CN108844287A - 一种集成开关控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成开关控制装置，其包括设置在PCB板上的市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、微处理器和电吸锁开关；所述微处理器分别与市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、及电吸锁开关连接。本发明通过温湿度传感器获取温度和湿度信息，将该信息通过WIFI模块上传至云端；并采集冰柜门开关信号，控制电吸锁吸合，具有结构简单、成本低、能够实时采集冰柜温湿度信息以及开关信息等优点。

Description

一种集成开关控制装置

技术领域

本发明属于电路控制技术领域，具体涉及一种集成开关控制装置。

背景技术

现有的保鲜冰柜的柜门在日常开闭合过程中，只能起到物理技术开闭合作用，然而当保鲜冰柜处于租售状态下，无法采集柜体内的温湿度，同时柜门开闭合状态无法上传记录。

发明内容

本发明的发明目的是：为了克服现有技术中的技术缺陷，本发明提出了一种集成开关控制装置，可以控制开关电源，利用温湿度传感器获取温度和湿度数据，将信息上报云端，采集冰柜门开关信号。

本发明的技术方案是：一种集成开关控制装置，包括设置在PCB板上的市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、微处理器和电吸锁开关；所述微处理器分别与市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、及电吸锁开关连接。

进一步地，所述市电输入保护电路中，压敏电阻ZNR101分别与安规电容CX101、电阻R101、电感L101、串联的高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102、安规电容CX102并联连接，所示高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102的连接端接地，所述压敏电阻ZNR101的一端通过保险丝F101与交流电火线端ACL连接，另一端与交流电零线端ACN连接，所述安规电容CX102的两端均与接线端口J101连接。

进一步地，所述稳压开关电源模块中，稳压芯片U101的引脚8通过电容C102与引脚1连接，引脚1通过电感L102连接电源，所述电感L102的一端通过二极管D101接地，另一端通过并联的贴片电容EC102和电容C103接地，稳压芯片U1的引脚7通过电阻R104与引脚2连接，还通过并联的贴片电容EC101和电容C101与接线端口J2连接，所述电容C101的一端连接电源，另一端接地，引脚2还通过电阻R106接地，稳压芯片U1的引脚6通过电阻R103接地，引脚5接地，引脚4通过电阻R108连接电源，还通过电阻R107接地，稳压芯片U1的引脚3通过电容C104和电阻R8105接地。

进一步地，所述电源输出控制模块中，芯片U301的一输入端通过二极管D305与输出端OUT1连接，另一输入端通过电阻R301和电阻R302与输出端OUT2连接，一输出端通过光敏二极管LED301和电阻R313连接电源，同时该输出端连接电源并通过电容C301接地，另一输出端接地，所述输出端OUT1与输出端OUT2之间串接可调电阻VR301并分别与无极性电容CX102的两端连接，所述可调电阻VR301与无极性电容CX102之间串联开关K301，所述开关K301与二极管D301并联，其一端连接电源，另一端通过电阻R314与接线插座CN301连接，所述电阻R314的另一端通过电阻R315和电阻R316接地，所述二极管D301的正极与三极管Q301的集电极连接，所述三极管Q301的发射极接地，基极通过电阻R308接地，并与电阻R304连接。

进一步地，所述电源输出控制模块还包括多个其它电源输出控制单元，所述其它电源输出控制单元中，开关K302与可调电阻VR302并联并与接线端口J301连接，还与二极管D302并联，其一端连接电源，另一端与三极管Q302连接，所述二极管D302的两端还与串联的电阻R312和光敏二极管LED302并联，所述三极管Q302的发射极接地，基极通过电阻R309接地，并与电阻R305连接。

进一步地，所述WIFI模块中，芯片U202的引脚3和引脚8均连接电源，引脚9和引脚17接地，引脚16分别与MOS管Q202和电阻R202连接，电阻R202的另一端连接电源，MOS管Q202的栅极连接电源，源极通过电阻R201连接电源，芯片U202的引脚15分别与MOS管Q203和电阻R204连接，电阻R204的另一端连接电源，MOS管Q203的栅极连接电源，源极通过电阻R203连接电源。

进一步地，所述电吸锁开关中，二极管D401的正极和负极分别与接线插座CN401连接，其负极连接电源，正极与MOS管Q401的漏极连接，所述MOS管Q401的源极接地，栅极通过电阻R407接地，并与电阻R401连接。

进一步地，所述微处理器中，芯片U201的引脚1和引脚32均与程序烧写端口J0连接，引脚2与电源指示灯连接，引脚3和引脚4与按键开关连接，引脚5、引脚6和引脚8均与温湿度传感器连接，引脚7连接电源并通过电容C205接地，引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14均与电吸锁开关连接，引脚15与接线插座CN203连接，引脚16和引脚17均与WIFI模块连接，引脚18、引脚19和引脚20均与时钟IC连接，引脚21接地并通过并联的电容C204和电容C202与引脚23连接，引脚22与USB接口连接，引脚23连接电源，引脚24和引脚25均与单片机串口连接，引脚26、引脚27和引脚28均与电源输出控制模块连接。

本发明的有益效果是：本发明通过温湿度传感器获取温度和湿度信息，将该信息通过WIFI模块上传至云端；并采集冰柜门开关信号，控制电吸锁吸合，具有结构简单、成本低、能够实时采集冰柜温湿度信息以及开关信息等优点。

附图说明

图1是本发明的集成开关控制装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中市电输入保护电路示意图；

图3是本发明实施例中稳压开关电源模块示意图；

图4是本发明实施例中电源输出控制模块及其它电源输出控制单元示意图；

图5是本发明实施例中WIFI模块示意图；

图6是本发明实施例中微处理器示意图。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明的集成开关控制装置的结构示意图。一种集成开关控制装置，包括设置在PCB板上的市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、微处理器和电吸锁开关；所述微处理器分别与市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、及电吸锁开关连接。

在本发明的一个可选实施例中，上述市电输入保护电路中，压敏电阻ZNR101分别与安规电容CX101、金属氧化膜电阻R101、电感线圈L101、两个串联的高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102、安规电容CX102并联连接，高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102的连接端接地，压敏电阻ZNR101的一端通过自恢复保险丝F101与交流电火线端ACL连接，另一端与交流电零线端ACN连接，安规电容CX102的两端分别与接线端口J101的接口1和接口2连接。如图2所示，为本发明实施例中市电输入保护电路示意图。

本发明的市电输入保护电路用于保护后续电路电压电流安全，为后续电路模块提供稳定的电压电流环境条件；自恢复保险丝F101用于防止电路板因外界因素导致短路形成过高电流，起到一个保险的作用，防止后续电子元器件因过高电流而烧坏；两枚安规电容器(CX101 0.68uF/275V、CX102 0.47uF/275V)用于滤波，过滤掉市电中的杂波而只保留正弦波；压敏电阻ZNR101是压敏电阻是限压型过压保护器件，反应速度快，浪涌吸收能力强，具有很好的防浪涌效果；两枚高压瓷片安规电容器(CY101 4700pF、CY102 4700pF)中间引出接地；PE是在电源系统中的保护接地，其主要用来进行防雷接地、安全接地。

在本发明的一个可选实施例中，上述稳压开关电源模块中，稳压芯片U101的引脚8通过电容C102与引脚1连接，引脚1通过电感L102连接5V电源，电感L102的一端通过二极管D101接地，另一端通过并联的贴片电容EC102和电容C103接地，稳压芯片U1的引脚7通过电阻R104与引脚2连接，还通过并联的贴片电容EC101和电容C101分别与接线端口J2的接口1和接口2连接，电容C101的一端连接12V电源，另一端接地，引脚2还通过电阻R106接地，稳压芯片U1的引脚6通过电阻R103接地，引脚5接地，引脚4通过电阻R108连接5V电源，还通过电阻R107接地，稳压芯片U1的引脚3通过电容C104和电阻R8105接地。如图3所示，为本发明实施例中稳压开关电源模块示意图。

本发明的稳压开关电源模块采用mp1584开关电源芯片，将外部输入12v电压降为5v，提供给单片机使用，采用独立外置方式，通过导线与控制板相连。

在本发明的一个可选实施例中，上述电源输出控制模块中，芯片U301的一输入端通过二极管D305与输出端OUT1连接，另一输入端通过电阻R301和电阻R302与输出端OUT2连接，一输出端通过光敏二极管LED301和电阻R313连接5V电源，同时该输出端连接5V电源并通过电容C301接地，另一输出端接地，输出端OUT1与输出端OUT2之间串接可调电阻VR301并分别与安规电容CX102的两端连接，可调电阻VR301与安规CX102之间串联开关K301，开关K301与二极管D301并联，其一端连接12V电源，另一端通过电阻R314与接线插座CN301的接口2连接，接线插座CN301的接口1连接12V电源，接口3接地，电阻R314的另一端通过电阻R315和电阻R316接地，二极管D301的正极与三极管Q301的集电极连接，三极管Q301的发射极接地，基极通过电阻R308接地，并与电阻R304连接。如图4所示，为本发明实施例中电源输出控制模块及其它电源输出控制单元示意图。

本发明的电源输出控制模块还包括三个其它电源输出控制单元，具体为第一其它电源输出控制单元、第二其它电源输出控制单元和第三其它电源输出控制单元。

第一其它电源输出控制单元中，开关K302与可调电阻VR302并联并与接线端口J301连接，还与二极管D302并联，二极管D302的两端还与串联的电阻R312和光敏二极管LED302并联，二极管D302的负极连接12V电源并与电阻R312的一端连接，正极与三极管Q302的集电极连接并与光敏二极管LED302的负极连接，三极管Q302的发射极接地，基极通过电阻R309接地，并与电阻R305连接；

第二其它电源输出控制单元中，开关K303与可调电阻VR303并联，可调电阻VR303的一端与安规电容CX102的一端连接，另一端与接线端口J302的接口1连接，接线端口J302的接口2与安规电容CX102的另一端连接，开关K303还与二极管D303并联，二极管D303的负极连接12V电源，正极与三极管Q303的集电极连接，三极管Q303的发射极接地，基极通过电阻R309接地，并与电阻R305连接；

第三其它电源输出控制单元中，开关K304与可调电阻VR304并联，可调电阻VR304的一端与安规电容CX102的一端连接，另一端与接线端口J303的接口1连接，接线端口J303的接口2与安规电容CX102的另一端连接，开关K304还与二极管D304并联，二极管D304的负极连接12V电源，正极与三极管Q304的集电极连接，三极管Q304的发射极接地，基极通过电阻R311接地，并与电阻R307连接；

本发明的电源输出控制模块由微处理器控制，可以通过微处理器开启或者关闭保鲜装置电源与连接广告板电源，采用的控制原理是通过微处理器的输入输出口控制继电器开关，是一种低压控制高压的方式，安全可靠。

在本发明的一个可选实施例中，上述WIFI模块中，芯片U202采用ESP-12SWIFI芯片，其的引脚3和引脚8均连接3.3V电源，引脚9和引脚17接地，引脚16分别与MOS管Q202漏极和电阻R202的一端连接，电阻R202的另一端连接3V电源，MOS管Q202的栅极连接3.3V电源，源极通过电阻R201连接5V电源，芯片U202的引脚15分别与MOS管Q203漏极和电阻R204的一端连接，电阻R204的另一端连接3.3V电源，MOS管Q203的栅极连接3.3V电源，源极通过电阻R203连接5V电源。如图5所示，为本发明实施例中WIFI模块示意图。

本发明的WIFI模块还包括降压模块，降压模块中，芯片U204采用SPX1117降压芯片，其引脚3连接5V电源，引脚1接地，引脚2和引脚4连接3.3V电源，并通过并联的电容C201和电容C203接地。

本发明的WIFI模块利用降压芯片将开关电源模块输出的5v电压降为3.3v，供WiFi模块ESP-12S使用；WiFi模块ESP-12S可以将温湿度传感器获取的温度和湿度信息和冰柜门开关信号上报给云端，还可以远程控制保鲜装置的开关。与因特网的连接，可以连接租户现有的WIFI，或者安装4G路由器模块。控制板提供USB接口的5V输出，可以为4G路由器模块供电。

在本发明的一个可选实施例中，上述电吸锁开关设置为六个，具体为第一电吸锁开关、第二电吸锁开关、第三电吸锁开关、第四电吸锁开关、第五电吸锁开关、第六电吸锁开关。

第一电吸锁开关中，二极管D401的负极与接线插座CN401的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN401的接口2连接，还与MOS管Q401的漏极连接，MOS管Q401的源极接地，栅极通过电阻R407接地，并与电阻R401连接。

第二电吸锁开关中，二极管D402的负极与接线插座CN402的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN402的接口2连接，还与MOS管Q402的漏极连接，MOS管Q402的源极接地，栅极通过电阻R408接地，并与电阻R402连接。

第三电吸锁开关中，二极管D403的负极与接线插座CN403的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN403的接口2连接，还与MOS管Q403的漏极连接，MOS管Q403的源极接地，栅极通过电阻R409接地，并与电阻R403连接。

第四电吸锁开关中，二极管D404的负极与接线插座CN404的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN404的接口2连接，还与MOS管Q404的漏极连接，MOS管Q404的源极接地，栅极通过电阻R410接地，并与电阻R404连接。

第五电吸锁开关中，二极管D405的负极与接线插座CN405的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN405的接口2连接，还与MOS管Q405的漏极连接，MOS管Q405的源极接地，栅极通过电阻R411接地，并与电阻R405连接。

第六电吸锁开关中，二极管D406的负极与接线插座CN406的接口1连接，还连接12V电源，正极与接线插座CN406的接口2连接，还与MOS管Q406的漏极连接，MOS管Q406的源极接地，栅极通过电阻R412接地，并与电阻R406连接。

在本发明的一个可选实施例中，如图6所示，为本发明实施例中微处理器示意图。上述微处理器中，芯片U201的引脚1与程序烧写端口J0的接口3连接，引脚32与程序烧写端口J0的接口2连接，程序烧写端口J0的接口1接地，接口4连接5V电源；

芯片U201的引脚2与电源指示灯连接，电源指示灯中，光敏二极管的正极通过电阻R207连接5V电压，负极与芯片U201的引脚2连接。

芯片U201的引脚3和引脚4与按键开关连接，按键开关中，按键开关SW201和按键开关SW202的一端均接地，另一端分别与芯片U201的引脚3和引脚4连接。

芯片U201的引脚5、引脚6和引脚8均与温湿度传感器连接，温湿度传感器中，芯片AN201采用湿度传感器AM2301，其引脚1连接5V电源，并通过电容C208接地，还通过电阻R205与引脚2连接，芯片AN201的引脚2与芯片U201的引脚6连接，引脚3接地，引脚4与芯片U201的引脚8连接。温湿度传感器可以获取冰柜内的温湿度数据，并将数据上传到云平台。

芯片U201的引脚7连接电源并通过电容C205接地，引脚9与第一电吸锁开关中电阻R401的另一端连接，引脚10与第二电吸锁开关中电阻R402的另一端连接，引脚11与第三电吸锁开关中电阻R403的另一端连接，引脚12与第四电吸锁开关中电阻R404的另一端连接，引脚13与第五电吸锁开关中电阻R405的另一端连接，引脚14与第六电吸锁开关中电阻R406的另一端连接。

芯片U201的引脚15与接线插座CN203的接口1连接，接线插座CN203的接口2接地。

芯片U201的引脚16与WIFI模块中MOS管Q202的源极连接，引脚17与WIFI模块中MOS管Q203的源极连接。

芯片U201的引脚18、引脚19和引脚20均与时钟IC连接，时钟IC中，芯片U203采用时钟芯片DS1302，其引脚8通过电池BT201接地，引脚7与芯片U201的引脚20连接，引脚6与芯片U201的引脚19连接，引脚5与芯片U201的引脚18连接，引脚4接地，引脚3通过晶振Y201与引脚2连接，引脚1连接5V电源并通过电容C206接地。

芯片U201的引脚21接地并通过并联的电容C204和电容C202与引脚23连接，引脚22与USB接口连接，引脚23连接5V电源；USB接口中，三极管Q201的发射极连接5V电源，基极通过电阻R208与芯片U201的引脚22连接，集电极与USBtype-a接口USB201的接口1连接，还与Vusb端连接，USBtype-a接口USB201的接口4接地。

芯片U201的引脚24与单片机串口的引脚2连接，引脚25与单片机串口的引脚3连接，单片机串口的引脚1接地，引脚4连接5V电源。

芯片U201的引脚26与电源输出控制模块中电阻R316和电阻R315的连接端连接，引脚27与电源输出控制模块中电阻304的另一端连接，引脚28与电源输出控制模块中芯片U301的一输出端连接，引脚29与第二其它电源输出控制单元中电阻R306的另一端连接，引脚30与第三其它电源输出控制单元中电阻R307的另一端连接，引脚31与第一其它电源输出控制单元中电阻R305的另一端连接。

本发明利用生鲜食品冰寒超长保鲜冰柜柜门集成开关控制中的温湿度传感器获取温度和湿度信息，将该信息上报给云端，采集冰柜门开关信号，冰柜门关闭时并且在有效的租期之内才打开保鲜机电源。云端可以更新租期，并且可手动切断保鲜机的电源。可以接最多6个电吸锁，租期结束后，控制电吸锁吸合，此时租户不能打开冰柜门，关闭电源后，电吸锁失效，冰柜门打开。控制板集成实时时钟模块，可以准确计算租期，由于有纽扣电池，在断电时也可以计算租期。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种集成开关控制装置，其特征在于，包括设置在PCB板上的市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、微处理器和电吸锁开关；所述微处理器分别与市电输入保护电路、稳压开关电源模块、电源输出控制模块、WIFI模块、及电吸锁开关连接。

2.如权利要求1所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述市电输入保护电路中，压敏电阻ZNR101分别与安规电容CX101、电阻R101、电感L101、串联的高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102、安规电容CX102并联连接，所示高压瓷片安规电容CY101和高压瓷片安规电容CY102的连接端接地，所述压敏电阻ZNR101的一端通过保险丝F101与交流电火线端ACL连接，另一端与交流电零线端ACN连接，所述安规电容CX102的两端均与接线端口J101连接。

3.如权利要求2所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述稳压开关电源模块中，稳压芯片U101的引脚8通过电容C102与引脚1连接，引脚1通过电感L102连接电源，所述电感L102的一端通过二极管D101接地，另一端通过并联的贴片电容EC102和电容C103接地，稳压芯片U1的引脚7通过电阻R104与引脚2连接，还通过并联的贴片电容EC101和电容C101与接线端口J2连接，所述电容C101的一端连接电源，另一端接地，引脚2还通过电阻R106接地，稳压芯片U1的引脚6通过电阻R103接地，引脚5接地，引脚4通过电阻R108连接电源，还通过电阻R107接地，稳压芯片U1的引脚3通过电容C104和电阻R8105接地。

4.如权利要求3所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述电源输出控制模块中，芯片U301的一输入端通过二极管D305与输出端OUT1连接，另一输入端通过电阻R301和电阻R302与输出端OUT2连接，一输出端通过光敏二极管LED301和电阻R313连接电源，同时该输出端连接电源并通过电容C301接地，另一输出端接地，所述输出端OUT1与输出端OUT2之间串接可调电阻VR301并分别与无极性电容CX102的两端连接，所述可调电阻VR301与无极性电容CX102之间串联开关K301，所述开关K301与二极管D301并联，其一端连接电源，另一端通过电阻R314与接线插座CN301连接，所述电阻R314的另一端通过电阻R315和电阻R316接地，所述二极管D301的正极与三极管Q301的集电极连接，所述三极管Q301的发射极接地，基极通过电阻R308接地，并与电阻R304连接。

5.如权利要求4所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述电源输出控制模块还包括多个其它电源输出控制单元，所述其它电源输出控制单元中，开关K302与可调电阻VR302并联并与接线端口J301连接，还与二极管D302并联，其一端连接电源，另一端与三极管Q302连接，所述二极管D302的两端还与串联的电阻R312和光敏二极管LED302并联，所述三极管Q302的发射极接地，基极通过电阻R309接地，并与电阻R305连接。

6.如权利要求5所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述WIFI模块中，芯片U202的引脚3和引脚8均连接电源，引脚9和引脚17接地，引脚16分别与MOS管Q202和电阻R202连接，电阻R202的另一端连接电源，MOS管Q202的栅极连接电源，源极通过电阻R201连接电源，芯片U202的引脚15分别与MOS管Q203和电阻R204连接，电阻R204的另一端连接电源，MOS管Q203的栅极连接电源，源极通过电阻R203连接电源。

7.如权利要求6所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述电吸锁开关中，二极管D401的正极和负极分别与接线插座CN401连接，其负极连接电源，正极与MOS管Q401的漏极连接，所述MOS管Q401的源极接地，栅极通过电阻R407接地，并与电阻R401连接。

8.如权利要求7所述的集成开关控制装置，其特征在于，所述微处理器中，芯片U201的引脚1和引脚32均与程序烧写端口J0连接，引脚2与电源指示灯连接，引脚3和引脚4与按键开关连接，引脚5、引脚6和引脚8均与温湿度传感器连接，引脚7连接电源并通过电容C205接地，引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14均与电吸锁开关连接，引脚15与接线插座CN203连接，引脚16和引脚17均与WIFI模块连接，引脚18、引脚19和引脚20均与时钟IC连接，引脚21接地并通过并联的电容C204和电容C202与引脚23连接，引脚22与USB接口连接，引脚23连接电源，引脚24和引脚25均与单片机串口连接，引脚26、引脚27和引脚28均与电源输出控制模块连接。