CN204793476U - 基于cc3200的wifi云端远程遥控电源插座 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座。本实用新型包括电源转换模块、CC3200？LaunchPad开发板、继电器驱动电路、单相固态继电器、负载电器插座板。电源转换模块为CC3200？LaunchPad开发板供电；电源转换模块输出端的3.3V正极性接口连接单相固态继电器的输入正极；CC3200？LaunchPad开发板的GPIO9通过继电器驱动电路与单相固态继电器的输入负极连接；单相固态继电器的输出分别连接两条断开的220V交流电火线。本实用新型实用性高，安全性好，设计新颖，使用方便，它能有效减少能源损耗，对于节能减排起到了一定的促进作用，同时有效避免了用电风险。

Description

基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座

技术领域

本实用新型专利属于物联网应用技术领域，尤其涉及一种基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座。

背景技术

节能减排一直是环保团体讨论的话题之一，我们常常让家电一直处于通电状态，即使我们不使用它们，少量的电能一样会被消耗。节能插座可以解决这一难题。节能插座适用于家庭、办公室或是公共场所。在家庭、公共场所、办公室，因为频繁使用电视、电脑、空调，采用节能插座可以一键消除待机功耗，在不改变使用习惯的情况下方便地节约了电能，同时保护了电器的安全。随着物联网的快速发展，节能插座产品延伸到智能家居领域，节能插座朝着智能化的方向发展，出现了智能节能插座。

本产品是设计基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座。该智能电源插座与普通电源插座相比，增加了电源转换模块、CC3200LaunchPad开发板和继电器模块。本产品的最大优点是WIFI云端远程遥控电源插座，任何可以访问云端网页服务器的智能手机/笔记本电脑均可以远程遥控该WIFI云端控制的电源插座。接入网络的手机/电脑通过发送开启和关闭指令，远程遥控开启或切断电源来实现与之接驳的电器开关，不仅能帮助用户远程关闭家中的电器，还能够提前开启，大大减少了电力资源的浪费，对于目前社会上提倡的低碳环保、节能减排起到了一定的促进作用，同时还可以有效避免了用电风险。这对我国节能产业的发展具有巨大的推动作用，进而带来巨大的社会效益和经济效益。

虽然目前大部分家电具有近距离遥控功能，这些遥控器均采用红外线传输技术。红外传输技术是一种视距传输技术，遥控器与家电接收端之间不允许有障碍物阻隔，且红外传输仅能实现点对点通信任务，其一般通信距离在3m以内。因此，红外传输技术不适合应用于智能家居领域。针对目前住宅中很多的电器设备都不具有远程遥控功能，这样给智能家居要求的电器远程控制要求带来了很大的障碍。目前，虽然市场上已经出现了基于WIFI遥控的智能电源插座，但是，这些电源插座的内部均为“单片机+WIFI模块+继电器模块”结构，只能实现在同一WIFI网络内对电源插座的控制。

本实用新型设计的WIFI云端远程遥控电源插座，通过针对物联网(IoT)应用的业界第一个具有内置WIFI功能的无线微处理器(MCU)CC3200，采用CC3200LaunchPad开发板内置的WIFI网络处理器连接WIFI网络接入点(AP)，AP通过Internet网络连接云端服务器。任何可以访问云端网页服务器的智能手机/笔记本电脑均可以实现远程遥控该WIFI云端控制的电源插座。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，设计一种基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座。

本实用新型采用的技术方案如下：

基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，包括电源转换模块、CC3200LaunchPad开发板、继电器驱动电路、单相固态继电器、负载电器插座板。电源转换模块为CC3200LaunchPad开发板供电；电源转换模块输出端的3.3V正极性接口连接单相固态继电器的输入正极；CC3200LaunchPad开发板的GPIO9通过继电器驱动电路与单相固态继电器的输入负极连接；单相固态继电器的输出分别连接两条断开的220V交流电火线，具体为：采用普通标准插座引出220V交流电火线连接单相固态继电器的一个输出端，继电器的另一个输出端连接负载电器插座板的火线，同时普通标准插座引出220V交流电零线直接与负载电器插座板的零线相连接。

所述的继电器驱动电路包括NPN型三极管Q、二极管D和基极电阻R；NPN型三极管Q的集电极c与单相固态继电器的输入负极连接，三极管Q的发射极e接地，三极管Q的基极b与基极电阻R的一端相连接，基极电阻R的另一端与CC3200LaunchPad开发板的GPIO9端口相连接，GPIO9端口输出高电平触发三极管导通。在继电器两端反向并联保护二极管D，以消除当三极管由导通变为截止时，继电器绕组产生的自感电压。感应的高电压通过二极管正向导通回路进行释放，可以保证三极管的安全，防止击穿。

所述的NPN型的9013三极管Q的放大倍数为197，基极电阻R的阻值为330欧。

所述的电源转换模块采用了鸿海JMD10-3.3型开关电源模块，其输入为100-240V范围的交流电，输出为3.3V直流电，输出电流2.5A，并且电源转换模块输出端的正负极性接口直接连接CC3200LaunchPad开发板的外接电源供电接口VCC和GND。

所述的CC3200LaunchPad开发板由：应用MCU子系统、WIFI网络处理器子系统、电源管理子系统组成。CC3200是针对物联网(IoT)应用的器件，同时也是业界第一个具有内置WIFI功能的无线微处理器(MCU)。本实用新型采用CC3200LaunchPad开发板内置的WIFI网络处理器连接WIFI网络接入点(AP)，AP通过Internet网络连接云端服务器。通过智能手机或笔记本电脑无线上网访问云端服务器网页，以浏览器/服务器(B/S)模式远程遥控CC3200LaunchPad开发板上的GPIO9接口电平，从而远程控制继电器和负载电器。

所述的CC3200LaunchPad开发板应用MCU子系统包含一个运行频率为80MHz的高性能ARMCortex-M4内核，同时还包含多种外设，例如：快速并行摄像头接口，I2S，SD/MMC，UART，SPI，I2C和四通道模数转换器(ADC)。CC3200包括用于代码和数据的灵活嵌入式RAM，以及具有外部串行闪存引导加载程序和外设驱动程序的ROM。

所述的CC3200LaunchPad开发板WIFI网络处理器子系统包含一个额外的专用ARMMCU，负责WIFI功能，可完全免除应用MCU的处理负担。这个子系统包含802.11b/g/n射频、基带和具有强大加密引擎的MAC，以实现支持256位加密的快速、安全互联网连接。CC3200支持基站、访问点和WIFI直接模式。CC3200还支持WPA2个人和企业安全性以及WPS2.0。WIFI片上互联网包括嵌入式TCP/IP、TLS/SS堆栈、HTTP服务器和多个互联网协议。

所述的CC3200LaunchPad开发板电源管理子系统包括支持广泛电源电压范围的集成直流-直流转换器。这个子系统可启用低功耗模式，诸如具有RTC的休眠模式，所需电流少于4μA。

所述的单相固态继电器采用了美格尔MGR-1D4810单相固态继电器，其输入端控制电压为3-32V直流电，输入端控制电流为6-35mA，输出端负载电压为24-480V交流电，最大负载电流为10A。

本实用新型工作过程如下：

所述的WIFI云端远程遥控流程分为三部分进行实现。

(1)下载CC3200LaunchPad云端控制程序代码

①使用TIUniflash工具打开ExositeCC3200CloudDemo.ucf文件。

②将CC3200LaunchPad连接到电脑，对Flash进行擦除操作。

③Flash擦除成功后，直接点击Program开始下载程序。

(2)CC3200LaunchPad网络配置

①拔掉针对Flash的跳线帽，复位CC3200LaunchPad开发板。

②打开智能手机/笔记本电脑，查找CC3200LaunchPad作为AP的无线网络。CC3200LaunchPad的接入点名称为“mysimplelink-013955”。

③连接成功后，在手机/电脑上打开浏览器，输入http://mysimplelink.net。④选择“Status”选项，记录CC3200LaunchPad的IP地址(192.168.43.45)和MAC地址(F4:B8:5E:01:39:55)。

⑤开启手机便携式WLAN热点，自动搜索到CC3200LaunchPad开发板作为设备的IP地址(192.168.43.45)和MAC地址(F4:B8:5E:01:39:55)。

⑥在“Profiles”选项页面中输入便携式WLAN热点(WIFI网络)的SSID和密码。CC3200LaunchPad转换为设备连接设置的WIFI网络后自动连接上Internet网络。

(3)通过云端服务器控制电源插座

①CC3200LaunchPad接入网络后，在云端https服务器上添加CC3200LaunchPad设备和对应的设备MAC地址。

②智能手机/笔记本电脑访问云端https服务器网页：https://ti.exosite.com，通过浏览器云界面控制CC3200LaunchPad开发板上连接GPIO9的LEDD7。

③在云端网页的资料面板里，通过改变LEDD7的数值来控制CC3200LaunchPad开发板上GPIO9的输出电平。当浏览器云界面控制LEDD7置1时，GPIO9输出高电平，可以观察到LEDD7点亮，经继电器驱动电路放大GPIO9的输出电流后，触发继电器输出端火线相连通，则负载电器插座板接通220V交流电，用电器正常工作。当浏览器云界面控制LEDD7置0时，GPIO9输出低电平，可以观察到LEDD7熄灭，继电器输出端火线断开，则负载电器插座板断开220V交流电，用电器不工作。

本实用新型有益效果如下：

1.基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座使用便利，实用性高。例如空调、电热水器这样的家电产品就适合于任何可以访问云端网页服务器的智能手机/笔记本电脑进行远程控制，在操作上能够一步到位，即时性比较强。

2.基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座安全性好，可靠性高。智能插座只要在有网络的情况下就能正常工作，在网络发达的今天具有很强的适用性。采用WIFI云端远程控制电器的电源插座开关，可以极大程度上解决电器长时间待机操作带来的能源损耗和安全隐患问题。

3.基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座设计新颖，方便时尚。本设计使用的CC3200是目前第一款针对物联网(IoT)应用的具有内置WIFI功能的无线MCU，它集成了高性能ARMCortex-M4内核和WIFI模块，使开发人员能够使用单芯片解决方案来完成开发工作。在本设计方案中，任何可以访问云端网页服务器的智能手机/笔记本电脑均可以实现远程遥控该WIFI云端控制的电源插座。

附图说明

图1为基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座系统图。

图2为基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座设计图。

图3为单相固态继电器驱动电路图。

图4为CC3200LaunchPad开发板作为无线接入点AP示意图。

图5为CC3200LaunchPad开发板作为设备接入WIFI网络示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型专利做进一步说明。

图1和图2分别为基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座系统图和设计图。该电源插座内主要包括电源转换模块、CC3200LaunchPad开发板、继电器驱动电路、单相固态继电器、负载电器插座板。电源转换模块采用了鸿海JMD10-3.3型开关电源模块，电源转换模块输出端的正负极性接口直接连接CC3200LaunchPad开发板的外接电源供电接口VCC和GND，提供开发板3.3V直流电源。CC3200LaunchPad开发板由：应用MCU子系统、WIFI网络处理器子系统、电源管理子系统组成。CC3200是针对物联网(IoT)应用的业界第一个具有内置WIFI功能的无线微处理器(MCU)。本实用新型专利采用CC3200LaunchPad开发板内置的WIFI网络处理器连接WIFI网络接入点(AP)，AP通过Internet网络连接云端服务器。通过智能手机或笔记本电脑无线上网访问TI的Https云端服务器，通过访问https://ti.exosite.com云端网页，以浏览器/服务器(B/S)模式远程遥控CC3200LaunchPad开发板上的GPIO9接口电平，从而远程控制继电器和负载电器。继电器采用了美格尔MGR-1D4810单相固态继电器，CC3200LaunchPad开发板的GPIO9通过继电器驱动电路与单相固态继电器的输入负极连接，电源转换模块输出端的3.3V正极性接口连接单相固态继电器的输入正极。继电器输出端分别连接两条断开的220V交流电火线。当浏览器云界面控制LEDD7置1时，GPIO9输出高电平，经继电器驱动电路放大GPIO9的输出电流后，触发继电器输出端火线相连通，则负载电器插座板接通220V交流电。当浏览器云界面控制LEDD7置0时，GPIO9输出低电平，继电器输出端火线断开，则负载电器插座板断开220V交流电。负载电器插座板采用普通标准插座引出220V交流电火线连接单相固态继电器的一个输出端，继电器的另一个输出端连接负载电器插座板的火线,同时普通标准插座引出220V交流电零线直接与负载电器插座板的零线相连接。

图3为单相固态继电器驱动电路图。它由NPN型的9013三极管(放大倍数197)、保护二极管、330欧的基极电阻组成。继电器驱动电路采用三极管放大CC3200LaunchPad开发板GPIO9的输出电流用于驱动继电器。CC3200LaunchPad开发板的GPIO9通过330欧的电阻连接三极管的基极，三极管的集电极连接单相固态继电器的输入负极，三极管的发射极接地。GPIO9输出高电平触发三极管导通。在继电器两端反向并联保护二极管，以消除当三极管由导通变为截止时，继电器绕组产生的自感电压。感应的高电压通过二极管正向导通回路进行释放，可以保证三极管的安全，防止击穿。

图4和图5分别为CC3200LaunchPad开发板作为无线接入点AP和作为设备接入WIFI网络的示意图。采用TIUniflash工具下载CC3200LaunchPad云端控制程序代码后，进行CC3200LaunchPad的网络配置。完成网络配置后，CC3200LaunchPad开发板自动作为无线网络的AP。CC3200LaunchPad的接入点名称为“mysimplelink-013955”。在手机/电脑搜索WIFI网络时，可以找到CC3200LaunchPad的接入点名称，并进行连接。连接成功后，在手机/电脑上打开浏览器，输入http://mysimplelink.net。访问该网页时，选择“Status”选项，记录CC3200LaunchPad的IP地址(192.168.43.45)和MAC地址(F4:B8:5E:01:39:55)。以华为手机作为便携式WLAN热点(HuaweiAP)，CC3200LaunchPad转换为设备接入该WIFI网络，可以在手机便携式WLAN热点设置界面中找到已连接设备为CC3200LaunchPad开发板的IP地址(192.168.43.45)和MAC地址(F4:B8:5E:01:39:55)。在“Profiles”选项页面中输入便携式WLAN热点(WIFI网络)的SSID和密码。CC3200LaunchPad转换为设备连接设置的WIFI网络后自动连接上Internet网络。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本实用新型，而并非作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，其特征在于包括电源转换模块、CC3200LaunchPad开发板、继电器驱动电路、单相固态继电器、负载电器插座板。电源转换模块为CC3200LaunchPad开发板供电；电源转换模块输出端的3.3V正极性接口连接单相固态继电器的输入正极；CC3200LaunchPad开发板的GPIO9通过继电器驱动电路与单相固态继电器的输入负极连接；单相固态继电器的输出分别连接两条断开的220V交流电火线，具体为：采用普通标准插座引出220V交流电火线连接单相固态继电器的一个输出端，继电器的另一个输出端连接负载电器插座板的火线，同时普通标准插座引出220V交流电零线直接与负载电器插座板的零线相连接。

2.如权利要求1所述的基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，其特征在于所述的继电器驱动电路包括NPN型三极管Q、二极管D和基极电阻R；NPN型三极管Q的集电极c与单相固态继电器的输入负极连接，三极管Q的发射极e接地，三极管Q的基极b与基极电阻R的一端相连接，基极电阻R的另一端与CC3200LaunchPad开发板的GPIO9端口相连接，GPIO9端口输出高电平触发三极管导通。继电器两端反向并联保护二极管D，以消除当三极管由导通变为截止时，继电器绕组产生的自感电压。感应的高电压通过二极管正向导通回路进行释放。

3.如权利要求2所述的基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，其特征在于所述的NPN型的9013三极管Q的放大倍数为197，基极电阻R的阻值为330欧。

4.如权利要求1所述的基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，其特征在于所述的电源转换模块采用了鸿海JMD10-3.3型开关电源模块，其输入为100-240V范围的交流电，输出为3.3V直流电，输出电流2.5A，并且电源转换模块输出端的正负极性接口直接连接CC3200LaunchPad开发板的外接电源供电接口VCC和GND。

5.如权利要求1所述的基于CC3200的WIFI云端远程遥控电源插座，其特征在于所述的单相固态继电器采用了美格尔MGR-1D4810单相固态继电器，其输入端控制电压为3-32V直流电，输入端控制电流为6-35mA，输出端负载电压为24-480V交流电，最大负载电流为10A。