一種智能單開雙控開關裝置及其使用方法
【專利摘要】一種智能單開雙控開關裝置及其使用方法，包括智能控制模塊、通斷執行機構、單開雙控開關以及能夠為智能控制模塊和通斷執行機構供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發射開關信號的WIFI上位機、用于接收開關信號的WIFI無線模塊以及與WIFI無線模塊交互連接的單片機；單片機的輸入輸出口與通斷執行機構交互連接，通斷執行機構和單開雙控開關構成用于對控制對象進行通斷的單開雙控開關對。該裝置簡單，安裝方便，適合對家庭住房中的常規開關面板和接線暗盒進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的現有功能。
【專利說明】
一種智能單開雙控開關裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于智能家電領域，具體涉及一種智能單開雙控開關裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]傳統開關就是一個開關同時帶常開、常閉兩個觸點(即為一對)，是用機械部件設計制造的。制造成本低，但存在一個很大的缺點，就是普通開關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。為此，人們研究出了單開雙控開關，即通過兩個安裝在不同的位置的單開雙控開關用來實現對同一個對象的控制，比如照明燈具。但是這需要額外增加一個單開雙控開關，同時也需要額外鋪設相應的控制線路。單開雙控開關的出現雖然使控制對象的可操控位置由原來的一個固定點變成了兩個固定點，可控范圍仍然是有限的。近年來傳統家電逐漸向科技化、智能化家電迅速發展。同時，隨著芯片的制造工藝的提高、制造成本的降低和數字化技術的發展，智能化家電已經開始步入家庭。因此，開發出一種智能化的開關十分必要的。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種智能單開雙控開關裝置及其使用方法，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]為了達到上述目的，本發明智能單開雙控開關裝置包括智能控制模塊、通斷執行機構、單開雙控開關以及能夠為智能控制模塊和通斷執行機構供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發射開關信號的WIFI上位機、用于接收開關信號的WIFI無線模塊以及與WIFI無線模塊交互連接的單片機；單片機的輸入輸出口與通斷執行機構交互連接，通斷執行機構和單開雙控開關構成用于對控制對象進行通斷的雙控開關對。
[0005]所述的WIFI上位機采用智能手機、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，單片機采用STC12C5A60S2單片機。
[0007]所述的WIFI無線模塊通過串行通信接口與單片機的串口相連。
[0008]所述的通斷執行機構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構成雙控開關對。
[0009]所述的電源模塊包括家用交流電源模塊和電源轉換模塊；家用交流電源模塊與通斷執行機構相連，家用交流電源模塊還通過電源轉換模塊分別與WIFI無線模塊和單片機的電源接口相連。
[0010]所述的WIFI無線模塊、單片機、通斷執行機構、單開雙控開關以及電源轉換模塊均設在開關暗盒中。
[0011]所述的暗盒上設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裝置的使用方法，電源模塊提供電源，WIFI無線模塊是產生無線接入點，創建一個無線網絡，WIFI上位機接入WIFI無線模塊產生的無線網絡中，WIFI上位機控制WIFI無線模塊向單片機發送指令，單片機根據指令控制通斷執行機構對電源進行接通和斷開，或者對單開雙控開關進行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象的通斷進行控制。
[0013]所述的電源模塊包括家用交流電源模塊和電源轉換模塊；家用交流電源模塊與通斷執行機構相連，家用交流電源模塊還通過電源轉換模塊與WIFI無線模塊和單片機相連；家用交流電源模塊給通斷執行機構提供220V交流電，電源轉換模塊將220V交流電轉換為
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和通斷執行機構。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0015]本發明在傳統的單開雙控開關基礎上，使用了無線WIFI技術，利用WIFI上位機發出開關指令，通過WIFI無線模塊將控制指令傳輸給單片機，單片機接收到控制指令后向通斷執行機構發出相應的動作指令以實現對控制對象的操控。與此同時，本發明中采用的傳統的單開雙控開關也仍然具備對控制對象的操控行為。因此，本發明利用了 WIFI無線技術使開關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為本發明的結構框圖；
[0017]圖2為本發明的安裝圖；
[0018]圖3為本發明的外觀俯視圖；
[0019]其中，1一WIFI上位機，2—WIFI無線模塊，3—單片機，4一通斷執行機構，5—單開雙控開關，6—控制對象，7—電源轉換模塊，8—家用交流電源模塊，9一開關暗盒，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。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明進行進一步的詳細說明。
[0021]參見圖1，本發明包括智能控制模塊、通斷執行機構4、單開雙控開關5以及能夠為智能控制模塊和通斷執行機構4供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發射開關信號的WIFI上位機1、用于接收開關信號的WIFI無線模塊2以及與WIFI無線模塊2交互連接的單片機3 ；WIFI上位機I通過無線網絡與WIFI無線模塊2通信；單片機3的輸入輸出口與通斷執行機構4交互連接，通斷執行機構4和單開雙控開關5構成用于對控制對象6進行通斷的雙控開關對；
[0022]其中，WIFI上位機1采用智能手機、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和電源轉換模塊7 ;家用交流電源模塊8與通斷執行機構4相連，家用交流電源模塊8還通過電源轉換模塊7分別與WIFI無線模塊2和單片機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，電源轉換模塊7主要是由電源芯片、變壓器及電平轉換電路組成，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3和通斷執行機構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，傳統的低端串口設備或MCU控制的設備均可以很方便的接入W1-Fi無線網絡。該模塊硬件上集成了 MAC，基頻芯片，射頻收發單元，以及功率放大器；嵌入式的固件則支持W1-Fi協議及配置，以及組網的TCP/IP協議。單片機3采用STC12C5A60S2單片機，單片機3的串口與WIFI無線模塊2的串行通信接口連接。
[0024]通斷執行機構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。通斷執行機構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，發射極連接到地。通斷執行機構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，同時單刀雙擲繼電器與單開雙控開關5連接，組合為雙控開關對，通斷執行機構4和單開雙控開關5的動作都能夠控制電源的通斷。
[0025]WIFI無線模塊2、單片機3、通斷執行機構4、單開雙控開關5以及電源轉換模塊7均設在開關暗盒9中。暗盒9上設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5與控制對象火線接線端子13相連。
[0026]本發明智能單開雙控開關裝置的使用方法為:家用交流電源模塊8給通斷執行機構4提供220V交流電，電源轉換模塊7將220V交流電轉換為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3和通斷執行機構4，WIFI無線模塊2是產生無線接入點，創建一個無線網絡，WIFI上位機1接入WIFI無線模塊2產生的無線網絡中，WIFI上位機1控制WIFI無線模塊2向單片機3發送指令，單片機4讀串口指令，分析指令，通過輸入輸出接口控制通斷執行機構4對電源進行接通和斷開，或者對單開雙控開關5進行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象6的通斷進行控制。
[0027]本發明裝置僅在一個普通單開雙控開關的基礎上增加了無線模塊(WIFI上位機、WIFI無線模塊)和控制器模塊(單片機、通斷執行機構)，即可實現WIFI上位機(智能手機、平板或電腦)和普通開關的同時控制。本發明智能單開雙控開關裝置使用了無線WIFI模塊和單片機模塊。手機或者平板電腦通過WIFI向智能開關發送控制指令數據，智能開關上的單片機接收到控制指令后，向通斷執行機構發出相應的動作指令，然后通斷執行器的繼電器就執行相應動作，控制系統回路的通斷，通斷執行器的繼電器和手動機械開關組合為雙控開關對，從而實現手動和無線控制雙重控制。
[0028]本發明普通雙控開關和手機無線控制都可以控制用電設備電源的開通和關斷。它們的組合實現了普通機械開關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面板和接線暗盒的基礎上進行簡單快速的改造，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，通過手機就可以在家中任意位置的對象進行操控。
[0029]本發明采用的電子元器件均為已知產品，本領域技術人員根據本發明的技術方案即可知電子元器件的具體連接方式。
【權利要求】
1.一種智能單開雙控開關裝置，其特征在于:包括智能控制模塊、通斷執行機構(幻、單開雙控開關(5)以及能夠為智能控制模塊和通斷執行機構(4)供電的電源模塊；所述的智能控制模塊包括用于發射開關信號的11？1上位機(11用于接收開關信號的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(3)；單片機(3)的輸入輸出口與通斷執行機構(4)交互連接，通斷執行機構(4)和單開雙控開關(5)構成用于對控制對象(6)進行通斷的雙控開關對。
2.根據權利要求1所述的智能單開雙控開關裝置，其特征在于:所述的11？1上位機(1)采用智能手機、平板電腦或臺式電腦。
3.根據權利要求1所述的智能單開雙控開關裝置，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(3)采用31^12(?六6032單片機。
4.根據權利要求1所述的智能單開雙控開關裝置，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⑶的串口相連。
5.根據權利要求1所述的智能單開雙控開關裝置，其特征在于:所述的通斷執行機構(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(5)構成雙控開關對。
6.根據權利要求5所述的智能單開雙控開關裝置，其特征在于:所述的電源模塊包括家用交流電源模塊(8)和電源轉換模塊(7)；家用交流電源模塊(8)與通斷執行機構(4)相連，家用交流電源模塊(8)還通過電源轉換模塊(7)分別與11？1無線模塊(2)和單片機(3)的電源接口相連。
7.根據權利要求6所述的智能單開雙控開關裝置，其特征在于:所述的無線模塊(2)、單片機(3)、通斷執行機構(4)、單開雙控開關(5)以及電源轉換模塊(7)均設在開關暗盒(9)中。
8.根據權利要求7所述的智能單開雙控開關裝置，其特征在于:所述的暗盒(9)上設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(5)與控制對象火線接線端子(13)相連。
9.一種權利要求1-5中任意一項權利要求所述的智能單開雙控開關裝置的使用方法，其特征在于:電源模塊提供電源，11？1無線模塊(2)是產生無線接入點，創建一個無線網絡，11？1上位機(1)接入11？1無線模塊(2)產生的無線網絡中，上位機(1)控制胃1？1無線模塊(2)向單片機(3)發送指令，單片機(3)根據指令控制通斷執行機構(4)對電源進行接通和斷開，或者對單開雙控開關(5)進行手動控制電源的接通和斷開，從而對控制對象(6)的通斷進行控制。
10.根據權利要求9所述的智能單開雙控開關裝置的使用方法，其特征在于:所述的電源模塊包括家用交流電源模塊(8)和電源轉換模塊(7)；家用交流電源模塊(8)與通斷執行機構(4)相連，家用交流電源模塊(8)還通過電源轉換模塊(7)與WIFI無線模塊(2)和單片機(3)相連；家用交流電源模塊(8)給通斷執行機構(4)提供220V交流電，電源轉換模塊(7)將220V交流電轉換為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(3)和通斷執行機構(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 優先權日:2014年10月28日
【發明者】林海, 李銘峰, 張穎, 張金鎖, 石林, 吳志捷, 郭小強, 馬騰 申請人:長安大學