一種智能單開雙控開關(guān)裝置及其使用方法
【專利摘要】一種智能單開雙控開關(guān)裝置及其使用方法，包括智能控制模塊、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)、單開雙控開關(guān)以及能夠?yàn)橹悄芸刂颇K和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發(fā)射開關(guān)信號的WIFI上位機(jī)、用于接收開關(guān)信號的WIFI無線模塊以及與WIFI無線模塊交互連接的單片機(jī)；單片機(jī)的輸入輸出口與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)交互連接，通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單開雙控開關(guān)構(gòu)成用于對控制對象進(jìn)行通斷的單開雙控開關(guān)對。該裝置簡單，安裝方便，適合對家庭住房中的常規(guī)開關(guān)面板和接線暗盒進(jìn)行簡單快速的功能升級，減小功能改造成本支出并有效提升家庭普通開關(guān)的現(xiàn)有功能。
【專利說明】
一種智能單開雙控開關(guān)裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能家電領(lǐng)域，具體涉及一種智能單開雙控開關(guān)裝置及其使用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)開關(guān)就是一個(gè)開關(guān)同時(shí)帶常開、常閉兩個(gè)觸點(diǎn)(即為一對)，是用機(jī)械部件設(shè)計(jì)制造的。制造成本低，但存在一個(gè)很大的缺點(diǎn)，就是普通開關(guān)的安裝是固定的地方，而且人必須到固定位置才能手動觸動開關(guān)。為此，人們研究出了單開雙控開關(guān)，即通過兩個(gè)安裝在不同的位置的單開雙控開關(guān)用來實(shí)現(xiàn)對同一個(gè)對象的控制，比如照明燈具。但是這需要額外增加一個(gè)單開雙控開關(guān)，同時(shí)也需要額外鋪設(shè)相應(yīng)的控制線路。單開雙控開關(guān)的出現(xiàn)雖然使控制對象的可操控位置由原來的一個(gè)固定點(diǎn)變成了兩個(gè)固定點(diǎn)，可控范圍仍然是有限的。近年來傳統(tǒng)家電逐漸向科技化、智能化家電迅速發(fā)展。同時(shí)，隨著芯片的制造工藝的提高、制造成本的降低和數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，智能化家電已經(jīng)開始步入家庭。因此，開發(fā)出一種智能化的開關(guān)十分必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種智能單開雙控開關(guān)裝置及其使用方法，該裝置的控制范圍大大加大，且使用簡單，操作方便，成本低。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明智能單開雙控開關(guān)裝置包括智能控制模塊、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)、單開雙控開關(guān)以及能夠?yàn)橹悄芸刂颇K和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發(fā)射開關(guān)信號的WIFI上位機(jī)、用于接收開關(guān)信號的WIFI無線模塊以及與WIFI無線模塊交互連接的單片機(jī)；單片機(jī)的輸入輸出口與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)交互連接，通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)和單開雙控開關(guān)構(gòu)成用于對控制對象進(jìn)行通斷的雙控開關(guān)對。
[0005]所述的WIFI上位機(jī)采用智能手機(jī)、平板電腦或臺式電腦。
[0006]所述的WIFI無線模塊的型號為USR-WIFI232-A，單片機(jī)采用STC12C5A60S2單片機(jī)。
[0007]所述的WIFI無線模塊通過串行通信接口與單片機(jī)的串口相連。
[0008]所述的通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括三極管放大電路和單刀雙擲繼電器，三極管放大電路采用NPN型三極管，其基極連接到單片機(jī)的輸入輸出口，集電極連接到單刀雙擲繼電器的線圈回路中，發(fā)射極連接到地，單刀雙擲繼電器分別與電源模塊和控制對象相連，且單刀雙擲繼電器與單開雙控開關(guān)構(gòu)成雙控開關(guān)對。
[0009]所述的電源模塊包括家用交流電源模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊；家用交流電源模塊與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，家用交流電源模塊還通過電源轉(zhuǎn)換模塊分別與WIFI無線模塊和單片機(jī)的電源接口相連。
[0010]所述的WIFI無線模塊、單片機(jī)、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)、單開雙控開關(guān)以及電源轉(zhuǎn)換模塊均設(shè)在開關(guān)暗盒中。
[0011]所述的暗盒上設(shè)有市電火線接線端子、市電地線接線端子、市電零線接線端子、控制對象火線接線端子、控制對象地線接線端子以及控制對象零線接線端子，且家用交流電源模塊的火線通過市電火線接線端子與單刀雙擲繼電器的開關(guān)相連，家用交流電源模塊的零線與市電零線接線端子相連，家用交流電源模塊的地線與市電地線接線端子相連，單開雙控開關(guān)與控制對象火線接線端子相連。
[0012]一種所述的智能單開雙控開關(guān)裝置的使用方法，電源模塊提供電源，WIFI無線模塊是產(chǎn)生無線接入點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，WIFI上位機(jī)接入WIFI無線模塊產(chǎn)生的無線網(wǎng)絡(luò)中，WIFI上位機(jī)控制WIFI無線模塊向單片機(jī)發(fā)送指令，單片機(jī)根據(jù)指令控制通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)對電源進(jìn)行接通和斷開，或者對單開雙控開關(guān)進(jìn)行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象的通斷進(jìn)行控制。
[0013]所述的電源模塊包括家用交流電源模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊；家用交流電源模塊與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，家用交流電源模塊還通過電源轉(zhuǎn)換模塊與WIFI無線模塊和單片機(jī)相連；家用交流電源模塊給通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供220V交流電，電源轉(zhuǎn)換模塊將220V交流電轉(zhuǎn)換為
3.3V直流電和5V直流電，3.3V的直流電提供給WIFI無線模塊，5V直流電提供給單片機(jī)和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明在傳統(tǒng)的單開雙控開關(guān)基礎(chǔ)上，使用了無線WIFI技術(shù)，利用WIFI上位機(jī)發(fā)出開關(guān)指令，通過WIFI無線模塊將控制指令傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)接收到控制指令后向通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的動作指令以實(shí)現(xiàn)對控制對象的操控。與此同時(shí)，本發(fā)明中采用的傳統(tǒng)的單開雙控開關(guān)也仍然具備對控制對象的操控行為。因此，本發(fā)明利用了 WIFI無線技術(shù)使開關(guān)的控制范圍和延伸功能得到極大的提升，且使用簡單，操作方便，成本低，不僅更加有效提高了生活的舒適度，也進(jìn)一步滿足人們生活多樣化的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的安裝圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的外觀俯視圖；
[0019]其中，1一WIFI上位機(jī)，2—WIFI無線模塊，3—單片機(jī)，4一通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)，5—單開雙控開關(guān)，6—控制對象，7—電源轉(zhuǎn)換模塊，8—家用交流電源模塊，9一開關(guān)暗盒，10—市電火線接線端子，11 一市電地線接線端子，12—市電零線接線端子，13—控制對象火線接線端子，14 一控制對象地線接線端子，15—控制對象零線接線端子。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]參見圖1，本發(fā)明包括智能控制模塊、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4、單開雙控開關(guān)5以及能夠?yàn)橹悄芸刂颇K和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發(fā)射開關(guān)信號的WIFI上位機(jī)1、用于接收開關(guān)信號的WIFI無線模塊2以及與WIFI無線模塊2交互連接的單片機(jī)3 ；WIFI上位機(jī)I通過無線網(wǎng)絡(luò)與WIFI無線模塊2通信；單片機(jī)3的輸入輸出口與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4交互連接，通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和單開雙控開關(guān)5構(gòu)成用于對控制對象6進(jìn)行通斷的雙控開關(guān)對；
[0022]其中，WIFI上位機(jī)1采用智能手機(jī)、平板電腦或臺式電腦等，控制對象可以是家電或燈具等，電源模塊包括家用交流電源模塊8和電源轉(zhuǎn)換模塊7 ;家用交流電源模塊8與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4相連，家用交流電源模塊8還通過電源轉(zhuǎn)換模塊7分別與WIFI無線模塊2和單片機(jī)3的電源接口相連；家用交流電源模塊8的電壓為220V。
[0023]具體的，電源轉(zhuǎn)換模塊7主要是由電源芯片、變壓器及電平轉(zhuǎn)換電路組成，將220V的家用交流電源模塊輸出的交流電通過變壓器生成5V電源，再通過電源芯片生成3.3V電源。5V電源為單片機(jī)3和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4供電。3.3V電源為WIFI無線模塊2供電。WIFI無線模塊 2 的型號為 USR-WIFI232-A。USR-WIFI232-A 是一款一體化的 802.llb/g/n W1-Fi的低功耗解決方案，通過USR-WIFI232-A模組，傳統(tǒng)的低端串口設(shè)備或MCU控制的設(shè)備均可以很方便的接入W1-Fi無線網(wǎng)絡(luò)。該模塊硬件上集成了 MAC，基頻芯片，射頻收發(fā)單元，以及功率放大器；嵌入式的固件則支持W1-Fi協(xié)議及配置，以及組網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議。單片機(jī)3采用STC12C5A60S2單片機(jī)，單片機(jī)3的串口與WIFI無線模塊2的串行通信接口連接。
[0024]通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4包括三極管放大電路和單刀雙擲繼電器，三極管放大電路主要用于提高驅(qū)動能力，繼電器電路中的單刀雙擲繼電器的型號為HK4100F-DC5V-SHG。通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4包括三極管放大電路和單刀雙擲繼電器，三極管放大電路采用NPN型三極管，其基極連接到單片機(jī)的輸入輸出口，集電極連接到單刀雙擲繼電器的線圈回路中，發(fā)射極連接到地。通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4中的單刀雙擲繼電器直接接在220V的家用交流電源模塊8的火線端，同時(shí)單刀雙擲繼電器與單開雙控開關(guān)5連接，組合為雙控開關(guān)對，通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4和單開雙控開關(guān)5的動作都能夠控制電源的通斷。
[0025]WIFI無線模塊2、單片機(jī)3、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4、單開雙控開關(guān)5以及電源轉(zhuǎn)換模塊7均設(shè)在開關(guān)暗盒9中。暗盒9上設(shè)有市電火線接線端子10、市電地線接線端子11、市電零線接線端子12、控制對象火線接線端子13、控制對象地線接線端子14以及控制對象零線接線端子15，且家用交流電源模塊8的火線L通過市電火線接線端子10與單刀雙擲繼電器的開關(guān)相連，家用交流電源模塊8的零線N與市電零線接線端子12相連，家用交流電源模塊8的地線GND與市電地線接線端子11相連，單開雙控開關(guān)5與控制對象火線接線端子13相連。
[0026]本發(fā)明智能單開雙控開關(guān)裝置的使用方法為:家用交流電源模塊8給通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4提供220V交流電，電源轉(zhuǎn)換模塊7將220V交流電轉(zhuǎn)換為3.3V直流電和5V直流電，3.3V的直流電提供給WIFI無線模塊2，5V直流電提供給單片機(jī)3和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4，WIFI無線模塊2是產(chǎn)生無線接入點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，WIFI上位機(jī)1接入WIFI無線模塊2產(chǎn)生的無線網(wǎng)絡(luò)中，WIFI上位機(jī)1控制WIFI無線模塊2向單片機(jī)3發(fā)送指令，單片機(jī)4讀串口指令，分析指令，通過輸入輸出接口控制通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)4對電源進(jìn)行接通和斷開，或者對單開雙控開關(guān)5進(jìn)行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象6的通斷進(jìn)行控制。
[0027]本發(fā)明裝置僅在一個(gè)普通單開雙控開關(guān)的基礎(chǔ)上增加了無線模塊(WIFI上位機(jī)、WIFI無線模塊)和控制器模塊(單片機(jī)、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu))，即可實(shí)現(xiàn)WIFI上位機(jī)(智能手機(jī)、平板或電腦)和普通開關(guān)的同時(shí)控制。本發(fā)明智能單開雙控開關(guān)裝置使用了無線WIFI模塊和單片機(jī)模塊。手機(jī)或者平板電腦通過WIFI向智能開關(guān)發(fā)送控制指令數(shù)據(jù)，智能開關(guān)上的單片機(jī)接收到控制指令后，向通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相應(yīng)的動作指令，然后通斷執(zhí)行器的繼電器就執(zhí)行相應(yīng)動作，控制系統(tǒng)回路的通斷，通斷執(zhí)行器的繼電器和手動機(jī)械開關(guān)組合為雙控開關(guān)對，從而實(shí)現(xiàn)手動和無線控制雙重控制。
[0028]本發(fā)明普通雙控開關(guān)和手機(jī)無線控制都可以控制用電設(shè)備電源的開通和關(guān)斷。它們的組合實(shí)現(xiàn)了普通機(jī)械開關(guān)和無線模塊對控制對象的雙重可操控能力，適合對目前家庭住房中已有的開關(guān)面板和接線暗盒的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡單快速的改造，可以減小較大的功能改造成本支出。比如，可以接在家中的燈具、電冰箱等家電的電源端，通過手機(jī)就可以在家中任意位置的對象進(jìn)行操控。
[0029]本發(fā)明采用的電子元器件均為已知產(chǎn)品，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案即可知電子元器件的具體連接方式。
【權(quán)利要求】
1.一種智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:包括智能控制模塊、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(幻、單開雙控開關(guān)(5)以及能夠?yàn)橹悄芸刂颇K和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發(fā)射開關(guān)信號的11？1上位機(jī)(11用于接收開關(guān)信號的11？1無線模塊(2)以及與11？1無線模塊(2)交互連接的單片機(jī)(3)；單片機(jī)(3)的輸入輸出口與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)交互連接，通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)和單開雙控開關(guān)(5)構(gòu)成用于對控制對象(6)進(jìn)行通斷的雙控開關(guān)對。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的11？1上位機(jī)(1)采用智能手機(jī)、平板電腦或臺式電腦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的無線模塊(2)的型號為口部-胃1？1232-六，單片機(jī)(3)采用31^12(?六6032單片機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的無線模塊(2)通過串行通信接口與單片機(jī)⑶的串口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)包括三極管放大電路和單刀雙擲繼電器，三極管放大電路采用見^型三極管，其基極連接到單片機(jī)的輸入輸出口，集電極連接到單刀雙擲繼電器的線圈回路中，發(fā)射極連接到地，單刀雙擲繼電器分別與電源模塊和控制對象(6)相連，且單刀雙擲繼電器與單開雙控開關(guān)(5)構(gòu)成雙控開關(guān)對。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的電源模塊包括家用交流電源模塊(8)和電源轉(zhuǎn)換模塊(7)；家用交流電源模塊(8)與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)相連，家用交流電源模塊(8)還通過電源轉(zhuǎn)換模塊(7)分別與11？1無線模塊(2)和單片機(jī)(3)的電源接口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的無線模塊(2)、單片機(jī)(3)、通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)、單開雙控開關(guān)(5)以及電源轉(zhuǎn)換模塊(7)均設(shè)在開關(guān)暗盒(9)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的智能單開雙控開關(guān)裝置，其特征在于:所述的暗盒(9)上設(shè)有市電火線接線端子(10)、市電地線接線端子(111市電零線接線端子(12)、控制對象火線接線端子(13)、控制對象地線接線端子(14)以及控制對象零線接線端子(15),且家用交流電源模塊(8)的火線(0通過市電火線接線端子(10)與單刀雙擲繼電器的開關(guān)相連，家用交流電源模塊(8)的零線(吣與市電零線接線端子(12)相連，家用交流電源模塊(8)的地線((^0)與市電地線接線端子(11)相連，單開雙控開關(guān)(5)與控制對象火線接線端子(13)相連。
9.一種權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能單開雙控開關(guān)裝置的使用方法，其特征在于:電源模塊提供電源，11？1無線模塊(2)是產(chǎn)生無線接入點(diǎn)，創(chuàng)建一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，11？1上位機(jī)(1)接入11？1無線模塊(2)產(chǎn)生的無線網(wǎng)絡(luò)中，上位機(jī)(1)控制胃1？1無線模塊(2)向單片機(jī)(3)發(fā)送指令，單片機(jī)(3)根據(jù)指令控制通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)對電源進(jìn)行接通和斷開，或者對單開雙控開關(guān)(5)進(jìn)行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象(6)的通斷進(jìn)行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能單開雙控開關(guān)裝置的使用方法，其特征在于:所述的電源模塊包括家用交流電源模塊(8)和電源轉(zhuǎn)換模塊(7)；家用交流電源模塊(8)與通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)相連，家用交流電源模塊(8)還通過電源轉(zhuǎn)換模塊(7)與WIFI無線模塊(2)和單片機(jī)(3)相連；家用交流電源模塊(8)給通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)提供220V交流電，電源轉(zhuǎn)換模塊(7)將220V交流電轉(zhuǎn)換為3.3V直流電和5V直流電，3.3V的直流電提供給WIFI無線模塊(2)，5V直流電提供給單片機(jī)(3)和通斷執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)。
【文檔編號】G05B19/042GK104407542SQ201410591911
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】林海, 李銘峰, 張穎, 張金鎖, 石林, 吳志捷, 郭小強(qiáng), 馬騰 申請人:長安大學(xué)