CN210270574U - 一种智能开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能开关，包括壳体，壳体的前端设置有控制单元和手势识别单元，壳体内设置有处理器单元和电源模块，电源模块为控制单元、手势识别电源和处理器单元提供电能，手势识别单元用于识别用户手势并将手势信息传递到处理器单元，处理器单元用于接收手势识别单元的电信号以及检测控制单元的工作状态，处理器单元根据手势识别单元输入的电信号和控制单元的工作状态输出控制信号；采用手势识别单元作为控制开关对对智能家居实现控制，手势识别单元的采用有效避免了误触碰问题，在黑暗环境中利用红外光进行识别的手势识别单元可以清楚准确的识别用户的手势，大大减小了黑暗环境中误操作的现象。

Description

一种智能开关

技术领域

本实用新型涉及开关领域，具体涉及一种智能开关。

背景技术

在科技快速发展的现在，人们对生活质量的要求也越来越高，智能家居逐步进入广大市民的视野。智能家居是以家庭住宅为平台，综合利用多种技术，如综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术等，构建高效的住宅设施从而提高家居安全性和便捷性。在国家大力发展物联网加的现在，智能家居同样得到快速发展。

在智能家居实施过程中，必不可少的是对控制开关的选择，智能家居包含的智能家电等需要依赖控制开关的动作状态从而进行工作。现有的控制开关包括机械式开关和智能开关。机械式开关使用麻烦且大大降低了智能家居的智能程度，正在逐步淘汰；现有的智能开关通常采用触控式智能开关，将控制开关整合到触控面板，通过微处理器检测用户触控的区域从而控制家电工作。在实际使用过程中触控式智能开关被误操作的概率较大，由于控制开关需要安装到墙体等上，考虑到整体的美观效果不可能采用较大的触控面板，因此用户在触碰小型的触控面板时会产生误触碰；用户在黑暗中使用触控式控制开关时同样会存在无法触碰到正确位置的状况，给用户的使用体验较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可避免误触碰、操作简单、实用性强且可远程控制的智能开关。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种智能开关，包括壳体，所述的壳体的前端设置有控制单元和手势识别单元，所述的壳体内设置有处理器单元和电源模块，所述的电源模块为所述的控制单元、手势识别电源和处理器单元提供电能，所述的手势识别单元用于识别用户手势并将手势信息传递到处理器单元，所述的处理器单元用于接收所述的手势识别单元的电信号以及检测所述的控制单元的工作状态，所述的处理器单元根据手势识别单元输入的电信号和控制单元的工作状态输出控制信号。

优选地，还包括显示模块，所述的显示模块为LED发光二极管，多组并联的LED发光二极管的阳极与所述的电源模块相连接、阴极通过LED驱动器与所述的处理器单元相连接。

优选地，所述的处理器单元由型号为STM320芯片及其外围电路构成。

优选地，所述的处理器单元连接有执行单元，所述的处理器单元通过输出的控制信号控制所述的执行单元动作。

优选地，所述的处理器单元连接有无线处理模块，所述的无线处理模块用于接收用户端发出的无线电信号并将接收到的无线电信号传递给处理器单元，所述的无线处理模块还用于将处理器单元传递到无线处理模块的状态电信号转换成无线电信号并发送到用户终端。

优选地，所述的电源模块包括稳压模块，所述的稳压模块用于将电能转换到处理器单元、手势识别单元和控制单元所使用的电压。

优选地，所述的手势识别单元包括型号为PAJ7620U2的识别芯片，所述的电源模块为识别芯片提供电能，所述的识别芯片将检测到的用户手势转换成电信号并将其传递给所述的处理器单元。

优选地，所述的控制单元为多个与处理器单元相连接的按键，处理器单元扫描按键的工作状态并依据按键的工作状态输出控制信号。

优选地，所述的无线处理模块的通讯芯片的型号为TYWE3S，所述的用户终端包括手机和平板电脑。

优选地，所述的稳压模块包括型号为GM1117-3.3ST3Td的稳压芯片，所稳压芯片用于将接收到的电能转换成3.3V电压 。

与现有技术相比，本实用新型的优点是采用手势识别单元作为控制开关通过对用户不同手势的识别起到对智能家居的控制，手势识别单元的采用有效避免了传统的采用触控式控制开关存在的误触碰问题，同时壳体上设置有发出微弱亮度的发光二极管，因此在黑暗环境中利用红外光进行识别的手势识别单元同样可以清楚准确的识别用户的手势，大大减小了黑暗环境中误操作的现象。本实用新型设置的控制单元作为机械式控制开关作为备用开关对智能开关起到保障作用，防止出现手势识别单元时效时用户无法对执行单元进行控制，增加了智能开关的实用性的同时也增强了智能家居的可靠性。且本实用新型壳体内还设有无线处理模块，用户可通过用户终端将操作指令发送到无线处理模块，而后无线处理模块将接收到的信号传递到处理器单元进而实现对执行单元的控制，同时无线处理模块还可将处理器单元的状态信息传递到用户终端，使得用户可对智能开关的状态进行监控。

附图说明

图1为本实用新型的壳体的安装示意图；

图2为本实用新型的电路连接框图；

图3为本实用新型的处理器单元的电路连示意图；

图4为本实用新型的识别芯片的电路连接示意图；

图5为本实用新型的稳压芯片的电路连接示意图；

图6为本实用新型的通讯芯片的电路连接示意图；

图7为本实用新型的LED驱动器的电路连接示意图；

图8为本实用新型的4组 LED发光二极管的连接示意图；

图9为本实用新型的执行单元的电路连接示意图之一；

图10为本实用新型的执行单元的电路连接示意图之二；

图11为本实用新型晶振的电路连接示意图；

图12为本实用新型的上电复位模块的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

一种智能开关，包括壳体1，壳体1与墙壁相固定,壳体1的前端部设置有控制单元和手势识别单元，壳体1内设置有电源模块和由型号为STM32F030C8T6的处理器芯片U1及其外围电路构成的处理器单元，电源模块为控制单元、手势识别电源和处理器单元提供电能，手势识别单元用于识别用户手势并将手势信息传递到处理器单元，处理器单元用于接收手势识别单元的电信号以及检测控制单元的工作状态，处理器单元根据手势识别单元输入的电信号和控制单元的工作状态输出控制信号，处理器单元连接有执行单元，处理器单元通过输出的控制信号控制执行单元工作。

手势识别单元包括型号为PAJ7620U2的识别芯片U2，电源模块为识别芯片U2提供电能，识别芯片U2将检测到的用户手势转换成电信号并将其传递给处理器单元。

壳体1前端还设置有显示模块，显示模块为LED发光二极管，多组并联的LED发光二极管的阳极与电源模块相连接、阴极通过LED驱动器U5与处理器单元相连接。

控制单元为多个与处理器单元相连接的按键，处理器单元扫描按键的工作状态并依据按键的工作状态输出控制信号。

处理器单元连接有无线处理模块，无线处理模块用于接收用户端发出的无线电信号并将接收到的无线电信号传递给处理器单元，无线处理模块还用于将处理器单元传递到无线处理模块的状态电信号转换成无线电信号并发送到用户终端，如手机和平板电脑，其中无线处理模块的通讯芯片U4的型号为TYWE3S。

电源模块包括稳压模块，稳压模块用于将电能转换到处理器单元、手势识别单元和控制单元所使用的电压，稳压芯片U3的型号为GM1117-3.3ST3Td，稳压芯片U3用于将接收到的电能转换成3.3V电压。

稳压芯片U3的3脚与5V电压的电源连接，稳压芯片U3的1脚与电源的负极相连并作为地线使用，稳压芯片U3的3脚和1脚之间并联有第一极性电容E1和第十电容C10，稳压芯片U3的2脚和1脚之间并联有第二极性电容E2和第十一电容C11，同时稳压芯片U3的2脚作为稳压输出端使用，输出3.3V电压。

稳压输出端与处理器芯片U1的1脚、9脚、24脚、36脚、48脚相连接为处理器芯片U1供电，处理器芯片U1的8脚、20脚、23脚、35脚、47脚与地线连接，同时处理器芯片U1的1脚通过第三电容C3与地线相连接，处理器芯片U1的9脚通过第五电容C5与地线相连接，处理器芯片U1的24脚通过第七电容C7与地线相连接，处理器芯片U1的36脚通过第六电容C6与地线相连接，处理器芯片U1的48脚通过第四电容C4与地线相连接，处理器芯片U1的5脚与晶振CY1的一端相连接，处理器芯片U1的6脚与晶振CY1的另一端相连接，处理器芯片U1的5脚还通过第十五电容C15与地线相连接，处理器芯片U1的6脚还通过第十六电容C16与地线相连接。处理器芯片U1的7脚连接有上电复位模块，即处理器芯片U1的7脚通过第十七电容C17与地线相连，处理器芯片U1的7脚还通过第二十五电阻R25与稳压输出端相连接。

识别芯片U2的1脚、11脚、12脚均与稳压输出端相连接，识别芯片U2的1脚还通过第九电容C9与地线相连接，识别芯片U2的11脚还通过第八电容C8与地线相连接，识别芯片U2的6脚、10脚均与地线相连接，识别芯片U2的2脚与处理器芯片U1的46脚相连，识别芯片U2的5脚与处理器芯片U1的45脚相连，处理器芯片U1的46脚通过作为上拉电阻的第七电阻R7与稳压输出端相连，处理器芯片U1的45脚通过作为上拉电阻的第八电阻R8与稳压输出端相连，识别芯片U2的3脚与处理器芯片U1的19脚相连，同时处理器芯片U1的19脚还通过第十一电阻R11与稳压输出端相连。

通讯芯片U4的3脚和4脚相短接并通过第十六电阻R16与稳压输出端相连，通讯芯片U4的10脚通过第十七电阻R17与地线相连，通讯芯片U4的9脚与地线相连，通讯芯片U4的8脚与稳压输出端相连并通过第十二电容C12与地线相连，通讯芯片U4的的16脚与处理器芯片U1的31脚相连，通讯芯片U4的15脚与处理器芯片U1的30脚相连。

显示模块通过型号为TLC59108IPWR的LED驱动器U5与处理器芯片U1相连，即 LED驱动器U5的20脚与稳压输出端相连、并通过第十三电容C13与地线相连，LED驱动器U5的1脚通过第十九电阻R19与地线相连，LED驱动器U5的2脚、3脚、4脚、5脚、8脚、13脚、16脚均与地线相连接，LED驱动器U5的17脚与处理器芯片U1的29脚相连，LED驱动器U518脚处理器芯片U1的21脚相连，LED驱动器U5的19脚与处理器芯片U1的22脚相连；3个LED发光二极管为一组，4组LED发光二极管的阳极均通过第二十电阻R20与稳压输出端相连，第一组LED发光二极管的阴极均与LED驱动器U5的11脚相连，第二组LED发光二极管的阴极均与LED驱动器U5的7脚相连，第三组LED发光二极管的阴极均与LED驱动器U5的12脚相连，第四组LED发光二极管的阴极均与LED驱动器U5的10脚相连,从而驱动4组LED发光二极管的亮灭。

执行单元包括转动模块和声响模块，转动模块的电机的一端通过第二十一电阻R21与稳压器输出端相连，电机DM1的另一端与NPN型的第一三极管Q1的集电极相连，电机DM1的两端并联有第一电容C1，第一三极管Q1的集电极还与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极与电机DM1的一端相连，第一三极管Q1的基极通过第二十二电阻R22与处理器芯片U1的15脚相连，第一三极管Q1的发射极与地线相连。声响模块的蜂鸣器的一端通过第二十三电阻R23与稳压器输出端相连，蜂鸣器LS1的另一端与NPN型的第二三极管Q2的集电极相连，蜂鸣器LS1的两端并联有第十四电容C14，同时蜂鸣器LS1的一端与第二二极管D2的阴极相连、另一端与第二二极管D2的阳极相连，第二三极管Q2的基极通过第二十四电阻R24与处理器芯片U1的42脚相连，第二三极管Q2的发射极与地线相连。

控制单元包括第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3，第一开关S1的一端通过第十三电阻R13与稳压输出端相连，第一开关S1的另一端通过第十六电阻R16与地线相连，第一开关S1的另一端还有处理器芯片U1的43脚相连；第二开关S2的一端通过第十四电阻R14与稳压输出端相连，第二开关S2的另一端通过第十七电阻R17与地线相连，第二开关S2的另一端还有处理器芯片U1的39脚相连；第三开关S3的一端通过第十五电阻R15与稳压输出端相连，第三开关S3的另一端通过第十八电阻R18与地线相连，第三开关S3的另一端还有处理器芯片U1的38脚相连。

工作过程：电源模块连接+5V电源并通过稳压芯片U3将连接的电源电压转换为3.3V电压并为处理器芯片U1、识别芯片U2、通讯芯片U4和执行单元提供电能。

本实用新型通电开始工作时，稳压输出端输出的电能经过第二十五电阻R25对第十七电容C17充能，使得处理器芯片U1的7脚为从低电平转为高电平，第十七电容C17充能完成后处理器芯片U1的7脚恢复到高电平状态，从而实现上电复位。识别芯片U2检测用户的手势，并检测到的手势信息转换成电信号通过识别芯片U2的2脚、3脚和5脚传递到处理器芯片U1，处理器芯片U1根据同的电信号发出不同的控制指令，当识别芯片U2利用红外线识别到用户的手势向上移动时，识别芯片U2将该信号传递给处理器芯片U1，处理器芯片U1接收到该电信号后控制其15脚输出高电平，处理器芯片U115脚输出的高电平使得第一三极管Q1导通，稳压输出端输出的电能在第二十一电阻R21、电机DM1、第一三极管Q1的集电极和发射极之间形成回路驱动电机DM1转动。当识别芯片U2检测到用户向左滑动的手势时，将该手势的信息自动转换成电信号并传递到处理器芯片U1，处理器芯片U1接收到该电信号后向42脚输出方波即循环输出高低电平，同步使得第二三极管Q2的基极在高低电平之间轮换，从而控制第二三极管Q2循环导通，当第二三极管Q2的基极为高电平时第二三极管Q2导通使得稳压输出端输出的电能使蜂蜜器LS1发出响声，当第二三极管Q2的基极为低电平时第二三极管Q2截止使得蜂蜜器LS1与地线之间断路，蜂鸣器LS1停止工作，因此当第二三极管Q2的基极在高低电平之间循环变换时，使得第二三极管Q2循环导通，蜂鸣器LS1循环发出响声。

处理器单元连接的通讯芯片U4可与用户终端实现互动，当用户终端通过应用软件将操作指令通过手机或平板发出时，通讯芯片U4接收到该无线信号后将自动转换成电信号写入到处理器芯片U1内，处理器芯片U1接收到该电信号后控制执行单元工作。同时处理器芯片U1还实时检测第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3的工作状态，当检测到控制单元的开关动作即当处理器芯片U1的38脚、39脚或者43脚处于高电平状态时，处理器单元依据各开关的工作状态对执行单元进行控制。

处理器单元还可通过LED驱动器U5驱动发光二极管的亮灭，处理器芯片U1向LED驱动芯片的17脚输入一个高电平使得LED驱动器U5复位，同时通过控制LED驱动器U518脚和19脚的电压状态控制四组发光二极管的状态。当LED驱动器U518脚和19脚分别为高电平、高电平时第一组LED发光二极管工作，其余不工作；当LED驱动器U518脚和19脚分别为高电平、低电平时第二组LED发光二极管工作，其余不工作；当LED驱动器U518脚和19脚分别为低电平、低电平时第三组LED发光二极管工作，其余不工作；当LED驱动器U518脚和19脚分别为低电平、高电平时第四组LED发光二极管工作，其余不工作；当当LED驱动器U518脚和19脚均为电压输出即处于高阻态状态时，四组LED发光二极管均停止工作。

以上所述实施例仅为本实用新型的优选实施例，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，还可以做出若干的变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能开关，其特征包括壳体，所述的壳体的前端设置有控制单元和手势识别单元，所述的壳体内设置有处理器单元和电源模块，所述的电源模块为所述的控制单元、手势识别电源和处理器单元提供电能，所述的手势识别单元用于识别用户手势并将手势信息传递到处理器单元，所述的处理器单元用于接收所述的手势识别单元的电信号以及检测所述的控制单元的工作状态，所述的处理器单元根据手势识别单元输入的电信号和控制单元的工作状态输出控制信号。

2.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于还包括显示模块，所述的显示模块为LED发光二极管，多组并联的LED发光二极管的阳极与所述的电源模块相连接、阴极通过LED驱动器与所述的处理器单元相连接。

3.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的处理器单元由型号为STM320芯片及其外围电路构成。

4.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的处理器单元连接有执行单元，所述的处理器单元通过输出的控制信号控制所述的执行单元动作。

5.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的处理器单元连接有无线处理模块，所述的无线处理模块用于接收用户端发出的无线电信号并将接收到的无线电信号传递给处理器单元，所述的无线处理模块还用于将处理器单元传递到无线处理模块的状态电信号转换成无线电信号并发送到用户终端。

6.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的电源模块包括稳压模块，所述的稳压模块用于将电能转换到处理器单元、手势识别单元和控制单元所使用的电压。

7.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的手势识别单元包括型号为PAJ7620U2的识别芯片，所述的电源模块为识别芯片提供电能，所述的识别芯片将检测到的用户手势转换成电信号并将其传递给所述的处理器单元。

8.如权利要求1所述的一种智能开关，其特征在于，所述的控制单元为多个与处理器单元相连接的按键，处理器单元扫描按键的工作状态并依据按键的工作状态输出控制信号。

9.如权利要求5所述的一种智能开关，其特征在于，所述的无线处理模块的通讯芯片的型号为TYWE3S，所述的用户终端包括手机和平板电脑。

10.如权利要求6所述的一种智能开关，其特征在于，所述的稳压模块包括型号为GM1117-3.3ST3Td的稳压芯片，所稳压芯片用于将接收到的电能转换成3.3V电压。

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