示为本发明的当前优选实施例。其中：
图1为实施例一的工作示意图；
图2为实施例一的电路结构示意图图；
图3为实施例一的部分电路结构图；
图4为实施例三的工作示意图；
图5为实施例三控制单元的电路功能图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种配套有两条负载线路的智能家居控制器。本实施例的两条负载线路分别配置有与负载耦接的负载接口，即插座。
具体地，第一负载线路X1的一端与总线耦接，另一端通过电阻R1.1、电阻R2.1后与开关元件M1的输入端耦接，开关元件M1的输出端通过负载接口F1接地；第一负载线路X2的一端与总线耦接，另一端通过电阻R1.2、电阻R2.2后与开关元件M2的输入端耦接，开关元件M2的输出端通过负载接口F2接地。
如图2所述，本实施例在总线是直流线路时，其开关元件M1和开关元件M2配置成三极管。
具体地，本实施例第一负载线路X1的电阻R1.1和电阻2.1之间耦接至引流线路的一端，引流线路的另一端通过继电器K1的常开触点与npn型三极管Q1的集电极耦接，三极管Q1的发射极通过电阻R3.1和电阻R4.1接地。npn型的三极管M1的基极耦接在电阻R3.1和电阻R4.1之间，集电极与电阻R2.1耦接，发射极通过负载接口F1接地。
同时，本实施例第二负载线路X2的电阻R1.2和电阻2.2之间耦接至对应引流线路的一端，引流线路的另一端通过继电器K2的常开触点与npn型三极管Q2的集电极耦接，三极管Q2的发射极通过电阻R3.2和电阻R4.2接地。npn型的三极管M2的基极耦接在电阻R3.2和电阻R4.2之间，集电极与电阻R2.2耦接，发射极通过负载接口F2接地。
另外，三极管Q1和三极管Q2的基极均通过D/A电路与一MCU耦接。
通过上述设计方案，在第一负载线路X1接入在先工作的负载于负载接口F1前，MCU通过D/A电路配置三极管(Q1、Q2)和三极管(M1、M2)，使三极管(M1、M2)的可供流经的电流值最大，即是总线的额定电流。当负载接入负载接口F1后，如图1的检测电路会检测第一负载线路X1中的电流值并反馈至MCU。MCU在接收第一负载线路X1流经的电流值后根据总线的额定电流与第一负载线路X1中的电流值的差值，判断第二负载线路X2允许流经的电流阈值，MCU根据前述的电流阈值通过D/A电路控制三极管Q1的基极，确定三极管Q1发射极的输出，即确定三极管M1基极的输入。则在后工作的负载接入第二负载线路X2的负载接口F2时，第二负载线路X2流经的电流值不会超过电流阈值，实现对总线实际流经电流低于额定电流的限制，防止过载。
例如，设定总线的额定电流是1A；在先工作的负载接入负载接口(F1或F2)前，MCU通过D/A电路以及三极管(Q1、Q2)配置三极管(M1、M2)许可流经的最大电流值是1A。在先工作的负载接入负载接口F1后，设定检测单元检测负载线路X1流经的电流是0.6A，则MCU判定负载线路2的最大电流阈值是0.4A，则MCU通过D/A电路以及三极管Q2调节三极管M2可供流经的最大电流阈值是0.4A。
如图3所示，本实施例的继电器K1的常开触点和继电器K2的常开触点处于互锁状态。具体是，负载接口F1通过继电器K2的常闭触点与继电器K1的线圈耦接，负载接口F2通过继电器K1的常闭触点与继电器K2的线圈耦接。那么，如在先工作的负载接入负载接口F1后，继电器K1的线圈通电，继电器K1的常闭触点断开，则在后工作的负载接入负载接口F2后，继电器K2的常开触点不会闭合。通过上述设计方案，本实施例的继电器K1的常开触点与继电器K2的常开触点的互锁以及三极管(Q1、Q2)的配合，在接入在先工作的负载后，对应负载线路会通过三极管(Q1、Q2)为三极管(M1、M2)的基极提供驱动。
另外，本实施例的检测电路包括分别对应各负载线路的放大器(U1、U2)及周边电路。
第一负载线路X1对应的放大器U1的一输入端通过电阻R5.1和R5.2接地，同时其耦接在电阻R2.1与三极管M1的集电极间，另一输入端通过电阻R5.3与其输出端耦接，放大器U1的输出端通过电阻R5.4接地，且通过A/D电路耦接至MCU。
第一负载线路X2对应的放大器U2的一输入端通过电阻R61和R6.2接地，同时其耦接在电阻R2.2与三极管M2的集电极间，另一输入端通过电阻R6.3与其输出端耦接，放大器U2的输出端通过电阻R6.4接地，且通过A/D电路耦接至MCU。
实施例二：
本发明的另一个实施例可以配置成三个或者更多的负载线路。本实施例在配置三个负载线路下，当在先工作的负载接入后，MCU根据首先工作的负载对应负载线路的电流值确定另外两个负载线路流经的电流阈值；在其次工作的负载接入后，MCU根据首先工作的负载及其次工作的负载的负载线路流经的电流值与总线的额定电流，判断最后工作的负载对应的负载线路的电流阈值。
实施例三：
如图4和图5所示，本实施例的负载线路X1通过电阻R1.1、电阻2.1后耦接在三极管M1的输入端，三极管M1的输出端与负载接口F1耦接，控制端耦接在控制单元，在电阻2.1与三极管M1输入端之间耦接至检测电路100。负载线路X2通过电阻R1.2、电阻2.2后耦接在三极管M2的输入端，三极管M2的输出端与负载接口F2耦接，控制端耦接在控制单元，在电阻2.2与三极管M2输入端之间耦接至检测电路100。负载线路X3通过电阻R1.3、电阻2.3后耦接在三极管M3的输入端，三极管M3的输出端与负载接口F3耦接，控制端耦接在控制单元，在电阻2.3与三极管M3输入端之间耦接至检测电路100。
同时，检测电路100通过A/D电路200与单片机300的输入端耦接，单片机300的输出端通过D/A电路及放大电路500分别与三极管(M1、M2、M3)的控制端耦接。通过上述技术方案，本实施例能够实现如实施例一及实施例二的相同技术效果，即根据在先工作负载对应负载线路的实际电流值限定在中工作及在后工作负载对应负载线路的最大电流阈值，再通过在中工作负载对应负载线路的实际电流值限定在后工作负载的最大电流阈值，以防止总线流经的实际电流超过额定电流。
同时，本实施例中所为提及的电路部分，如A/D电路200、D/A电路400、放大电路500等均是本领域技术人员熟知的，此处不再赘述。
具体地，设定在先工作负载接入负载线路X1前，单片机300通过D/A电路400及放大电路500使三极管(M1、M2、M3)允许流经电流阈值最大化。在先工作负载接入负载线路X1后，检测电路100采集负载线路X1的实际电流值并通过A/D电路200反馈至单片机300，单片机300根据负载线路X1的实际电流值以及总线的额定电流判断负载线路X2及负载线路X3允许流经的最大电流阈值，再通过D/A电路400以及放大电路500控制三极管M2及三极管M3的允许流经的电流阈值。在中工作的负载接入负载线路X2后，单片机300同样根据检测电路100检测的负载线路(X1、X2)的实际电流值判断负载线路X3允许流经的最大电流阈值，并调节三极管M3的最大电流阈值。
本发明通过上述技术方案，结合现有技术中智能家居控制器存在的负载多及负荷重的问题，以牺牲部分在后工作负载的功率为前提，最大限度地预防了总线流经的实际电流超过额定电流的情况发生，防止熔丝熔断或空气开关跳闸等事件，进一步地预防了负载中感性元件因突发性的断电，产生较大的感应电流对负载内部器件造成损坏。

Claims (7)

1.一种智能家居控制器，其特征在于，包括：
至少两条并联于总线的负载线路，所述负载线路耦接于负载与市电之间；
检测电路，检测各所述负载线路的电流值；
电流控制电路，根据一所述总线的额定电流值与在先工作的所述负载线路的电流值的偏差量限制在后工作的其他所述负载线路的电流阈值；
所述电流控制电路包括：
与所述检测电路耦接的控制单元；
限制对应所述负载线路电流值的开关元件，所有开关元件均控制端耦接于控制单元；
所述控制单元根据总线的额定电流值以及在先工作的所述负载线路的电流值，驱动所述开关元件限制在后工作的所述负载线路的电流阈值；
所述控制单元包括： 与所述负载线路对应的引流线路，所述引流线路的一端耦接对应的所述负载线路，另一端通过引流开关耦接与其他所述的引流线路耦接，所述引流开关配置成互锁设置；
与所述开关元件对应的限流元件，所述限流元件的输入端与所述引流线路相对所述负载线路的另一端耦接，输出端与所述开关元件的控制端耦接，控制端与MCU单元耦接；所述MCU单元与所述检测电路耦接。
2.根据权利要求1所述的智能家居控制器，其特征在于，所述总线耦接有第一负载线路和第二负载线路；
所述第一负载线路与第一引流线路耦接，所述第一引流线路配置有第一继电器的常开触点；
所述第二负载线路与第二引流线路耦接，所述第二引流线路配置有第二继电器的常开触点；
所述第一继电器的线圈两端，一端接地，另一端分别通过所述第二继电器的常闭触点及第一负载线路的负载接口耦接电源；
所述第二继电器的线圈两端，一端接地，另一端分别通过所述第一继电器的常闭触点及第一负载线路的负载接口耦接电源。
3.根据权利要求2所述的智能家居控制器，其特征在于，所述限流元件配置为三极管，所述三极管的基级与所述MCU单元耦接，集电极与对应的所述引流线路耦接，发射极与所述开关元件的控制端耦接，任意所述三极管的集电极相互耦接。
4.根据权利要求1所述的智能家居控制器，其特征在于，所述总线耦接有至少三条负载线路，所述负载线路分别配置的引流开关是不同继电器的常开触点，不同所述继电器的线圈两端，一端接地，另一端依次通过选择开关、对应所述负载接口及其他所述继电器的常开触点耦接，所述选择开关的启闭由所述MCU单元通过选择电路控制。
5.根据权利要求1所述的智能家居控制器，其特征在于，
所述负载线路包括第一电阻，第一电阻的一端通过继电器的常开触点与所述总线耦接，另一端通过第二电阻与负载接口耦接；所述引流线路相对所述负载线路的一端耦接在所述第一电阻R1和第二电阻间。
6.根据权利要求5所的智能家居控制器，其特征在于，所述控制单元包括：
模数转换单元，模数转换在先工作的所述负载线路的电流值；
单片机，根据在先工作的所述负载线路的电流值以及总线的额定电流判断在后工作的所述负载线路的电流阈值，且根据所述电流阈值输出控制信号；
数模转换单元，数模转化所述控制信号；
放大电路，放大模拟量的所述控制信号至在后工作的所述负载线路对应的开关元件。
7.根据权利要求1所述的智能家居控制器，其特征在于，所述检测电路包括与所述负载线路对应的放大器，所述放大器一端耦接于对应所述负载线路且通过第三电阻接地，另一端通过第四电阻与输出端耦接，所述放大器的输出端与所述控制单元耦接。
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