CN204790405U - 智能情景电源开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能情景电源开关，该电源开关的控制方式为触摸控制、或为RF遥控控制、或为手机网络控制，电源开关的主控芯片MCU接收触摸信号、或RF遥控信号、或手机信号，主控芯片MCU经处理后输出电源开关的开合控制信号，并显示各种环境数据和电源开关的状态信息。本实用新型的优点是人性化、智能化、趣味化。

Description

智能情景电源开关

技术领域

本实用新型涉及一种电源开关，特别涉及一种墙壁上的智能情景电源开关。

背景技术

开关是控制电路接通或中断的产品，种类十分繁多，应用极其普遍。开关控制的电器有灯、风扇、电视机、电子锁、窗帘等等，来实现生活及工作中的各种功能。常见的有机械拨动式、按键式、红外感应、声音感应等各种方式的电路开关。大多数是近距离控制操作的，或需要靠人动手、物理接触后实现“接通”或“中断”。从外表形态上，日常生活中常见的墙壁开关基本是纯功能用品，不具备有给生活添加情趣的特征和功能。

随着电子及网络技术的发展，智能化的趋势日益明朗化。随着生活水平的提高,人们对产品的要求及追求已经不再停留在功能、美观的层面，而是要求智能，人性化，情感等特性的高度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种具有人性化、智能化、趣味化的智能情景电源开关。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种智能情景电源开关，该电源开关的控制方式为触摸控制、或为RF遥控控制、或为手机网络控制，电源开关的主控芯片MCU接收触摸信号、或RF遥控信号、或手机信号，主控芯片MCU经处理后输出电源开关的开合控制信号，检测并显示各种环境数据和电源开关的状态信息。

所述电源开关包括前面板、前壳和后盖，后盖中设有信息处理电路板，信息处理电路板上有主控芯片MCU、2.4G电路板、OLED显示模块和多个金属触摸片，或放置有RF遥控接收集成电路板，前面板与前壳无缝结合，并卡扣在后盖上构成电源开关。

上述金属触摸片为电容式金属触摸片。

所述主控芯片MCU的输入端连接触摸片、RF遥控接收集成电路板、手机信号管理模块、温湿度传感器、负载模块和录音模块，主控芯片MCU的输出端连接开合控制电路、OLED显示模块、LED灯显示模块和声音输出模块。

所述RF遥控接收集成电路板采用433MHz/315MHz频率，RF遥控接收集成电路板接收遥控器发出的指令，通过主控芯片MCU的处理后输出至开合控制电路，控制继电器的开或合，从而控制电源开关的关或开。

所述RF遥控器上的两个按键控制一条电路，一按键为开，一按键为关，遥控器的编码芯片采用18针的任意两个组合，随机采用达到百万分之3.8级别的唯一性。

所述开合控制电路是指三极管导通电路，主控芯片MCU通过I/O口控制三极管的导通与关闭控制继电器的合或断，继电器合则灯亮。

所述2.4G电路板是具有信号接收和发射双向功能的集成电路模块，建立2.4G信号与WiFi信号直接沟通的方式，手机APP直接显示某个电路的接通或断开，每条电路有唯一的识别号。

所述每条电路有唯一的识别号，是指识别号采用每个IP地址的一个字节00-FF，总共255个地址，手机的WiFi信号与2.4G的信号之间的点对点采用了用32位芯片二进制做随机数据匹配。

所述OLED显示模块为发光字体的显示器，温度、湿度环境传感器感应到的环境参数通过主控芯片MCU处理后显示于OLED显示模块上。

所述前面板为透明面板，能在前面板上印刷各种美术图案，用户可随意更换，使之具有情景化。

电源开关设有LED断电应急灯，LED断电应急灯与电路中的一个大的存储电容连接，或与备用电池连接，确保外部突然断电的时候，或电路跳闸的时候，LED断电应急灯会自动亮起，并持续3～5分钟，实现了断电不断亮光的功能，起到了帮用户点亮手电筒，或蜡烛的人性化功能。

录音模块输入自设的内容，通过主控芯片MCU处理后通过声音输出模块播放，增添了录音及播放功能，具备人机声音互动的必备特征，实现了提醒功能。

电源开关设有的LED灯显示模块为单灯显示模式，电路断开时LED灯亮。LED灯显示模块或为双灯显示模式，电路接通或断开时LED灯会显示不同的颜色。

本实用新型的优越功效在于：

1）本实用新型具有人性化的特性，可以与现有的机械墙壁开关互换,产品易更新；使用者无需抬手、用手脚就能控制开关，管理相应的灯、窗帘等各种电器，特别适用于行走不便，或不想挪动身体的人群；

2）本实用新型具有趣味化的特性，本实用新型的电源开关能自动显示或告知用户当时当地的时间、温度、湿度及空气质量等环境参数的温馨提醒功能；

3）本实用新型具有情感化的特性，用户可以按自己的心情，轻松更换开关的前面板，能给环境增添许多情趣；

4）本实用新型实现了断电不断亮光的情形，在电路跳闸、或碰到突然停电的时候避免一片漆黑的现象,提供足够的亮光进行紧急处理；

5）本实用新型增添了录音及播放功能，具备人机声音互动的必备特征，给使用者惊喜或定时提醒的生活乐趣。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型信息处理电路板的示意图；

图3为本实用新型开合控制电路图；

图4为本实用新型触摸控制及RF遥控器控制开关的逻辑示意图；

图5为本实用新型手机控制开关及网络连接的逻辑示意图；

图6为本实用新型前面板与前壳结合的示意图；

图7为本实用新型电源开关的后视图；

图8为本实用新型触摸控制及RF遥控器控制开关的电路原理图；

图9为本实用新型手机信号及网络连接的电路原理图；

如图10为本实用新型手机信号管理模块的电路原理图；

图中标号说明

1—OLED显示模块；2—2.4G信号天线；

3—2.4G电路板；4—LED灯；

5—LED断电应急灯；6—温湿度传感器；

7—录音模块；8—SPK小喇叭；

9—主控芯片MCU；10—金属触摸片；

11—前壳；12—前面板；

13—后盖。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

图1示出了本实用新型的电路示意图。如图1所示，本实用新型提供了一种智能情景电源开关，该电源开关的控制方式为触摸控制、或为RF遥控控制、或为手机网络控制，电源开关的主控芯片MCU9接收触摸信号、或RF遥控信号、或手机信号，主控芯片MCU9经处理后输出电源开关的开合控制信号，并显示各种环境数据和电源开关的状态信息。上述主控芯片MCU9的型号为STM8S105CXT6C的单片机。

所述电源开关包括前面板、前壳和后盖，后盖直接固定在墙体内的接线盒中，后盖中设有信息处理电路板。如图2所示，信息处理电路板上有主控芯片MCU9、2.4G电路板3、OLED显示模块1和多个电容式金属触摸片10，电容式金属触摸片10为是直径为13mm的金属触摸片，确保了触摸的灵敏度。三路触摸开关对应三个双色LED灯4，本实用新型使用了把串行信号转为并行信号的驱动芯片74HC595作为LED灯4的驱动。

信息处理电路板中放置有RF遥控接收集成电路板。如图6所示，前面板12与前壳11无缝结合，前面板12与前壳11通过双面胶永久固定在一起，或前面板12与前壳11合并为一个部件，然后卡扣在后盖13上构成电源开关，如图7所示。

所述主控芯片MCU9的输入端连接电容式金属触摸片10、RF遥控接收集成电路板、手机信号管理模块、温湿度传感器6、负载模块和录音模块7，主控芯片MCU9的输出端连接开合控制电路、OLED显示模块1、LED灯4和SPK小喇叭8。本实用新型采用了高精度的温湿度一体模块SHT10来获得环境的温湿度及其他相关的环境参数，并通过主控芯片MCU9处理后由OLED显示模块1进行显示。

所述RF遥控接收集成电路板采用433MHz/315MHz频率，RF遥控接收集成电路板接收遥控器发出的指令，通过主控芯片MCU9的处理后输出至开合控制电路，控制继电器的开或合，从而控制电源开关的开或关。

所述RF遥控器上的两个按键控制一条电路，一按键为开，一按键为关，遥控器的编码芯片采用18针的任意两个组合，随机采用达到百万分之3.8级别的唯一性。

如图3所示，所述开合控制电路是指三极管导通电路，主控芯片MCU9通过I/O口控制三极管Q2的导通与关闭控制继电器K1的合或断，继电器K1合则电路导通，此时灯亮。

所述2.4G电路板3是具有信号接收和发射双向功能的集成电路模块，2.4G电路板3通过焊盘固定的方式固定在信息处理电路板上。所述2.4G电路板3具有2.4G信号天线2，2.4G信号天线2通过跳线可以延伸几倍的长度从而大大提高信号顺畅沟通。建立2.4G信号与WiFi信号直接沟通的方式，手机APP直接显示某个电路的接通或断开，每条电路有唯一的识别号。

所述每条电路有唯一的识别号，是指识别号采用每个IP地址的一个字节00-FF，总共255个地址，手机的WiFi信号与2.4G的信号之间的点对点采用了用32位芯片二进制做随机数据匹配。

所述OLED显示模块1为发光字体的显示器，温湿度感器6感应到的环境参数通过主控芯片MCU9处理后显示于OLED显示模块1上。OLED显示模块1用以显示日期、时间及各种传感器检测到的数据,以及从智能手机发过来的信息或图案。日期和时间的手动调整，及显示方式的调整可以用前面板上的按键组来实现。本实用新型采用了0.96寸OLED作为显示单元，支持并行、SPI、IIC多种方式控制，这里采用了SPI方式控制。OLED显示模块1集成了产生OLED驱动电压7.4V-9V。

如图6所示，所述前面板为透明面板，能在前面板上印刷各种美术图案，使之具有情景化。前面板的材料可以是玻璃，或是塑料，如亚克力。各种前面板具有一致的特征：1）与三个指示灯相对应的透明区；2）与OLED显示模块相对应的透明区；3）与按键组相对应的按键标识。

电源开关设有LED断电应急灯5，LED断电应急灯5与电路中的一个大的存储电容连接，或与备用电池连接，确保外部突然断电的时候，或电路跳闸的时候，LED断电应急灯会自动亮起，并持续3～5分钟，实现了断电不断亮光的功能，起到了帮用户点亮手电筒，或蜡烛的人性化功能。

录音模块7输入自设的内容，通过主控芯片MCU9处理后通过SPK小喇叭8播放，增添了录音及播放功能，具备人机声音互动的必备特征。如提醒，或用中、英文相互沟通，或调节气氛的声音。实现了智能化、情感化的功能。

电源开关设有的LED灯4为单灯显示模式，如蓝色，并设置为灯暗的时候，也就是电路断开的时候，LED指示灯亮，这样用户就能在黑暗中看到触摸点。LED灯显示模块或为双灯显示模式，电路接通或断开时LED灯显示不同的颜色。本实用新型使用了红蓝双色LED灯作为控制输出状态指示，蓝色指示灯对应回路灯被点亮，红色指示灯对应回路灯熄灭。LED显示具有如下的特征：1）匹配前的LED灯慢闪；2）匹配过程是的LED灯快闪；3）匹配后的LED灯常亮。

如图4所示，所述的智能情景电源开关的RF遥控器的逻辑关系处理。每一电路（以PAD1为例）对应到RF遥控器上的按键（1on）、（1off）。按下RF遥控器上的（1on）按键后，发出的永远都是接通电路（L1）的信号。本实用新型电源开关上的433MHz或315MHzRF接收模块收到RF遥控器发出的指令后，通过主控芯片MCU的运算后指令继电器接通。若继电器已经处在接通状态，则没有动作。若继电器处在断开状态，则马上接通电路，也就是说用户按（1on）按键就是接通（L1）路电路。相同的逻辑处理用于（1off）按键，就是用户按（1off）按键就是断开（L1）路电路。所以用户在看不到用电器工作状态也知道，按（1on）就是接通，按（1off）就是断开。以此类推其余的PAD2路、PAD3路，PAD2路对应L2与遥控器的（2on）、（2off）的逻辑关系，PAD3路对应L3电路与RF遥控器的（3on）、(3off）的逻辑关系。这个逻辑处理解决了用户在不知道或看不见电器是开，还是关的情况下要做打开，或关闭的操作。主控芯片MCU设置了遥控器的学习功能，并给每个电路配置唯一的随机生产的代码，从而确保一一对应，不会信号重叠。代码的总数是2的16次方，也可以更大的数据，也就是唯一性,可以到百万分之15，或更小，避免信号的穿档。

如图8本实用新型触摸控制及RF遥控器控制开关的电路原理图所示，输入信号为触摸键PAD，或是RF遥控信号。主控芯片MCU接收到信号后，通过处理输出去控制继电器的合或开，达到电路的通或断。

如图5所示，本实用新型智能情景电源开关的手机沟通的逻辑关系处理。电源开关上有发送及接收的双向沟通能力的2.4G电路板3。无线信号通过手机信号管理模块转化为与手机直接沟通的协议信号,如WiFi信号，再通过手机APP显示给用户。手机信号管理模块有电源接口,并用过网络接口连接到路由器，实现与网络相连。手机信号管理模块有多个操作按键,分别为OK键用于确认信息，上翻，下翻键用于滚动菜单，X键用于删除。手机信号管理模块采用IP地址节点（0到255）分配的算法，给每一路电路赋予唯一的IP节点地址。每一条电路的名称在手机APP屏幕显示端做修改名字。手机信号管理模块具有添加，删除某个手机的功能，及命名参与管理的手机的名称的功能。解决了每个手机都能管理的混乱问题技术，也解决了手机丢失后能及时消除其管理功能。手机信号管理模块的功能操作用按键组及手机端APP实现。一个手机信号管理模块可以管理多到256条电路的。这样就实现了有效的成本控制。手机信号管理模块与路由器结合使用，并沿用相同的密码设计。手机的WiFi信号与2.4G的信号之间的点对点采用了用32位2进制做随机数据匹配的技术。保证了用户的唯一性和安全性。电源开关用2.4G的无线信号通过手机信号管理模块，建立与以太网（Ethernet）的互通，再用WiFi协议与智能手机建立沟通。

如图9所示，从手机信号管理模块过来的2.4G信号通过主控芯片MCU处理后，输出给继电器，或OLED。同时，主控芯片MCU把继电器开合的状态信息、环境信息通过2.4G传给智能手机，从而实现双向沟通。

如图10本实用新型手机信号管理模块的电路原理图所示，手机信号管理模块MCU2用来处理2.4G信号与以太网络信号之间的想到沟通，并管理参与控制开关的手机，实现安全、唯一、便利。上述手机信号管理模块MCU2的型号为STM8S105CXT6C的单片机。

本实用新型的开关可以是1路，或者是多路的。电源开关所控制的电路可以是交流电路（110VAC～240VAC），也可以直流电路（4VDC～36VDC）。一般的电负荷载体为灯、风扇、电视机、电子锁、马达等常用电器,其功率的大小要小于开关设计的负载参数。按照应用的需要，本实用新型智能情景电源开关可以是1路控制开关，也可以是多路控制开关。具体应用中1路，2路，3路，8路控制最为普遍。外部尺寸可以是86X86mm的正方形，或是70X120mm长方形，或其他的尺寸及形状。

本实用新型用户使用触摸开关功能的步骤为:

第1步：接好外接电线；

第2步:用扁平螺丝，或类似的工具，插入前面板开起缝隙，轻轻转动，打开前面板，

第3步：把开关用螺丝固定到墙体接线盒上，安装过程中不要松开已锁紧的部件和螺丝；

第4步：上电，用OLED按键，调整日期，时间为当时当地的正确显示日；

第5步：扣上前面板，听到咔嗒一声的扣到位的提醒后。开关安装即完成。

本实用新型用户使用更换情景面板的步骤为:

1．用扁平螺丝或类似的工具，插入前面板向下方向的开起缝隙，轻轻转动，打开前面板；

2．拿起新面板,先把上面的2个扣位扣上,轻压向下面的卡扣，听到咔嚓的声音,就安装完毕。

本实用新型用户使用RF遥控的步骤为:

在使用RF遥控器操作的实际使用时候，上述5步安装完成触摸开关后,需要做RF遥控器的按键与每条电路做逻辑匹配，匹配的步骤如下：

1．确认开关的LED为呼吸灯式的慢闪状态，说明没有做任何匹配；

2．用手指按住开关上某一路（比如PAD1）路的触摸圈3秒直到LED快闪，手松开；

3．按下RF遥控器的某一按键，比如1off，对应的蓝LED变成常亮。内置软件自动对应电路PAD1的按键为1on。这样PAD1电路与1on和1off的对应就完成。按1on蓝LED变暗，按1off蓝LED变亮。说明RF遥控功能操作正常，然后在小卡片上写明按键号及其对应的灯的名称，就完成操作；

4．重复上述#1，把其他电路（比如PAD2，PAD3）与RF遥控器按键的对应按键（2on，2off）,(3on，3off)做对应后就完成。

消除RF遥控器与电路对应设置的步骤如下：

1.确定要消除RF遥控器设置的那条电路，一直按住触摸圈6秒到LED变暗。松开后,LED回到慢闪,就清除了遥控设置；按相应的遥控按钮,开关没有反应，就确定清除。

本实用新型用户使用手机管理的步骤为:

在手机管理的实际使用时候，开关的5步安装完成触摸开关后，再做逻辑匹配的步骤如下：

1.在手机端安装的APP，点击相应APP就能出现页面；

2.打开当地的路由器，并联通一条网线到手机信号管理模块上，手机信号管理模块添加需管理的电路手机。修改并确认手机屏幕会出现的IP地址，与端口与手机信号管理模块的一致.修改手机的名字发送给手机信号管理模块，按手机信号管理模块上的确认键(OK键)，这样手机信号管理模块就与手机对接成功；

3.确认开关的LED为呼吸灯式的慢闪状态，说明没有做任何匹配；

4.手机信号管理模块的状态设置到开关学习。把需要与手机信号管理模块的开关的匹配按键（S1）按3秒钟。这个开关就自动收录本开关；

5.按住开关某一路的触摸片3秒到LED灯快闪,移开手指，手机屏幕会跳出这路开关的名字输入。用户可以修改，并按APP里的确认键后。LED灯变为常亮。配对完成。再点击APP界面的开-关，确认灯的反应与手机APP的开-关按键一致。安装完成；

6.重复#3步，把其他的每一路都匹配学习。

消除开关设置的步骤如下：

1.在WiFi管理器上，把菜单移到开关终端管理,找到那个电路的名字后,按手机信号管理模块上的删除按键,就消除了这个电路的管理。

消除手机的设置步骤如下：

2.在WiFi管理器上，把菜单移到手机终端管理,找到那个手机的名字后,按手机信号管理模块上的删除按键,就消除了这个手机的管理权。

以上所述仅为本实用新型的优先实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能情景电源开关，其特征在于：该电源开关的控制方式为触摸控制、或为RF遥控控制、或为手机网络控制，电源开关的主控芯片MCU接收触摸信号、或RF遥控信号、或手机信号，主控芯片MCU经处理后输出电源开关的开合控制信号，检测并显示各种环境数据和电源开关的状态信息。

2.根据权利要求1所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述电源开关包括前面板、前壳和后盖，后盖中设有信息处理电路板，信息处理电路板上有主控芯片MCU、2.4G电路板、OLED显示模块和多个金属触摸片，或放置有RF遥控接收集成电路板，前面板与前壳无缝结合，并卡扣在后盖上构成电源开关。

3.根据权利要求1或2所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述主控芯片MCU的输入端连接触摸片、RF遥控接收集成电路板、手机信号管理模块、温湿度传感器、负载模块和录音模块，主控芯片MCU的输出端连接开合控制电路、OLED显示模块、LED灯显示模块和声音输出模块。

4.根据权利要求3所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述RF遥控接收集成电路板采用433MHz/315MHz频率，RF遥控接收集成电路板接收遥控器发出的指令，通过主控芯片MCU的处理后输出至开合控制电路，控制继电器的开或合，从而控制电源开关的关或开。

5.根据权利要求4所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述遥控器上的两个按键控制一条电路，一按键为开，一按键为关，遥控器的编码芯片采用18针的任意两个组合，随机采用达到百万分之3.8级别的唯一性。

6.根据权利要求3所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述开合控制电路是指三极管导通电路，主控芯片MCU通过I/O口控制三极管的导通与关闭控制继电器的合或断，继电器合则灯亮。

7.根据权利要求2所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述2.4G电路板是具有信号接收和发射双向功能的集成电路模块，建立2.4G信号与WiFi信号直接沟通的方式，手机APP直接显示某个电路的接通或断开，每条电路有唯一的识别号。

8.根据权利要求7所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述每条电路有唯一的识别号，是指识别号采用每个IP地址的一个字节00-FF，总共255个地址，手机的WiFi信号与2.4G的信号之间的点对点采用了用32位芯片二进制做随机数据匹配。

9.根据权利要求2所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述OLED显示模块为发光字体的显示器，温度、湿度环境传感器感应到的环境参数通过主控芯片MCU处理后显示于OLED显示模块上。

10.根据权利要求2所述的智能情景电源开关，其特征在于：所述前面板为透明面板，电源开关设有LED断电应急灯，录音模块输入自设的内容，通过主控芯片MCU处理后通过声音输出模块播放，电源开关设有的LED灯显示模块为单灯显示模式，电路断开时LED灯亮，或为双灯显示模式，电路接通或断开时LED灯显示不同的颜色。