CN203275993U - 用电设备控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种用电设备控制系统，包括：至少一个控制节点，控制节点包括WIFI射频收发器、控制器、开关控制电路及电源插拔器；控制器中运行适合嵌入式环境的IP网络协议栈；至少一个用电设备，连到至少一个所述控制节点的电源插拔器；控制设备，用于传输指令到至少一个控制节点。利用WIFI射频收发器接受来自控制设备的指令并传至控制器。控制器中运行协议栈实现对开关控制电路的控制，开关控制电路实现对电源插拔器的控制，从而控制连接至电源插拔器的用电设备的电力使用，无需专门的遥控设备，连入本地网络或者互联网就可以进行控制，使用较为方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及用电设备的电力使用的控制，特别是涉及一种用电设备控制系统。
背景技术
在日常生活中，用户通过终端设备的管理来节省电力，已经成为一种趋势。特别是商业大厦以及住宅楼宇中，各种电器设备的超负荷运作以及个别电器设备的闲置现象明显。因此，智能化的电力使用，可以最大限度地减少电器设备的用电量。但是，现有产品在使用过程中往往需要专用的遥控装置，较为繁琐，从而使用不方便。
实用新型内容
基于此，提供一种使用较为方便的用电设备控制系统。
一种用电设备控制系统，包括：至少一个控制节点，所述控制节点包括WIFI射频收发器、运行适合嵌入式环境的IP网络协议栈的控制器、由所述控制器控制的开关控制电路及由所述开关控制电路控制的电源插拔器，所述控制器与所述WIFI射频收发器连接；至少一个用电设备，连到至少一个所述控制节点的电源插拔器；控制设备，用于传输指令到至少一个所述控制节点。
在其中一个实施例中，所述控制器为STM32系列控制器、Kinetis系列控制器，或为基于UIP或者LWIP协议栈的控制器。
在其中一个实施例中，所述电源插拔器为电源插座或电源插头。
在其中一个实施例中，所述控制设备控制所述用电设备开或关、或者控制用电电流大小、或者控制前述操作的时间安排。
在其中一个实施例中，所述控制设备为手机、平板电脑或笔记本电脑等移动终端设备。
在其中一个实施例中，所述开关控制电路包括与所述控制器连接的三级管及与所述三极管连接的继电器，所述继电器与所述电源插拔器连接。
在其中一个实施例中，所述WIFI射频收发器为只进行射频信号处理而不运行TCP/IP传输协议栈的收发器。
在其中一个实施例中，所述WIFI射频收发器具有TI的WLAN1251、NXP的BGW211或Marvell的88W8686的WIFI射频芯片。
在其中一个实施例中，所述用电设备为电视、冰箱或/和电灯等家用电器设备。
上述用电设备控制系统，利用WIFI射频收发器接受来自控制设备的指令并传至控制器。控制器中运行IP网络协议栈实现对开关控制电路的控制，开关控制电路实现对电源插拔器的控制，从而控制连接至电源插拔器的用电设备的电力使用，无需专门的遥控设备，连入本地网络或者互联网就可以进行控制，使用较为方便。
附图说明
图1为本实施方式控制节点的结构示意图；
图2为本实施方式控制设备对用电设备控制的原理示意图；
图3为本实施方式控制节点的软件流程图；
图4为本实施方式控制节点的控制器和WIFI射频收发器的连接原理示意图；
图5为本实施方式控制节点的数据处理示意图。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例作进一步详细说明。
本实施方式揭示一种用电设备控制系统，包括控制节点、用电设备及控制设备。控制节点包括WIFI射频收发器、运行适合嵌入式环境的IP网络协议栈的控制器、由控制器控制的开关控制电路及由开关控制电路控制的电源插拔器，控制器连接WIFI射频收发器。用电设备连到控制节点的电源插拔器。控制设备用于传输指令到控制节点。
利用WIFI射频收发器接受来自控制设备的指令并传至控制器。控制器中运行适合嵌入式环境的IP网络协议栈实现对开关控制电路的控制，开关控制电路实现对电源插拔器的控制，从而控制连接至电源插拔器的用电设备的电力使用，无需专门的遥控设备，连入本地网络或者互联网就可以进行控制，使用较为方便。
优选地，控制器为STM32系列控制器、Kinetis系列控制器，或运行UIP或者LWIP协议栈的控制器。电源插拔器为电源插座或电源插头。控制设备的指令为自动或手动发送的指令，并且控制设备控制用电设备开或关、或者控制用电电流大小、或者控制前述操作的时间安排。如此，可有效适应电设备的各种用电情况。控制设备为手机、平板电脑或笔记本电脑等移动终端设备。开关控制电路包括与控制器连接的三级管及与三极管连接的继电器，继电器与电源插拔器连接。WIFI射频收发器为只进行射频信号处理而不运行TCP/IP传输协议栈的收发器。并且，WIFI射频收发器具有TI的WLAN1251、NXP的BGW211或Marvell的88W8686的WIFI射频芯片。用电设备为电视、冰箱或/和电灯等家用电器设备。控制节点可以有一个或多个，电源插拔器可以有一个或多个，用电设备也可以有一个或多个。
一个具体的实施例请参照图1，用电设备控制系统具有一控制节点101，控制节点101包括：通信模块110、开关控制电路103、电源插座104。
通信模块110能根据接收命令输出开关控制电路103所需的控制信号，其包括WIFI射频收发器105、控制器106以及天线108。WIFI射频收发器105能够进行无线信号的收发，控制器106与WIFI射频收发器105连接并用于实现通信功能和控制功能，天线108连接于WIFI射频收发器105，天线108配合WIFI射频收发器105使用可以增强信号。
开关控制电路103与通信模块110连接并接收来自通信模块110的控制信号对电源插座104进行控制。具体说来，开关控制电路103包括三极管109及与三极管109连接的继电器102，继电器102连接并控制电源插座104。通信模块110的控制管脚与开关控制电路103中的三极管109的基极相连，当通信模块110的控制管脚输出高电平时三极管109导通，此时驱动继电器102闭合从而实现电源插座104火线导通。反之，通信模块110的控制管脚输出地电平时三极管109不导通，继电器102断开，从而使电源插座104的火线断开。这样就实现了对电源插座104的控制。
电源插座104包含一个插孔107，用于与用电设备（未图示）的插头匹配，进而可控制用电设备的用电情况，包括用电设备的开或关的控制，或者用电设备的用电电流的大小的控制，或者控制用电设备开关、电流大小的时间安排。
图2为控制设备202对用电设备203控制的原理图。控制设备202为手机、平板电脑或笔记本电脑等移动终端设备。控制设备202访问一个基于网页的用户操作界面，利用无线通信方式向控制节点201发送控制信号，控制节点201的控制器对控制信号做出响应，控制电源插座零线的通断，从而控制连接到电源插座上的用电设备203。用电设备203与控制节点201之间通过电线和插头相互连接。用电设备203是指电视、空调等电器。
图3为控制节点端的软件在控制器上的执行流程图。程序开始后，首先执行步骤301进行通信协议解析，然后程序执行步骤302向内网发送广播包，此步骤发送的广播包将会被内网的控制设备端软件接收，控制设备端软件将会分析其地址等有效信息从而实现内网控制。步骤303将会向公网发送数据包用于实现控制节点的公网控制。在步骤304处，控制器会不断轮询是否收到命令，如果没有接收到，程序将会跳转至步骤301，如果接收到命令，程序将会执行步骤305，在此处程序会验证校验码以及设备密码等，如果验证无法通过，程序将会跳转至步骤301，如果验证通过，程序将会执行步骤306，在此操作中，程序将会解析出命令中包含的控制动作和控制量等有效信息，命令解析完成后控制节点会执行步骤307从而完成命令中要求的开关电源、设置参数等动作。在步骤308处设备将会根据实际的执行情况发送反馈信息，并跳转至步骤301。
图4为控制节点的控制器和WIFI射频收发器连接原理图。本实例中选取了控制器STM32F103RDT6和WIFI射频收发装置WM-G-MR-08。STM32F103RD T6采用CortexTM-M3内核，具有最高72MHZ的主频、最高512Kb的Flash存储器、最高64Kb的SRAM，同时其具有SDIO接口等丰富的外设。WM-G-MR-08具有价格便宜、使用简单、资料丰富等特点，它使用SDIO接口与控制器进行通信。STM32F103RDT6的管脚PC8、PC9、PC10、PC11、PC12、PD2分别复用为SDIO_D0、SDIO_D1、SDIO_D2、SDIO_D3、SDIO_CK、SDIO_CMD，管脚复用后用于SDIO接口通信中数据传输、时钟同步、控制命令。原理图中将STM32F103RDT6的SDIO接口与WM-G-MR-08对应的SDIO接口进行连接，并配合外部电路即可实现STM32F103RD对WM-G-MR-08的控制。
图5示出了控制器的数据处理示意图。对于数据接收过程，首先步骤506WIFI射频收发器接收模拟信号并将其转换为数字信号并进行相应的协议转换，然后通知控制器。控制器执行驱动程序505接收到外部触发信号后会通过SDIO通信接口或者其它通信接口读取WIFI收发装置转换的数字信号，对于IP报文，协议栈会调用IP解析函数对其进行处理，经过IP函数的解析之后，协议栈会根据通信的种类不同将IP层解析的内容发送至不同的处理函数进行503TCP、UDP解析，之后协议栈再将信息通过之前建立的socket传送给应用程序501，应用程序根据接收的数据进行开关电源、设置参数等控制动作。对于数据发送过程则与数据过程相反。
本实施方式用电设备控制系统采用WIFI射频收发器接受控制设备的无线信号，转换后通知控制器，控制器运行协议栈后控制继电器并进而控制电源插座，实现连接至电源插座的用电设备的电力使用，无需专门的遥控设备，使用较为方便，且成本较低。用户终端还可通过远程控制和自定义方法，满足用户的个人偏好。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种用电设备控制系统，其特征在于，包括：
至少一个控制节点，所述控制节点包括WIFI射频收发器、运行适合嵌入式环境的IP网络协议栈的控制器、由所述控制器控制的开关控制电路及由所述开关控制电路控制的电源插拔器，所述控制器与所述WIFI射频收发器连接；
至少一个用电设备，连到至少一个所述控制节点的电源插拔器；
控制设备，用于传输指令到至少一个所述控制节点。
2.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述控制器为STM32系列控制器、Kinetis系列控制器，或为基于UIP或者LWIP协议栈的控制器。
3.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述电源插拔器为电源插座或电源插头。
4.根据权利要求3所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述控制设备控制所述用电设备开或关、或者控制用电电流大小、或者控制前述操作的时间安排。
5.根据权利要求1至4项中任一项所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述控制设备为手机、平板电脑或笔记本电脑等移动终端设备。
6.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述开关控制电路包括与所述控制器连接的三级管及与所述三极管连接的继电器，所述继电器与所述电源插拔器连接。
7.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述WIFI射频收发器为只进行射频信号处理而不运行TCP/IP传输协议栈的收发器。
8.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述WIFI射频收发器具有TI的WLAN1251、NXP的BGW211或Marvell的88W8686的WIFI射频芯片。
9.根据权利要求1所述的用电设备控制系统，其特征在于，所述用电设备为电视、冰箱或/和电灯等家用电器设备。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN104880983A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-09-02 | 湖南科技学院 | 一种用手机wifi的无线控制器 |
| WO2020107343A1 (zh) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 美的集团武汉制冷设备有限公司 | 通信转接电控板、家电设备和家电控制系统 |
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