CN219678696U - 基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于蓝牙和Wi‑Fi通讯的远程定时控制器，通过可在无网络情况下进行配对的蓝牙通讯以及通讯容量大且芯片成本低的Wi‑Fi通信，解决现有定时器远程控制成本较高、控制可靠性差的技术问题。其包括主控模块、与所述主控模块对应电连接的供电模块、与所述主控模块对应通信连接的时钟模块、与所述主控模块相应I/O口对应电连接的继电器控制模块；所述主控模块包括对应设有蓝牙控制单元和Wi‑Fi控制单元的MCU。本申请所述定时器具有无限远距离控制、抗干扰性强、稳定性好、成本低、无网络或网络不稳定时可进行蓝牙控制等优点。
Description
技术领域
本申请涉及物联网设备技术领域，具体涉及一种基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器。
背景技术
定时器作为一种时间计量装置，广泛应用于生活电器、军事武器等方面，用以实现电器或设备的自动开启及关闭。在物联网领域，各种终端设备需要实现远程控制，在特定的时间节点自动控制设备的启停，具有远程控制功能的定时器便可实现这一需求。
发明人知晓的一种现有定时器采用蓝牙控制，虽可实现无线控制，但是由于蓝牙通信距离的限制，导致其控制范围具有较大的局限，致使无法实现远程控制。
发明人还知晓另一种采用4G通信的定时器，虽然该4G定时器虽可实现无线远程控制，但4G控制芯片成本较高、通讯容量有限且存在资费过多消耗的问题，进而导致生产制造成本和后续使用及维护成本增加，且在无4G通信网络或4G网络不稳定时便无法进行有效控制。
公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，通过可在无网络情况下进行配对的蓝牙通讯以及通讯容量大且芯片成本低的Wi-Fi通信，解决现有定时器远程控制成本较高、控制可靠性差的技术问题。
根据本公开的一个方面，提供一种远程定时控制器，包括主控模块、与所述主控模块对应电连接的供电模块、与所述主控模块对应通信连接的时钟模块、与所述主控模块相应I/O口对应电连接的继电器控制模块；所述主控模块包括对应设有蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元的MCU。
在本公开的一些实施例中，所述供电模块包括依次对应电连接的设有共模电感和热敏电阻的交流输入单元、用于AC-DC转换的整流单元、降压单元、输出滤波单元。
在本公开的一些实施例中，所述供电模块还包括用于进一步降压的电源转换芯片。
在本公开的一些实施例中，所述时钟模块包括对应连接有电池和外部晶振的时钟芯片，所述时钟芯片输出端与所述主控模块MCU对应输入引脚电连接。
在本公开的一些实施例中，所述继电器控制模块的动作端对应串设于待控制电源线路中的火线或零线中。
在本公开的一些实施例中，在所述继电器控制模块的动作端下游处，相应的待控制电源线路的火线和零线间，对应接设有串联的压敏电阻和并联有电容的自恢复保险。
在本公开的一些实施例中，所述MCU与所述蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元分别对应通信连接。
在本公开的一些实施例中，所述MCU集成有所述蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元。
在本公开的一些实施例中，所述MCU对应输入引脚接设有倒F型天线电路，所述倒F型天线电路与所述MCU相应输入引脚间设有Π型电路。
在本公开的一些实施例中，所述MCU还包括外部扩展FLASH。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：
1.采用具有Wi-Fi功能的主控模块MCU，通过Wi-Fi通信，具有经济、数据传输量大、抗干扰性强、不受距离限制的优势，解决现有技术中蓝牙定时器控制距离受限及4G定时器通讯资费高的技术问题。
2.采用具有蓝牙功能的主控模块MCU，通过蓝牙通信，解决无网络或网络不稳定情况下定时器的控制问题，使之可通过蓝牙直连进行控制；此外，还解决了有网络时的网络配置问题，通过蓝牙通信对定时器进行网络连接及配置的操作。
附图说明
图1为本申请一实施例中定时器组成原理框图。
图2为本申请一实施例中供电模块的部分电路原理图。
图3为本申请一实施例中DC12V-DC3.3V降压电路的原理图。
图4为本申请一实施例中主控模块的电路原理图。
图5为本申请一实施例中继电器控制模块的电路原理图。
图6为本申请一实施例中时钟单元的电路原理图。
具体实施方式
以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。
以下实施例中所涉及的电子元器件等，如无特别说明，则均为常规市售产品。
为了更好的理解本申请技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本例公开一种可远程控制的定时器，使用时串接于待控制电源线路中，其输入及输出端口分别设有L、N接线端口，分别用于与电源线的火线和零线对应连接。参见图1，该定时器包括主控模块、供电模块、时钟模块、继电器控制模块；其中，主控模块包括设有蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元的MCU。
由于定时器接设于市电线路中，虽然可以取用市电作为电源，但是由于市电电压等级高且为交流电，无法满足定时器内部各芯片及元器件相应等级的直流电压需求，为此，在本实施例中，设置供电模块进行电源转换，用于将220V交流市电分别转换为12V、5V、3.3V直流电。为实现该转换过程，参见图2，供电模块包括依次对应电连接的交流输入单元、整流单元、降压单元、输出滤波单元。其中，交流输入单元包括用于获取市电的接线端子J100，经该端子获取220V交流电后，经由共模电感L101过滤共模的电磁干扰信号，且在本例中共模电感输出端的一端串接有热敏电阻RT101，另一端串接有电感L102，且在热敏电阻RT101及电感L102的后端接设有安规电容C109，以避免开关电源在开机瞬间产生的浪涌电流对电路造成冲击，损伤电路，并在交流输入单元的输出端设置的安规电容C109可起到高次谐波的滤波作用；本例中，整流单元采用型号为MB10F的整流桥实现交流电至直流电的转换，其输入端与交流输入单元的输出对应连接，在其他的一些实施例中，采用型号为MB10S的整流桥进行交直流转换。经整流模块的AC-DC转换后，已经满足了直流电的要求，但是电压过高仍无法使用，因此，后设降压单元实现高压直流电至低压直流电的转换，参见图2，在本例中采用型号为LP3773C的开关电源芯片及变压器EE13实现电压等级的变换，获得DC12V及DC5V供电电压。而在本实施例中，主控模块的MCU需采用DC3.3V供电电源，因此需进行进一步的降压，参见图3，在本实施例中，设置电源转换芯片AMS1117通过LDO的方式进行电压转换，其输入连接至供电模块相应DC5V输出，通过该电源转换芯片将DC5V进一步转换至DC3.3V，满足用电等级需求。此外，经过降压单元的降压后，为保证供电质量，消除电源杂波，故设置滤波单元，参见图2，在DC12V及DC5V输出端口分别设置电容C105和电容C107作为滤波电容。
为解决现有技术中蓝牙定时器控制范围的局限性以及4G定时器存在通讯资费的问题，故采用经济、可传输数据量较大、抗干扰能力强的Wi-Fi通信，实现定时器的远程控制；同时，考虑到无Wi-Fi网络时的控制问题及Wi-Fi网络的配网问题，故设置蓝牙通信，通过蓝牙进行配网及无网络时的控制。为此，主控模块包括具有Wi-Fi通信功能及蓝牙通信功能的控制核心MCU，在本实施例中，参见图5，采用型号为ESP32-C3的主控芯片作为控制核心，其内部集成有相应的蓝牙通信单元及Wi-Fi通信单元，具有MCU、Wi-Fi通信功能及蓝牙通信功能；在其他的一些实施例中，通过蓝牙通信模块与Wi-Fi通信模块以及单片机的组合，实现定时器的控制及蓝牙和Wi-Fi通信。
在本实施例中，参见图4，该MCU的RF引脚接设有倒F型天线电路，用于将电信号转换为2.4GHz的无线电波，以便于接收装置可以在相应波段频道准确接收。此外，为实现阻抗匹配，达到功率的最大传输目的，倒F天线电路与主控芯片RF引脚间设有Π型电路，该Π型电路包括电容C209、电感L202、电容C210，以确保天线处于最佳传输状态。
此外，考虑到主控模块MCU具有通过串口进行程序升级的需求，以及控制数据的存储等，为避免主控模块MCU内部存储容量无法满足使用需求用量的问题，在本实施例中，设置型号为GD25Q32的存储器芯片实现外部FLASH扩展，用以存放相应的数据及程序。由此，定时器通过主控模块MCU的Wi-Fi通讯功能，可实现与远程服务端的连接及数据传输，通过远程服务端实现定时器远程开关控制、设置定时组、升级定时器应用程序等功能。另一方面，定时器通过主控模块MCU的蓝牙通信功能，在具有Wi-Fi网络时可通过蓝牙进行Wi-Fi配网设置。当定时器切换到网络配置模式后，开启蓝牙配网模式，通过智能手机或其他具备人机交互的功能设备如平板、电脑等的蓝牙连接至定时器，进而通过蓝牙将待连接Wi-Fi的账号及密码发送至待配网的定时器，待配网的定时器接收到相应的网络配置信息后，在网络中寻找相应的路由器并连接，由此完成配网。其中，只有定时器通过Wi-Fi连接至路由器，进而路由器通过网络连接至外网，外网连接远程服务器，才可正确建立网络连接，一旦该过程中任一环节出现故障，网络连接便由此断开，因此，未解决无网络情况下的定时器控制问题，本例中通过蓝牙通信，在无Wi-Fi网络时进行定时器的开关、定时等相关设置，确保定时器可控。
其中，为实现定时器的开关控制，需要设置相应的执行机构，在本例中，设置继电器控制模块，用以切断或接通待控制电源线路。参见图5，本例中采用常开继电器，该继电器的控制线圈设于5V电源与主控模块MCU相应的输出引脚间，用于获取感应主控模块MCU的控制信号，该继电器的动作端对应串接于待控制电源线路中的火线或零线中，用于控制线路的通断。具体的，继电器控制模块中的CRTL1引脚与主控芯片的输出引脚对应连接，主控芯片由此引脚输出3.3V或0V，该引脚通过电阻R107接设于三极管SS8050的基极，该三级管的发射极接地，集电极与DC5V电源对应连接，且集电极与DC5V电源间串接有并联的发亮二极管LED101和继电器线圈，当主控模块MCU对应CTRL1的引脚输出3.3V电平后，三极管基极得电，三极管导通，进而使得发亮二极管LED101和继电器线圈的并联支路上分别上电，发光二极管导通发光、继电器线圈中有电流流过，产生电磁效应，其对应的继电器动作端衔铁在电磁力的吸引下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合，参见图5，由于继电器动作端在本例中串接于带控制线路的火线中，吸合后，220V-A和220V-C线路导通，即火线导通，对应市电零线220V-B，形成回路，负载开始工作；同样的，当主控模块MCU对应CTRL1的引脚输出0V，此时，三极管基极没有电流，三极管关断，进而继电器感应线圈中没有电流流经，继而继电器动作端断开，其所在火线中断，无法与零线形成回路，负载无法得电工作，同时，发光二极管同样由于三极管关断无法上电发光，并由此作为继电器通断的指示灯。
考虑到继电器所接负载为非阻性负载时，定时器控制负载开断的瞬间会产生反电动势电压，这种电压的峰值较大，远超定时器所能承受电压值，导致定时器工作不稳定，为此，在本实施例中，参见图5，在继电器动作端下游待控制电源线路的火线220V-C和零线220V-B间，接设串联的压敏电阻RV101、并联有电容C100的自恢复保险RT101，起到对电路的保护作用。
此外，由于主控模块MCU内部的定时器资源有限，且存在精度不足问题，为确保本定时器的定时精确程度，外设时钟模块为定时器主控芯片提供准确时间信息。参见图6，该时钟模块包括DS1307时钟芯片，在该芯片的1、2管脚间接设有32.768KHz晶振，用以提供准确的时钟源频率；且该时钟模块中设有电池Lith3.0V，用于在断电的情况下给时钟芯片供电，使之依靠电池继续工作，进而保证时间的准确及连续性。其中，稳压管D5用于把12V电压钳位到4.7V给时钟芯片供电，满足时钟芯片特殊的电压需求。
尽管已描述了本申请的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请之发明的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，包括主控模块、与所述主控模块对应电连接的供电模块、与所述主控模块对应通信连接的时钟模块、与所述主控模块相应I/O口对应电连接的继电器控制模块；所述主控模块包括对应设有蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元的MCU。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述供电模块包括依次对应电连接的设有共模电感和热敏电阻的交流输入单元、用于AC-DC转换的整流单元、降压单元、输出滤波单元。
3.根据权利要求2所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述供电模块还包括用于进一步降压的电源转换芯片。
4.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述时钟模块包括对应连接有电池和外部晶振的时钟芯片，所述时钟芯片输出端与所述主控模块MCU对应输入引脚电连接。
5.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述继电器控制模块的动作端对应串设于待控制电源线路中的火线或零线中。
6.根据权利要求5所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，在所述继电器控制模块的动作端下游处，相应的待控制电源线路的火线和零线间，对应接设有串联的压敏电阻和并联有电容的自恢复保险。
7.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述MCU与所述蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元分别对应通信连接。
8.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述MCU集成有所述蓝牙控制单元和Wi-Fi控制单元。
9.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述MCU对应输入引脚接设有倒F型天线电路，所述倒F型天线电路与所述MCU相应输入引脚间设有Π型电路。
10.根据权利要求1所述的基于蓝牙和Wi-Fi通讯的远程定时控制器，其特征在于，所述MCU还包括外部扩展FLASH。
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