專利名稱：智能家居的電子設(shè)備雙控模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及智能家居領(lǐng)域，尤其是智能家居的電子設(shè)備(如家用電器、照明燈具等)控制實現(xiàn)方案。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有市面上智能家居中智能控制模塊，大多采用單一的電子智能化控制，多數(shù)通過繼電器等電子器件來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電器開關(guān)中的機械開關(guān)，在中央控制器(MCU單片機)的管理下實現(xiàn)對各種電器的智能化控制，并可以進行電話控制、手機短信控制、計算機網(wǎng)頁控制、系統(tǒng)中的各控制設(shè)備的控制等等方式來進行控制。例如，一中國專利公開號CN202043336U的智能家居的照明遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是包括手機終端、智能家居服務(wù)器、燈光控制器、照明燈，手機終端與智能家居服務(wù)器之間無線通信，智能家居服務(wù)器與燈光控制器之間無線通信，燈光控制器連接照明燈。智能家居服務(wù)器包括短信模塊、智能家居服務(wù)器主機、無線開關(guān)控制器，短信模塊、無線開關(guān)控制器分別與智能家居服務(wù)器主機連接，短信模塊與手機終端之間無線通信，無線開關(guān)控制器與燈光控制器之間無線通信。但是，諸如上面的家居智能的控制模塊的使用壽命卻遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)的機械開關(guān)長，尤其在控制模塊出現(xiàn)開關(guān)故障、程序運行出錯等異常時，用戶無法立即進行修復(fù)，也無法立即進行更換，這將導(dǎo)致電器設(shè)備無法被控制，給使用者帶來困擾和不便，甚至在特殊情況下帶來安全隱患。

實用新型內(nèi)容因此，本實用新型提出一種電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制結(jié)合控制電子設(shè)備(如家用電器、照明燈具等)的雙控模塊。該電子設(shè)備雙控模塊的電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制既控制相同的電子設(shè)備，但又互不影響各自的控制。從而避免上述的現(xiàn)有家居智能的控制模塊出現(xiàn)異常時的問題。本實用新型具體采用如下技術(shù)方案:智能家居的電子設(shè)備雙控模塊包括以下幾個部分的電路單元:電源電路單元、電子開關(guān)驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元；其中，該電源電路單元將輸入電壓轉(zhuǎn)換為工作電源，該工作電源輸出給繼電器驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元進行供電；該單片機控制單元的通信端口與通信電路單元連接以接收傳輸?shù)闹噶?，該單片機控制單元的控制端口連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路，并通過該電子開關(guān)驅(qū)動電路來驅(qū)動雙控電路單元的電子開關(guān)實現(xiàn)通、斷切換；該雙控電路單元由2個電子開關(guān)和2個機械開關(guān)構(gòu)成，該電子開關(guān)的控制端是連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路的輸出驅(qū)動端口，該電子開關(guān)的開關(guān)端的開關(guān)公共點是接在市電的一路，該電子開關(guān)的開關(guān)端的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點分別與機械開關(guān)的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點連接，該機械開關(guān)的開關(guān)公共點是串聯(lián)負(fù)載后再接于市電的另一路。[0010]進一步的，所述的電子設(shè)備雙控模塊還包括按鍵電路單元，該按鍵電路單元接于單片機控制單元的輸入端口。進一步的，所述的雙控電路單元的電子開關(guān)是電磁繼電器、固態(tài)繼電器或是半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開關(guān)電路。進一步的，所述的電源電路單元是由電源管理芯片及其外圍電路組成的電壓轉(zhuǎn)換電路。進一步的，所述的電子開關(guān)驅(qū)動是三極管放大驅(qū)動電路、同相器、反向器、鎖存器。進一步的，所述的單片機控制單元是由單片機芯片、復(fù)位電路及晶振電路組成的單片機控制電路。進一步的，所述的通信電路單元是由485收發(fā)器芯片及其外圍電路組成的485串行通信電路。本實用新型采用如上技術(shù)方案，電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制既控制相同的電子設(shè)備，但又互不影響各自的控制。當(dāng)電子開關(guān)控制出現(xiàn)故障等異常的情況(如單片機損壞，通信電路損壞，控制按鍵電路損壞等由電子開關(guān)控制方面的損壞)不能控制電子設(shè)備時，依然可以通過機械開關(guān)對電子設(shè)備進行控制。并且本實用新型還具有整個電路體積小，降低硬件、結(jié)構(gòu)的成本，便于安裝等特點。

圖1是本實用新型接入智能家居系統(tǒng)中的系統(tǒng)連接圖。圖2是第一實施例的電路原理圖。圖3是第二實施例的電路原理圖。圖4a是第三實施例的電路原理圖。圖4b是第三實施例的電子開關(guān)電路部分的電路原理圖。圖5是單片機控制單元的軟件主流程圖。圖6是單片機控制單元進行串口通信的流程圖。圖7是單片機控制單元進行按鍵處理的流程圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步說明。圖1所示的是一種典型智能家居系統(tǒng)的系統(tǒng)連接圖。智能家居系統(tǒng)一般包括智能終端、家居模塊集線器和總線控制插座和掛接在總線(如485總線)上的各種控制模塊，如窗簾控制模塊、空調(diào)控制模塊、電話模塊、報警模塊等，本實用新型的電子設(shè)備雙控模塊也同其他控制模塊一樣掛接在總線上，通過總線通信來實現(xiàn)對如家用電器、照明燈具等電子設(shè)備的智能雙控。下面通過三個實施例來對本實用新型進一步說明。第一實施例:參閱圖2所示，是智能家居的電子設(shè)備雙控模塊的優(yōu)選的第一實施例的電路原理圖，實施例典型應(yīng)用在照明燈光控制中，實施例的舉例應(yīng)用僅為下文說明之便，但實際應(yīng)用不應(yīng)以此為限，如還可以應(yīng)用在電視、空調(diào)等家居電器。該實施例包括以下幾個部分的電路單元:電源電路單元1、電子開關(guān)驅(qū)動電路2、單片機控制單元3、雙控電路單元4和通信電路單元5。該電源電路單元I電源輸出連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路2、單片機控制單元3、雙控電路單元4和通信電路單元5的VCC端，該電源電路單元I將輸入電壓轉(zhuǎn)換為工作電源VCC，該工作電源VCC輸出給上述各個電路部分進行供電。實施例中，電源電路單元I將外面輸入的DC12V電源通過電源管理芯片U3 (例如實施例可采用MP2259型號芯片)及相應(yīng)元器件(電容、電感、二極管等外圍必要元器件)轉(zhuǎn)換成DC5V輸出供電，其輸出端VCC連接至上述的電子開關(guān)驅(qū)動電路2、單片機控制單元3、雙控電路單元4和通信電路單元5電源端VCC。該單片機控制單元3可由單片機芯片U4、RC復(fù)位電路和晶振Xl組成典型的單片機控制電路。其中，單片機芯片U4可以優(yōu)選采用STC12C4052AD芯片型號，晶振Xl優(yōu)選為12MHzο單片機控制單元3的通信端口(圖中所示單片機芯片U4的2、3腳)與通信電路單元5 (圖中所示485收發(fā)器芯片U2的1、4腳)連接以接收傳輸?shù)闹噶?指令中包括了控制該電子設(shè)備雙控模塊進行通、斷狀態(tài)的指令)，該單片機控制單元3的控制端口(圖中所示單片機芯片U4的6、11腳)連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路2 (圖中所示電阻R6、R7的一端)，并通過該電子開關(guān)驅(qū)動電路2來驅(qū)動雙控電路單元4的電子開關(guān)實現(xiàn)通、斷切換。另外，實施例中還額外包括按鍵電路單元7，該按鍵電路單元7接于單片機控制單元的輸入端口(圖中所示單片機芯片U4的16、18腳)。該按鍵電路單元7是外接的按鍵部分，除上述的總線指令控制外，還可通過按鍵KEY1、KEY2來觸發(fā)單片機控制單元3執(zhí)行對雙控電路單元4的電子開關(guān)實現(xiàn)通、斷切換控制。該雙控電路單元4由2個電子開關(guān)和2個機械開關(guān)構(gòu)成。該電子開關(guān)的控制端是連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路2的輸出驅(qū)動端口(圖中所示的輸出驅(qū)動端口 CTLl、CTL2)，該電子開關(guān)的開關(guān)端的開關(guān)公共點是接在市電的一路(如火線L)，該電子開關(guān)的開關(guān)端的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點分別與機械開關(guān)的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點連接，該機械開關(guān)的開關(guān)公共點是串聯(lián)負(fù)載后再接于市電的另一路(如零線N);上述為常規(guī)接法，當(dāng)然該雙控電路單元4接于市電的火線L和零線N也可對調(diào)。需要說明的是，該電子開關(guān)為廣泛意義上的電子開關(guān)，包括如電磁繼電器、晶閘管、固態(tài)繼電器、電子開關(guān)電路、電子開關(guān)芯片等均能實現(xiàn)。而這些電子開關(guān)必然有控制開關(guān)進行通道切換的控制端和執(zhí)行通道切換動作的開關(guān)端，無論是電磁繼電器、固態(tài)繼電器等開關(guān)元件均會有與常規(guī)機械開關(guān)一樣具有I個開關(guān)公共點和2個開關(guān)觸點，2個開關(guān)觸點可能分別是常開觸點或常閉觸點，均可被稱為的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點，而電子開關(guān)電路、電子開關(guān)芯片等開關(guān)電路或芯片則具有一聯(lián)通開關(guān)通道的公共端或公共管腳(C0M)，被稱為開關(guān)公共點，另外導(dǎo)通或不導(dǎo)通(高阻態(tài))開關(guān)通道的端口或管腳，則被稱為第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點。類似的其他電子開關(guān)，均可以按照此定義其開關(guān)公共點和第一開關(guān)觸點、第二開關(guān)觸點。該第一實施例中電子開關(guān)采用電磁繼電器實現(xiàn)，例如采用HF7520/005-ZST型號電磁繼電器K1、K2。則該電磁繼電器Κ1、Κ2開關(guān)端的開關(guān)公共點COM接于市電火線L，電磁繼電器Kl的開關(guān)觸點NC2、Ν02分別與機械開關(guān)JKl的2個開關(guān)觸點連接，電磁繼電器Κ2的開關(guān)觸點NCUNOl分別與機械開關(guān)JK2的2個觸點連接。該電子開關(guān)驅(qū)動電路2可以是三極管放大驅(qū)動電路、同相器、反向器、鎖存器等，用于驅(qū)動雙控電路單元4中的電子開關(guān)。實施例采用圖中所示的三極管Q3、Q4及電阻構(gòu)成的三極管放大驅(qū)動電路。該通信電路單元5實施例中是采用SP485R型號的485收發(fā)器芯片U2組成485總線通信電路，為智能家居中常用的串行總線通信方式。當(dāng)然的，也可以是其他方式的通信電路實現(xiàn)，如CAN總線通信等。當(dāng)對該實施例的電子設(shè)備雙控模塊斷電時，按雙控電路單元4中的接口端子JP2連接的機械開關(guān)JKl或JK2，可以對對應(yīng)的燈光設(shè)備LAMP1、LAMP2進行控制，此與傳統(tǒng)的機械雙控開關(guān)的控制原理一致；則按接外部的控制按鍵KEYl或KEY2中任意按鍵時，控制失敗。當(dāng)上電時，則可以對該實施例的電子設(shè)備雙控模塊采用如下的按鍵控制方式和總線網(wǎng)絡(luò)控制方式來實現(xiàn)雙控。當(dāng)對通信電路單元5中接口端子JPl的12V進行供電時，這時按控制按鍵KEYl或KEY2按鍵，信號通過I/O端口進入單片機芯片U4，單片機芯片U4將根據(jù)所燒寫的程序進行計算判斷，然后由單片機芯片U4的控制端口 Cl或C2輸出控制的電信號，再由控制端口 Cl或C2輸出的電信號通過電子開關(guān)驅(qū)動電路2驅(qū)動雙控電路單元4的電子開關(guān)(即電磁繼電器K1、K2)，由電磁繼電器Kl或K2判斷燈光設(shè)備的輸出狀態(tài)。反之，按雙控電路單元4的JP2中任意按鍵，單片機芯片U4同樣會根據(jù)繼電器開關(guān)Kl或K2的狀態(tài)來確定燈光設(shè)備的輸出狀態(tài)。當(dāng)對通信電路單元5中接口端子JPl輸入485信號，但不操作外接設(shè)備中任意一個控制按鍵KEYl或KEY2時，485信號通過通信電路單元5的485收發(fā)器芯片U2轉(zhuǎn)換成單片機芯片U4需要的TXD、RXD信號，然后由單片機芯片U4所燒寫程序進行判斷，通過控制端口 Cl或C2輸出控制的信號后，同樣再經(jīng)電子開關(guān)驅(qū)動電路2驅(qū)動雙控電路單元4的電子開關(guān)，判斷繼電器開關(guān)Kl或K2內(nèi)開關(guān)狀態(tài)，控制燈光設(shè)備。這時，按外接設(shè)備中任意一個控制按鍵KEYl或KEY2時，單片機芯片U4將根據(jù)繼電器開關(guān)Kl或K2的狀態(tài)，和外接控制按鍵KEYl或KEY2的狀態(tài)，共同判斷燈光設(shè)備的輸出狀態(tài)。第二實施例:參閱圖3所示，該第二實施與第一實施例大致相同。不同之處在于，雙控電路單元4的中電子開關(guān)利用固態(tài)繼電器SSRl、SSR2來替代第一實施例中的電磁繼電器K1、K2。該實施例的其他部分與實現(xiàn)原理均與第一實施例一樣，不再重復(fù)贅述。第三實施例:參閱圖4a和圖4b所示，該第三實施與前二個實施例大致相同。不同之處在于，單片機控制單元3是采用SST89V54型號的單片機芯片來取代STC12C4052AD型號的單片機芯片，電源電路單元I是利用7805電源芯片來取代，而雙控電路單元4的中的電子開關(guān)則利用獨立的半導(dǎo)體器件來構(gòu)成的電子開關(guān)電路。該電子開關(guān)電路具體可以參閱圖4b所示，該電子開關(guān)電路由光耦器、三極管、整流橋單元和雙向觸發(fā)晶閘管等元器件組成，該電子開關(guān)電路的具體實現(xiàn)電路還可以是現(xiàn)有的其他方式，于此不再詳細(xì)說明。再參閱圖5至圖7所示，分別是單片機芯片U4所燒寫程序的軟件主流程圖、進行串口通信的流程圖和進行按鍵處理的流程圖。圖5所示的軟件主流程是經(jīng)過上電延時、刷新看門狗、初始化寄存器和變量及初始化讀取參數(shù)等常規(guī)初始化處理后進行按鍵檢測判斷處理和串口通信的檢測判斷處理。圖6所示的串口通信的流程則是進行與常規(guī)的智能家居通信流程類似，包括版本命令、設(shè)備地址、ID查找等，還包括燈光控制、端口狀態(tài)、情景設(shè)置等命令處理。圖7所示的按鍵處理流程也是與現(xiàn)有的按鍵處理流程無異，包括按鍵讀取、軟件消除抖等常規(guī)處理。上面關(guān)于程序部分的內(nèi)容與現(xiàn)有技術(shù)類似，非本實用新型的重點，與此不再詳細(xì)展開說明。綜上，可見本實用新型的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊既可以通過機械開關(guān)控制又可通過手動機械雙控開關(guān)進行實現(xiàn)。電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制既控制相同的電子設(shè)備，但又互不影響各自的控制。本實用新型的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊提供了一種兼容電子開關(guān)智能化控制與機械開關(guān)簡單耐用的特性的設(shè)備控制模塊，可通過智能家居系統(tǒng)進行智能化控制(除包括智能終端控制、和掛載于總線的其他模塊控制，如電話模塊，空調(diào)控制模塊等外，同時如果增加服務(wù)器支持，也可以通過網(wǎng)頁控制或手機短信控制等多種多樣的控制方式)，也可通過機械開關(guān)進行控制。當(dāng)電子開關(guān)控制出現(xiàn)故障等異常的情況不能控制電子設(shè)備時，依然可以通過機械開關(guān)對電子設(shè)備進行控制。另外，由于本實用新型是嵌入產(chǎn)品，通過單片機芯片所燒寫的程序?qū)崿F(xiàn)雙控，所以整個電路具有體積小，降低硬件、結(jié)構(gòu)的成本，便于安裝等特點。盡管結(jié)合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，包括以下幾個部分的電路單元:電源電路單元、電子開關(guān)驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元；其中， 該電源電路單元將輸入電壓轉(zhuǎn)換為工作電源，該工作電源輸出給繼電器驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元進行供電； 該單片機控制單元的通信端口與通信電路單元連接以接收傳輸?shù)闹噶?，該單片機控制單元的控制端口連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路，并通過該電子開關(guān)驅(qū)動電路來驅(qū)動雙控電路單元的電子開關(guān)實現(xiàn)通、斷切換； 該雙控電路單元由2個電子開關(guān)和2個機械開關(guān)構(gòu)成，該電子開關(guān)的控制端是連接于電子開關(guān)驅(qū)動電路的輸出驅(qū)動端口，該電子開關(guān)的開關(guān)端的開關(guān)公共點是接在市電的一路，該電子開關(guān)的開關(guān)端的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點分別與機械開關(guān)的第一開關(guān)觸點和第二開關(guān)觸點連接，該機械開關(guān)的開關(guān)公共點是串聯(lián)負(fù)載后再接于市電的另一路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的電子設(shè)備雙控模塊還包括按鍵電路單元，該按鍵電路單元接于單片機控制單元的輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的雙控電路單元的電子開關(guān)是電磁繼電器、固態(tài)繼電器或是半導(dǎo)體器件構(gòu)成的電子開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的電源電路單元是由電源管理芯片及其外圍電路組成的電壓轉(zhuǎn)換電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的電子開關(guān)驅(qū)動是三極管放大驅(qū)動電路、同相器、反向器、鎖存器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的單片機控制單元是由單片機芯片、復(fù)位電路及晶振電路組成的單片機控制電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，其特征在于:所述的通信電路單元是由485收發(fā)器芯片及其外圍電路組成的485串行通信電路。
專利摘要本實用新型涉及智能家居領(lǐng)域。一種智能家居的電子設(shè)備雙控模塊，包括以下幾個部分的電路單元電源電路單元、繼電器驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元；電源電路單元輸出連接于繼電器驅(qū)動電路、單片機控制單元、雙控電路單元和通信電路單元，單片機控制單元的控制端口連接于繼電器驅(qū)動電路，繼電器驅(qū)動電路輸出端連接于雙控電路單元，通信電路單元連接于單片機控制單元的串行通信端口。本實用新型實現(xiàn)電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制結(jié)合控制電子設(shè)備的雙控模塊，電子開關(guān)控制與機械開關(guān)控制既控制相同的電子設(shè)備，但又互不影響各自的控制。
文檔編號G05B19/418GK202975765SQ201220694429

公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者蘇建坤, 黃培添, 蔡顯坤 申請人:福建求實智能股份有限公司