CN210220163U

CN210220163U - 一种基于物联网的空调监测控制器

Info

Publication number: CN210220163U
Application number: CN201920338801.7U
Authority: CN
Inventors: Xing Liu; 刘星; Kehua Tan; 谭科华; Zhangtao Chen; 陈璋涛; Yu Tang; 唐宇; Honglin Ouyang; 欧阳红琳
Original assignee: Panzhihua University
Current assignee: Panzhihua University
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-03-11

Abstract

本实用新型涉及物联网领域，其公开了一种基于物联网的空调监测控制器，解决传统技术中无法对大型建筑内的大量空调单机进行集中监测和管理的问题。该监测控制器包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元和供电单元；所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制空调的电源开关；所述供电单元为空调监测控制器提供工作电源。本实用新型适用于对大型建筑物中的单机空调进行集中管理。

Description

一种基于物联网的空调监测控制器

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，具体涉及一种基于物联网的空调监测控制器。

背景技术

随着我国发展进程加快，人民的消费水平增高以及科技水平的提高，使得空调设备的价格得以下降，所以酒店、宾馆、医院、政府机关等应用场合的空调安装数量急剧上升。

目前对于大型建筑内大量的空调单机无法进行集中监测和管理，无法收集空调使用信息，还可能出现由于空调无法及时关闭导致能源浪费的情况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种基于物联网的空调监测控制器，解决传统技术中无法对大型建筑内的大量空调单机进行集中监测和管理的问题。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种基于物联网的空调监测控制器，包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元和供电单元；所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制空调的电源开关；所述供电单元为空调监测控制器提供工作电源。

作为进一步优化，所述供电单元包括：市电输入接口、保险丝、变压器、整流桥、第三电容、第一TVS二极管、稳压芯片、第二电容和第四电容；所述市电输入接口通过保险丝连接变压器的输入端，所述变压器的输出端通过整流桥连接稳压芯片的输入端，所述稳压芯片的输出端输出3.3V电压；所述第二电容和第四电容并联在稳压芯片的输出端与地之间；第三电容连接在整流桥的输出端与地之间；所述第一TVS二极管的阴极连接整流桥输出端，阳极接地。

作为进一步优化，所述wifi主控单元包括：wifi芯片、第三至第八电阻、第十一电阻、复位按键、调试按键、wifi芯片程序调试接口、LED指示灯以及第二TVS二极管；所述第六电阻一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片的RST引脚，并通过复位按键连接wifi芯片的VDD引脚；所述第七电阻一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片的EN引脚；所述wifi芯片程序调试接口采用缺省模式，其第一引脚接地，第二引脚通过第三电阻接wifi芯片的GPIO1引脚，第三引脚通过第四电阻接wifi芯片的GPIO3引脚；所述第五电阻一端连接3.3V电压，另一端通过LED指示灯连接wifi芯片的GPIO4引脚；所述一端接地，另一端连接wifi芯片的GPIO15引脚；所述第八电阻一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片的GPIO0引脚，并通过调试按键接地；所述第二TVS二极管的阴极连接3.3V电压，阳极接地。

作为进一步优化，所述按键单元包括第九电阻、用户开关和第五电容；所述第九电阻一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片的GPIO5引脚，并通过用户开关接地，所述第五电容并联在用户开关两端。

作为进一步优化，所述继电器单元包括：空调电源接口、继电器、二极管、三极管、第一电阻、第二电阻、第十电阻以及第一电容；所述三极管的基极通过第十电阻连接wifi芯片的GPIO12引脚，集电极通过第二电阻连接基极，发射极连接继电器的输入端；所述继电器的输出端连接空调电源接口；所述继电器的供电端通过第一电容与第一电阻的并联电路连接整流桥的输出端；所述二极管与继电器并联。

本实用新型的有益效果是：通过在大型建筑内安装上述控制器，可以对空调单机进行集中、统一管理，对空调的使用情况进行监控，从而避免能源浪费；另外，可以根据实际应用需求开放权限给选择的用户使用，从而在管理上也具有一定灵活性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例中的空调监测控制器的电路图。

图中，R1～R11为第一至第十一电阻；C1～C5为第一至第五电容；J1为空调电源接口；J2为wifi芯片程序调试接口；J3为市电输入接口；D1为二极管，D2为整流桥，D3为LED指示灯；Z1为第一TVS二极管，Z2为第二TVS二极管；K1为继电器；K2为复位按键，K3为用户开关，K4为调试按键。IC1为稳压芯片，U1为wifi芯片，Q1为三极管；T1为变压器，F1为保险丝。

具体实施方式

本实用新型旨在提供一种基于物联网的空调监测控制器，解决传统技术中无法对大型建筑内的大量空调单机进行集中监测和管理的问题。

实施例：

如图1所示，本实施例中的基于物联网的空调监测控制器包括wifi主控单元、按键单元、继电器单元和供电单元；所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制空调的电源开关；所述供电单元为空调监测控制器提供工作电源。

下面对各个单元的电路进行具体介绍：

wifi主控单元：包括wifi芯片U1、第三至第八电阻R3～R8、第十一电阻R11、复位按键K2、调试按键K4、wifi芯片程序调试接口J2、LED指示灯D3以及第二TVS二极管Z2；所述第六电阻R6一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片U1的RST引脚，并通过复位按键K2连接wifi芯片U1的VDD引脚；所述第七电阻R7一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片U1的EN引脚；所述wifi芯片程序调试接口J2采用缺省模式，其第一引脚接地，第二引脚通过第三电阻R3接wifi芯片U1的GPIO1引脚，第三引脚通过第四电阻R4接wifi芯片U1的GPIO3引脚；所述第五电阻R5一端连接3.3V电压，另一端通过LED指示灯D3连接wifi芯片U1的GPIO4引脚；所述R11一端接地，另一端连接wifi芯片U1的GPIO15引脚；所述第八电阻R8一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片U1的GPIO0引脚，并通过调试按键K4接地；所述第二TVS二极管Z2的阴极连接3.3V电压，阳极接地。

其中，wifi芯片可以采用ESP8266-12F芯片，该芯片有体积小，功耗低的特点，易于开发等特点，能通过英特网连接到云端，实现数据上报到云端和接受云端控制指令。第六电阻R6和复位按键K2构成了wifi芯片的复位电路，实现主控电路的不断电重启。第八电阻R8和调试按键K4构成了芯片的程序下载调试按键，当调试按键K4未按下时，wifi芯片的GPIO0被上拉，芯片正常工作，当调试按键K4被按下且芯片此时上电，芯片将进入程序下载调试模式，实现程序的下载。图中第六电阻R6，第七电阻R7,,第八电阻R8,第十一电阻R11，调试按键K4和ESP8266-12F芯片构成了芯片的最小工作电路。图中wifi芯片程序调试接口J2，第三电阻R3，第四电阻R4构成了芯片的程序下载调试接口，J2接口采用缺省模式，即PCB板上预留焊接口，但不对用户引出。第三电阻R3，第四电阻R4的作用是实现阻抗匹配，保证数据传输稳定性。第五电阻R5、LED指示灯D3(红色LED)组成了系统指示灯，当设备wifi未连接，LED灯则以0.5s状态闪烁；若继电器打开，即允许向空调输送电能时，LED灯常亮，若继电器关闭，则LED灯熄灭。

按键单元：由第九电阻R9，用户开关K3，第五电容C5构成了具有硬件消抖功能的用户按键，用户通过按下按键实现手动控制空调电路的启停。图中的Z2是一个TVS二极管，可以防止高压静电毁坏电路板上的主控芯片。

继电器单元：包括空调电源接口J1、继电器K1、二极管D1、三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第十电阻R10以及第一电容C1；所述三极管Q1的基极通过第十电阻R10连接wifi芯片U1的GPIO12引脚，集电极通过第二电阻R2连接基极，发射极连接继电器K1的输入端；所述继电器K1的输出端连接空调电源接口J1；所述继电器K1的供电端通过第一电容C1与第一电阻R1的并联电路连接整流桥D2的输出端；所述二极管D1与继电器K1并联。

J1的设计提供给了用户常开和常关两种接线方式。第一电容C1和第一电阻R1构成的RC电路可以让5V继电器工作在6V电压下，并降低开关动作所耗的时间。二极管D1是给继电器内部线圈蕴含能量提供释放的回路，减少继电器开关动作时产生的反电动势对主控芯片的干扰。三极管Q1、第二电阻R2、第十电阻R10实现了增强主控芯片IO口(Relay1线路/GPIO12)的驱动能力。当用户按下用户按键K3时或者芯片接收到来自云端的指令时，可以通过对应IO口(Relay1线路/GPIO12)输出高/低电平控制继电器的开断，实现对空调设备的电源控制。

供电单元：包括市电输入接口J3、保险丝F1、变压器T1、整流桥D2、第三电容C3、第一TVS二极管Z1、稳压芯片IC1、第二电容C2和第四电容C4；所述市电输入接口J3通过保险丝F1连接变压器T1的输入端，所述变压器T1的输出端通过整流桥D2连接稳压芯片IC1的输入端，所述稳压芯片IC1的输出端输出3.3V电压；所述第二电容C2和第四电容C4并联在稳压芯片IC1的输出端与地之间；第三电容C3连接在整流桥D2的输出端与地之间；所述第一TVS二极管Z1的阴极连接整流桥D2输出端，阳极接地。

该单元同时输出两组电源—6V送往继电器K1,3.3V送往主控芯片及其外设使用。保险丝F1可以起到当该设备故障或短路时及时将故障设备从建筑电路(该楼栋/家庭)中切除，达到保护建筑电路的作用。变压器T1和二极管D1的组合实现了从220V交流电到直流6V的转换，为整套系统提供可靠的电源。整流芯片IC1(AMS1117-3.3V)将直流6V转换为主控芯片能使用的3.3V电源，为主控芯片及其外设提供可靠电源。

当上述空调监测控制器设备成功安装上，并连接到wifi时，每个设备被命名好之后(可以用房间号命名)。设备有两种工作模式，一种是云端赋予了设备—用户执行权限时，用户(空调用户)可以通过手动模式实现对空调电源的管理，另一种是云端没有赋予设备—用户执行权限，空调电源由云端统一管理，设备按键被禁用，用户(空调用户)的操作无效。当设备开始允许向空调输出电能，即将此时刻的时间上传到云端，当空调被关闭时亦如此，即可实现对空调使用情况的监测。一个楼栋可以安装多个此设备，统一由一个云端管理员管理(后勤/安保)，即可实现对整栋楼的空调设备的监控。

Claims

1.一种基于物联网的空调监测控制器，其特征在于，

包括：wifi主控单元、按键单元、继电器单元和供电单元；所述按键单元的信号输出端连接wifi主控单元的信号输入端；所述wifi主控单元的信号输出端连接继电器单元；所述wifi主控单元通过互联网连接至云端，wifi主控单元在收到云端的控制指令或者在用户被赋予执行权限情况下收到按键单元的输出信号时，通过继电器继电器单元控制空调的电源开关；所述供电单元为空调监测控制器提供工作电源。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的空调监测控制器，其特征在于，

所述供电单元包括：市电输入接口(J3)、保险丝(F1)、变压器(T1)、整流桥(D2)、第三电容(C3)、第一TVS二极管(Z1)、稳压芯片(IC1)、第二电容(C2)和第四电容(C4)；所述市电输入接口(J3)通过保险丝(F1)连接变压器(T1)的输入端，所述变压器(T1)的输出端通过整流桥(D2)连接稳压芯片(IC1)的输入端，所述稳压芯片(IC1)的输出端输出3.3V电压；所述第二电容(C2)和第四电容(C4)并联在稳压芯片(IC1)的输出端与地之间；第三电容(C3)连接在整流桥(D2)的输出端与地之间；所述第一TVS二极管(Z1)的阴极连接整流桥(D2)输出端，阳极接地。

3.如权利要求2所述的一种基于物联网的空调监测控制器，其特征在于，

所述wifi主控单元包括：wifi芯片(U1)、第三至第八电阻(R3～R8)、第十一电阻(R11)、复位按键(K2)、调试按键(K4)、wifi芯片程序调试接口(J2)、LED指示灯(D3)以及第二TVS二极管(Z2)；所述第六电阻(R6)一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片(U1)的RST引脚，并通过复位按键(K2)连接wifi芯片(U1)的VDD引脚；所述第七电阻(R7)一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片(U1)的EN引脚；所述wifi芯片程序调试接口(J2)采用缺省模式，其第一引脚接地，第二引脚通过第三电阻(R3)接wifi芯片(U1)的GPIO1引脚，第三引脚通过第四电阻(R4)接wifi芯片(U1)的GPIO3引脚；所述第五电阻(R5)一端连接3.3V电压，另一端通过LED指示灯(D3)连接wifi芯片(U1)的GPIO4引脚；所述(R11)一端接地，另一端连接wifi芯片(U1)的GPIO15引脚；所述第八电阻(R8)一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片(U1)的GPIO0引脚，并通过调试按键(K4)接地；所述第二TVS二极管(Z2)的阴极连接3.3V电压，阳极接地。

4.如权利要求3所述的一种基于物联网的空调监测控制器，其特征在于，

所述按键单元包括第九电阻(R9)、用户开关(K3)和第五电容(C5)；所述第九电阻(R9)一端连接3.3V电压，另一端连接wifi芯片(U1)的GPIO5引脚，并通过用户开关(K3)接地，所述第五电容(C5)并联在用户开关(K3)两端。

5.如权利要求4所述的一种基于物联网的空调监测控制器，其特征在于，

所述继电器单元包括：空调电源接口(J1)、继电器(K1)、二极管(D1)、三极管(Q1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第十电阻(R10)以及第一电容(C1)；所述三极管(Q1)的基极通过第十电阻(R10)连接wifi芯片(U1)的GPIO12引脚，集电极通过第二电阻(R2)连接基极，发射极连接继电器(K1)的输入端；所述继电器(K1)的输出端连接空调电源接口(J1)；所述继电器(K1)的供电端通过第一电容(C1)与第一电阻(R1)的并联电路连接整流桥(D2)的输出端；所述二极管(D1)与继电器(K1)并联。