一種可聯機的智能電源開關及其通信方法
【專利摘要】本發明涉及開關插座領域，主要是轉換插座、拖線板、墻壁插座等電源開關，特別是一種電子式智能電源開關。在塑殼中，由控制芯片與電源輸出控制電路、按鍵輸入電路、顯示電路、無線通信電路電連接。主要解決目前可聯機的電源開關需要配備中央控制器或協調器、路由器等信息交換設備才能與電腦、手機聯機問題。為了克服現有技術的不足，本發明采用聲波通信方式使電源開關與手機、電腦等設備直接聯機，使電源開關可以在手機或電腦等智能終端上進行各項功能設置。
【專利說明】一種可聯機的智能電源開關及其通信方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及開關插座領域，主要是轉換插座、拖線板、墻壁插座等電源開關，特別是一種電子式智能電源開關。
【背景技術】
[0002]現有的電子式智能電源開關，如轉換插座、拖線板、墻壁插座，主要有自動定時開關、遙控開關、節電插座等。將需要自動控制的用電器接到智能插座或智能拖線板上，通過其內部的控制芯片程序控制，按照使用者預先設置條件，自動控制電源通斷，實現對用電器的自動開關控制。
[0003]隨著物聯網技術的發展，越來越多的電子設備可以與電腦、手機、中央控制器或其它設備聯機，實現更加強大和更加人性化的功能。通常，電子設備與外部設備的通信通過無線射頻方式，根據銷售地區的不同，采用不同的載波頻率，如:北美地區采用315MHz/915MHz,歐洲地區采用433MHz/868MHz、世界各地通用頻率2.4GHz等。根據產品或設計方案的不同，采用不同標準的射頻通信協議，如基于IEEE802.15.4標準的Zigbee、Zwave、AplusWave協議或自定義的通訊協議。
[0004]目前，可聯網的智能電源開關均通過無線射頻方式與中央控制器或電腦、手機聯機，用戶在中央控制器或手機、電腦上進行功能設置，通過射頻通信，即可使電源開關按照設定的要求進行自動工作。
[0005]這種聯機插座的缺點是需要配備相同載波頻率、相同通信協議的中央控制器進行相關功能的設定及控制，或必須要配備射頻轉以太網(如協調器、路由器、節點)或射頻轉串口(如UKey、數據采集器)的信息交換器轉接，才能與電腦、手機聯機并進行相關功能設置。使用中央控制器或信息交換器，安裝、設置比較復雜，普通用戶很難迅速掌握使用。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種不需要信息交換器(如路由器、UKey、數據采集器等)轉接，即可直接與手機、電腦等終端設備進行數據通信的智能電源開關，主要解決現有聯機智能電源開關必須要通過專用信息交換器(如路由器、UKey、數據采集器等)才能與手機或電腦進行通信的問題。
[0007]本發明的目的是通過下述技術方案實現的:
一種智能電源開關，在塑殼中，由產品控制芯片與輸出控制電路、輸入信號電路、按鍵電路、顯示電路電連接，其特征是:產品控制芯片與聲波通信電路連接，通過聲波通信電路單向接收或雙向收發特定編碼格式的聲波，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
[0008]所述的聲波通信電路，其特征在于:由聲波編解碼芯片和聲波接收電路和聲波發射電路組成雙向收發聲波通信電路。
[0009]所述的聲波通信電路，其特征在于:由聲波編解碼芯片和聲波接收電路組成單向接收聲波通信電路。[0010]一種智能電源開關，在塑殼中，由產品控制芯片與輸出控制電路、輸入信號電路、按鍵電路、顯示電路電連接，其特征是:產品控制芯片與聲波收發電路或聲波接收電路連接，雙向收發或單向接收特定編碼格式的聲波，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
[0011]所述的產品控制芯片，其特征在于:產品控制芯片包含聲波解碼電路和解碼軟件或包含聲波編解碼電路和編解碼軟件。
[0012]一種智能電源開關無線通信方法，其特征是:用二個或二個以上不同的聲波載頻分別代表不同的碼元，通過聲波通信電路對接收到的聲波進行解碼和/或對發出的聲波進行編碼，單向接收或雙向收發特定編碼格式及特定頻率的聲波，進行數據通信，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
[0013]本發明對比現有技術，具有以下創新點:
1.采用聲波無線通信方式，將聲波作為無線載波，并對聲波進行編碼和解碼，實現短距離無線傳輸。
[0014]2.在智能電源開關，如轉換插座、墻壁插座、拖線板內配有聲波通信電路，可以單向接收或雙向收發具有特定編碼格式的聲波，并對其進行解碼或編解碼。
[0015]3.在手機或平板電腦或電腦等智能終端設備中安裝控制軟件，該軟件具有聲波編解碼控制程序，通過手機或電腦等設備的MIC和揚聲器，接收和發送特定編碼格式的聲波。
[0016]本發明對比現有技術，具有以下顯著優點:
1.可以直接與手機或電腦等智能終端設備聯機，不需要其它中間設備的轉接，如信息交換器(路由器、UKey、數據采集器等)。
[0017]2.可以用已經普及的手機、電腦、平板電腦等智能終端設備代替專用中央控制器，不僅節約了中央控制器的成本，而且大大增強了可實現的功能及人機交互的便利性。
[0018]3.只要更新裝載在手機或電腦等智能終端設備中的控制軟件，不需要重新設計產品，即可實現新功能或改進原有功能，使產品更具競爭力。
[0019]_
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是聲波雙向通信方法示意圖 圖2是聲波單向通信方法示意圖
圖3是產品控制芯片與聲波通信電路組成的雙向收發實施例電路結構圖 圖4是產品控制芯片與聲波通信電路組成的單向接收實施例電路結構圖 圖5是一個雙向通信的聲波通信電路原理圖
圖6是聲波編解碼芯片內部的A/D采樣電路和D/A數模轉換電路結構圖 圖7是產品控制芯片直接與聲波收發電路連接的一個雙向通信電路結構圖 圖8是產品控制芯片直接與聲波接收電路連接的一個單向通信電路結構圖 圖9是本發明的一個產品原理圖
【具體實施方式】
[0021]通過以下實施例的說明將有助于理解本發明，但并不限制本發明的內容。[0022]本發明的采用聲波通信的方法如圖1所示，手機、電腦、平板電腦等智能終端設備與聯機產品通過聲波進行無線數據通信。聲波頻率采用音頻20-20KHZ和大于20KHz的超聲波頻率，其中，主要采用5KHz~25KHz的聲波頻率。在特定的聲波通信協議中，采用一個或多個不同的聲波頻率作為載波，按照特定的編碼格式，進行數據通信。
[0023]用戶在手機、電腦等智能終端設備上通過控制軟件對聯機產品進行相關功能設置，控制軟件將用戶設置的功能轉換為數據指令，按照特定的聲波通信協議格式，對聲波進行編碼，通過聲波發送電路將以聲波為載波的指令發送給聯機產品。
[0024]聯機產品的聲波通信電路通過聲波接收電路接收到聲波指令后，對其進行解碼，獲得符合相同聲波通信協議的指令，通過數據線(SP1、UART, I2 C、232或自定義等)將指令傳送給產品控制芯片(MCU)，產品控制芯片根據收到的指令對顯示電路、輸出控制電路、或輸入信號檢測電路等電路做相應的控制，從而實現用戶的設置。
[0025]當聯機產品需要將本機的信息傳送給手機、電腦等智能終端設備時，產品控制芯片將待傳輸的數據信息通過數據線(SP1、UART, I2 C、232或自定義等)傳給聲波通信電路，按照特定的聲波通信協議格式，通過聲波通信電路進行編碼，轉換為聲波信號，通過聲波發送電路將指令發送給手機或電腦等智能終端設備。
[0026]手機、電腦等智能終端設備通過聲波接收電路接收到聲波指令后，由控制軟件對接收到的聲波進行解碼，獲得相應的數據指令，在控制軟件中對該指令進行相關處理。
[0027]以上是聲波雙向通信的方法說明，如圖1所示。采用聲波雙向通信的方法，用戶可以通過手機、電腦等智能終端設備對聯機產品進行設置或控制，也可以獲取聯機產品的狀態信息，該方法可獲得較好的人機交互效果。
[0028]如果考慮到產品的成本，也可以采用聲波單向通信的方式，如圖2所示。在圖2中，聯機產品的聲波通信電路中只有聲波單向接收，沒有聲波發送功能。聲波通信電路通過聲波接收電路接收到聲波指令后，對其進行解碼，獲得符合相同通信協議的指令，通過數據線將指令傳送給產品控制芯片(MCU)，產品控制芯片根據收到的指令對顯示、輸出控制、或輸入信號檢測等電路做相應的控制，從而實現用戶的設置。
[0029]采用圖2所示的聲波單向通信方式，用戶只能通過手機、電腦等智能終端設備對聯機產品進行設置或控制，而 不能獲取聯機產品的狀態信息，該方法適用于對成本要求較高或對功能要求較低的產品中。
[0030]實施例1:采用聲波通信電路與控制芯片方案
圖3、圖4、圖5、圖6是采用聲波通信電路和控制芯片結合實現聯機功能的方案描述。
[0031]圖3是產品控制芯片與聲波通信電路組成的雙向收發實施例電路結構圖。
聲波通信電路由聲波編解碼芯片、聲波接收電路、聲波發射電路組成雙向收發聲波通信電路。聲波接收電路接收外部的聲音信號，傳送給聲波編解碼芯片，通過聲波編解碼芯片內置的A/D采樣電路將模擬量的聲波信號轉換為數字信號，再經過聲波編解碼芯片內置解碼程序，對主要為5KHz~25KHz的聲波信號解碼，獲得相關的指令，聲波編解碼芯片通過數據線(5?1、以奶、12(:、232或自定義等)將指令傳送給產品控制芯片進出相應處理。產品控制芯片也可以通過數據線(SP1、UART, I2C、232或自定義等)將指令傳送給聲波編解碼芯片，聲波編解碼芯片內置的編碼程序按照特定的聲波通信協議格式，對指令進行編碼，再通過聲波編解碼芯片的D/A轉換電路，將數字信號的指令轉換為模擬量的聲波信號，通過聲波發送電路發送。聲波頻率采用音頻20-20KHZ和大于20KHz的超聲波頻率，其中，主要采用5KHz?25KHz的聲波頻率。
[0032]圖4是產品控制芯片與聲波通信電路組成的單向接收實施例電路結構圖。
聲波通信電路由聲波編解碼芯片和聲波接收電路組成單向接收聲波通信電路。聲波接收電路接收外部的聲音信號，傳送給聲波編解碼芯片，通過聲波編解碼芯片內置的A/D采樣電路將模擬量的聲波信號轉換為數字信號，再經過聲波編解碼芯片內置解碼程序，對主要為5KHz?25KHz的聲波信號解碼，獲得相關的指令，聲波編解碼芯片通過數據線(SP1、UART、I2C、232或自定義等)將指令傳送給產品控制芯片進出相應處理。
[0033]圖5是一個雙向通信的聲波通信電路原理圖。聲波接收電路2收到的聲波信號通過聲波編解碼芯片I內部的A/D采樣電路轉換為數字信號，聲波編解碼芯片I內置的解碼程序對數字信號進行解碼，轉換為相應控制指令，通過數據線4 (本例中采用標準SPI接口)傳送給產品控制芯片。
[0034]聲波編解碼芯片I也可以將數字指令通過內置的編碼程序轉換為特定聲波通信協議格式的指令，通過內置的D/A數模轉換電路轉換為模擬量信號，通過聲波發送電路3發送。
[0035]圖6是聲波編解碼芯片內部的A/D采樣電路和D/A數模轉換電路結構圖。聲波接收電路2收到的聲波信號，通過聲波編解碼芯片I中內置的A/D采樣電路5轉換為數字信號，再由聲波編解碼芯片I的內置軟件進行解碼，獲得數字指令。聲波編解碼芯片I的內置軟件將待傳送的指令編碼為符合特定聲波通信協議格式的指令，通過D/A數模轉換電路6將指令轉換為模擬量的聲波信號，通過聲波發送電路3對外發送。
[0036]實施例2:控制芯片內置聲波編解碼方案
圖7、圖8、圖9是產品控制芯片內置A/D和D/A轉換和編解碼軟件的方案描述。
[0037]圖7是產品控制芯片直接與聲波接收、發射電路連接的一個雙向通信電路結構圖。產品控制芯片包含聲波解碼電路和解碼軟件或包含聲波編解碼電路和編解碼軟件。由聲波接收電路接收到的模擬量的聲波信號經產品控制芯片內部的A/D采樣電路轉換為數字信號，再經過產品控制芯片內置解碼程序對主要為5KHf25KHz的聲波信號解碼，獲得相關的指令，由產品控制芯片根據預置的控制軟件，控制顯示等人機交互界面、輸入信號識別電路、輸出控制電路做相應的動作。產品控制芯片也可以通過內置的編碼程序按照特定的聲波通信協議格式，對待發送的指令進行編碼，再通過控制芯片內部的D/A數模轉換電路，將數字信號的指令轉換為模擬量的聲波信號，通過聲波發送電路發送。聲波頻率采用音頻20-20KHZ和大于20KHz的超聲波頻率，其中，主要采用5KHz?25KHz的聲波頻率。
[0038]圖8是產品控制芯片直接與聲波接收電路連接的一個單向通信電路結構圖。產品控制芯片包含聲波解碼電路和解碼軟件或包含聲波編解碼電路和編解碼軟件。由聲波接收電路接收到的聲波信號經產品控制芯片內部的A/D采樣電路轉換為數字信號，再經過產品控制芯片內置解碼程序對主要為5KHf 25KHz的聲波信號解碼，獲得相關的指令，由產品控制芯片根據預置的控制軟件，控制顯示等人機交互界面、輸入信號識別電路、輸出控制電路做相應的動作。
[0039]圖9是本發明的一個產品原理圖。聲波接收電路2收到的聲波信號，通過產品控制芯片11內置的A/D采樣電路轉換為數字信號，再由產品控制芯片11的內置解碼軟件進行解碼，獲得符合特定聲波通信協議格式的指令，根據預置的控制軟件，控制人機交互界面8 (顯示、按鍵等)、輸入信號識別電路9 (本例中輸入信號為電源掉電信號)、輸出控制電路7(本例中為繼電器輸出控制)執行相應功能操作。
[0040]產品控制芯片11也可以通過內置的D/A數模轉換電路及預置的編碼程序，將待發送的指令轉換為聲波信號，通過聲波發送電路3對外發送。各電路模塊由電源降壓穩壓電路10提供電源。
[0041]以上結合附圖對本發明的【具體實施方式】做了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發明的范圍，本發明的保護范圍由隨附的權利要求書限定，任何在本發明權利要求基礎上的改動都是本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種智能電源開關,在塑殼中，由產品控制芯片與輸出控制電路、輸入信號電路、按鍵電路、顯示電路電連接，其特征是:產品控制芯片與聲波通信電路連接，通過聲波通信電路單向接收或雙向收發特定編碼格式的聲波，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
2.根據權利要求1所述的聲波通信電路，其特征在于:由聲波編解碼芯片和聲波接收電路和聲波發射電路組成雙向收發聲波通信電路。
3.根據權利要求1所述的聲波通信電路，其特征在于:由聲波編解碼芯片和聲波接收電路組成單向接收聲波通信電路。
4.一種智能電源開關,在塑殼中，由產品控制芯片與輸出控制電路、輸入信號電路、按鍵電路、顯示電路電連接，其特征是:產品控制芯片與聲波收發電路或聲波接收電路連接，雙向收發或單向接收特定編碼格式的聲波，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
5.根據權利要求4所述的產品控制芯片，其特征在于:產品控制芯片包含聲波解碼電路和解碼軟件或包含聲波編解碼電路和編解碼軟件。
6.一種智能電源開關無線通信方法，其特征是:用二個或二個以上不同的聲波載頻分別代表不同的碼元，通過聲波通信電路對接收到的聲波進行解碼和/或對發出的聲波進行編碼，單向接收或雙向收發特定編碼格式及特定頻率的聲波，進行數據通信，聲波的頻率范圍為:音頻和/或超聲波頻率。
【文檔編號】H01R13/70GK103762460SQ201210031415
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年2月14日 優先權日:2012年2月14日
【發明者】陳勇, 李勤 申請人:上海愛加科技有限公司