CN110187656A - 一种借WiFi插件的带定时功能电器 - Google Patents
一种借WiFi插件的带定时功能电器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种借WiFi插件的带定时功能电器,涉及电器自动控制技术领域,许多小家电如电饭煲、炖锅、养生炉、电陶炉、超声微孔雾化、学习型定时遥控等,能借助手机或电脑进行个性化设置,如高火时间、低火时间、保温时间、开机时间、关机时间等,很具实用性。本发明提出将带定时功能电器中的单片机通过I2C两线接口同ESP‑12 WiFi模块连接,ESP‑12 WiFi模块能无线连接手机或电脑实现方便直观的设置。起连接作用的ESP‑12 WiFi模块被设计成通用的插拔模块。定时功能电器本身不带时钟设置部件(指显示屏、按键组),使结构简洁、成本降低。手机或电脑的定时设置界面随时可调出查看或修改重设。
Description
技术领域
本发明涉及电器自动控制技术领域,尤其涉及一种借WiFi插件的带定时功能电器。
背景技术
虽然物联网有被商业夸大的显现,但它促成了网络技术向简洁精细化发展,也惠及到了非互联网领域,本发明就尝试将互联网技术用于直接连接“微型服务器ESP-12”。对于微控制电器,为实现更方便直观的设置(常规的时间设置操作,因显示屏简单、按键功能重叠,缺少数字时间格式等编辑键盘,很容易忘记)或人机交互,将单片机应用再加上WiFi连接手机或电脑,从而去掉成本高、占体积的显示屏、按键组,使外壳变小、设计简化。这种理想化的方案本来很不切实际,因为WiFi连手机或电脑的技术难度远超单片机典型应用的技术含量,然而这种情况随着ESP-12 WiFi单片机(ESP8266)模块的普及已不存在了,一种新的单片机+WiFi应用模式已经来到,本发明抛砖引玉,从典型的定时类电器应用作为开始。
发明内容
基于上述背景技术,本发明提供一种借WiFi插件的带定时功能电器。
本发明所采用的技术方案如下:一种借WiFi插件的带定时功能电器,由带定时功能电器及配套的WiFi插件两部分组成,所述带定时功能电器启动工作前先通过配套的WiFi插件,借助手机或电脑对其进行定时功能设置,所述的带定时功能电器及配套的WiFi插件特征为:
带定时功能电器设有四芯插口供配套的WiFi插件插上,实现用手机或电脑进行定时功能或参数设置、或调出查看或修改重设;
配套的WiFi插件是一种有封闭外壳的插拔模块,由ESP-12 WiFi模块及四芯插口构成,被设计成带四芯插口的插拔小部件,其中的ESP-12 WiFi模块通过四芯插口以I2C(master)两线串行总线接口方式同带定时功能电器中的微控制器MCU的I2C(slave)连接,四芯插口的排列为:+、SCL、SDA、-;
带定时功能电器设有一个启动按键、若干个LED工作状态指示;启动按键包括短按(短于0.5秒)、长按(超过0.5秒)、或逐次短按结合看工作状态指示LED,实现多功能选择启动;带定时功能电器中的微控制器的诸IO口分别同启动按键、工作状态指示LED连接;
微控制器中数据主动传手机或电脑采用(I2C)SCL上沿中断通知ESP-12模块,以及HTML5+JS的SSE服务器信息推送技术;
一个配套的WiFi插件在不同的时间可分别同多个多种所述的带定时功能电器连接,仅在需要改变设置的定时功能或检查确认时插上连接一下,平时拔掉不用;
带定时功能电器中的微控制器具有1K以上的flash EEPROM,用来保存所设置的参数,断电不丢失;
配套的WiFi插件被设计成具有通用性,除设有规定排列的四芯插口外,其中的ESP-12WiFi模块采用NODEMCU固件及LUA脚本语言编程,开源公开,提供包括HTML5+JS的SSE程序范例及I2C(master)两线串行总线接口以SCL上沿中断方式触发启动读发来的字节的程序范例,为让用户自己用脚本语言改写为更喜欢的操作界面(HTML5)或配更多的微控制器应用;并增加编程ESP-12所用的与电脑联机的USB连线接口;
手机或电脑无线连接WiFi插件采用WiFi直连(ESP-12的AP/STATION模式),ESP-12包括HTTP服务,手机或电脑不用下载安装APP,只要浏览器访问196.168.4.1或196.168.x.x,由无线路由器DHCP内定;不涉及第三方网络服务,也不需要通外网连接;
所述借WiFi插件的带定时功能电器的用法如下:
在带定时功能电器工作启动前,先用手机或电脑进行时间或定时功能设置,因此要插上配套的WiFi插件;若首次连接,手机或电脑在无线网络设置中找ESP-12、无密码或12345678,进行WIFI连接,连接成功后,打开浏览器访问196.168.4.1,进入操作界面后就可进行时间或定时功能设置;但更常用的做法是将当地的无线路由器WIFI连接名、密码置入配套的WiFi插件中,使每次插上后其自动会连接当地的WIFI;设置成功后记下所用的(DHCP)IP地址,此后手机或电脑无需再进无线网络设置中找ESP-12连接,仍连原来的当地WIFI即可,当手机或电脑再要联机设置时,只要用浏览器访问196.168.0.103即可;
进入手机或电脑上设置界面,有动态操作提示,包括直接测试效果或设置确认;设置满意后,拔掉WiFi插拔模块,以后的使用或启停工作只要按所述带定时功能电器上的启动按键、观察LED工作状态指示即可;
手机或电脑设置时间或定时有HTML5标准时间控件出现,只要选:月、日、时、分、周中某数字、或直接输入数字;
所述带定时功能电器的微控制器MCU连接的驱动电路,根据定时功能不同,典型的几类及连接方式如下:
(1)光耦隔离固态继电器SSR的输入端串限流电阻R接微控制器MCU输出口;光耦隔离固态继电器SSR的两输出端串限流电阻R1接双向可控硅BCR的T2、G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,双向可控硅BCR的T1、T2端就是等效的强电通断控制开关,可开关电机类、电热类、灯泡、及所有交流电器;
(2)对不会引起触电的应用场合,可省掉占体积的光耦隔离固态继电器SSR,改用小电流触发型双向可控硅BCR1替代,微控制器MCU输出口Pk.x串限流电阻R1接BCR1的G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,BCR1的T2端串限流电阻R3接双向可控硅BCR2的G触发端,G触发端同时连接电阻R4到BCR2的T1端,BCR1的T1端、R2一端、BCR2的T2端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接,BCR2的T1端接被控电器交流电输入的一端,被控电器交流电输入的另一端接220V交流电另一端;BCR1、BCR2两级可控硅输出可带千瓦级交流电器,对不到千瓦的交流电器,只要一只小电流触发型双向可控硅BCR1就够了,BCR1的T2端即为接被控电器交流电输入的一端;被控电器包括电机类、电热类、灯泡、及所有交流电器;
(3)对不会引起触电的应用场合,若干微控制器MCU输出口Pk.x分别串限流电阻R3接若干小触发电流型双向可控硅BCR的G触发端,各BCR的T2输出端即为多个被控电器交流电输入的一端,包括多档电机的多个供电输入端;多个被控电器交流电输入的另一端连接在一起接220V交流电另一端,或多档电机的公共供电输入端接220V交流电另一端;这若干个BCR的T1端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接;以此实现交流供电多路控制;
(4)对定时超声微孔雾化加湿装置,相关的超声微孔雾化片的驱动、湿度检测、及低压直流风扇的驱动,用STC15W104类8脚单片机实现的连接方式如下:微控制器MCU输出108KHz的PWM矩形波的口P3.1串限流电阻R1接MOS管Mos1栅极G,MOS管Mos1源极S接地,MOS管Mos1漏极D接高频升压变压器B初级一端,B初级另一端接+12V,高频升压变压器B次级两端同超声微孔雾化片W两端并联;
湿度检测采用DHT11一总线接口数字湿度传感器,微控制器MCU端口P3.2接DHT11仅有的一根数据线,DHT11的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源+端;
微控制器MCU输出口P3.0串限流电阻R2接MOS管Mos2栅极G,MOS管Mos2源极S接地,MOS管Mos2漏极D接直流风扇F负极,直流风扇F正极接+12V;
(5)对定时红外遥控器及学习型编码记录,用STC15W104类8脚单片机实现的连接方式如下:微控制器MCU输出口P3.5串限流电阻接红外发射LED负端,红外发射LED正端接微控制器电源+端;红外接收头输出端接微控制器MCU端口P3.2,红外接收头的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源+端;
进一步的,带定时功能电器包括用微控制器MCU作控制的电加热装置、电加热炉、电饭煲、炖锅、养生炉、电陶炉、电磁炉、电风扇、电抽水泵、超声雾化加湿机、学习型定时遥控器。
进一步的,定时设置包括以下典型格式:
[[日期][时间]]功能1:时长1[功能2:时长2][功能3:时长3]…[停时长]…
或
[日期]开时间1-关时间1[功能/参数1]
[日期]开时间2-关时间2[功能/参数2]
…
[]表示可缺省,以常用值默认;功能/参数可包括多个数值。
进一步的,微控制器采用STC15系列单片机,特别是8脚单片机,其中两个脚P3.3(SDA)、P3.4(SCL)作I2C从机通讯ESP-12 WiFi模块,P3.0、P3.1两个脚除留着编程时连接电脑外,平时P3.0作微控制定时电器上的启动按钮、P3.1作微控制定时电器上的LED工作状态指示灯,P3.2、P3.5控制输出,或P3.2红外发码学习记录。
进一步的,用户会不即时拔掉ESP-12 WiFi插拔模块,因此ESP-12 WiFi模块还包括无操作延时进入极低功耗模式(deep sleep。rtctime.dsleep(0,4))、或用手机或电脑设置ESP-12 WiFi模块进入极低功耗模式,唤醒通过ESP-12 WiFi模块的RST按键或拔出再插上。
进一步的,对一些微小电流工作的微控制定时电器,其5V以下的供电驱不动ESP-12WiFi模块,此种WiFi插件包括3.7V锂电池,及充电口或电源插头。
进一步的,出于安全考虑或操作惯例,所述带定时功能电器还设有电源开关按键及电源指示LED。
本发明的有益效果是:将带定时功能类电器借助WiFi连接手机或电脑实现定时功能设置,操作方便直观,带定时功能类电器可去掉成本高、占体积的显示屏、按键组,使外壳变小、设计简化。
附图说明
图1是ESP-12 WiFi模块与STC15系列微控制器的连接图、及推荐的交流开关电路。
图2是微控器制用可控硅实现的交流负载驱动电路。
图3是微控制器用可控硅实现的多路交流负载切换电路。
图4是微控制器用MOS管实现的超声微孔雾化片的驱动、低压直流风扇的驱动、及湿度检测。
具体实施方式
由微控制器MCU(俗称单片机)实现定时控制的小家电如电饭煲、炖锅、养生炉、电陶炉、超声微孔雾化、学习型定时遥控器等常用电器,统称带定时功能电器。
将带定时功能电器借助WiFi连接手机或电脑实现个性化设置,具体技术路线(图1):ESP-12 WiFi模块能实现WiFi连接手机或电脑,微控制器MCU通过I2C两线串行总线接口同ESP-12 WiFi模块双向(字节)通讯。
STC15系列单片机是性价比极高的国产微控制器MCU,特别是8脚封装的,包括贴片封装,价廉不占空间。对STC15系列8脚单片机,推荐接法为:脚P3.3(SDA)、P3.4(SCL)作I2C从机(slave)通讯ESP-12 WiFi模块,P3.0、P3.1两个脚除留着编程时连接电脑外,平时P3.0作微控制定时电器上的启动按钮、P3.1作微控制定时电器上的LED工作状态指示灯,P3.2、P3.5控制输出,或P3.2红外发码学习记录。
选用STC15系列单片机+ESP-12 WiFi模块,平时就STC15系列单片机工作,ESP-12WiFi模块只在需要连接手机或电脑时才用。
将ESP-12 WiFi模块单独做成插拔式小插件(简称WiFi插件),它有一个四芯插口:两根I2C通讯、两根正负电源,排列为:【+、SCL、SDA、-】,现成的四芯接口很多(如USB的),同时具有连接固定作用。
一个WiFi插件可以为多个带定时功能电器通用,ESP-12包括多种定时功能配套设置程序(手机屏上菜单选择),所设置的参数,既有直接写入STC单片机EEPROM中的、也有同时保存在所连接过的手机或电脑中的(HTML5本地储存),以便调出查看当时的设置。
采用I2C通讯,RS串口留作ESP-12同电脑联机调程序更方便,再则,STC的8脚单片机也没有RS串行口。
I2C通讯协议分主(master)-从(slave)机,ESP-12模块提供的是主机I2C,单片机(即微控制器MCU)正好有引脚可上下沿触发中断,编程实现从机I2C(slave)很容易。因此(不像双工通讯的RS串行口。且STC的8脚单片机也没有RS串行口)单片机无法通过从机I2C(slave)主动(随机地)向ESP-12模块发信息,为此要引入一个重要机制,即单片机要向ESP-12模块发信息时,先发中断请求;另一端,在ESP-12模块已定义了I2C的情况下再定义其中的SCL脚具有上沿中断触发功能,一旦(当单片机要向ESP-12模块发信息时先上拉SCL脚)ESP-12模块的SCL脚被上拉中断响应时,立即禁止SCL脚的中断功能,启动主机I2C(master)读过程,单片机端则常处在从机I2C(slave)状态,随时能根据SCL时钟脉冲,配合发送数据SDA串行位。
同样,由于采用HTTP网络通讯协议,ESP-12模块(采用WiFi直连的超微型HTTP服务器)也不能主动(随机)向手机或电脑(的浏览器)发信息,为此采用HTML5+JS的SSE(服务器推送)技术。
经过这两种通讯协议实现数据在单片机与手机或电脑间的双向传送,ESP-12模块终于实现了就四根线的插拔接口同带定时功能电器的连接,还包括了ESP-12模块(即WiFi插件)的供电及连接固定。
这种方式的独到之处在于,充分发挥已普及的手机或电脑的巨大操作优势,使简单电器都智能化(插上ESP-12 WiFi模块。免去原来那种麻烦的时间设置操作,因显示屏简单、按键功能重叠,缺少数字时间格式等编辑键盘,很容易忘记),平时(带定时功能电器的)操作更简单(因为已用手机或电脑个性化定制过了),带定时功能电器只要一个按键及若干个状态指示LED来启动即可,简单、可靠、低成本。
对一些微小电流工作的微控制定时电器(如电容降压驱动可控硅),其5V以下的供电驱不动ESP-12 WiFi模块,此种WiFi插件包括3.7V锂电池,及充电口或电源插头。
另外,用户会(有意无意)不即时拔掉WiFi插件,为防无故耗电或占WiFi资源,ESP-12 WiFi模块还包括无操作延时后进入极低功耗模式(deep sleep。rtctime.dsleep(0,4))、或用手机或电脑设置ESP-12 WiFi模块进入极低功耗模式。可通过ESP-12 WiFi模块的RST按键或拔出再插上唤醒,继续WiFi联机工作。
由于WiFi插件的诸多特点具有通用性,许多配套的WiFi插件也做成通用产品,即WiFi转I2C(master),设计成带四芯插口的插拔小部件(类似大一点的USB盘或银行U循),规定四芯插口的排列为:【+、SCL、SDA、-】,并增加编程ESP-12所用的与电脑联机的RS-USB连线接口(ESP-12的RS串口,也可包括RS-USB转换)。其中的ESP-12 WiFi模块编程采用NODEMCU固件,LUA脚本语言程序公开、HTML文件公开(一般都能直接从浏览器看到),则可教学推广,让用户可自己改写(脚本语言,改写一些名词、数字特别直观方便。特别是无需程序开发环境,有记事本就行,程序解释都在NODEMCU固件中)为更适用美观的设置操作界面。特别要提供包括HTML5+JS的SSE程序范例及I2C(master)两线串行总线接口以SCL上沿中断方式触发启动读发来的字节i2c.read(0,n):byte(1,n)的程序范例。
用法操作说明:
在带定时功能电器工作启动前,先用手机或电脑进行工作方式或参数设置,因此要插上配套的WiFi插件。若首次连接,手机或电脑在无线网络设置中找ESP-12、无密码或12345678,进行WIFI连接,连接成功后,打开浏览器访问196.168.4.1(ESP-12的WIFI连接AP模式的IP),进入操作界面后就可进行定时功能或参数设置。接着,常用的做法是将当地的无线路由器WIFI连接名、密码置入配套的WiFi插件(ESP-12的WIFI连接STATION模式)中,使每次插上后其自动会连接当地的WIFI(无线路由器),设置成功后记下所用的(DHCP)IP地址(如:196.168.0.103),此后手机或电脑无需再进无线网络设置中找ESP-12连接,仍连原来的当地WIFI即可,当手机或电脑再要联机设置时,只要用浏览器访问196.168.0.103即可。注意:这里ESP-12模块的WIFI连接的AP、STATION模式,就是所说的WiFi直连方式(无须通外网、无须第三方服务,也不影响手机或电脑访问外网)。
上述插上WiFi插件,用手机或电脑WiFi联机设置带定时功能电器,简称联机。
联机时,在手机或电脑上选择设置所要求的时间或定时时,日期、时间不必逐字输入,点击HTML5标准时间控件:月、日、时、分、周,循环周期都有。设置完后WiFi插件即可拔掉。
带定时功能电器会按设定工作,启动按键包括短按、长按、或逐次短按结合看工作状态指示LED,实现多功能选择启动。时间已启动,一般不能断电,除非是无需实时时间的延时类定时,在启动前可以断电。一些采用在设定的时间启动作为时间起点,如中午12点或晚上10点开机作为定时起点,可联机更改设定。
对一些长时间的定时,在中途可联机确认定时在正常进行中,也可长按启动按键看LED指示灯闪两次以上表示(长亮表示已断电过)。
定时设置常用如下典型格式:
[[日期][时间]]功能1:时长1[功能2:时长2][功能3:时长3]…[停时长]…
或
[日期]开时间1-关时间1[功能/参数1]
[日期]开时间2-关时间2[功能/参数2]
…
[]表示可缺省,以常用值默认;功能/参数可包括多个数值。
例1,[[日期][时间]]都缺省了,默认为开机即启动,[停时长]缺省,默认为不循环:
大火:10(分钟)小火:30(分钟)
例2:
4月1日8:30闹铃10(分钟)
例3:
4:00-6:30洗澡水加热
22:00-8:00冰箱上电
定时类这种典型格式较为通用,所以WiFi插件才能做得具有一定的通用性,为多种电器共用。
出于安全考虑或操作惯例,带定时功能电器通常设有电源开关及电源指示LED。
几乎所有定时类电器,包括无固定外壳的定时类电器装置,都可实现借WiFi插拔模块连接手机或电脑进行个性化设置,这些电器装置的微控制器MCU连接的驱动电路,根据电器的功能不同,优选适合的典型驱动电路可归为以下几类:
(1)(图1中的)光耦隔离固态继电器SSR(3063)的输入端(LED)串限流电阻R接微控制器MCU输出口P3.x;光耦隔离固态继电器SSR(3063)的两输出端(s、s)串限流电阻R1接双向可控硅BCR的T2、G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,双向可控硅BCR的T1、T2端就是等效的交流强电通断控制开关,可开关电机(包括电扇马达、风机等)、电热芯(包括电饭煲、炖锅、养生炉、电陶炉、热水器)、灯泡、及所有交流电器。只要微控制器MCU电源是隔离的绕组,通过光耦隔离固态继电器SSR(3063)控制,微控制器MCU及连着的WiFi插拔模块都是安全隔离的,且即使可控硅BCR烧毁也不会殃及微控制器MCU及连着的WiFi插拔模块。BCR的触发工作在I、III象限稳定可靠。
(2)对不会引起触电的应用场合(工作时微控制器MCU及连着的WiFi插拔模块都带电),可省掉占体积的光耦隔离固态继电器SSR,(图2中)改用小电流触发型双向可控硅BCR1替代,微控制器MCU输出口Pk.x串限流电阻R1接BCR1的G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,BCR1的T2端串限流电阻R3接双向可控硅BCR2的G触发端,G触发端同时连接电阻R4到BCR2的T1端,BCR1的T1端、R2一端、BCR2的T2端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接,BCR2的T1端(及R4一端)接被控电器交流电输入的一端,被控电器交流电输入的另一端接220V交流电另一端。BCR1、BCR2两级可控硅输出可带千瓦级交流电器(包括电饭煲、电炉、电陶炉、热水器),对不到千瓦的交流电器(包括电扇马达、风机、豆浆机、粉碎机、灯泡等),只要一只小电流触发型双向可控硅BCR1(例:L6004L3:600V、4A)就够了,BCR1的T2端即为接被控电器交流电输入的一端。采用这种接法的独到之处在于:小触发电流型双向可控硅BCR1的触发工作在II、III象限稳定可靠(避免了需要大电流的第IV象限触发)。BCR2的触发工作在I、III象限稳定可靠。之所以要用小触发电流型双向可控硅,是因为微控制器MCU输出口驱动能力有限,以及降低电源功耗。
(3)对不会引起触电的应用场合(工作时微控制器MCU及连着的WiFi插拔模块都带电),(图3中)若干微控制器MCU输出口Pk.x分别串限流电阻R3接若干小触发电流型双向可控硅BCR的G触发端,各BCR的T2输出端即为多个被控电器交流电输入的一端,包括多档电机的多个供电输入端(例如三档电扇的马达的绕组抽头接入端);多个被控电器交流电输入的另一端连接在一起接220V交流电另一端,或多档电机的公共供电输入端接220V交流电另一端。这若干个BCR的T1端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接。以此实现交流供电多路控制。小触发电流型双向可控硅BCR的触发工作在II、III象限稳定可靠(避免了需要大电流的第IV象限触发)。
(4)超声微孔雾化片的驱动、湿度检测、及低压直流风扇的驱动,对STC15W104类8脚单片机也能紧凑地实现:(图4中)微控制器MCU输出108KHz的PWM矩形波的口P3.1串限流电阻R1接MOS管Mos1栅极G,MOS管Mos1源极S接地,MOS管Mos1漏极D接高频升压变压器B初级一端,B初级另一端接+12V,高频升压变压器B次级两端同超声微孔雾化片W两端并联(一些为谐振补偿还并联电容C,或一些为减弱同初级偶合还串联电感L)。
湿度检测采用DHT11一总线接口数字湿度传感器,微控制器MCU端口P3.2接DHT11仅有的一根数据线(P3.2具有上下沿中断功能,适合做一总线接口驱动),DHT11的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源(3.3V)+端。
微控制器MCU输出口P3.0串限流电阻R2接MOS管Mos2栅极G,MOS管Mos2源极S接地,MOS管Mos2漏极D接直流风扇F负极,直流风扇F正极接+12V(直流电机类风扇还要并联电容或反接二极管吸收反高压)。
之所以将超声微孔雾化、温度(DHT11同时具有温度检测)湿度检测、及风扇放在一起,是因为这三项功能组合在一起对种子发芽、育苗有重要作用,可组成发芽/育苗加湿实验箱。
STC15W104的P3.3(上下降沿中断)作SDA、P3.4(仅下降沿中断)作SCL,连接到I2C(Slave)四芯插口。
STC15W104的P3.0、P3.1除串限流电阻接MOS管栅极外,仍不影响连接电脑烧录程序(MOS管栅极是高阻,还串电阻)。
(5)红外遥控器及学习型编码记录:微控制器MCU输出口P3.5串限流电阻接红外发射LED负端,红外发射LED正端接微控制器电源+端;红外接收头(HS0038)输出端接端口P3.2,红外接收头的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源(3.3V)+端,电路类似图4(去掉两MOS管)。
Claims (7)
1.一种借WiFi插件的带定时功能电器,由带定时功能电器及配套的WiFi插件两部分组成,所述带定时功能电器启动工作前先通过配套的WiFi插件,借助手机或电脑对其进行定时功能设置,所述的带定时功能电器及配套的WiFi插件特征为:
带定时功能电器设有四芯插口供配套的WiFi插件插上,实现用手机或电脑进行定时功能或参数设置、或调出查看或修改重设;
配套的WiFi插件是一种有封闭外壳的插拔模块,由ESP-12 WiFi模块及四芯插口构成,被设计成带四芯插口的插拔小部件,其中的ESP-12 WiFi模块通过四芯插口以I2C(master)两线串行总线接口方式同带定时功能电器中的微控制器MCU的I2C(slave)连接,四芯插口的排列为:+、SCL、SDA、-;
带定时功能电器设有一个启动按键、若干个LED工作状态指示;启动按键包括短按(短于0.5秒)、长按(超过0.5秒)、或逐次短按结合看工作状态指示LED,实现多功能选择启动;带定时功能电器中的微控制器的诸IO口分别同启动按键、工作状态指示LED连接;
微控制器中数据主动传手机或电脑采用(I2C)SCL上沿中断通知ESP-12模块,以及HTML5+JS的SSE服务器信息推送技术;
一个配套的WiFi插件在不同的时间可分别同多个多种所述的带定时功能电器连接,仅在需要改变设置的定时功能或检查确认时插上连接一下,平时拔掉不用;
带定时功能电器中的微控制器具有1K以上的flash EEPROM,用来保存所设置的参数,断电不丢失;
配套的WiFi插件被设计成具有通用性,除设有规定排列的四芯插口外,另外还包括通过ESP-12的RS串行口增设编程ESP-12所用的与电脑联机的USB连线接口;
其中的ESP-12 WiFi模块采用NODEMCU固件及LUA脚本语言编程,开源公开,提供包括HTML5+JS的SSE程序范例及I2C(master)两线串行总线接口以SCL上沿中断方式触发启动读发来的字节的程序范例,为让用户自己用脚本语言改写为更喜欢的操作界面(HTML5)或配更多的微控制器应用;
手机或电脑无线连接WiFi插件采用WiFi直连(ESP-12 WiFi AP/STATION)模式,ESP-12包括HTTP服务,手机或电脑不用下载安装APP,只要浏览器访问196.168.4.1或196.168.x.x,由无线路由器DHCP内定;不涉及第三方网络服务,也不需要通外网连接;
所述借WiFi插件的带定时功能电器的用法如下:
在带定时功能电器工作启动前,先用手机或电脑进行时间或定时功能设置,因此要插上配套的WiFi插件;若首次连接,手机或电脑在无线网络设置中找ESP-12、无密码或12345678,进行WIFI连接,连接成功后,打开浏览器访问196.168.4.1,进入操作界面后就可进行时间或定时功能设置;接着将当地的无线路由器WIFI连接名、密码置入配套的WiFi插件中,使每次插上后其自动会连接当地的WIFI;设置成功后记下所用的(DHCP)IP地址(196.168.0.103),此后手机或电脑无需再进无线网络设置中找ESP-12连接,仍连原来的当地WIFI即可,当手机或电脑再要联机设置时,只要用浏览器访问所记下的(DHCP)IP地址196.168.0.103即可;
进入手机或电脑上设置界面,有动态操作提示,包括直接测试效果或设置确认;设置满意后,拔掉WiFi插拔模块,以后的使用或启停工作只要按所述带定时功能电器上的启动按键、观察LED工作状态指示即可;
手机或电脑设置时间或定时有HTML5标准时间控件出现,只要选:月、日、时、分、周中某数字、或直接输入数字;
所述带定时功能电器的微控制器MCU连接的驱动电路,根据定时功能不同,典型的几类及连接方式如下:
(1)光耦隔离固态继电器SSR的输入端(LED)串限流电阻R接微控制器MCU输出口P3.x;光耦隔离固态继电器SSR的两输出端(s、s)串限流电阻R1接双向可控硅BCR的T2、G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,双向可控硅BCR的T1、T2端就是等效的交流强电通断控制开关,可开关电机类、电热类、灯泡、及所有交流电器;
(2)对不会引起触电的应用场合,可省掉占体积的光耦隔离固态继电器SSR,改用小电流触发型双向可控硅BCR1替代,微控制器MCU输出口Pk.x串限流电阻R1接BCR1的G触发端,G触发端同时连接电阻R2到T1端,BCR1的T2端串限流电阻R3接双向可控硅BCR2的G触发端,G触发端同时连接电阻R4到BCR2的T1端,BCR1的T1端、R2一端、BCR2的T2端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接,BCR2的T1端接被控电器交流电输入的一端,被控电器交流电输入的另一端接220V交流电另一端;BCR1、BCR2两级可控硅输出可带千瓦级交流电器,对不到千瓦的交流电器,只要一只小电流触发型双向可控硅BCR1就够了,BCR1的T2端即为接被控电器交流电输入的一端;被控电器包括电机类、电热类、灯泡、及所有交流电器;
(3)对不会引起触电的应用场合,若干微控制器MCU输出口Pk.x分别串限流电阻R3接若干小触发电流型双向可控硅BCR的G触发端,各BCR的T2输出端即为多个被控电器交流电输入的一端,包括多档电机的多个供电输入端;多个被控电器交流电输入的另一端连接在一起接220V交流电另一端,或多档电机的公共供电输入端接220V交流电另一端;这若干个BCR的T1端连接在一起同220V交流电一端连接,并同微控制器MCU电源(3.3V)+端连接;以此实现交流供电多路控制;
(4)对定时超声微孔雾化加湿装置,相关的超声微孔雾化片的驱动、湿度检测、及低压直流风扇的驱动,用STC15W104类8脚单片机实现的连接方式如下:微控制器MCU输出108KHz的PWM矩形波的口P3.1串限流电阻R1接MOS管Mos1栅极G,MOS管Mos1源极S接地,MOS管Mos1漏极D接高频升压变压器B初级一端,B初级另一端接+12V,高频升压变压器B次级两端同超声微孔雾化片W两端并联;
湿度检测采用DHT11一总线接口数字湿度传感器,微控制器MCU端口P3.2接DHT11仅有的一根数据线,DHT11的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源+端;
微控制器MCU输出口P3.0串限流电阻R2接MOS管Mos2栅极G,MOS管Mos2源极S接地,MOS管Mos2漏极D接直流风扇F负极,直流风扇F正极接+12V;
(5)对定时红外遥控器及学习型编码记录,用STC15W104类8脚单片机实现的连接方式如下:微控制器MCU输出口P3.5串限流电阻接红外发射LED负端,红外发射LED正端接微控制器电源+端;红外接收头(HS0038)输出端接微控制器MCU端口P3.2,红外接收头的另两根引脚一根接地、一根接微控制器电源(3.3V)+端。
2.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,带定时功能电器包括用微控制器MCU作控制的电加热装置、电加热炉、电饭煲、炖锅、养生炉、电陶炉、电磁炉、电风扇、电抽水泵、超声雾化加湿机、学习型定时遥控器。
3.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,定时设置包括以下典型格式:
[[日期][时间]]功能1:时长1[功能2:时长2][功能3:时长3]…[停时长]…
或
[日期]开时间1-关时间1[功能/参数1]
[日期]开时间2-关时间2[功能/参数2]
…
[]表示可缺省,以常用值默认;功能/参数可包括多个数值。
4.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,微控制器采用STC15系列单片机,特别是8脚单片机,其中两个脚P3.3(SDA)、P3.4(SCL)作I2C从机通讯ESP-12 WiFi模块,P3.0、P3.1两个脚除留着编程时连接电脑外,平时P3.0作微控制定时电器上的启动按钮、P3.1作微控制定时电器上的LED工作状态指示灯,P3.2、P3.5控制输出,或P3.2红外发码学习记录。
5.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,用户会不即时拔掉ESP-12 WiFi插拔模块,因此ESP-12 WiFi模块还包括无操作延时进入极低功耗模式、或用手机或电脑设置ESP-12 WiFi模块进入极低功耗模式,唤醒通过ESP-12 WiFi模块的RST按键或拔出再插上。
6.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,对一些微小电流工作的微控制定时电器,其5V以下的供电驱不动ESP-12 WiFi模块,此种WiFi插件包括3.7V锂电池,及充电口或电源插头。
7.根据权利要求1所述的一种借WiFi插件的带定时功能电器,其特征在于,出于安全考虑或操作惯例,所述带定时功能电器还设有电源开关及电源指示LED。
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