CN214278677U - 无线智能开关 - Google Patents

Abstract

无线智能开关，包括：开关控制单元；LoRa开关通信单元，所述LoRa开关通信单元与所述开关控制单元电连接；所述LoRa开关通信单元用于与LoRa网关通信，以实现所述开关控制单元与LoRa网关之间的数据交互；电源进出控制单元，所述电源进出控制单元与所述开关控制单元和LoRa开关通信单元连接；所述电源进出控制单元用于给所述开关控制单元和LoRa开关通信单元供电；所述电源进出控制单元包括整流单元、降压单元和多个开关输出单元，所述开关输出单元用于连接受控设备。所述无线智能开关可以同时控制多个负载，并且可以远程智能控制。

Description

无线智能开关

技术领域

本实用新型涉及开关领域，尤其涉及一种无线智能开关。

背景技术

在许多监测系统中，需要使用到无线智能开关。例如在水产养殖监控系统中，实时采集水产养殖池的温度数据、气象数据、水中含氧量数据等，都需要相应的无线智能开关分别打开相应的监控装置和数据采集装置等，以便系统实现相应的监测功能。

现有无线智能开关的功能需要改进和提高，以便能够更加适用于相应的监控系统，特别是相应的分散式监测系统中。

为此，需要相应的无线智能开关，以解决现有的不足。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是提供一种无线智能开关，以更有效地实现对对相应装置和设备的开关控制。

为解决上述问题，本实用新型提供一种无线智能开关，包括：开关控制单元；LoRa开关通信单元，所述LoRa开关通信单元与所述开关控制单元电连接；所述LoRa开关通信单元用于与LoRa网关通信，以实现所述开关控制单元与LoRa网关之间的数据交互；电源进出控制单元，所述电源进出控制单元与所述开关控制单元和LoRa开关通信单元连接；所述电源进出控制单元用于给所述开关控制单元和LoRa开关通信单元供电；所述电源进出控制单元包括整流单元、降压单元和多个开关输出单元，所述开关输出单元用于连接受控设备。

可选的，所述开关输出单元包括继电器。

可选的，所述开关输出单元包括功率检测单元。

可选的，所述功率检测单元包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器连接所述继电器的输出端。

可选的，所述开关输出单元包括稳压单元。

可选的，所述LoRa开关通信单元包括LoRa单元和LoRa天线。

可选的，所述无线智能开关还包括与所述开关控制单元电连接的逻辑存储单元。

可选的，所述无线智能开关还包括与所述开关控制单元电连接的看门狗单元。

可选的，所述无线智能开关还包括指示单元，所述指示单元包括多个不同的指示灯电路，所述指示单元与所述开关控制单元电连接。

可选的，所述无线智能开关还包括与所述开关控制单元电连接的按键单元。

本实用新型技术方案的其中一个方面中，所提供的无线智能开关，结构和功能设计完备且优化，通过设计LoRa开关通信单元，使其能够实现远程无线智能控制，同时，由于内部设计有多个开关输出单元，可以控制多个负载，因此应用性能高，可以适用于不同的监测系统，适用于不同的应用场景。

本实用新型技术方案的其中一个方面中，所提供的无线智能开关可以有自己唯一身份码，无线智能开关与受控设备之间可以是一对一或者一对多关系，因此，一个无线智能开关下可以连接一个或者多个受控设备，用户通过手机APP（或者微信公众号、小程序）绑定或解绑无线智能开关与受控设备的对应关系，并可以通过相应的LoRa网关告知无线智能开关，实现灵活控制。

进一步，本实用新型技术方案的另一个方面中，所述提供的无线智能开关能够具有存储单元，可以用于防止数据丢失或者混杂，能够更好地服务于相应监测系统，实现系统的相应监测作用。

进一步，本实用新型技术方案的另一个方面中，所述提供的无线智能开关同时具备手动机械操作功能和功率检测功能，适用范围进一步得到拓展。

附图说明

图1是无线智能开关电路结构框图；

图2是芯片U14和相应晶振结构电路示意图；

图3是LoRa单元所包括的第一部分电路示意图；

图4是LoRa单元所包括的第二部分电路示意图；

图5是整流单元的相应电路示意图；

图6是降压单元的相应电路示意图；

图7是开关输出单元包括继电器的相关电路示意图；

图8是开关输出单元包括稳压单元的相关电路示意图；

图9是开关输出单元包括功率检测单元的相关电路示意图；

图10是逻辑存储单元的相关电路示意图；

图11是看门狗单元的相关电路示意图；

图12是指示单元的相关电路示意图；

图13是按键单元的相关电路示意图。

具体实施方式

为更加清楚的表示，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

本实用新型实施例提供一种无线智能开关，请结合参考图1至图13。

如图1，所述无线智能开关包括开关控制单元10、LoRa开关通信单元12和电源进出控制单元11。LoRa开关通信单元12与开关控制单元10电连接。电源进出控制单元11与开关控制单元10和LoRa开关通信单元12连接。

如图2，开关控制单元10具体可以采用型号为STM32F103VET6的芯片U14结合相应的晶振和外围电路实现，图2中显示了芯片U14和相应晶振结构。

LoRa开关通信单元12用于与LoRa网关通信，以实现开关控制单元10与LoRa网关之间的数据交互。LoRa无线通信的通信距离远，LoRa开关通信单元12使无线智能开关能够实现远程无线智能控制。

本实施例中，如图1所示，LoRa开关通信单元12包括LoRa单元（未区分标注）和LoRa天线（未区分标注）。

图3和图4显示了LoRa单元所包括的电路，图3显示本实施例的LoRa单元采用了型号为E22-400T22S的LoRa无线芯片，即芯片U15。图4进一步显示了LoRa单元包括了光电耦合器U16，光电耦合器U16的控制端连接至LORA_POWER端，而这一端连接至开关控制单元10中芯片U14的63引脚，以受开关控制单元10的控制。

本实施例中，电源进出控制单元11的功能，包括用于给开关控制单元10和LoRa开关通信单元12供电。

本实施例中，电源进出控制单元11包括整流单元（未标注）、降压单元（未标注）和多个开关输出单元（未标注），开关输出单元用于连接受控设备。

图5显示了整流单元的相应电路。整流单元作为电源模块，采用了市电220V的输入，输入接头为图中的接头J5所示，在经过AC-DC整流后将电压降至5V。整流单元包括相应的保护器件，如相应的保险丝等。

图6显示了降压单元的相应电路。本实施例通过降压芯片U17，可以将电压再从5V降至3.3V，用于为各芯片和电路使用。

本实施例中，所述开关输出单元为三个。三个开关输出单元均属于电源进出控制单元11，而电源进出控制单元11属于无线智能开关。无线智能开关具有一个外壳（未示出），图1所示的各部分结构位于外壳内，或者有部分位于外壳上，此时可知，三个开关输出单元位于同一个外壳。

需要说明的是，其它实施例中，开关输出单元也可以是其它个数。

图7至图9显示了其中一个开关输出单元的电路（其它两个开关输出单元的电路与图7至图9所示电路相同）。

请参考图7，所述开关输出单元包括继电器KM1。继电器KM1利用相应的隔离控制结构进行控制。隔离控制结构包括相应的光电耦合器U18和光电耦合器U19，而光电耦合器U18和光电耦合器U19的信号输入端则分别经过电阻连接至延迟端口Relay1-1和延迟端口Relay1-2，延迟端口Relay1-1和延迟端口Relay1-2则连接至开关控制单元10中芯片U14的第29引脚和第30引脚。继电器KM1的第3引脚连接市电的火线220V输入。继电器KM1的第5引脚（L-OUT1），可以是通过软件控制，进而用于控制负载，即受控设备，负载具体可以为例如采用220V供电的增氧机等。

请参考图8，显示了所述开关输出单元包括稳压单元（未标注），即稳压单元的一种实现电路如图8所示，它具有稳压芯片20。通过稳压单元的电路，本实施例的开关输出单元能够提供更稳定的电压VCC，给所述开关输出单元内部的电路使用。

请参考图9，所述开关输出单元包括功率检测单元（未标注），图9显示的是功率检测单元的一种实现电路。功率检测单元包括功率检测芯片U21，其型号可以为HLW8032，芯片U21的第6、7、8引脚分别连接至开关控制单元10中芯片U14的第48、40、47引脚。芯片U21的第4引脚是模拟输入，其最大输入电压有效值为正负495mV，本实施例通过电路搭建和器件选择，能够让第4引脚的输出控制在231mV左右，符合芯片规格书的规定。芯片U21的第4引脚获得的模拟输入用于计算电压系数等参数，从而使芯片可以配合相应计算公式来计算电流和功率等数据，实现功率检测单元数功能。

图9还显示，功率检测单元还包括电流互感器T1和电压互感器T4，电流互感器T1连接继电器KM1的输出端。电流互感器T1用于采集负载的电流等信息。

结合图7至图9可知，本实施例的智能无线开关，采用了磁保持继电器KM1实现开关控制。可以通过无线信号，控制智能无线开关给相应开关输出单元的继电器KM1线圈通电，通电后，继电器KM1触点吸合，然后，即便将线圈上的电压去掉，继电器KM1的状态仍然保持不变，因此这路开关输出单元会持续向相应的负载供电，除非这路开关输出电路的继电器KM1接收到断开信号（如向复位线圈发送电平信号，以使触点断开时，触点状态转换），否则，继电器KM1能够一直为相应的负载（受控设备）供电。

由于智能无线开关具有三个开关输出单元，因此，就会具有三个继电器，即每一路输出各自有一路继电器。

同时，本实施例中，每一路开关输出单元都带有功率检测单元的功能。具体是利用相应的延迟（relay）引脚，控制继电器的断开与闭合（具体可以软件编程控制）。此时，可以通过软件控制负载的火线，通过功率检测单元的芯片U21可以测量负载（受控设备）的有效功率、电流和电压有效值等信息。

为了能够检测负载（受控设备）是否工作，本实施例引入了功率检测单元进行数据采集，可以测试相应负载功率、电流和电压等信息。即本实施例将继电器KM1与功率检测单元配合设计在一起，利用功率检测单元采集负载（受控设备）的功率信息等。同时，本实施例功率检测单元采用隔离式电路结构（包括电流互感器T1和电压互感器T4），可以把高压和低压的分开，检测更加安全。

请参考图10，本实施例的无线智能开关还包括与开关控制单元10电连接的逻辑存储单元15。逻辑存储单元15具体可以采用型号为24C02的EEPROM存储器。逻辑存储单元15的设置，使得在突然断电等情况下，无线智能开关可以保存之前开关的状态，在重新通电后，可以恢复相应状态，使用更加智能。

请参考图11，本实施例的无线智能开关还包括与开关控制单元10电连接的看门狗单元13。看门狗单元13采用型号为SP706S的芯片U23实现，它通过相应的6引脚和7引脚与主控单元100的56引脚和14引脚连接。

请参考图12，本实施例的无线智能开关还包括指示单元（未区分标注），所述指示单元包括多个不同的指示灯电路，如图12所示，指示单元与开关控制单元10电连接。

请参考图13，本实施例的无线智能开关还包括与开关控制单元10电连接的按键单元14（结合参考图1）。按键单元14包括三种颜色的轻触按键（轻触开关，其机械结构未示出），轻触按键在图13中的电路显示为开关S1、开关S2和开关S3，它们机械结构上对应有三种颜色，这三种颜色可以是分别与图12中显示的三个指示灯的三种颜色对应。

本实施例提供的无线智能开关既可以用远程无线通信控制，也可以采用手动现场机械控制，功能全面，适用性强。

现场（非远程）手动机械控制的过程可以为：当将按键单元14所包括的任意对应颜色的轻触按键（轻触开关）按下时，开关控制单元10会接受到相应的信号，使这个轻触按键对应颜色的指示灯亮起，同时使这个轻触按键（轻触开关）对应的那路开关输出单元中的继电器触点吸合，此后，即便轻触按键（轻触开关）由于按下动作结束而迅速弹开，但继电器触点仍会保持吸合，因此对应的负载（受控设备）会持续接受相应开关输出单元的供电作用。

本实施例提供的无线智能开关，由于具有多个开关输出单元，因此，能够实现多路输出控制，同时为多个负载（受控设备）进行智能供电。

本实施例提供的无线智能开关，可以有自己唯一身份码，无线智能开关与受控设备之间可以是一对一或者一对多关系，因此，一个无线智能开关下可以连接一个或者多个受控设备，用户可以通过手机APP（或者微信公众号、小程序）绑定或解绑无线智能开关与受控设备的对应关系，并可以通过相应的LoRa网关告知无线智能开关，实现灵活控制。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种无线智能开关，其特征在于，包括：

开关控制单元；

LoRa开关通信单元，所述LoRa开关通信单元与所述开关控制单元电连接；所述LoRa开关通信单元用于与LoRa网关通信，以实现所述开关控制单元与LoRa网关之间的数据交互；

电源进出控制单元，所述电源进出控制单元与所述开关控制单元和LoRa开关通信单元连接；所述电源进出控制单元用于给所述开关控制单元和LoRa开关通信单元供电；

所述电源进出控制单元包括整流单元、降压单元和多个开关输出单元，所述开关输出单元用于连接受控设备。

2.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，所述开关输出单元包括继电器。

3.如权利要求2所述的无线智能开关，其特征在于，所述开关输出单元包括功率检测单元。

4.如权利要求3所述的无线智能开关，其特征在于，所述功率检测单元包括电流互感器和电压互感器，所述电流互感器连接所述继电器的输出端。

5.如权利要求4所述的无线智能开关，其特征在于，所述开关输出单元包括稳压单元。

6.如权利要求5所述的无线智能开关，其特征在于，所述LoRa开关通信单元包括LoRa单元和LoRa天线。

7.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，还包括与所述开关控制单元电连接的逻辑存储单元。

8.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，还包括与所述开关控制单元电连接的看门狗单元。

9.如权利要求1所述的无线智能开关，其特征在于，还包括指示单元，所述指示单元包括多个不同的指示灯电路，所述指示单元与所述开关控制单元电连接。

10.如权利要求9所述的无线智能开关，其特征在于，还包括与所述开关控制单元电连接的按键单元。

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