CN108470435A - 一种基于Z-Wave技术的无源无线智能开关 - Google Patents

一种基于Z-Wave技术的无源无线智能开关 Download PDF

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杜贵阳
朱德丰
邸平柱
霍平
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Abstract

本发明提供一种基于Z‑Wave无线通信技术的无源无线智能开关,包括遥控开关、控制器;所述遥控开关包括:能量采集按键触摸芯片、共模滤波器、超低功耗微控制器、LED驱动电路、Z‑Wave收发器单元;能量采集按键触摸芯片与共模滤波器连接,共模滤波器与超低功耗微控制器、超低功耗微控制器分别与LED驱动电路和Z‑Wave收发器单元连接。本发明的基于Z‑Wave无线通信技术的无源无线智能开关,开关内部集成微动力自发电设备,无线通讯设备,无需更换电池,无需连线,可随意安装固定在墙面或作为遥控器使用,通过控制与设备串接的控制器,遥控操作被控设备。

Description

一种基于Z-Wave技术的无源无线智能开关
技术领域
本发明涉及一种智能家居控制设备,尤其涉及一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关。
背景技术
近几年,随着面向家庭控制及自动化短距离无线通讯技术的发展,家庭智能化所带来的机遇正成为现实。智能家居(Smart Home)是利用计算机技术、网络通信技术、综合布线技术和传感技术等,依照人体工程学原理,将家居生活中的各类电子设备有机的结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理的一种嵌入式系统。人与家居可以直接交互,也可以通过这些终端通过网络进行交互,同时所有的设备也通过网络进行信息共享,以及配合完成某项家居功能。传统家居灯光控制,依靠从灯源到开关的墙面布线,设计施工都很繁琐,且一旦安装几乎无法更改,若想实现多地控制,需要重复走线,控制数量也受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,开关与所需控制的设备间采用无线通信的解决方案,开关设计不需布线,可根据需要随时调整开关位置和开关数量,所需控制的设备与开关间可实现一对多、多对一控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,包括遥控开关、控制器;
所述遥控开关包括:能量采集按键触摸芯片、共模滤波器、超低功耗微控制器、LED驱动电路、Z-Wave收发器单元;能量采集按键触摸芯片11与共模滤波器12连接,共模滤波器12与超低功耗微控制器13、超低功耗微控制器13分别与LED驱动电路14和Z-Wave收发器单元15连接。
所述控制器包括:Z-Wave收发器模块、微处理器、继电器、断电存储记忆系统;所述的Z-Wave收发器模块21与微处理器23连接,微处理器23分别与继电器24和断电存储记忆系统22连接,继电器24与被控设备连接。
控制器2与遥控开关1通过Z-Wave收发器模块21与Z-Wave收发器单元15连接。
所述能量采集按键触摸芯片含微动力自发电装置,按压能量采集按键触摸芯片时,产生的电信号作为控制信号,微动力自发电装置产生的电能供电路运行;
所述共模滤波器滤除电路中的谐波和干扰;
所述超低功耗微控制器是指工作模式功耗控制在130uW/MHz以下,休眠模式功耗控制在3.5μW/MHz以下的微型控制器,控制信号输入超低功耗微控制器,经分析运算,输出指示信号控制LED驱动电路相应LED灯,输出控制信号控制Z-Wave收发器单元与控制器通讯;
所述控制器串联在被控设备的电路中,通过控制电路中的电流进而控制被控设备的运行;
所述控制器与所述遥控开关间通过Z-Wave无线通信协议建立无线通讯连接,控制器的Z-Wave收发器模块接收到遥控开关的控制信号,经微处理器控制继电器的吸合与释放,进而控制被控设备的运行与停止;
所述控制器可与一个以上遥控开关建立通讯连接,由多个遥控开关控制;
所述遥控开关可与一个以上控制器建立通讯连接,同时控制多个控制器;
所述控制器内部集成有断电存储记忆系统。
进一步地,可将控制器与家庭网关和路由器间通过Z-Wave无线通信协议建立无线通讯连接,实现智能家庭组网控制;并且可以在手机加载控制软件,通过网关,与控制器建立通讯,通过遥控控制器,进而控制被控设备。
本发明提供了一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,开关内部集成微动力自发电设备,无线通讯设备,无需更换电池,无需连线,可随意安装固定在墙面或作为遥控器使用,通过控制与设备串接的控制器,遥控操作被控设备。
附图说明
图1为本发明的控制电路示意图
图2为本发明的控制流程示意图
图示,遥控开关1,能量采集按键触摸芯片11,共模滤波器12,超低功耗微控制器13,LED驱动电路14,Z-Wave收发器单元15,控制器2,Z-Wave收发器模块21,断电存储记忆系统22,微处理器23,继电器24,被控设备3
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,用于控制室内照明,包括遥控开关1、控制器2,其中,控制器2与所需控制的室内灯源串联,遥控开关1可使用固定底板安装在普通石灰墙、涂料墙等平面墙体上,或者作为手持遥控器使用。
控制器2与网关间通过Z-Wave无线通信协议建立无线通讯连接,可通过手机安装控制软件,遥控控制器2。
遥控开关1包括:能量采集按键触摸芯片11、共模滤波器12、超低功耗微控制器13、LED驱动电路14、Z-Wave收发器单元15,能量采集按键触摸芯片11与共模滤波器12连接,共模滤波器12与超低功耗微控制器13、超低功耗微控制器13分别与LED驱动电路14和Z-Wave收发器单元15连接。
控制器2包括:Z-Wave收发器模块21、微处理器23、继电器24、断电存储记忆系统22,所述的Z-Wave收发器模块21与微处理器23连接,微处理器23分别与继电器24和断电存储记忆系统22连接,继电器24与被控设备连接。
控制器2与遥控开关1通过Z-Wave收发器模块21与Z-Wave收发器单元15连接。
使用时,先将控制器2与遥控开关1配对,确保能控制相应的灯,在网关处于加网过程中时,500ms内连续按压遥控开关1的对应按键3次,此时对应的控制器2处于加网状态,稍后加网成功;也可无遥控开关1的情况下,可以500ms内连续按压控制器2的功能键3次,此时对应的控制器处于加网状态,稍后加网成功;完成控制器2与遥控开关1的对应配对后,可以实现本地开关遥控,完成Z-Wave入网后,可以实现Z-Wave组网控制,本地控制支持状态上报。
本实施例控制器2的Z-Wave收发器模块21与遥控开关1所用Z-Wave收发器单元15均采用ZM5202型RF通讯模块,支持Z-Wave无线通信协议。Z-Wave收发器模块21用于控制器2与网关或遥控开关1间建立基于Z-Wave无线通信技术的通讯连接,将接收到的控制信号传送至微处理器23,微处理器23经分析运算将执行信号送至继电器24,继电器24吸合与释放控制电路通断,进而控制室内灯源,实现无线控制。
所述控制器2内部集成有断电存储记忆系统22,断电存储记忆系统22与微处理器23连接,遥控开关1只需与控制器2建立一次连接通讯,之后使用时控制器可自动识别,不需重新建立通信。
能量采集按键触摸芯片11选用的是STM8L101F3超低功耗8位微控制器,工作模式功耗为127uW/MHz,休眠模式功耗为3.25μW/MHz的微型控制器,采用能量采集微动力自发电装置,采集动作产生的微弱能量,存储转化微弱能量,将机械能转化为电能,配合极低功耗的功能电路,将此能量充分利用上,不需定期更换电池,实现无源控制。
LED驱动电路14采用MY922ISS模块,用于控制遥控开关上的指示灯。
共模滤波器12用于滤除电路中的谐波和干扰。
可实现控制器2与遥控开关1的一对多,多对一控制,既可以一个遥控开关1遥控多个控制器2,也可以多个遥控开关1控制一个控制器2,实现多地控制。

Claims (2)

1.一种基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,其特征在于,包括遥控开关、控制器;
所述遥控开关包括:能量采集按键触摸芯片、共模滤波器、超低功耗微控制器、LED驱动电路、Z-Wave收发器单元;能量采集按键触摸芯片11与共模滤波器12连接,共模滤波器12与超低功耗微控制器13、超低功耗微控制器13分别与LED驱动电路14和Z-Wave收发器单元15连接。
所述控制器包括:Z-Wave收发器模块、微处理器、继电器、断电存储记忆系统;所述的Z-Wave收发器模块21与微处理器23连接,微处理器23分别与继电器24和断电存储记忆系统22连接,继电器24与被控设备连接。
控制器2与遥控开关1通过Z-Wave收发器模块21与Z-Wave收发器单元15连接。
所述能量采集按键触摸芯片含微动力自发电装置,按压能量采集按键触摸芯片时,产生的电信号作为控制信号,微动力自发电装置产生的电能供电路运行;
所述共模滤波器滤除电路中的谐波和干扰;
所述超低功耗微控制器是指工作模式功耗控制在130uW/MHz以下,休眠模式功耗控制在3.5μW/MHz以下的微型控制器,控制信号输入超低功耗微控制器,经分析运算,输出指示信号控制LED驱动电路相应LED灯,输出控制信号控制Z-Wave收发器单元与控制器通讯;
所述控制器串联在被控设备的电路中,通过控制电路中的电流进而控制被控设备的运行;
所述控制器与所述遥控开关间通过Z-Wave无线通信协议建立无线通讯连接,控制器的Z-Wave收发器模块接收到遥控开关的控制信号,经微处理器控制继电器的吸合与释放,进而控制被控设备的运行与停止;
所述控制器可与一个以上遥控开关建立通讯连接,由多个遥控开关控制;
所述遥控开关可与一个以上控制器建立通讯连接,同时控制多个控制器;
所述控制器内部集成有断电存储记忆系统。
2.根据权利要求1所述的基于Z-Wave无线通信技术的无源无线智能开关,其特征在于,可将控制器与家庭网关和路由器间通过Z-Wave无线通信协议建立无线通讯连接,实现智能家庭组网控制;并且可以在手机加载控制软件,通过网关,与控制器建立通讯,通过遥控控制器,进而控制被控设备。
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