CN108845595B - 一种带网关功能的分体式温控装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，该装置包括网关底座和温控器旋钮，本发明包含一个带物联网网关功能和温控执行装置控制的网关底座，一个带触摸显示屏的温控器旋钮实现设备的人机交互，包括显示和输入，从而实现更精确的控制，温控器旋钮通过无线通讯方式和底座进行信息交互，通过无线充电方式进行能量交互，网关和家庭设备也通过无线连接方式，通过温控器旋钮控制这些家庭设备的时候，无需通过因特网就可以实现，从而实现家庭设备更方便的智能化管理，平时不需要控制设备的时候，还可以作为一个简易的内容显示设备，整洁、安全、便利、舒适、健康、环保、节能。

Description

一种带网关功能的分体式温控装置及其方法

技术领域

本发明涉及无线能量传输、无线数据传输及智能控制技术领域，特别是一种带网关功能的分体式温控装置及其方法。

背景技术

温度控制，已经是人们日常生活的基本需求之一，作为温度控制的人机交互接口，温控器已经被广泛应用于日常生活、科学研究以及工农业生产等领域，温控器产品的发展，也已经从最初的模拟控制、无显示控制器，到带显示屏的数字式智能控制器，随着新技术的不断发展，高集成化、网络化、甚至人工智能、自适应的很多控制技术，也在被考虑和温度控制结合，创造出更智能的产品，更加人性化的符合不同人们的需求。

随着经济水平的不断提高，人们对生活水平的要求也在不断提高，室内环境，除了温度控制之外，还需要让生活条件更安全、便利、舒适、健康、环保、节能，家庭内的各种设备，比方说灯、窗帘、插座、摄像头、烟雾气体传感器、开关等，可以通过家庭物联网技术，实现智能化，网络化，智慧家庭，甚至智慧城市的理念，已经被市场所广泛接受。这些设备通过特定的无线连接技术，由一个家庭网关统一控制、管理，并通过这个网关连上因特网，实现远程数据收集、监控，以及交互。

然而，现有温控器存在以下问题：

1、现在的温控器功能比较单一，家庭物联网网关，也会是单独的一套设备，都安装在墙面的固定位置，两者都没有办法考虑到所有使用者的现实情况，比方说身高、腿脚方便性、或者便捷的局域网内控制，

2、现有的物联网温控器如果需要远程控制，用户必须打开手机、输入密码、打开软件、选择设备来进行控制，而且，一定需要连接上因特网才能实现远程控制，不是一件非常方便的事情。

3、现有的温控器只能反映安装位置的参数，无法反映用户所在位置的精确参数，从而造成不便于精确控制的问题。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，以解决无法反映用户所在位置的精确参数，从而造成不便于精确控制的问题，并且需通过因特网才能够实现家庭设备智能化管理，从而造成智能性较差的问题，同时功能性单一，无法进行内容显示的问题。

本发明是这样实现的，构造一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，该装置包括网关底座和温控器旋钮，所述网关底座包括LED灯带、发射线圈、磁铁、光传感器、天线、接线端子、控制板、外壳、面板、以太网、BT/WiFi、Zigbee、LoRa、蜂鸣器、电源模块、无线充电发射模块、压缩机控制模块、风道控制模块、湿度传感器、温度传感器和CPU i.Mx1020，所述面板外径与LED灯带进行粘接，所述面板顶端面中部设置有发射线圈，所述面板顶端面设置有三个磁铁，所述面板顶端面左后方设置有光传感器，所述面板顶端面内部左边安装有天线，所述外壳内部设置有控制板，所述控制板的左侧边沿安装有以太网插座，所述控制板的右侧边沿安装有接线端子，所述面板底端设置有外壳，，所述LED灯带、光传感器、以太网、BT/WiFi、Zigbee、LoRa、蜂鸣器、电源模块、无线充电发射模块、压缩机控制模块、风道控制模块、湿度传感器和温度传感器均与CPUi.Mx1020电连接，所述BT/WiFi、Zigbee和LoRa均与天线电连接，所述无线充电发射模块与发射线圈电连接，所述温控器旋钮包括第二LED灯带、机械旋钮、接收线圈、第二磁铁、电池、隐藏式支撑脚、圆形TFT、第二外壳、第二控制板、磁传感器、触摸屏、第二蜂鸣器、充电管理、无线充电接收模块、PM2.5传感器、第二湿度传感器、第二温度传感器、第二天线、第二BT/WiFi、LCD驱动、CPUi.Mx1060和坐标检测，所述圆形TFT外径设置有第二外壳，所述第二外壳外径底端设置有LED灯带，所述第二外壳外径顶端设置有机械旋钮，所述第二外壳底部中央设置有接收线圈，所述第二外壳底部设置有3个第二磁铁，所述第二外壳内设置有电池，所述第二外壳底端左右两边均设置有隐藏式支撑脚，所述第二外壳内设置有第二控制板，所述第二外壳底端外圈设置有第二LED灯带内径设置有磁传感器，所述LED灯带、机械旋钮、电池、磁传感器、第二蜂鸣器、无线充电接收模块、PM2.5传感器、第二湿度传感器、第二温度传感器、第二BT/WiFi、LCD驱动和坐标检测均与CPUi.Mx1060电连接，所述第二BT/WiFi与第二天线电连接，所述LCD驱动与圆形TFT电连接，所述坐标检测与触摸屏电连接，所述电池与充电管理电连接，所述无线充电接收模块与接收线圈连接。

本发明通过改进提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，本发明包含一个带物联网网关功能和温控执行装置控制的温控器底座，设备的人机交互，包括显示和输入，通过一个分体式的带显示屏的温控器旋钮完成，温控器旋钮内带传感器，相对于安装于固定位置的传感器，更能反映用户所在位置的精确参数，从而实现更精确的控制，温控器旋钮通过无线通讯方式和底座进行信息交互，通过无线充电方式进行能量交互，网关和家庭设备也通过无线连接方式，通过旋钮控制这些家庭设备的时候，无需通过因特网就可以实现，从而实现家庭设备更方便的智能化管理，平时不需要控制设备的时候，还可以作为一个简易的内容显示设备，整洁、安全、便利、舒适、健康、环保、节能。

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座(1)有两种方式接入因特网：以太网网线，或者BT/WiFi，当以有线方式接入的时候，BT/WiFi连接可以用作是网关底座和温控器旋钮的连接方式，此架构适合空间比较大的场景；当以无线WiFi方式接入因特网的时候，必须使用BT连接作为网关底座和温控器旋钮的信息传输方式，此架构适合相对空间比较小的场景；网关底座和家庭物联网控制节点的连接，通过Zigbee或者LoRa方式，网关底座和因特网以及和温控器旋钮的连接状态，通过外圈的LED灯带进行提示。

作为上述技术方案的改进，

所述网关底座的控制板位于控制器盒中，通过螺丝固定在墙面内，其工作电源通过固定于接线端子上的市电接入到电源模块后转换成控制板需要的各种直流输出，接线端子接有风道控制阀门或者压缩机开关控制线，用于控制设备的制冷和制热动作，温控器的显示和控制信号输入，由温控器旋钮，通过蓝牙或者第二BT/WiFi的方式连接，网关底座面板上有磁铁用于固定温控器旋钮，有光传感器检测固定的温控器旋钮否已经到位。

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所网关底座面板中央位置安装有无线充电发射模块的发射线圈，通过网关底座的控制板的发射控制电路，驱动无线能量传输，从而实现温控器旋钮吸附在网关底座上的时候，不仅可以实现数据交换，也可以达到给温控器旋钮进行充电的功能；

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮的显示和控制信号输入，由机械旋钮和TFT显示屏以及触摸屏共同完成，温控器旋钮通过蓝牙或者第二BT/WiFi的方式，与网关底座进行信息交互，温控器旋钮内带有电池，所以也可以和网关底座分离，单独使用，温控器旋钮包含有一个全屏幕的圆形TFT，圆形TFT内置触摸屏，圆形第二外壳包络有机械旋钮，通过机械旋钮动作启动显示，以及辅助显示内容的切换和选择，第二外壳有一圈第二LED灯带，用于指示连接状态、错误提示等，温控器旋钮的第二控制板位于第二外壳内，底盖上固定有无线充电接收模块的接收线圈接收网关底座发射过来的能量，通过温控器旋钮的第二控制板上的无线充电接收模块，转换成温控器旋钮的工作电源，或者给温控器旋钮内的电池充电；

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮带有两个隐藏式支撑脚，平时收纳在第二外壳内，当隐藏式支撑脚打开的时候，被控制器内的磁传感器检测到，温控器旋钮可以直接进入内容显示终端模式，结合第二控制板上设计的第二温度传感器、第二湿度传感器和PM.传感器，以及通过网关连接因特网获取内容，在圆形TFT上显示时间、温度、湿度、空气质量、天气预报信息，或者是使用者设定的感兴趣的新闻内容推送，温控器旋钮带第二蜂鸣器，可以做功能提示用，也可以结合时间功能，做闹钟声音提示；

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮的无线充电标准符合WPC规范，可以在所有通过WPC认证的发射器设备上被充电，考虑到后盖有第二磁铁，容易吸附易磁金属，无线充电发射模块功能具有金属异物检测算法；

作为上述技术方案的改进，

所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，按照如下方式运行；

第一：先将LED灯带固定在面板的外圈，将磁铁安装在对应位置，再将无线充电发射模块的发射线圈安装在面板的中间位置，然后将天线贴在LED灯带和线圈模组之间，再将光传感器安装在小孔位置，所有模块都通过插座，和网关底座的控制板对应位置连接，然后，将控制板通过螺丝，固定在面板上，然后盖上外壳，连接上网线到以太网，风道控制模块的连线、压缩机控制模块控制线以及电源线到接线端子，最后，将整个网关底座固定到墙面预留的孔位。

第二：然后采用CPUi.MX RT1020为参考设计，500MHz主频，控制板的工作电源由220V交流市电直接接入，通过电源模块，转换成供继电器、MOSFET等驱动器件需要的12V，供无线充电发射模块发射控制板需要的5V，以及供主芯片RT1020及其他芯片使用的3.3V，无线充电发射模块由NXP的MWCT1012控制，带5W无线传输能力，因为网关底座和温控器旋钮都带有固定用的磁铁的第二磁铁，很有可能吸附有易磁化的金属物体，而金属物体如果处在无线充电发射模块作用的交变电磁场中，会因为涡流效应，温度迅速上升，从而带来使用危险，所以本无线充电发射模块带有金属异物检测功能。

第三：然后主控芯片RT1020带BT、WiFi、Zigbee接口，分别于BT/WiFi模块和Zigbee模块连接，考虑到现在市场上除了Zigbee、BT的物联网连接方式，LoRa也在很多领域得到使用，所以，本发明的网关也支持LoRa连接，通过外置LoRa的方式，内容和协议都在CPUi.MXRT1020的程序空间内，网关底座接入因特网的方式可以是通过以太网方式，也可以通过BT/WiFi模块，推荐使用以太网接入方式，这样，不会占用WiFi连接功能，和温控器旋钮的连接就可以通过WiFi和BT两种方式，涵盖相对小空间和大空间两种使用场景。

第四：然后通过网关底座的控制板通过光传感器，配合无线充电发射模块接收到的信号，确定温控器旋钮是否在网关底座位置上，如果此时BT连接为建立状态，则整个系统进入温控器模式。

第五：然后CPUi.Mx1020通过控制板内的温度传感器、湿度传感器得到当前的空间信息，结合用户设定的控制目标，通过PID控制算法，智能控制风道控制模块和压缩机控制模块，用户设定的温度目标由用户在温控器旋钮上设定，并通过无线通讯模块输入到网关底座，设定温度、当前温度、湿度都在温控器旋钮上显示。

第六：然后通过温控器旋钮对温控器内容显示和信息输入，温控器旋钮内带有电池，给温控器旋钮内的所有电子设备提供日常使用能量，电池输出连接到第二控制板上，内容的显示通过连接到第二控制板上的圆形TFT，控制信号的输入，由连接到第二控制板上的触摸屏，和机械旋钮完成，温控器旋钮的连接状态、电池的电量信息等，通过和第二控制板连接的第二LED灯带实现，第二LED灯带安装在温控器旋钮的第二外壳上，和机械旋钮等圆、相邻，温控器旋钮的充电方式为无线充电，通过安装在后第二外壳上的接收线圈获得交流耦合能量，通过整流和充电管理电路给电池完成充电，第二外壳上，线圈外侧和网关底座对应的三个磁铁位置相同的坐标也分别安装有三个第二磁铁，三个磁铁和三个第二磁铁也是非对称分布，且位置一一对应，确保温控器旋钮和网关底座吸附的时候，为正常的显示角度，按照正常显示位置放置时候的温控器旋钮底部，设计有一对带磁性的隐藏式支撑脚，隐藏式支撑脚的位置状态，可以由连接在第二控制板上的磁传感器获得。

第七：同时还能通过CPUi.Mx1060作为参考设计用主CPU，此芯片可以工作在600MHz工作主频，带2D图像处理加速引擎，内置LCD控制器可以实现WXGA1366x 768像素的显示控制，圆形TFT的表面覆盖有触摸屏，每次触摸的具体位置坐标，有触摸屏内的控制器通过特定算法获得，CPUi.Mx1060带有第二BT/WiFi无线接口，通过第二BT/WiFi，以及配套的第二天线实现和网关底座的连接。

第八：考虑到温控器旋钮的耗电需求，以及内部空间的实际情况，电池使用锂聚合物电池，容量500mAh，充电电流通过无线充电接收模块的接收线圈通过耦合方式获得，然后通过无线充电接收模块输出直流能量，再通过充电管理，实现给电池的充电，本发明的无线充电标准，符合WPC规范，所以给本温控器旋钮的充电，不局限于网关底座，任何通过WPC认证的无线充电发射模块发射器都可以使用，当电池处于低电量的时候，启动第二LED灯带红色呼吸显示，当电池处于被充电状态的时候，启动第二LED灯带红色常亮，完成充电之后显示蓝色。

第九：并且能够通过温控器旋钮带有的第二温度传感器、第二湿度传感器和PM2.5传感器和主控CPUiMx1060连接，相对于网关底座上的第二温度传感器和第二湿度传感器，温控器旋钮上获得的信息，更能反映用户所在位置的实时空气信息，从而实现更加精确的系统控制，提升用户的实际使用感受，同时温控器旋钮上所带的一对隐藏式支撑脚的位置状态，由磁传感器实时检测获得，然后告知主控CPUiMx1060，当隐藏式支撑脚被打开的时候，温控器旋钮进入内容显示终端模式，此时圆形TFT显示当前的时间、温度、湿度、空气质量信息，在温控器旋钮联网的状态下，还可以设定用户感兴趣的内容推送，比方说新闻、交通路况等，也可以配合蜂鸣器，起到闹钟作用。

第十：本系统的信息输入除了使用触摸屏和机械旋钮，如果在空间允许的情况下，也可以加入麦克风阵列，实现语音输入。

本发明具有如下优点：本发明通过改进在此提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法纺织用可实现定量收线的机械装置，与同类型设备相比，具有如下改进及优点；

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座有两种方式接入因特网：以太网网线，或者BT/WiFi，当以有线方式接入的时候，BT/WiFi连接可以用作是网关底座和温控器旋钮的连接方式，此架构适合空间比较大的场景；当以无线BT/WiFi方式接入的时候，必须使用蓝牙连接作为网关底座和温控器旋钮的信息传输方式，此架构适合相对空间比较小的场景；网关底座和家庭物联网控制节点的连接，通过Zigbee或者LoRa方式，网关底座和因特网以及和温控器旋钮的连接状态，通过外圈的LED灯带进行提示。

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座的控制板位于控制器盒中，通过螺丝固定在墙面内，其工作电源通过固定于接线端子上的市电接入，网关底座的控制板上有电源模块转换成控制板需要的各种直流输出，接线端子还接有风道控制模块阀门或者压缩机控制模块开关控制线，用于控制设备的制冷和制热动作，温控器的显示和控制信号输入，由温控器旋钮，通过蓝牙或者第二BT/WiFi的方式连接，网关底座面板上有磁铁用于固定温控器旋钮，有光传感器检测固定的温控器旋钮是否已经到位。

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所网关底座面板中央位置安装有无线充电发射模块的发射线圈，通过网关底座的控制板的发射控制电路，驱动无线能量传输，从而实现温控器旋钮吸附在网关底座上的时候，不仅可以实现数据交换，也可以达到给温控器旋钮进行无线充电的功能。

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮的显示和控制信号输入，由分体式的温控器旋钮完成，温控器旋钮通过蓝牙或者第二BT/WiFi的方式，与网关底座进行信息交互，温控器旋钮内带有电池，可以固定在网关底座使用，也可以和网关底座分离，单独使用，温控器旋钮包含有一个全屏幕的圆形TFT，圆形TFT内置触摸屏，圆形第二外壳包络有机械旋钮，通过机械旋钮动作启动显示，以及辅助显示内容的切换和选择，第二外壳有一圈第二LED灯带，用于指示连接状态、错误提示等，温控器旋钮的第二控制板位于第二外壳内，底盖上固定有无线充电发射模块的接收线圈接收网关底座发射过来的能量，通过温控器旋钮的第二控制板上的无线充电发射模块接收控制电路，转换成温控器旋钮的工作电源，或者给温控器旋钮内的电池充电。

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮带有两个隐藏式支撑脚，平时收纳在第二外壳内，当隐藏式支撑脚打开的时候，被控制器内的磁传感器检测到，温控器旋钮可以直接进入内容显示终端模式，结合第二控制板上设计的第二温度传感器、第二湿度传感器和PM.传感器，以及通过网关连接因特网获取内容，在圆形TFT上显示时间、温度、湿度、空气质量、天气预报信息，或者是使用者设定的感兴趣的新闻内容推送，温控器旋钮带第二蜂鸣器，可以做功能提示用，也可以结合时间功能，做闹钟声音提示。

优点：本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮的无线充电标准符合WPC规范，可以在所有通过WPC认证的发射器设备上被充电，考虑到后盖有第二磁铁，容易吸附易磁金属，无线充电发射模块功能具有金属异物检测算法。

附图说明

图1是本发明的网关底座的立体示意图；

图2是本发明的网关底座系统设计图；

图3是本发明的温控器旋钮系统设计图；

图4是本发明的网关底座控制框图；

图5是本发明的温控器旋钮控制框图；

其中：网关底座-1、温控器旋钮-2、LED灯带-101、发射线圈-102、磁铁-103、光传感器-104、天线-105、接线端子-106、控制板-107、外壳-108、面板-109、以太网-110、BT/WiFi-111、Zigbee-112、LoRa-113、蜂鸣器-114、电源模块-115、无线充电发射模块-116、压缩机控制模块-117、风道控制模块-118、湿度传感器-119、温度传感器-120、CPUi.Mx1020-121、第二LED灯带-201、机械旋钮-202、接收线圈-203、第二磁铁-204、电池-205、隐藏式支撑脚-206、圆形TFT-207、第二外壳-208、第二控制板-209、磁传感器-210、触摸屏-211、第二蜂鸣器-212、充电管理-213、无线充电接收模块-214、PM2.5传感器-215、第二湿度传感器-216、第二温度传感器-217、第二天线-218、第二BT/WiFi-219、LCD驱动-220、CPUi.Mx1060-221、坐标检测-222。

具体实施方式

下面将结合附图1-4对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明通过改进在此提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，该装置包括网关底座1和温控器旋钮2，所述网关底座1包括LED灯带101、发射线圈102、磁铁103、光传感器104、天线105、接线端子106、控制板107、外壳108、面板109、以太网110、BT/WiFi111、Zigbee112、LoRa113、蜂鸣器114、电源模块115、无线充电发射模块116、压缩机控制模块117、风道控制模块118、湿度传感器119、温度传感器120和CPU i.Mx1020(121)，所述面板109外径与LED灯带101进行粘接，所述面板109顶端面中部设置有发射线圈102，所述面板109顶端面设置有三个磁铁103，所述面板109顶端面左后方设置有光传感器104，所述面板109顶端面内部左边安装有天线105，所述外壳108内部设置有控制板107，所述控制板107的左侧边沿安装有以太网插座110，所述控制板107的右侧边沿安装有接线端子106，所述面板109底端设置有外壳108，，所述LED灯带101、光传感器104、以太网110、BT/WiFi111、Zigbee112、LoRa113、蜂鸣器114、电源模块115、无线充电发射模块116、压缩机控制模块117、风道控制模块118、湿度传感器119和温度传感器120均与CPUi.Mx1020(121)电连接，所述BT/WiFi111、Zigbee112和LoRa113均与天线105电连接，所述无线充电发射模块116与发射线圈102电连接，所述温控器旋钮2包括第二LED灯带201、机械旋钮202、接收线圈203、第二磁铁204、电池205、隐藏式支撑脚206、圆形TFT207、第二外壳208、第二控制板209、磁传感器210、触摸屏211、第二蜂鸣器212、充电管理213、无线充电接收模块214、PM2.5传感器215、第二湿度传感器216、第二温度传感器217、第二天线218、第二BT/WiFi219、LCD驱动220、CPUi.Mx1060(221)和坐标检测222，所述圆形TFT207外径设置有第二外壳208，所述第二外壳208外径底端设置有LED灯带201，所述第二外壳208外径顶端设置有机械旋钮202，所述第二外壳208底部中央设置有接收线圈203，所述第二外壳208底部设置有3个第二磁铁204，所述第二外壳208内设置有电池205，所述第二外壳208底端左右两边均设置有隐藏式支撑脚206，所述第二外壳208内设置有第二控制板209，所述第二外壳208底端外圈设置有第二LED灯带201内径设置有磁传感器210，所述LED灯带201、机械旋钮202、电池205、磁传感器210、第二蜂鸣器212、无线充电接收模块214、PM2.5传感器215、第二湿度传感器216、第二温度传感器217、第二BT/WiFi219、LCD驱动220和坐标检测222均与CPUi.Mx1060(221)电连接，所述第二BT/WiFi 219与第二天线218电连接，所述LCD驱动220与圆形TFT207电连接，所述坐标检测222与触摸屏211电连接，所述电池205与充电管理213电连接，所述无线充电接收模块214与接收线圈203连接。

本发明通过改进提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，按照如下方式运行；

第一：先将LED灯带101固定在面板109的外圈，将磁铁103安装在对应位置，再将无线充电214的发射线圈102安装在面板109的中间位置，然后将天线105贴在LED灯带101和线圈模组102之间，再将光传感器104安装在小孔位置，所有模块都通过插座，和网关底座1的控制板107对应位置连接，然后，将控制板107通过螺丝，固定在面板109上，然后盖上外壳108，连接上网线到以太网110，风道控制118的连线、压缩机117控制线以及电源线到接线端子106，最后，将整个网关底座1固定到墙面预留的孔位。

第二：然后采用CPUi.MX RT1020(121)为参考设计，500MHz主频，控制板107的工作电源由220V交流市电直接接入，通过电源模块115，转换成供继电器、MOSFET等驱动器件需要的12V，供无线充电发射控制板116需要的5V，以及供主芯片RT1020及其他芯片使用的3.3V，无线充电116由NXP的MWCT1012控制，带5W无线传输能力，因为网关底座1和温控器旋钮2都带有固定用的磁铁103的第二磁铁204，很有可能吸附有易磁化的金属物体，而金属物体如果处在无线充电214作用的交变电磁场中，会因为涡流效应，温度迅速上升，从而带来使用危险，所以本无线充电116带有金属异物检测功能。

第三：然后主控芯片RT1020带BT、WiFi、Zigbee接口，分别于BT/WiFi模块111和Zigbee模块112连接，考虑到现在市场上除了Zigbee、BT的物联网连接方式，LoRa也在很多领域得到使用，所以，本发明的网关也支持LoRa连接，通过外置LoRa 113的方式，内容和协议都在CPUi.MX RT1020(121)的程序空间内，网关底座1接入因特网的方式可以是通过以太网110方式，也可以通过BT/WiFi 111模块，推荐使用以太网110接入方式，这样，不会占用WiFi连接功能，和温控器旋钮2的连接就可以通过WiFi和BT两种方式，涵盖相对小空间和大空间两种使用场景。

第四：然后通过网关底座1的控制板107通过光传感器104，配合无线充电116接收到的信号，确定温控器旋钮2是否在网关底座1位置上，如果此时BT连接为建立状态，则整个系统进入温控器模式。

第五：然后CPUi.Mx1020(121)通过控制板107内的温度传感器120、湿度传感器119得到当前的空间信息，结合用户设定的控制目标，通过PID控制算法，智能控制风道控制模块118和压缩机控制模块117，用户设定的温度目标由用户在温控器旋钮2上设定，并通过无线通讯模块输入到网关底座1，设定温度、当前温度、湿度都在温控器旋钮2上显示。

第六：然后通过温控器旋钮2对温控器内容显示和信息输入，温控器旋钮2内带有电池205，给温控器旋钮(2)内的所有电子设备提供日常使用能量，电池205输出连接到第二控制板209上，内容的显示通过连接到第二控制板209上的圆形TFT 207，控制信号的输入，由连接到第二控制板209上的触摸屏211和机械旋钮202完成，温控器旋钮2的连接状态、电池205的电量信息等，通过和第二控制板209连接的第二LED灯带201实现，第二LED灯带201安装在温控器旋钮2的第二外壳208上，和机械旋钮202等圆、相邻，温控器旋钮2的充电方式为无线充电，通过安装在后第二外壳208上的接收线圈203获得交流耦合能量，通过整流和充电管理213电路给电池205完成充电，第二外壳208上，线圈外侧和网关底座1对应的三个磁铁103位置相同的坐标也分别安装有三个第二磁铁204，三个磁铁103和三个第二磁铁204也是非对称分布，且位置一一对应，确保温控器旋钮2和网关底座1吸附的时候，为正常的显示角度，按照正常显示位置放置时候的温控器旋钮2底部，设计有一对带磁性的隐藏式支撑脚206，隐藏式支撑脚206的位置状态，可以由连接在第二控制板209上的磁传感器210获得。

第七：同时还能通过CPUi.Mx1060(221)作为参考设计用主CPU，此芯片可以工作在600MHz工作主频，带2D图像处理加速引擎，内置LCD控制器可以实现WXGA 1366x 768像素的显示控制，圆形TFT207的表面覆盖有触摸屏211，每次触摸的具体位置坐标，有触摸屏211内的控制器222通过特定算法获得，CPUi.Mx1060(221)带有第二BT/WiFi 219无线接口，通过第二BT/WiFi 219，以及配套的第二天线218实现和网关底座1的连接。

第八：考虑到温控器旋钮2的耗电需求，以及内部空间的实际情况，电池205使用锂聚合物电池，容量500mAh，充电电流通过无线充电接收模块214的接收线圈203通过耦合方式获得，然后通过无线充电接收模块214输出直流能量，再通过充电管理213，实现给电池205的充电，本发明的无线充电标准，符合WPC规范，所以给本温控器旋钮2的充电，不局限于网关底座1，任何通过WPC认证的无线充电发射器都可以使用，当电池205处于低电量的时候，启动第二LED灯带201红色呼吸显示，当电池205处于被充电状态的时候，启动第二LED灯带201红色常亮，完成充电之后显示蓝色。

第九：并且能够通过温控器旋钮2带有的第二温度传感器217、第二湿度传感器216和PM2.5传感器215和主控CPUiMx1060(221)连接，相对于网关底座1上的第二温度传感器120和第二湿度传感器119，温控器旋钮2上获得的信息，更能反映用户所在位置的实时空气信息，从而实现更加精确的系统控制，提升用户的实际使用感受，同时温控器旋钮2上所带的一对隐藏式支撑脚206的位置状态，由磁传感器210实时检测获得，然后告知主控CPUiMx1060(221)，当隐藏式支撑脚206被打开的时候，温控器旋钮2进入内容显示终端模式，此时圆形TFT 207显示当前的时间、温度、湿度、空气质量信息，在温控器旋钮2联网的状态下，还可以设定用户感兴趣的内容推送，比方说新闻、交通路况等，也可以配合蜂鸣器212，起到闹钟作用。

第十：本系统的信息输入除了使用触摸屏211和机械旋钮202，如果在空间允许的情况下，也可以加入麦克风阵列，实现语音输入。

本发明通过改进提供一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，本发明包含一个带物联网网关功能和温控执行装置控制的网关底座1，设备的人机交互，包括显示和输入，通过一个分体式的带圆形TFT 207的温控器旋钮2完成，温控器旋钮2内带传感器，相对于安装于固定位置的传感器，更能反映用户所在位置的精确参数，从而实现更精确的控制，温控器旋钮2通过无线通讯方式和网关底座1进行信息交互，通过无线充电方式进行能量交互，网关底座1和家庭设备也通过无线连接方式，通过机械旋钮202控制这些家庭设备的时候，无需通过因特网就可以实现，从而实现家庭设备更方便的智能化管理，平时不需要控制设备的时候，还可以作为一个简易的内容显示设备，整洁、安全、便利、舒适、健康、环保、节能。

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座1有两种方式接入因特网：以太网110网线，或者BT/WiFi 111，当以有线方式接入的时候，BT/WiFi111连接可以用作是网关底座1和温控器旋钮2的连接方式，此架构适合空间比较大的场景；当以无线WiFi方式接入因特网的时候，必须使用BT连接作为网关底座1和温控器旋钮2的信息传输方式，此架构适合相对空间比较小的场景；网关底座1和家庭物联网控制节点的连接，通过Zigbee112或者LoRa113方式，网关底座1和因特网以及和温控器旋钮2的连接状态，通过外圈的LED灯带101进行提示。

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座1的控制板107位于控制器盒中，通过螺丝固定在墙面内，其工作电源通过固定于接线端子106上的市电接入到电源模块115后转换成控制板107需要的各种直流输出，接线端子106还接有风道控制118阀门或者压缩机117开关控制线，用于控制设备的制冷和制热动作，温控器的显示和控制信号输入，由温控器旋钮2，通过蓝牙或者第二BT/WiFi 219的方式连接，网关底座面板1上有磁铁103用于固定温控器旋钮2，有光传感器104检测固定的温控器旋钮是否已经到位。

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述网关底座1面板109中央位置安装有无线充电接收模块214的发射线圈102，通过网关底座1的控制板107的发射控制电路，驱动无线能量传输，从而实现温控器旋钮2吸附在网关底座1上的时候，不仅可以实现数据交换，也可以达到给温控器旋钮2进行充电的功能；

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮2的显示和控制信号输入，由机械旋钮202和TFT显示屏207以及触摸屏210共同完成，温控器旋钮2通过蓝牙或者第二BT/WiFi 219的方式，与网关底座1进行信息交互，温控器旋钮2内带有电池205，所以也可以和网关底座1分离，单独使用，温控器旋钮2包含有一个全屏幕的圆形TFT207，圆形TFT207内置触摸屏211，圆形第二外壳208包络有机械旋钮202，通过机械旋钮202动作启动显示，以及辅助显示内容的切换和选择，第二外壳208有一圈第二LED灯带201，用于指示连接状态、错误提示等，温控器旋钮2的第二控制板209位于第二外壳208内，底盖上固定有无线充电接收模块214的接收线圈203接收网关底座1发射过来的能量，通过温控器旋钮2的第二控制板209上的无线充电接收模块214，转换成温控器旋钮2的工作电源，或者给温控器旋钮2内的电池205充电。

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮2带有两个隐藏式支撑脚206，平时收纳在第二外壳208内，当隐藏式支撑脚206打开的时候，被控制器内的磁传感器210检测到，温控器旋钮2可以直接进入内容显示终端模式，结合第二控制板209上设计的第二温度传感器217、第二湿度传感器216和PM2.5传感器215，以及通过网关连接因特网获取内容，在圆形TFT207上显示时间、温度、湿度、空气质量、天气预报信息，或者是使用者设定的感兴趣的新闻内容推送，温控器旋钮2带第二蜂鸣器212，可以做功能提示用，也可以结合时间功能，做闹钟声音提示。

本发明所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，所述温控器旋钮2的无线充电标准符合WPC规范，可以在所有通过WPC认证的发射器设备上被充电，考虑到后盖有第二磁铁204，容易吸附易磁金属，无线充电214功能具有金属异物检测算法。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：该装置包括网关底座(1)和温控器旋钮(2)，所述网关底座(1)包括LED灯带(101)、发射线圈(102)、磁铁(103)、光传感器(104)、天线(105)、接线端子(106)、控制板(107)、外壳(108)、面板(109)、以太网(110)、BT/WiFi(111)、Zigbee(112)、LoRa(113)、蜂鸣器(114)、电源模块(115)、无线充电发射模块(116)、压缩机控制模块(117)、风道控制模块(118)、湿度传感器(119)、温度传感器(120)和CPUi.Mx1020(121)，所述面板(109)外径与LED灯带(101)进行粘接，所述面板(109)顶端面中部设置有发射线圈(102)，所述面板(109)顶端面设置有三个磁铁(103)，所述面板(109)顶端面左后方设置有光传感器(104)，所述面板(109)顶端面内部左边安装有天线(105)，所述外壳(108)内部设置有控制板(107)，所述控制板(107)的左侧边沿安装有以太网插座(110)，所述控制板(107)的右侧边沿安装有接线端子(106)，所述LED灯带(101)、光传感器(104)、以太网(110)、BT/WiFi(111)、Zigbee(112)、LoRa(113)、蜂鸣器(114)、电源模块(115)、无线充电发射模块(116)、压缩机控制模块(117)、风道控制模块(118)、湿度传感器(119)和温度传感器(120)均与CPUi.Mx1020(121)电连接，所述BT/WiFi(111)、Zigbee(112)和LoRa(113)均与天线(105)电连接，所述无线充电发射模块(116)与发射线圈(102)电连接，所述温控器旋钮(2)包括第二LED灯带(201)、机械旋钮(202)、接收线圈(203)、第二磁铁(204)、电池(205)、隐藏式支撑脚(206)、圆形TFT(207)、第二外壳(208)、第二控制板(209)、磁传感器(210)、触摸屏(211)、第二蜂鸣器(212)、充电管理(213)、无线充电接收模块(214)、PM2.5传感器(215)、第二湿度传感器(216)、第二温度传感器(217)、第二天线(218)、第二BT/WiFi(219)、LCD驱动(220)、CPUi.Mx1060(221)和坐标检测(222)，所述圆形TFT(207)外径设置有第二外壳(208)，所述第二外壳(208)外径底端设置有LED灯带(201)，所述第二外壳(208)外径顶端设置有机械旋钮(202)，所述第二外壳(208)底部中央设置有接收线圈(203)，所述第二外壳(208)底部设置有3个第二磁铁(204)，所述第二外壳(208)内设置有电池(205)，所述第二外壳(208)底端左右两边均设置有隐藏式支撑脚(206)，所述所述第二外壳(208)内设置有第二控制板(209)，所述第二外壳(208)底端外圈设置有第二LED灯带(201)内径设置有磁传感器(210)，所述LED灯带(201)、机械旋钮(202)、电池(205)、磁传感器(210)、第二蜂鸣器(212)、无线充电接收模块(214)、PM2.5传感器(215)、第二湿度传感器(216)、第二温度传感器(217)、第二BT/WiFi(219)、LCD驱动(220)和坐标检测(222)均与CPUi.Mx1060(221)电连接，所述第二BT/WiFi(219)与第二天线(218)电连接，所述LCD驱动(220)与圆形TFT(207)电连接，所述坐标检测(222)与触摸屏(211)电连接，所述电池(205)与充电管理(213)电连接，所述无线充电接收模块(214)与接收线圈(203)连接；所述温控器旋钮(2)通过无线通讯方式和所述底座(1)进行信息交互，通过无线充电方式进行能量交互；

所述磁传感器(210)用于实时检测所述隐藏式支撑脚(206)的位置状态，当所述隐藏式支撑脚(206)被打开的时候，所述温控器旋钮(2)进入内容显示终端模式；

通过所述光传感器(104)，配合所述无线充电发射模块(116)接收到的信号，确定所述温控器旋钮(2)是否在网关底座(1)位置上，如果此时BT连接为建立状态，则整个系统进入温控器模式。

2.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：所述网关底座(1)有两种方式接入因特网：以太网(110)网线及BT/WiFi(111)，网关底座(1)和家庭物联网控制节点的连接，通过Zigbee(112)或者LoRa(113)方式，网关底座(1)和因特网以及和温控器旋钮(2)的连接状态，通过外圈的LED灯带(101)进行提示。

3.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：所述网关底座(1)的控制板(107)位于控制器盒中，通过螺丝固定在墙面内，其工作电源通过固定于接线端子(106)上的市电接入到电源模块(115)后转换成控制板(107)需要的各种直流输出，接线端子(106)还接有风道控制模块(118)阀门或者压缩机控制模块(117)开关控制线，用于控制设备的制冷和制热动作，温控器的显示和控制信号输入，由温控器旋钮(2)，通过蓝牙或者第二BT/WiFi(219)的方式连接，网关底座(1)面板(109)上有磁铁(103)用于固定温控器旋钮(2)，有光传感器(104)检测固定的温控器旋钮(2)是否已经到位。

4.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：所述网关底座(1)面板(109)中央位置安装有无线充电接收模块(214)的发射线圈(102)，通过网关底座(1)的控制板(107)的发射控制电路，驱动无线能量传输，从而实现温控器旋钮(2)吸附在网关底座(1)上的时候，不仅可以实现数据交换，也可以达到给温控器旋钮(2)进行充电的功能。

5.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：所述温控器旋钮(2)的显示和控制信号输入，由机械旋钮(202)和TFT显示屏(207)以及触摸屏(210)共同完成，温控器旋钮(2)通过蓝牙或者第二BT/WiFi(219)的方式，与网关底座(1)进行信息交互，温控器旋钮(2)内带有电池(205)，所以也可以和网关底座(1)分离，单独使用，温控器旋钮(2)包含有一个全屏幕的圆形TFT(207)，圆形TFT(207)内置触摸屏(211)，圆形第二外壳(208)包络有机械旋钮(202)，通过机械旋钮(202)动作启动显示，以及辅助显示内容的切换和选择，第二外壳(208)有一圈第二LED灯带(201)，用于指示连接状态、错误提示等，温控器旋钮(2)的第二控制板(209)位于第二外壳(208)内，底盖上固定有无线充电接收模块(214)的接收线圈(203)接收网关底座(1)发射过来的能量，通过温控器旋钮(2)的第二控制板(209)上的无线充电接收模块(214)，转换成温控器旋钮(2)的工作电源，或者给温控器旋钮(2)内的电池(205)充电。

6.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置，其特征在于：所述温控器旋钮(2)带有两个隐藏式支撑脚(206)，平时收纳在第二外壳(208)内，当隐藏式支撑脚(206)打开的时候，被控制器内的磁传感器(210)检测到，温控器旋钮(2)可以直接进入内容显示终端模式，结合第二控制板(209)上设计的第二温度传感器(217)、第二湿度传感器(216)和PM2.5传感器(215)，以及通过网关连接因特网获取内容。

7.根据权利要求1所述一种带网关功能的分体式温控装置及其方法，其特征在于：按照如下方式运行；

第一：先将LED灯带(101)固定在面板(109)的外圈，将磁铁(103)安装在对应位置，再将无线充电接收模块(214)的发射线圈(102)安装在面板(109)的中间位置，然后将天线(105)贴在LED灯带(101)和线圈模组(102)之间，再将光传感器(104)安装在小孔位置，所有模块都通过插座，和网关底座(1)的控制板(107)对应位置连接，然后将控制板(107)通过螺丝，固定在面板(109)上，然后盖上外壳(108)，连接上网线到以太网(110)，风道控制模块(118)的连线、压缩机控制模块(117)控制线以及电源线到接线端子(106)，最后，将整个网关底座(1)固定到墙面预留的孔位；

第二：然后采用CPUi.MX RT1020(121)为参考设计，500MHz主频，控制板(107)的工作电源由220V交流市电直接接入，通过电源模块(115)，转换成供继电器、MOSFET等驱动器件需要的12V，供无线充电发射模块发射控制板(116)需要的5V，以及供主芯片RT1020及其他芯片使用的3.3V，无线充电发射模块(116)由NXP的MWCT1012控制，带5W无线传输能力；

第三：然后主控芯片RT1020带BT、WiFi、Zigbee接口，分别于BT/WiFi模块(111)和Zigbee模块(112)连接，也支持LoRa连接，通过外置LoRa(113)的方式，内容和协议都在CPUi.MX RT1020(121)的程序空间内，网关底座(1)接入因特网的方式可以是通过以太网(110)方式，也可以通过BT/WiFi(111)模块，推荐使用以太网(110)接入方式，这样，不会占用WiFi连接功能，和温控器旋钮(2)的连接就可以通过WiFi和BT两种方式，涵盖相对小空间和大空间两种使用场景；

第四：然后通过网关底座(1)的控制板(107)通过光传感器(104)，配合无线充电发射模块(116)接收到的信号，确定温控器旋钮(2)是否在网关底座1位置上，如果此时BT连接为建立状态，则整个系统进入温控器模式；

第五：然后CPUi.Mx1020(121)通过控制板(107)内的温度传感器(120)、湿度传感器(119)得到当前的空间信息，结合用户设定的控制目标，通过PID控制算法，智能控制风道控制模块(118)和压缩机控制模块(117)，用户设定的温度目标由用户在温控器旋钮(2)上设定，并通过无线通讯模块输入到网关底座(1)，设定温度、当前温度、湿度都在温控器旋钮(2)上显示；

第六：然后通过温控器旋钮(2)对温控器内容显示和信息输入，温控器旋钮(2)内带有电池(205)，给温控器旋钮(2)内的所有电子设备提供日常使用能量，电池(205)输出连接到第二控制板(209)上，内容的显示通过连接到第二控制板(209)上的圆形TFT(207)，控制信号的输入，由连接到第二控制板(209)上的触摸屏(211)和机械旋钮(202)完成；

第七：同时还能通过CPUi.Mx1060(221)作为参考设计用主CPU，此芯片可以工作在600MHz工作主频，带2D图像处理加速引擎，内置LCD控制器可以实现WXGA 1366x 768像素的显示控制，圆形TFT(207)的表面覆盖有触摸屏(211)，每次触摸的具体位置坐标，有触摸屏(211)内的控制器(222)通过特定算法获得，CPUi.Mx1060(221)带有第二BT/WiFi(219)无线接口，通过第二BT/WiFi(219)，以及配套的第二天线(218)实现和网关底座(1)的连接；

第八：并且能够通过温控器旋钮(2)带有的第二温度传感器(217)、第二湿度传感器(216)和PM2.5传感器(215)和主控CPUiMx1060(221)连接，相对于网关底座(1)上的第二温度传感器(120)和第二湿度传感器(119)，温控器旋钮(2)上获得的信息；

第九：本系统的信息输入除了使用触摸屏(211)和机械旋钮(202)，如果在空间允许的情况下，也可以加入麦克风阵列，实现语音输入。

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