CN213690262U - 电气控制电路及校园电气控制器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电气控制电路及校园电气控制器。该电气控制电路，可以包括：主控制板；主控制板上设有处理器和若干主开关模块；主开关模块的一端用于连接供电电源，主开关模块的另一端用于接地；主开关模块包括并联的若干主开关单元；主开关单元的信号输入端连接处理器，信号输出端用于连接用电设备，供电端用于连接供电电源，接地端用于接地；其中，处理器通过主开关单元控制用电设备的电源通断。本申请的电气控制电路可以设置在任何用电设备和供电电源之间，通过处理器控制用电设备的电源通断，实现了用电设备的智能控制，在拥有庞大用电设备数量的校园内，极大地提高了校园电器电源开关控制的效率，省时省力且节约电力资源。

Description

电气控制电路及校园电气控制器

技术领域

本申请涉及电气控制技术领域，特别是涉及一种电气控制电路及校园电气控制器。

背景技术

随着现代通信技术，计算机网络技术以及现场总线控制技术的飞速发展，数字化、网络化和信息化正日益融入人们的生活之中。人们在生活水平、居住条件在不断提升与改善的基础上，对生活的质量提出了更高的要求，智能校园就是在这一背景下产生的，而且其需求日益增长，智能化的内容也不断有新的概念融入。

校园里具备智能考勤系统、智能家校联系系统等，但是尚未具备智能电器管理系统，而以下场景经常在校园中发生：学生经常忘记关闭课室空调、风扇、电灯等电器；课室、宿舍、公共区域的用电器经常处于有人开没人关的状态，管理人员需要一层一层、一个宿舍一个宿舍地巡查，关闭用电器。目前为止，学校的用电设备都是采用人工开关控制模式，浪费人力物力，造成了电力资源的浪费。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的校园电器开关控制模式存在效率低的问题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电气控制电路及校园电气控制器。

一种电气控制电路，包括：主控制板；

主控制板上设有处理器和若干主开关模块；主开关模块的一端用于连接供电电源，主开关模块的另一端用于接地；

主开关模块包括并联的若干主开关单元；主开关单元的信号输入端连接处理器，信号输出端用于连接用电设备，供电端用于连接供电电源，接地端用于接地；

其中，处理器通过主开关单元控制用电设备的电源通断。

在其中一个实施例中，主开关单元包括主继电器和三极管；

主继电器的线圈的一端连接供电电源，主继电器的线圈的另一端连接三极管的集电极，主继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备；

三极管的基极与处理器的相应I/O口相连接；三极管的发射极用于接地。

在其中一个实施例中，主开关单元还包括限流电阻；

三极管通过限流电阻连接处理器的相应I/O口。

在其中一个实施例中，主开关单元还包括发光二极管；

发光二极管的一端连接三极管的集电极，发光二极管的另一端连接主继电器的线圈的另一端。

在其中一个实施例中，还包括扩展板；

扩展板上设有并联的若干副开关模块；其中，副开关模块与任一主开关模块并联。

在其中一个实施例中，副开关模块包括并联的若干副开关单元；副开关单元包括副继电器；

副继电器的线圈的一端与主继电器的线圈的一端相连接，副继电器的线圈的另一端用于接地；

副继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备。

在其中一个实施例中，副开关模块还包括续流二极管；

续流二极管与副开关模块中的副开关单元并联。

在其中一个实施例中，还包括局域网模块；局域网模块与处理器相连接。

在其中一个实施例中，还包括与处理器相连接的天线。

一种校园电气控制器，包括外壳以及设于外壳内的如上述的电气控制电路。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

本申请的电气控制电路在主控制板上设置处理器和若干主开关模块，主开关模块包括并联的若干主开关单元，主开关单元的信号输入端连接处理器，主开关单元的信号输出端连接用电设备，从而处理器可以通过主开关单元控制用电设备的电源通断。本申请的电气控制电路可以设置在任何用电设备和供电电源之间，通过处理器控制用电设备的电源通断，实现了用电设备的智能控制，在拥有庞大用电设备数量的校园内，极大地提高了校园电器电源开关控制的效率，省时省力且节约电力资源。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中电气控制电路的结构框图；

图2为一个示例中处理器的结构示意图；

图3为一个示例中各主开关模块的结构示意图；

图4为一个示例中主开关单元的结构示意图；

图5为一个示例中各副开关模块的结构示意图；

图6为一个实施例中校园电气控制器的结构框图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电气控制电路，可以包括：主控制板；

主控制板上设有处理器和若干主开关模块；主开关模块的一端用于连接供电电源，主开关模块的另一端用于接地；

主开关模块可以包括并联的若干主开关单元；主开关单元的信号输入端连接处理器，信号输出端用于连接用电设备，供电端用于连接供电电源，接地端用于接地；

其中，处理器通过主开关单元控制用电设备的电源通断。

具体而言，处理器可以为集成了WIFI(Wireless Fidelity，无线保真)和单片机功能的芯片，由于目前在智能家电产品需要的网关匹配或者网络要求高，会造成功能不稳定或者成本太高，并且目前的智能家电WIFI和单片机是分立元件，之间需要再连接或者编程，会造成产品功能运行不稳定，因此本申请选择集成WIFI和单片机功能的处理器；主开关模块的数量没有限制，可以根据实际情况进行设置；同样的，主开关单元的数量也没有限制，可以根据实际需要控制的用电设备数量进行设置；供电电源可以为直流电源，从而直流电源为主开关模块以及处理器供电；用电设备可以为任意类型的用电器，例如空调、风扇、电灯等。

在一个具体的示例中，如图2所示，处理器可以为ESP32-WROOM-32U核心芯片，具备WIFI和单片机集成功能，处理器的相应I/O口还可以连接FLASH存储芯片。

供电电源连接各主开关单元的供电端为主控制板上的处理器和各主开关单元供电，主开关单元的接地端用于接地；各主开关单元的信号输入端均连接处理器，各主开关单元的信号输出端分别连接各用电设备；处理器可以通过各主开关单元分别控制各用电设备的电源通断，在需要使用某用电设备的情况下，处理器通过输出相应的控制指令指示该用电器对应的主开关单元动作，从而接通该用电设备的供电电源；在不需要使用某用电设备的情况下，处理器通过输出相应的控制指令指示该用电器对应的主开关单元动作，从而切断该用电设备的供电电源，达到智能控制用电设备电源通断的功能。

本申请的电气控制电路采用集成WIFI和单片机功能的处理器，不但省了布线，而且系统更稳定；并且无需要网关匹配，只要智能终端与电气控制电路在同一WIFI环境，就可以用智能终端实现随时随地控制用电设备。本申请的电气控制电路对网络要求不高，成本低，容易实现；本申请通过设置于主控制板上的处理器控制各主开关单元对用电设备进行电源通断控制，从而可以实现用电设备的智能控制，极大地提高了电源开关控制的效率，节约了电力资源，并且省时省力，非常便捷。

在一个具体的实施例中，主开关单元可以包括主继电器和三极管；

主继电器的线圈的一端连接供电电源，主继电器的线圈的另一端连接三极管的集电极，主继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备；

三极管的基极与处理器的相应I/O(Input/Output，输入/输出)口相连接；三极管的发射极用于接地。

其中，主继电器可以为电磁继电器，例如动合型电磁继电器或者转换型电磁继电器等；主继电器的额定工作电流可以为10安培，10安培继电器干触点开关控制，继电器寿命可达100，0000次以上；最大吸合时间为15毫秒；最大释放时间为5毫秒；三极管可以为NPN型三极管，NPN型三极管的型号可以为2N3904；处理器上的各I/O口用于连接各主继电器。

具体而言，主继电器的线圈的一端为供电端用于连接供电电源，主继电器的线圈的另一端连接三极管的集电极，主继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备，在平常状态下，主继电器的常开触点断开，常闭触点闭合，用电设备电源断开不工作；各开关单元中的三极管的基极连接处理器的各相应I/O口，从而处理器可以通过相应的I/O口输出控制指令至相应的主继电器，相应的主继电器动作以控制相应的用电设备的电源通断；三极管的发射极可以为接地端用于接地。

在用电设备需要接通电源进行工作的情况下，处理器通过相应的I/O口输出控制指令控制主继电器的线圈将常开触点吸合，常闭触点断开，从而将用电设备的电源接通；在用电设备需要断开电源的情况下，处理器通过相应的I/O口输出控制指令控制主继电器的线圈将常开触点断开，常闭触点闭合，从而将用电设备的电源断开，从而实现智能控制用电设备电源通断的功能。

在一个具体的实施例中，主开关单元还可以包括限流电阻；

三极管通过限流电阻连接处理器的相应I/O口。

其中，限流电阻串联于电路中，用以限制所在支路电流的大小，以防电流过大烧坏所串联的元器件。同时限流电阻也能起分压作用。

具体地，处理器相应的I/O口和相应的主开关单元的三极管的基极之间通过限流电阻相连接，通过设置限流电阻防止电流过大而损坏电路中的元器件。

在一个具体的实施例中，主开关单元还可以包括发光二极管；

发光二极管的一端连接三极管的集电极，发光二极管的另一端连接主继电器的线圈的另一端。

其中，主开关单元中的继电器的线圈和三极管之间连接有发光二极管，发光二极管的正极连接线圈的另一端，发光二极管的负极连接三极管的集电极。

具体而言，发光二极管作为信号指示灯，用电设备需要接通电源的情况下，处理器输出控制指令控制主继电器的线圈吸合常开触点，断开常闭触点后，导通发光二极管进行信号指示，从而可以直观地了解到相应用电设备处于接通电源还是断开电源的状态，便于检查用电设备的通断电情况。

在一个具体的示例中，如图3和图4所示，主开关模块的数量可以为5个，第一主开关模块和第二主开关模块中的主开关单元的数量均可以为5个，第三主开关模块、第四主开关模块以及第五主开关模块中的主开关单元的数量均可以为4个；NPN型三极管的型号可以为2N3904；供电电源可以为直流12伏电源，额定电流为1安培；各限流电阻的一端分别连接处理器ESP32-WROOM-32U的相应I/O口。

本申请的电气控制电路通过将主开关单元的信号输入端连接处理器相应的I/O口，从而利用处理器通过主控制单元控制用电设备的电源通断；通过设置主继电器、三极管与处理器相连接，从而通过处理器控制主继电器的线圈对常闭触点和常开触点执行相应的动作，不仅非常便捷简单地控制了用电设备的通断、成本低，并且非常有效和智能地控制了用电设备的电源通断，提高了开关控制的效率；同时本申请的电气控制电路设置有限流电阻用于防止电路中电流过大损坏元器件，从而保障了电路的安全性；本申请的电气控制电路还设有发光二极管用于进行信号指示，便于直观地了解用电设备的电源通断情况，从而进一步提高了用电设备电源控制的效率。

在一个具体的实施例中，还可以包括与处理器相连接的天线。

其中，因安装环境不同，距离电气控制电路的处理器连接的路由器较远或者较复杂的环境，则可以通过设置外置天线或者内置天线，增强处理器接收WIFI信号。处理器还可以用于通过网络与智能终端进行通信，智能终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机和平板电脑。

在一个具体的示例中，智能终端可以进行无线远程控制，状态实时反馈，电气控制电路还具有点动开关，自锁开关，定时等功能；每一路都可以设置点动或自锁工作模式，定时独立，功能独立；一台智能终端可以无限添加主开关模块，可控制多个主开关模块，也可将配置分享给别的智能终端，从而实现多个终端控制一个主开关模块或者一个终端控制多个主开关模块。

具体地，智能终端可以通过网络向处理器发送控制请求，处理器接收到智能终端发送的控制请求的情况下，向主开关单元输出控制指令，主继电器的线圈将常开触点吸合，常闭触点断开，或者主继电器的线圈将常开触点断开，常闭触点吸合，从而控制用电设备的电源接通或断开。在距离处理器连接的路由器较远或者环境较复杂的情况下，处理器通过天线接收智能终端发送的控制请求。

在一个具体的实施例中，还可以包括局域网模块；局域网模块与处理器相连接。

其中，局域网模块在处理器没有接入无线网络的情况下，建立局域网并利用局域网进行通讯。

具体而言，在处理器没有接入无线网络的情况下，可以通过局域网模块建立局域网，处理器通过局域网与智能终端进行通讯连接；智能终端通过局域网向处理器发送控制请求，处理器根据收到的控制请求，向相应的主开关单元中发送控制指令，该主开关单元中的主继电器根据控制指令执行相应的动作，从而控制与该主继电器连接的用电设备的电源通断。

在一个具体的示例中，若没有路由器，操作方法可以如下：准备一个能连移动网络的手机，开WIFI热点当做路由器，用另外一个手机连接上WIFI热点，这样就可以配置模块和远程控制了；用4G随身WIFI做为路由器，同样的用手机连接WIFI，进行模块配置后，就可以进行远程控制了。

以上，本申请的电气控制电路通过设置在主控制板上的处理器和若干主开关模块对用电设备进行电源通断控制；处理器通过接收智能终端发送的控制请求，从而根据控制请求输出相应的控制指令至相应的主控制单元；通过再著控制单元中设置主继电器，不仅非常便捷地控制了用电设备的通断，控制了成本，并且非常有效和智能地控制了用电设备的电源通断，提高了开关控制的效率；设置限流电阻可以保障电路的安全性、发光二极管用于进行信号指示，便于直观地了解用电设备的电源通断情况，从而进一步提高了用电设备电源控制的效率；另外，本申请的电气控制电路设置天线可以增强信号接收，设置局域网模块可以在处理器没有接入无线网络的情况下，通过建立局域网进行通讯，从而本申请的电气控制电路在提高对用电设备电源控制的效率的基础上，更加方便、便捷。

在一个实施例中，提供了一种电气控制电路，可以包括：主控制板；主控制板上设有处理器和若干主开关模块；主开关模块的一端用于连接供电电源，主开关模块的另一端用于接地；主开关模块包括并联的若干主开关单元；主开关单元的信号输入端连接处理器，信号输出端用于连接用电设备，供电端用于连接供电电源，接地端用于接地；其中，处理器通过主开关单元控制用电设备的电源通断；主开关单元可以包括主继电器和三极管；主继电器的线圈的一端连接供电电源，主继电器的线圈的另一端连接三极管的集电极，主继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备；三极管的基极与处理器的相应I/O口相连接；三极管的发射极用于接地；

电气控制电路还可以包括扩展板；

扩展板上设有并联的若干副开关模块；其中，副开关模块与任一主开关模块并联。

其中，扩展板上的副开关模块可以对主控制板上的主开关模块进行拓展，拓展板上的副开关模块可以用于控制大电流、高电压的设备。主开关模块连接的用电设备类型和副开关模块连接的用电设备类型可以根据实际情况进行设置。

具体而言，主控制板的主开关模块可以连接小功率用电设备，而扩展板上的副开关模块可以连接大功率用电设备，处理器通过主开关模块控制相应的小功率用电设备的电源通断，而对于大功率用电设备，处理器则通过副开关模块控制相应的大功率用电设备的电源通断，满足了不同设备的控制需求，更安全。

在一个具体的实施例中，副开关模块可以包括并联的若干副开关单元；副开关单元可以包括副继电器；

副继电器的线圈的一端与主继电器的线圈的一端相连接，副继电器的线圈的另一端用于接地；

副继电器的常开触点和常闭触点均用于连接用电设备。

其中，副继电器可以为电磁继电器，例如动合型电磁继电器或者转换型电磁继电器等，副继电器的额定工作电流可以为20安培。；副开关模块的数量没有限制，可以根据实际情况进行设置；同样的，副开关单元的数量也没有限制，可以根据实际需要控制的用电设备数量进行设置。

在一个具体的示例中，如图5所示，副开关模块的数量可以为4个，第一副开关模块和第二副开关模块、第三副开关模块以及第四副开关模块中的副开关单元的数量均可以为3个。

具体而言，各大功率用电设备分别与各相应的副继电器相连接，处理器通过相应的I/O口输出相应的控制指令到相应的副继电器，副继电器根据控制指令执行相应的动作，副继电器的线圈通过吸合常开触点、断开常闭触点或者端开常开触点、吸合常闭触点，从而控制大功率用电设备的电源通断。

在一个具体的实施例中，副开关模块还可以包括续流二极管；

续流二极管与副开关模块中的副开关单元并联。

其中，续流二极管是一种配合电感性负载使用的二极管，当电感性负载的电流有突然的变化或减少时，电感二端会产生突变电压，可能会破坏其他元件。配合续流二极管时，其电流可以较平缓地变化，避免突波电压的发生。

具体而言，续流二极管的负极与副继电器的一端共同连接至主继电器的一端，续流二极管的正极与副继电器的另一端共同接地；通过设置续流二极管，处理器控制副继电器的线圈中的电流断开的情况下，产生的反向电动势非常大，反向电动势所产生的反向电流就会“顺着”二极管流向电源的正极，这样大大减轻了因很大的反向电动势所产生的电流对元器件的“冲击”，从而能够保护电气控制电路不会受到损坏。

以上，本申请的电气控制电路通过在主控制板上设置主开关模块以及在扩展板上设置副开关模块，从而可以通过处理器分别控制与主开关单元以及与副开关单元连接的不同类型的用电设备，增加了电源控制的丰富性，更加智能化，提高了电气控制的效率。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种校园电气控制器，可以包括外壳以及设于外壳内的如上述的电气控制电路。

在一个示例中，电气控制电路的主板尺寸为196x106x25mm(millimeter，毫米)；外壳尺寸为200x110x60mm；最大功耗小于4瓦；待机功率小于0.5w；工作温度为-20摄氏度至+70摄氏度；工作湿度为40％～80％；继电器触点耐压为1000伏；电器绝缘电阻100兆欧姆；继电器控制最大负载为每路1-250伏/10安培。

具体地，校园电气控制器的外壳内设置有电气控制电路，将校园电气控制器安装在用电设备和供电电源之间，则可以通过智能终端发送相应的控制请求至电气控制电路，电气控制电路根据控制请求控制相应的用电设备的电源通断。

以上，本申请的校园电气控制器可以通过电气控制电路智能化管理用电设备的电源通断，提高了用电设备电源控制的效率，适用于各大校园宿舍、课室等公共场所的电器监控和控制通断电。亦可以扩展延伸至智能家居、智能农渔业、智能照明、养殖业、智能房车改装等领域。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电气控制电路，其特征在于，包括：主控制板；

所述主控制板上设有处理器和若干主开关模块；所述主开关模块的一端用于连接供电电源，所述主开关模块的另一端用于接地；

所述主开关模块包括并联的若干主开关单元；所述主开关单元的信号输入端连接所述处理器，信号输出端用于连接用电设备，供电端用于连接所述供电电源，接地端用于接地；

其中，所述处理器通过所述主开关单元控制所述用电设备的电源通断。

2.根据权利要求1所述的电气控制电路，其特征在于，所述主开关单元包括主继电器和三极管；

所述主继电器的线圈的一端连接所述供电电源，所述主继电器的线圈的另一端连接所述三极管的集电极，所述主继电器的常开触点和常闭触点均用于连接所述用电设备；

所述三极管的基极与所述处理器的相应I/O口相连接；所述三极管的发射极用于接地。

3.根据权利要求2所述的电气控制电路，其特征在于，所述主开关单元还包括限流电阻；

所述三极管通过所述限流电阻连接所述处理器的相应I/O口。

4.根据权利要求2所述的电气控制电路，其特征在于，所述主开关单元还包括发光二极管；

所述发光二极管的一端连接所述三极管的集电极，所述发光二极管的另一端连接所述主继电器的线圈的另一端。

5.根据权利要求2所述的电气控制电路，其特征在于，还包括扩展板；

所述扩展板上设有并联的若干副开关模块；其中，所述副开关模块与任一所述主开关模块并联。

6.根据权利要求5所述的电气控制电路，其特征在于，所述副开关模块包括并联的若干副开关单元；所述副开关单元包括副继电器；

所述副继电器的线圈的一端与所述主继电器的线圈的一端相连接，所述副继电器的线圈的另一端用于接地；

所述副继电器的常开触点和常闭触点均用于连接所述用电设备。

7.根据权利要求6所述的电气控制电路，其特征在于，所述副开关模块还包括续流二极管；

所述续流二极管与所述副开关模块中的所述副开关单元并联。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电气控制电路，其特征在于，还包括局域网模块；所述局域网模块与所述处理器相连接。

9.根据权利要求1至7任一项所述的电气控制电路，其特征在于，还包括与所述处理器相连接的天线。

10.一种校园电气控制器，其特征在于，包括外壳以及设于所述外壳内的如上述权利要求1至9所述的电气控制电路。

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