CN202533790U - 电子布线和无线控制系统 - Google Patents

Abstract

一种电子布线和无线控制系统，包括无线控制信号接收器、无线控制器、布线结构下载器和载有电子布线结构转译软件的主机；所述无线控制信号接收器的控制信号输出端设有用于与各种电器控制信号输入接口连接的接线端子；无线控制信号接收器与无线控制器进行无线通讯；所述无线控制器与无线控制信号接收器进行无线通讯，无线控制器的控制信号输入端连接有人机交互设备；所述布线结构下载器与主机通讯；布线结构下载器与无线控制器和/或无线控制信号接收器进行无线通讯。本系统适用于各种室内环境，如家庭，办公室，厂房等，以及户外环境，如厂区监控和城市照明等。

Description

电子布线和无线控制系统

技术领域

本实用新型涉及对电器的无线控制和布线领域，是一种对现有无线控制器和接收器布线方式和工作方式的改良。

背景技术

随着无线网络技术的发展和对智能化电器的需求上升，越来越多的控制系统采取无线网络与电器进行通讯，以控制其开关和工作状态。该系统一般分为两部分：一部分为控制信号接收端，与电器的电源或电路直接相连，负责接收控制器发出的无线信号，以控制电器的开关或状态；另一部分为控制信号发送端，即无线控制器，市面上产品多数为普通开关。该系统与传统开关连接方式相比较，好处在于无需在墙上开槽、布线等工作，大大减少了建筑工时。

现有无线控制系统有两种：

一种较为简单的系统是在出厂后控制方式已经固定的系统，其工作方式、绑定方式在出厂后不能改变，如开关A控制接收器A，开关B控制接收器B，不能灵活改变。

另一种系统一般通过所谓的“学习”过程来绑定接收端和控制端，该学习过程一般包括如下步骤(类似于蓝牙设备的绑定过程)：1)开启接收端并让其工作于“学习”状态；2)开启控制端并寻找处于“学习”状态的接收端；3)找到接收端以后，将接收端的信息储存在自带储存器中；4)重启控制端和接收端以完成绑定过程。

可见，在控制端和接收端数量较少的时候，该“学习”过程可能不会占用太长时间，但是一旦应用于工厂、车间等建筑照明场合，控制端和接收端数量都比较多的时候，该“学习”过程就会变得极其繁琐，尤其是建筑照明经常需要用到的五路甚至八路开关，“学习”起来既繁琐也容易出错，而错误排查也较困难。

这个“学习”过程另外一个缺点在于如需改变现有布线结构，该过程必须重新进行。比如原来电器A是开关A控制，现在要使开关B控制电器A，那么所有原先与开关A绑定的电器(除A外)必须工作于学习状态，并重新绑定至开关A；相应的，电器A和所有原先与开关B绑定的电器必须工作于学习状态，并重新绑定至开关B。整个过程繁琐，并且需要使已经安装好的接收端从正常工作状态转变为“学习”状态。

发明内容

为解决现有布线技术的上述问题，本实用新型提出一种新型的电子布线和无线控制系统，包括无线控制信号接收器、无线控制器、布线结构下载器和装有电子布线结构转译软件的主机(主机的类型包括：电脑、ipad、手机等)：

一种电子布线和无线控制系统，包括无线控制信号接收器、无线控制器、布线结构下载器和载有电子布线结构转译软件的主机；所述无线控制信号接收器的控制信号输出端设有用于与各种电器控制信号输入接口连接的接线端子；无线控制信号接收器与无线控制器进行无线通讯；所述无线控制器与无线控制信号接收器进行无线通讯，无线控制器的控制信号输入端连接有人机交互设备；所述布线结构下载器与主机通讯；布线结构下载器与无线控制器和/或无线控制信号接收器进行无线通讯。

原理说明如下：

所述无线控制信号接收器设有连接电器的接口，通过无线网络与无线控制器通讯，接收无线控制器发送的控制信号，并相应的改变相连电器的工作状态。所述无线控制信号接收器通过与各种电器控制信号输入接口连接的接线端子，既可以控制电器的开关，也可以控制相应电器的其他状态。(注：无线控制信号接收器通过极短的连线与电器相连，可直接固定于该电器电源模块内部或外部，无需破墙开槽或者天花板走线等方法)

所述无线控制器通过无线网络与无线控制信号接收器通讯，可根据不同需求，连接于不同用途的开关上。(注：实际装修中可将所述无线控制器直接放置于开关盒中，以节省空间)

所述电子布线结构转译软件运行于主机上，可将任何该主机可识别并编辑的内含布线结构的电子文档(文本、图片、图形均可)转译成所述无线控制器和无线控制信号接收器可识别的布线数据，并发送至与主机相连(RS232、USB直接连接或通过无线网络、有线网络连接等方式)的布线结构下载器。

在所述布线结构下载器发送布线数据至各个无线控制器和无线控制信号接收器时，各个所述无线控制器和无线控制信号接收器仍可以继续以原有工作状态和布线正常工作；在所有所述无线控制器和无线控制信号接收器全部接收到新的布线数据后，可根据用户需求，立即重启系统使改变随即生效，或者设定一个延迟时间，在该时间过去后(如午夜等工作暂停的时间)，重启系统使改变生效。

作为改进：

所述主机的类型包括：电脑、ipad或手机。

所述人机交互设备的类型包括：开关、旋钮开关、电子温控器或液晶触控面板；所述开关或旋钮开关连接所述无线控制器的模拟控制信号输入端；所述电子温控器或液晶触控面板直接连接所述无线控制器的数字控制信号输入端。

所述布线结构下载器的数据输入端与主机的数据输出端通过有线或无线方式连接。

所述无线控制信号接收器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、脉宽调制器、数模转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输出端分别连接脉宽调制器和数模转换器的输入端，脉宽调制器和数模转换器的输出端即为无线控制信号接收器的输出端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

所述无线控制器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、模数转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输入端通过模数转换器连接模拟控制信号输入端，微控制器的控制信号输入端直接连接数字控制信号输入端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

所述布线结构下载器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、串行通信模块、以太网通信模块和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器与串行通信模块进行数据交换；微控制器与以太网通信模块进行数据交换；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

与现有技术相比，本实用新型解决了在初始布线和后期更新原有布线结构时，设置时间较长，易出错和设置中电器无法正常工作等问题。本实用新型可应用于各种无线网络，所述电子布线结构转译软件和布线结构下载器也可以用于各种智能设备，如电脑，Ipad，手机等。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图；

图2是所述无线控制信号接收器和无线控制器的工作原理示意图；

图3是所述布线结构下载器下载布线结构至无线控制信号接收器和无线控制器时的工作原理示意图；

图4是一个典型的会议室和其走廊的布线示意图；

图5是图4所示会议室的新的布线图；

注：图4与图5表示的区域相同，图4表示以前这间隔间用作会议室，图5表示在重新装修后，这间隔间被分割成两间大办公室；

图6是实施例的无线控制信号接收器的电路示意图；

图7是实施例的无线控制器的电路示意图；

图8是实施例的布线结构下载器的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型进一步说明如下：

一种电子布线和无线控制系统，包括无线控制信号接收器、无线控制器、布线结构下载器和载有电子布线结构转译软件的主机；所述无线控制信号接收器的控制信号输出端设有用于与各种电器控制信号输入接口连接的接线端子；无线控制信号接收器与无线控制器进行无线通讯；所述无线控制器与无线控制信号接收器进行无线通讯，无线控制器的控制信号输入端连接有人机交互设备；所述布线结构下载器与主机通讯；布线结构下载器与无线控制器和/或无线控制信号接收器进行无线通讯。

所述主机的类型包括：电脑、ipad或手机。

所述人机交互设备的类型包括：开关、旋钮开关、电子温控器或液晶触控面板；所述开关或旋钮开关连接所述无线控制器的模拟控制信号输入端；所述电子温控器或液晶触控面板直接连接所述无线控制器的数字控制信号输入端。

所述布线结构下载器的数据输入端与主机的数据输出端通过有线或无线方式连接。

所述无线控制信号接收器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、脉宽调制器、数模转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输出端分别连接脉宽调制器和数模转换器的输入端，脉宽调制器和数模转换器的输出端即为无线控制信号接收器的输出端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

所述无线控制器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、模数转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输入端通过模数转换器连接模拟控制信号输入端，微控制器的控制信号输入端直接连接数字控制信号输入端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

所述布线结构下载器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、串行通信模块、以太网通信模块和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器与串行通信模块进行数据交换；微控制器与以太网通信模块进行数据交换；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

本例中，

一种安装时无需布线，安装后易于改变原有布线结构的电子布线和无线控制系统，包括无线控制信号接收器，无线控制器，布线结构下载器和电子布线结构转译软件：

本实用新型工作原理示意图如图1。

所述无线控制信号接收器与各种电器相连，通过无线网络与无线控制器通讯，接收无线控制器发送的控制信号，并相应的改变相连电器的工作状态。所述无线控制信号接收器既可以控制电器的开关，如灯具的开关、流水线的运行和停止等，也可以控制电器的其他状态，如空调系统的温度、电动百叶窗的开启角度等。

一个所述无线控制信号接收器可提供单路或多路控制，每一路可同时连接一个或多个电器，即所述无线控制信号接收器既可以只控制一路电器的开关和工作状态，也可以单独控制每路电器的开关和工作状态。

所述无线控制信号接收器既可以控制家用小功率、弱电流电器，也可以控制工业用大功率、强电流电器。对于只需要开关来控制的电器，则根据电器的额定功率和额定电流，使用不同的型号的继电器。例如，使用所述无线控制信号接收器控制灯具等小家电时，可使用额定电压为220V、额定电流1～10A的继电器；而使用所述无线控制信号接收器控制车床等工业用电器时，可使用380V、额定电流10A以上的继电器；如需控制更大电流的工业电器，可以选用三极管、MOSFET、IGBT和可控硅等大功率控制元件。

所述无线控制信号接收器自带数模转换器(DAC)和脉冲宽度调制接口(PWM)，通过控制其输出，可精确控制电器的工作模式，如空调系统的温度，电动百叶窗的开启角度等。

所述无线控制器通过无线网络与无线控制信号接收器通讯，可根据不同需求，连接于不同用途的开关上，接收开关的信号，并转发至所连电器。如只需控制开关，所述无线控制器可连接于普通开关上；如需控制其他工作状态，所述无线控制器可连接于温度控制器等；

所述无线控制器既可以连接普通开关，以接收普通开关的通断信号(一般为高低电平)；也可以连接如旋钮、温控器等特殊控制装置，直接接收数字信号；还可以通过自带模数转换器(ADC)将所收到的模拟信号转变为数字信号。上述信号均通过无线网发送至所述无线控制信号接收器。

一个所述无线控制信号接收器可同时接收一个或多个无线控制器的控制信号，以实现双控开关或多控开关的功能；相应的，一个所述无线控制器也可同时控制一个或多个无线控制信号接收器，以实现双联开关或多联开关的功能。

所述无线控制信号接收器和无线控制器可适用于各种现有无线网络频率，如2.4GHz、5.8GHz等，并可使用各种现有无线通讯协议进行信号传输，如802.11a/b/g/n、802.15、蓝牙等；并可在今后新的网络频率使用或者新的无线通讯协议通过后，以加装或改装网络模块的方式适应新的标准和规则。

图2为所述无线控制信号接收器和无线控制器的工作原理示意图。

在初次安装和后期需要改变布线结构时，使用所述布线结构下载器通过USB、串口等有线连接或WiFi、GPRS等无线连接与主机相连，将运行于主机上的所述布线结构转译软件发送来的布线结构数据传输至所有无线控制器和无线控制信号接收器，以改变它们的布线结构；

所述电子布线结构转译软件运行于主机上，可将任何该主机可识别并编辑的内含布线结构的电子文档(文本、图片、图形均可)转译成所述无线控制器和无线控制信号接收器可识别的布线数据，并发送至与主机相连的布线结构下载器。

图3是所述布线结构下载器下载布线结构至所述无线控制信号接收器和无线控制器时的工作原理示意图。由图可见，所述布线结构下载器通过USB或RS232接口(或其他有线或无线连接)与电脑相连，接收布线数据，并下载布线结构数据至所有无线控制器和无线控制信号接收器。

在所述布线结构下载器发送布线数据至各个所述无线控制器和无线控制信号接收器时，各个所述无线控制器和无线控制信号接收器仍可以继续以原有工作状态和布线正常工作；在所有所述无线控制器和无线控制信号接收器全部接收到新的布线数据后，可根据用户需求，立即重启系统使改变随即生效，或者设定一个延迟时间，在该时间过去后(如午夜等工作暂停的时间)，重启系统使改变生效。

下面通过一个具体的实例来描述一下本实用新型的工作原理：

图4是一个使用电脑上的Orcad软件画出的布线结构图(图中，A为走廊，B为会议室，5为黑板)，如图可见：

1)双联双控开关K1的第一联和双联双控开关K2的第一联通过无线(注：图中的线只是为了示意布线结构，在实际工作状态下，开关通过无线网络控制电器，图4同)控制会议室的四个顶灯；

2)双联双控开关K1的第二联和双联双控开关K2的第二联通过无线控制投影仪灯6；

(注：即两个双控开关的第一联可同时控制会议室的四个顶灯，两个双控开关的第二联可同时控制会议室的投影仪灯6)

3)开关K3通过无线控制廊灯11和廊灯12。

在装修该区域时，将双联双控开关K1、双联双控开关K2和开关K3分别与所述无线控制器相连(注：可将所述无线控制器直接放置于开关盒中)，将每盏灯具与一个所述无线控制信号接收器相连(注：所述无线控制信号接收器通过极短的连线与电器相连，可直接固定于该电器电源模块内部或外部)。固定好开关和灯具后，将工程用电脑打开，运行所述电子布线结构转译软件，将图4所示的Orcad文件转译为无线网络可识别的布线数据，用所述布线结构下载器将该数据下载至所有连接至开关的所述无线控制器和所有与灯具相连的所述无线控制信号接收器。

设置所有所述无线控制器和所述无线控制信号接收器立即重启，这样，所有所述无线控制器和无线控制信号接收器就会按照如图4所示的布线结构开始工作。

假设在一段时间以后，该区域面临改造，需要将会议室分隔为两间大办公室，并且两间大办公室的写字台放置区域需要一盏专用照明灯以便阅读和办公，如图5所示(图中，A为走廊，B1为第一大办公室，B2为第二大办公室，C1为第一写字台，C2为第二写字台)，可见：

1)双联双控开关K1的第一联通过无线控制第一大办公室B1的顶灯1’和顶灯2’(即两盏原会议室顶灯1和2)，双联双控开关K1的第二联通过无线控制加装的第一大办公室B1的写字台灯7；

2)双联双控开关K2的第一联通过无线控制第二大办公室B2的顶灯3’和顶灯4’(即另外两盏原会议室顶灯3和4)，双联双控开关K2的第二联通过无线控制加装的第二大办公室B2的写字台灯8；

(注：此时两个双控开关实际上只作为普通开关使用)

3)开关K3通过无线控制两个廊灯(分别是廊灯11和廊灯12)，与图4相比无改变。

其具体施工方式为：

将加装的写字台灯7和写字台灯8(既可以是台灯，也可以是吊顶灯)与新购置的两台所述无线控制信号接收器相连后，将工程用电脑打开，运行所述电子布线结构转译软件，将图5所示的Orcad文件转译为无线网络可识别的布线数据，用所述布线结构下载器将该数据下载至所有连接至开关的所述无线控制器和所有与灯具相连的所述无线控制信号接收器。

设置所有所述无线控制器和无线控制信号接收器立即重启，这样，所有所述无线控制器和无线控制信号接收器就会按照如图5所示的布线结构开始工作。

由上述对本实用新型具体实施方式的描述可见，原有灯具和开关安装时的破墙开槽和布线工作，被简化成只需要用很短的电线连接灯具和所述无线控制信号接收器，及用很短的电线连接开关和所述无线控制器的工作，无需任何破墙开槽的工作；原有重新布线的繁琐工作，更被简化成只需用鼠标新建连线或更改现有连线并下载的过程，大大减少了装修工时。

对于一般家庭安装和使用，成效可能不够显著，但如果用于办公室照明、车间照明等工业照明，以及厂区照明甚至城市道路、广场照明等领域，所能节省的布线、改线费用是数以万计甚至数以亿计的。

本实用新型不仅可以单纯控制灯具的亮灭和明暗，也可以控制电器的工作状态，所以本实用新型还可使用于智能家居、智能办公和智能化工厂车间等领域，有广阔的市场发展前景。

可用于实现本实用新型的无线芯片或无线模块在现有市面上有很多，如JN5148无线网络芯片。JN5148无线网络芯片是Jennic公司出品的一款小功耗、价格低的使用802.15无线网络标准的微控制器，JN5148无线网络模块是使用JN5148无线网络芯片并集成天线的无线模块。JN5148无线网络模块提供四个模数转换(ADC)输入端，两个数模转换(DAC)输出端和两个脉冲宽度调制(PWM)输出端。

将开关和其他控制器接入JN5148无线网络模块的模数转换(ADC)输入端，由JN5148无线网络模块接收模拟控制信号，并转换为数字控制信号，通过802.11无线网络发送该信号至所述无线控制信号接收器。

使用JN5148无线网络模块的所述无线控制信号接收器可接受该控制信号，由JN5148无线网络模块提供的两个数模转换(DAC)输出端和两个脉冲宽度调制(PWM)输出端输出控制信号至电器，可实现对电器的控制。

而JN5148无线网络芯片可通过自带RS232接口(或使用USB转RS232的微控制器芯片)与电脑等智能设备连接；由智能设备上运行的所述电子布线结构转译软件，由RS232或USB接口，发送布线结构至JN5148无线网络芯片；再由JN5148无线网络芯片发送该布线结构至所有通过802.11无线网连接的所述无线控制器和无线控制信号接收器，以实现布线结构下载器的功能。

最少只需要使用三个该模块，就可以实现本实用新型的基本功能。

注：实际使用中，各网络模块可能还需要储存其他信息(比如电器工作状态的历史信息，网络布线结构信息等)，一般需要一个外置存储器(如一个EEPROM)来储存该种类信息，图6、7、8上的外置存储器即为实现该功能所用。如不需要存储该类信息，可以不使用外置存储器，所述系统仍然可以工作。

Claims (9)

1.一种电子布线和无线控制系统，其特征是包括无线控制信号接收器、无线控制器、布线结构下载器和载有电子布线结构转译软件的主机；所述无线控制信号接收器的控制信号输出端设有用于与各种电器控制信号输入接口连接的接线端子；无线控制信号接收器与无线控制器进行无线通讯；所述无线控制器与无线控制信号接收器进行无线通讯，无线控制器的控制信号输入端连接有人机交互设备；所述布线结构下载器与主机通讯；布线结构下载器与无线控制器和/或无线控制信号接收器进行无线通讯。

2.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述主机的类型包括：电脑或手机。

3.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述人机交互设备的类型包括：开关、电子温控器或液晶触控面板；所述开关或旋钮开关连接所述无线控制器的模拟控制信号输入端；所述电子温控器或液晶触控面板直接连接所述无线控制器的数字控制信号输入端。

4.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述布线结构下载器的数据输入端与主机的数据输出端通过有线或无线方式连接。

5.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述无线控制信号接收器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、脉宽调制器、数模转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输出端分别连接脉宽调制器和数模转换器的输入端，脉宽调制器和数模转换器的输出端即为无线控制信号接收器的输出端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

6.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述无线控制器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、模数转换器和外置存储器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器的控制信号输入端通过模数转换器连接模拟控制信号输入端，微控制器的控制信号输入端直接连接数字控制信号输入端；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

7.根据权利要求1所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述布线结构下载器包括微控制器及其外围电路、无线通信模块、串行通信模块、以太网通信模块和外置存储 器；所述微控制器与其外围电路连接；微控制器与无线通信模块进行数据交换；微控制器与串行通信模块进行数据交换；微控制器与以太网通信模块进行数据交换；所述外置存储器与微控制器进行数据交换。

8.根据权利要求2所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述电脑为ipad。

9.根据权利要求3所述的电子布线和无线控制系统，其特征是所述开关为旋钮开关。 

Images