CN212933278U - 一种无线11路强电控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线11路强电控制器，其中包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、AC‑DC转化和稳压部件、H桥电路模块、三极管和继电器控制器、PCB底板。Zigbee无线收发和处理器模块通过接收主控方发送的无线继电器控制命令，并通过内部的微控制器指令操作转化为GPIO高低电平信号，GPIO高低电平信号输入H桥和三极管后，可以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，使得现有供电控制线路可以实现Zigbee无线遥控方式开关设备的功能。AC‑DC转化和稳压部件将220V市电转化成5V和3.3V直流电后，给控制器自身直流电路单元供电。

Description

一种无线11路强电控制器

技术领域

本实用新型涉及一种无线11路强电控制器，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11路强电控制器设计结构。

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，用无线遥控方式打开和关闭强电供电的方式极大的便利了居家外出等日常生活。

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。由于目前的翘板开关并不含有Zigbee无线模块和驱动模块，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。而采用无线集中式的控制和安装方式，可以最大程度规范强电的电气安装和维修操作，提高施工的便利和统一性，同时实现多种无线方式灵活控制，故多路无线控制器可以有效地实现智能化控制功能和提升安装施工效率。

发明内容

本实用新型提出了一种无线11路强电控制器，包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、AC-DC转化和稳压部件、H桥电路模块、三极管和继电器控制器、继电器阵列、PCB底板。Zigbee无线收发和处理器模块包含符合IEEE 802.15.4标准的无线收发器和基于51内核的处理器，无线收发器能将接收到无线IEEE 802.15.4数据帧进行解析并传给模块内的处理器，并由处理器输出GPIO高低电平，从而将无线控制命令转化成为GPIO的输出信号。H桥电路模块和三极管进一步将GPIO输出的信号转化成继电器线圈端线路的通断操作，当线圈端通电后触点端闭合，此时接入触点端线路的设备通电工作，当线圈端断电后触点端断开，此时接入触点端线路的设备断路不工作。220V电源连接到AC-DC转化和稳压部件的输入端，进一步转化成5V和3.3V电源后连接到PCB底板上给其他功能单元供电。

进一步地，所述的Zigbee无线收发和处理器模块是设计成邮票半孔方式的模块，通过沉金工艺制造半孔引脚，通过平贴的方式和PCB底板进行连接。模块上天线区域对应的下方PCB底板需要切空，切空部分的大小和无线模块上PCB天线净空间大小一致，使得装上外壳后对模块上的天线性能影响小。

进一步地，所述的AC-DC转化和稳压部件，是通过隔离反激式电源变换电路器件将220V市电转化成5V的直流电源供给5V继电器使用，并通过5V转3.3V的线性稳压器件电路进一步将电源降压后供给Zigbee无线收发和处理器模块、H桥电路模块以及三极管和继电器控制器使用。

进一步地，所述的H桥电路模块包含一个H桥芯片与一个滤波去耦电容，H桥芯片的2个控制脚连接到Zigbee无线收发和处理器模块的2个GPIO口上，模块通过控制GPIO的高低电平实现控制H桥芯片的输出电平，进一步控制磁保持继电器的导通和关闭。

进一步地，所述的三极管和继电器控制器由三极管以及外围的阻容器件构建，三极管基极引脚与Zigbee无线收发和处理器模块的输出GPIO控制脚相连，三极管输出端集电极和电源正极之间串联继电器线圈供电两端，即可通过三极管的基极设置高低电平实现对继电器线圈电路的通断控制。

附图说明

图1是本实用新型一种无线11路强电控制器总体框架图。

图2是Zigbee无线收发和处理器模块和PCB底板连接方式图。

图3是三极管方式驱动和H桥方式驱动的示意图。

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11路强电控制器包括无线收发和处理器模块、AC-DC转化和稳压部件、H桥电路模块、三极管和继电器控制器、继电器阵列，并部署在PCB底板上。

其中的无线收发和处理器模块，采用TI公司的CC2530 Soc处理器作为核心芯片，通过构建射频LC双端转单端的巴伦电路和32Mhz晶振电路组成Zigbee无线模块核心电路，再通过3边半孔沉金工艺将GPIO和电源供电端口，以及烧写端口引出。模块包含了一个符合IEEE 802.15.4标准的无线收发器，以及一个51内核的单片机核心。当无线模块上的无线收发器接收到主控设备发来的IEEE 802.15.4帧后，无线收发器对帧进行解析后把数据通过内部总线传输给51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命令设置单片机及GPIO为输出模式，并进一步控制GPIO输出电平。

无线模块的三边的半孔焊盘，通过SMT贴片和回流焊方式和PCB底板上的焊盘连接，如图2所示。其中无线模块本身的天线为PCB倒F天线，其净空间为矩形区域。为保持良好的射频性能，底板上天线区域的位置在设计PCB板的时候做切空处理，保证天线基板厚度为模块PCB板本身的厚度。模块下边缘和底板边框线的距离大于1.5毫米。

无线模块的GPIO口P1_1-P1_7各自通过串联5.1K欧电阻连到对应7个三极管S8050的基极上，三极管的集电极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电源5V的正极。GPIO口(P0_1/P0_2)、(P0_3/P0_4)、(P0_5/P0_6)、(P0_7/P1_0)连接H桥电路模块的2个输入端口（打开/关闭）,H桥电路模块的2个输出端口分别接继电器线圈的2个引脚。当P1_1-P1_7输出高电平后，三极管导通，继电器线圈通电触点端闭合，从而控制外部线路接通，当P0_3转成低电平后，继电器则线圈端断电和触点端开路。H桥电路模块采用TC214B为核心控制芯片，控制器原理是，输入2个脚的高地电平状态等同于输出端2个脚的高低电平状态，所以通过高低电平的自由切换，可以控制磁保持继电器的打开关闭，这样就可以把接收到的无线数据帧转化为继电器的执行动作。单个三极管方式驱动和单个H桥方式驱动方法见图3所示。

Claims (5)

1.一种无线11路强电控制器，其特征在于包括2.4GHz频段的Zigbee无线收发和处理器模块、AC-DC转化和稳压部件、H桥电路模块、三极管和继电器控制器、继电器阵列、PCB底板；Zigbee无线收发和处理器模块包含符合IEEE 802.15.4标准的无线收发器和基于51内核的处理器，无线收发器能将接收到无线IEEE 802.15.4数据帧进行解析并传给模块内的处理器，并由处理器输出GPIO高低电平，从而将无线控制命令转化成为GPIO的输出信号；H桥电路模块和三极管进一步将GPIO输出的信号转化成继电器线圈端线路的通断操作，当线圈端通电后触点端闭合，此时接入触点端线路的设备通电工作，当线圈端断电后触点端断开，此时接入触点端线路的设备断路不工作；220V电源连接到AC-DC转化和稳压部件的输入端，进一步转化成5V和3.3V电源后连接到PCB底板上给其他功能单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种无线11路强电控制器，其特征在于所述的Zigbee无线收发和处理器模块包含半孔引脚，半孔引脚和PCB底板进行连接；模块的天线区域对应的下方PCB底板包含空白区域，空白区域的大小和无线模块上PCB天线净空间大小一致。

3.根据权利要求1所述的一种无线11路强电控制器，其特征在于所述的AC-DC转化和稳压部件，是通过隔离反激式电源变换电路器件将220V市电转化成5V的直流电源供给5V继电器使用，并通过5V转3.3V的线性稳压器件电路进一步将电源降压后供给Zigbee无线收发和处理器模块、H桥电路模块以及三极管和继电器控制器使用。

4.根据权利要求1所述的一种无线11路强电控制器，其特征在于所述的H桥电路模块包含一个H桥芯片与一个滤波去耦电容，H桥芯片的2个控制脚连接到Zigbee无线收发和处理器模块的2个GPIO口上，模块通过控制GPIO的高低电平实现控制H桥芯片的输出电平，进一步控制磁保持继电器的导通和关闭。

5.根据权利要求1所述的一种无线11路强电控制器，其特征在于所述的三极管和继电器控制器由三极管以及外围的阻容器件构建，三极管基极引脚与Zigbee无线收发和处理器模块的输出GPIO控制脚相连，三极管输出端集电极和电源正极之间串联继电器线圈供电两端，即可通过三极管的基极设置高低电平实现对继电器线圈电路的通断控制。

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