CN211698657U - 无线18路智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线18路智能控制装置，包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、DC‑DC转化和稳压部件、按键和输出指示部件、端口扩展芯片、达林顿管芯片阵列、485模块、继电器阵列和接线端子。Zigbee无线收发和处理器模块接收主控方发送的无线控制命令，并通过内部的微控制器转化为GPIO高低电平输出信号以及I2C控制命令，其中GPIO高低电平输出信号直接输入达林顿管芯片阵列，通过达林顿管芯片阵列输出端控制继电器线圈的通断从而控制继电器触点端线路的开关与闭合。I2C控制命令则输入到端口扩展芯片后转化为高低电平信号输出，再输入到达林顿管芯片阵列进一步控制继电器开关。DC‑DC转化和稳压部件将输入的直流电压转化成5V和3.3V供电电压给电路供电。

Description

无线18路智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线18路智能控制装置，特别涉及智慧酒店和智能家居等智能化应用领域，具体给出无线18路智能控制装置的设计结构。

背景技术

随着物联网技术的不断发展和产业的逐步成熟，无线传感网技术正逐步在各个领域推广和使用，越来越多的人提出了对家居以及酒店智能灯光电器控制的需求，用无线遥控方式实现对线路通断的控制方式极大地便利了居家和外出等多种场景下的控制要求。

目前2.4Ghz的Zigbee技术由于良好的组网功能，越来越多地被应用于智能家居领域无线控制，能够实现智能化水平很高的家居产品。然而传统的灯光电器控制线路使用强电布线，布线繁琐后期调整布线极其困难，同时使用翘板开关作为通断电路的控制，无法实现功能完整的场景控制，从而很大程度影响了智能家居尤其是Zigbee智能家居的进一步推广。采用集中模块化的智能控制方式，将大大降低部署的工作量和后期维护工作量，同时标准化的设计可以使得智能控制系统便于部署和大范围推广。

发明内容

无线18路智能控制装置，包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、DC-DC转化和稳压部件、按键和输出指示部件、端口扩展芯片、达林顿管芯片阵列、485模块、继电器阵列和接线端子。Zigbee无线收发和处理器模块接收主控方发送的无线控制命令，并通过内部的微控制器转化为GPIO高低电平输出信号以及I2C控制命令，其中GPIO高低电平输出信号直接输入达林顿管芯片阵列，通过达林顿管芯片阵列输出端控制继电器线圈的通断从而控制继电器触点端线路的开关与闭合。I2C控制命令则输入到端口扩展芯片后转化为高低电平信号输出，再输入到达林顿管芯片阵列进一步控制继电器开关。DC-DC转化和稳压部件将输入的直流电压转化成5V和3.3V供电电压给电路供电。按键和输出指示部件包括按键模块、LED指示灯模块和蜂鸣器模块，其中按键模块用于处理按键事件并转化成为高低电平信号输入到Zigbee无线收发和处理器模块进行处理，LED指示灯模块将电源供电和处理器执行状态通过LED指示灯显示，蜂鸣器模块将处理器执行状态信息转化成声音提示信息。端口扩展芯片包括标准I2C输入端口和10路输出端口，将输入的标准I2C信号转化成10路输出端口的高低电平信号。达林顿管芯片阵列包括3组达林顿芯片，将输入的高低电平信号转换成大电流输出能力的驱动信号，用于控制18路继电器阵列的开关动作。485模块用于连接外部485设备和接收外部485标准控制指令，使控制器可接入485网络进行交互通信。继电器阵列包括10个16A大功率继电器和8个10A普通继电器，用于控制不同功率的外部负载设备。接线端子是2组插拔式的间距5.08mm标准接线端子，分布在无线18路智能控制装置的两侧，用于直接连接外部的负载设备。

进一步地，所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的Zigbee无线收发和处理器模块是通过半孔贴片方式和PCB底板进行连接，紧靠其电源供电端放置470uf电容用于继电器通断时候稳定模块供电电压。半孔上的复位引脚连接到PCB底板上时，通过铺铜覆盖和包围复位引脚走线的方式引出。

进一步地，所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的DC-DC转化和稳压部件采用两级稳压方式进行连接，输入电压通过侧边接线端子引入，并通过470uf电容进行进行滤波后连接到第一级线性稳压芯片，再转化成5V输出电压后经过1000uf电容滤波，输入到第二级稳压芯片转化成3.3V电压输出给装置上的电路部件供电。

进一步地，所述的按键和输出指示部件，其按键模块采用卧式轻触按键通过直插方式安装在本装置的侧边，按键的一端连接直流地信号，另外一端通过电阻连接到电压正极，并通过电阻和贴片电容连接到直流地信号上实现消抖。蜂鸣器模块通过插件方式连接在PCB底板上，且蜂鸣器的一端连接到3.3V电源正极，另外一端连接到驱动NPN三极管的集电极，三极管的基极通过电阻连接到Zigbee无线收发和处理器模块的输出端口，通过处理器控制输出端口电平实现蜂鸣器的发声操作。

进一步地，所述的继电器阵列包括18个继电器，其中10个16A继电器部署在智能控制装置的一侧，另外8个10A继电器部署在另一侧，每个继电器的负载端引脚，通过底板PCB走线连接到接线端子上，且PCB走线通过上锡加粗的方式实现过大电流能力。

附图说明

图1是无线18路智能控制装置总体框架图。

图2是无线18路智能控制装置部件布局图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施实例对本技术方案进行进一步说明。

如图1所示，无线18路智能控制装置，包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块，DC-DC转化和稳压部件、按键和输出指示部件、端口扩展芯片、达林顿管阵列芯片、485模块、继电器阵列和接线端子。其中无线收发和处理器模块采用TI公司的CC2530 Soc处理器芯片作为核心，芯片包含了一个符合IEEE 802.15.4标准的无线收发器，以及一个51内核的单片机内核。当无线模块上的无线收发器接收到IEEE 802.15.4帧后，对帧进行解析后把数据通过内部总线传输给单片机内核，然后单片机内核进一步按照定义好的帧规范控制GPIO电平信号以及I2C输出信号。端口扩展芯片采用AW9523，是具有标准I2C接口转16路GPIO输出能力的芯片，负责驱动第1路-第10路继电器，CC2530的8个GPIO口输出负责驱动第11路-18路的继电器。

无线模块的GPIO口P0_1、P0_4-P0_7、P1_2-P1_3、P1_6连接到达林顿管TBD62083APG的输入端口，TBD62083APG每个输出端口接继电器的其中一个线圈引脚，继电器的另一端线圈引脚接入5V正极。CC2530的两个GPIO口连接到端口扩展芯片AW9523芯片的I2C接口引脚，通过GPIO模拟I2C命令控制AW9523B的端口P1_0-P1_1、P0_0-P0_7输出高低电平，并进一步连接到达林顿管芯片TBD62083APG的输入引脚。由于达林顿芯片具有足够的输出驱动能力，通过这样连接方式实现无线驱动继电器控制。

DC-DC转化和稳压部件采用78M05和AMS1117-3.3两个线性稳压芯片实现两级降压功能，其中的输入电压端口连接外部12V电源，通过470uf大容量滤波电容滤波后连接到第一级线性稳压芯片78M05的输入端，78M05的输出端再经过1000uf大容量电容滤波后连接到第二级稳压芯片AMS1117-3.3的输入端，AMS1117-3.3输出3.3V电源给PCB板上的模块供电。

按键和输出指示部件，其按键模块采用4脚侧卧带长柄轻触开关，通过直插方式安装在本装置的侧边，轻触开关的一端连接GND，另外一端通过10K电阻连接到3.3V电压正极，并通过0欧电阻和100nf贴片电容连接到GND用于消除按键抖动。其蜂鸣器型号为HG920，通过插件方式连接在PCB底板上，蜂鸣器的一端连接到3.3V电源正极，另外一端连接到一个S8050驱动三极管的集电极，三极管的基极通过5.1K限流电阻连接到CC2530的输出端口，基极同时通过封装为0603的10K电阻连接到GND。输出指示部分的LED灯包括2路，其中一路红色的LED灯通过串联1K电阻连接到5V电压正极，另外一路绿色的LED灯一端连接到3.3V电源正极，另外一端串联5.1K电阻后连接到CC2530的一个GPIO口上。底板上模块的布局如图2所示。

Claims (5)

1.无线18路智能控制装置，其特征在于包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、DC-DC转化和稳压部件、按键和输出指示部件、端口扩展芯片、达林顿管芯片阵列、485模块、继电器阵列和接线端子；Zigbee无线收发和处理器模块接收主控方发送的无线控制命令，并通过内部的微控制器转化为GPIO高低电平输出信号以及I2C控制命令，其中GPIO高低电平输出信号直接输入达林顿管芯片阵列，通过达林顿管芯片阵列输出端控制继电器线圈的通断从而控制继电器触点端线路的开关与闭合；I2C控制命令则输入到端口扩展芯片后转化为高低电平信号输出，再输入到达林顿管芯片阵列进一步控制继电器开关；DC-DC转化和稳压部件将输入的直流电压转化成5V和3.3V供电电压给电路供电；按键和输出指示部件包括按键模块、LED指示灯模块和蜂鸣器模块，其中按键模块用于处理按键事件并转化成为高低电平信号输入到Zigbee无线收发和处理器模块进行处理，LED指示灯模块将电源供电和处理器执行状态通过LED指示灯显示，蜂鸣器模块将处理器执行状态信息转化成声音提示信息；端口扩展芯片包括标准I2C输入端口和10路输出端口，将输入的标准I2C信号转化成10路输出端口的高低电平信号；达林顿管芯片阵列包括3组达林顿芯片，将输入的高低电平信号转换成大电流输出能力的驱动信号，用于控制18路继电器阵列的开关动作；485模块用于连接外部485设备和接收外部485标准控制指令，使控制器可接入485网络进行交互通信；继电器阵列包括10个16A大功率继电器和8个10A普通继电器，用于控制不同功率的外部负载设备；接线端子是2组插拔式的间距5.08mm标准接线端子，分布在无线18路智能控制装置的两侧，用于直接连接外部的负载设备。

2.根据权利要求1所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的Zigbee无线收发和处理器模块是通过半孔贴片方式和PCB底板进行连接，紧靠其电源供电端放置470uf电容用于继电器通断时候稳定模块供电电压；半孔上的复位引脚连接到PCB底板上时，通过铺铜覆盖和包围复位引脚走线的方式引出。

3.根据权利要求1所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的DC-DC转化和稳压部件采用两级稳压方式进行连接，输入电压通过侧边接线端子引入，并通过470uf电容进行进行滤波后连接到第一级线性稳压芯片，再转化成5V输出电压后经过1000uf电容滤波，输入到第二级稳压芯片转化成3.3V电压输出给装置上的电路部件供电。

4.根据权利要求1所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的按键和输出指示部件，其按键模块采用卧式轻触按键通过直插方式安装在本装置的侧边，按键的一端连接直流地信号，另外一端通过电阻连接到电压正极，并通过电阻和贴片电容连接到直流地信号上实现消抖；蜂鸣器模块通过插件方式连接在PCB底板上，且蜂鸣器的一端连接到3.3V电源正极，另外一端连接到驱动NPN三极管的集电极，三极管的基极通过电阻连接到Zigbee无线收发和处理器模块的输出端口，通过处理器控制输出端口电平实现蜂鸣器的发声操作。

5.根据权利要求1所述的一种无线18路智能控制装置，其特征在于所述的继电器阵列包括18个继电器，其中10个16A继电器部署在智能控制装置的一侧，另外8个10A继电器部署在另一侧，每个继电器的负载端引脚，通过底板PCB走线连接到接线端子上，且PCB走线通过上锡加粗的方式实现过大电流能力。

Images