一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，所述開關(guān)系統(tǒng)包括多個智能開關(guān)，每個智能開關(guān)均包括無線單片機(jī)、LED顯示屏、按鍵、本位手動開關(guān)、雙向可控硅和指示燈共六個部分，其中按鍵、本位手動開關(guān)、LED顯示屏和指示燈均與無線單片機(jī)相連接，無線單片機(jī)還連接著雙向可控硅的控制端，由雙向可控硅的兩個主接線端作為開關(guān)的兩個接點(diǎn)；所有的智能開關(guān)通過其內(nèi)的無線單片機(jī)共同組建成一個ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互間的無線數(shù)據(jù)通信。應(yīng)用本實用新型，家庭所有的開關(guān)可通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，可以在任何一個開關(guān)面板上操作實現(xiàn)對本開關(guān)或者其他開關(guān)的狀態(tài)查詢及智能控制。
【專利說明】一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及智能開關(guān)系統(tǒng)，特別是一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，屬于家用電器智能控制應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的家用開關(guān)多為一對一的本地控制，不具備狀態(tài)查詢或者遠(yuǎn)程控制的功能，當(dāng)主人在家里的一個房間希望對其他房間的開關(guān)進(jìn)行控制或?qū)ζ溟_關(guān)狀態(tài)進(jìn)行查詢時，依靠現(xiàn)有的開關(guān)系統(tǒng)顯然不能實現(xiàn)，這給人們的生活帶來諸多不便。
[0003]通過對最新的現(xiàn)有技術(shù)查詢發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前也有一些遠(yuǎn)程控制開關(guān)系統(tǒng)。例如實用新型專利CN201220029697.1公開了一種新型手機(jī)控制的開關(guān)，其技術(shù)方案利用藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)對開關(guān)的控制。該方案有兩個缺點(diǎn):1.該方案只能實現(xiàn)一對一的控制。2.該方案必須使用手機(jī)藍(lán)牙才能控制開關(guān)通斷。另外實用新型專利CN 201320127721.X還公開了一種遠(yuǎn)程控制開關(guān)，其技術(shù)方案利用GSM模塊、WiFi模塊、ZigBee模塊、控制器等器件實現(xiàn)對開關(guān)的遠(yuǎn)程控制。該方案存在的缺點(diǎn)是:采用幾種數(shù)據(jù)傳輸方式成本會顯著增加，同時系統(tǒng)的穩(wěn)定性會降低。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種易于安裝、價格便宜、維護(hù)簡單的基于無線通信技術(shù)的家用智能開關(guān)系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中，家庭所有的開關(guān)可通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信，可以在任何一個開關(guān)面板上操作實現(xiàn)對本開關(guān)或者其他開關(guān)的狀態(tài)查詢及智能控制。
[0005]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，其特征是:所述開關(guān)系統(tǒng)包括多個智能開關(guān)，每個智能開關(guān)均包括無線單片機(jī)、LED顯示屏、按鍵、本位手動開關(guān)、雙向可控硅和指示燈共六個部分，其中按鍵和本位手動開關(guān)作為輸入設(shè)備和無線單片機(jī)相連接，LED顯示屏和指示燈作為輸出設(shè)備和無線單片機(jī)相連接，無線單片機(jī)還連接著雙向可控娃的控制端，由雙向可控硅的兩個主接線端作為開關(guān)的兩個接點(diǎn)；所有的智能開關(guān)通過其內(nèi)的無線單片機(jī)共同組建成一個ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互間的無線數(shù)據(jù)通信，其中一個智能開關(guān)作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其余智能開關(guān)均作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)。
[0007]所述無線單片機(jī)采用TI (德州儀器)公司的CC2530芯片，用于組建ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，接收按鍵和本位手動開關(guān)的輸入信號，并輸出信號至LED顯示屏和指示燈，還用于對雙向可控硅進(jìn)行控制。CC2530芯片最大的特點(diǎn)是成本低、組網(wǎng)功能強(qiáng)大、功耗低，它具有很穩(wěn)定的靈敏度和較強(qiáng)的抗干擾能力。
[0008]所述LED顯示屏采用3位LED數(shù)碼管，用于顯示查詢或者被控制的開關(guān)編號和操作的種類等，具有功耗低成本低的特點(diǎn)。
[0009]所述按鍵使用8個獨(dú)立式按鍵，用于參數(shù)設(shè)置和控制信號輸入。
[0010]所述本位手動開關(guān)采用按板開關(guān)，用于手動直接控制本位開關(guān)。
[0011]所述雙向可控硅使用BTA10-600SW可控硅，其觸發(fā)電流小于10mA，用于實現(xiàn)開關(guān)的通斷。
[0012]所述指示燈包括一個紅色LED指示燈和一個綠色LED指示燈，紅色LED指示燈用于指示該開關(guān)的通電狀態(tài)，綠色LED指示燈用于指示該開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。
[0013]所述智能開關(guān)的尺寸與常規(guī)開關(guān)盒的尺寸相匹配，所述3位LED數(shù)碼管、8個獨(dú)立式按鍵、按板開關(guān)、紅色LED指示燈和綠色LED指示燈均設(shè)置在開關(guān)面板上，開關(guān)面板上還設(shè)有螺釘安裝孔。
[0014]所述8個獨(dú)立式按鍵的功能設(shè)置為:
[0015]1號按鍵:選擇房間時房間號+1 ;
[0016]2號按鍵:選擇房間時房間號-1 ;
[0017]3號按鍵:選擇開關(guān)時開關(guān)號+1 ;
[0018]4號按鍵:選擇開關(guān)時開關(guān)號-1 ;
[0019]5號按鍵:對被選中的某個開關(guān)或者某個房間的所有開關(guān)進(jìn)行打開或者關(guān)閉操作；
[0020]6號按鍵:本位鎖定的啟動或關(guān)閉的設(shè)置鍵；
[0021]7號按鍵:查詢某個開關(guān)的狀態(tài)或延時關(guān)閉操作設(shè)置；
[0022]8號按鍵:確定某一操作。
[0023]本實用新型的工作原理為:各個智能開關(guān)安裝完畢并通電之后，作為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的智能開關(guān)首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)初始化并建立ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)。其余作為終端節(jié)點(diǎn)的智能開關(guān)在掃描到這個無線網(wǎng)絡(luò)之后，會發(fā)出加入該網(wǎng)絡(luò)的請求，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)響應(yīng)之后加入網(wǎng)絡(luò)成功。最終，所有的終端節(jié)點(diǎn)都加入這個網(wǎng)絡(luò)，即家庭中所有智能開關(guān)均處在此ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，可實現(xiàn)相互之間的數(shù)據(jù)通信。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的智能開關(guān)兩者在硬件及外觀上完全相同，不同的是內(nèi)部的控制程序，可通過TI公司所提供的配套軟件進(jìn)行設(shè)置，在一個家庭范圍內(nèi)的只需要一個協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其余全部是終端節(jié)點(diǎn)。
[0024]網(wǎng)絡(luò)組建正常之后，可通過任意一個智能開關(guān)的開關(guān)面板對本位開關(guān)或者在網(wǎng)的其他開關(guān)進(jìn)行操作，通過操作開關(guān)面板可以實現(xiàn)如下的具體功能:
[0025]本位開關(guān)功能:能通過開關(guān)上的按鍵直接控制與它相連接的照明設(shè)備或者電器。
[0026]本位鎖定功能:啟動本位鎖定之后，這個開關(guān)的開或關(guān)只能由本位開關(guān)控制，不會受到其他控制端的影響?？赏ㄟ^開關(guān)上的按鍵開啟或者關(guān)閉本位鎖定功能。比如主人在書房看書的時候不希望受到打擾，這時可啟動本位鎖定功能，則書房的燈光開關(guān)將不會受到其他開關(guān)面板的控制。
[0027]一對多功能:可通過某個開關(guān)面板實現(xiàn)對其他任何一個開關(guān)的狀態(tài)查詢和控制。比如晚上主人想休息的時候，可通過臥室的開關(guān)面板控制所有的電燈開關(guān)關(guān)閉。
[0028]組開組關(guān)功能:可對處于某一房間的開關(guān)(即某一組開關(guān))進(jìn)行組開或者組關(guān)的操作，即同時打開或者關(guān)閉某一房間所有的開關(guān)。
[0029]狀態(tài)查詢功能:可通過某個開關(guān)面板查詢其他開關(guān)的狀態(tài)。
[0030]延時關(guān)閉功能:此功能開啟后，當(dāng)按下某個開關(guān)的關(guān)閉鍵之后它不會立即斷電，而是延遲一定時間之后才關(guān)閉?？赏ㄟ^開關(guān)上的按鍵開啟或者關(guān)閉此功能。
[0031]本實用新型的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)由多個智能開關(guān)組成，智能開關(guān)以CC2530芯片作為核心控制器件，它具有功能強(qiáng)大、價格便宜的特點(diǎn)，整個智能開關(guān)系統(tǒng)的成本很低?；贑C2530芯片組建的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)具有成本低、自組網(wǎng)、安全可靠的特點(diǎn)，能把家庭的全部開關(guān)用一個無線網(wǎng)絡(luò)連接起來，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。家庭環(huán)境安裝此智能開關(guān)系統(tǒng)之后，可以在任何開關(guān)面板上對本開關(guān)或者其他開關(guān)進(jìn)行開關(guān)操作或者狀態(tài)查詢，非常便利。另外智能開關(guān)可加工成與普通開關(guān)相同尺寸，可直接替換原有開關(guān)，安裝簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為單個智能開關(guān)的構(gòu)成框圖。
[0033]圖2為智能開關(guān)的開關(guān)面板不意圖。
[0034]圖3為8個獨(dú)立式按鍵的功能設(shè)置圖。
[0035]圖4為實施例開關(guān)布置圖。
[0036]圖中:1-無線單片機(jī)，2-LED顯示屏，3-按鍵，4-本位手動開關(guān)，5-雙向可控硅，6-指示燈，7-LED數(shù)碼管，8-獨(dú)立式按鍵，9-螺釘安裝孔，10-紅色LED指示燈，11-綠色LED指示燈，12-按板開關(guān)。

【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步說明。
[0038]本實用新型的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)包括多個智能開關(guān)，每個智能開關(guān)均包括無線單片機(jī)1、LED顯示屏2、按鍵3、本位手動開關(guān)4、雙向可控硅5、指示燈6六個部分，如圖1所示，其中按鍵3和本位手動開關(guān)4作為輸入設(shè)備和無線單片機(jī)1相連接，LED顯示屏2和指示燈6作為輸出設(shè)備和無線單片機(jī)1相連接，無線單片機(jī)1還連接著雙向可控娃5的控制端，由雙向可控硅5的兩個主接線端作為開關(guān)的兩個接點(diǎn)。所有的智能開關(guān)通過其內(nèi)的無線單片機(jī)1共同組建成一個ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互間的無線數(shù)據(jù)通信，其中一個智能開關(guān)作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其余智能開關(guān)均作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)。
[0039]智能開關(guān)的開關(guān)面板各元件的布置圖如圖2所示，開關(guān)面板上的8個獨(dú)立式按鍵的功能設(shè)置圖如圖3所示。
[0040]以下為本家庭智能開關(guān)系統(tǒng)的一個具體應(yīng)用實施例。
[0041]本實施例的開關(guān)布置圖如圖4所示，設(shè)置客廳為1號房間，客廳的3個智能開關(guān)分別為1號房間的1號開關(guān)、2號開關(guān)和3號開關(guān)。設(shè)置廚房為2號房間，廚房的2個智能開關(guān)分別為2號房間的1號開關(guān)、2號開關(guān)。書房為3號房間，書房的智能開關(guān)為3號房間的1號開關(guān)。臥室為4號房間，臥室的智能開關(guān)為4號房間的1號開關(guān)。衛(wèi)生間為5號房間，衛(wèi)生間的3個智能開關(guān)分別為5號房間的1號開關(guān)、2號開關(guān)和3號開關(guān)。其中臥室的智能開關(guān)為設(shè)置為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其他智能開關(guān)設(shè)置為終端節(jié)點(diǎn)。以上設(shè)置在TI公司所提供的配套軟件中完成，并寫入無線單片機(jī)CC2530的Flash閃存中。
[0042]將各個智能開關(guān)安裝到現(xiàn)有的開關(guān)接線盒中，并接通房間電源。所有節(jié)點(diǎn)的開關(guān)紅色指示燈亮起，表示節(jié)點(diǎn)開始工作。幾秒鐘之后協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)開關(guān)的綠色指示燈閃爍表示建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)成功，之后其他終端節(jié)點(diǎn)開關(guān)綠色指示燈閃爍表示加入網(wǎng)絡(luò)成功。
[0043]操作各節(jié)點(diǎn)開關(guān)上的手動開關(guān)鍵，所對應(yīng)的燈會打開或者關(guān)閉。
[0044]在臥室開關(guān)面板操作客廳的開關(guān)過程如下:操作臥室開關(guān)面板的1號及2號按鍵，直到LED數(shù)碼管顯示“1一”，表示選中1號房間客廳。操作3號及4號按鍵，直到LED數(shù)碼管顯示“12-”，表示選中1號房間的2號開關(guān)。操作5號按鍵，直到LED數(shù)碼管顯示“121”，表示被選中的開關(guān)打開，如果設(shè)置關(guān)閉需要顯示“120”即可。然后按下8號按鍵確定，則客廳被選中的開關(guān)會執(zhí)行相應(yīng)的動作。
[0045]如果想一次打開或者關(guān)閉客廳的所有燈，則按照上述方法操作面板，直到顯示“101”或者“100”，然后按下8號按鍵確定即可。LED數(shù)碼管第二位顯示“0”表示操作該房間的所有開關(guān)。
[0046]如果要對所有房間的開關(guān)進(jìn)行控制，可操作面板直到LED數(shù)碼管顯示“000”或者“001”，之后按下確定鍵，表示關(guān)閉或者打開所有的開關(guān)。LED數(shù)碼管第一位顯示“0”表示操作所有房間的開關(guān)。
[0047]如果書房的開關(guān)希望不受其他開關(guān)的遠(yuǎn)程控制，可按下書房開關(guān)面板的6號按鍵，表示本位鎖定功能開啟，書房開關(guān)將不會受到其他開關(guān)遠(yuǎn)程控制的影響。關(guān)閉此功能需要再次按下6號鍵。
[0048]實現(xiàn)延時功能操作如下:按下某個開關(guān)面板的7號按鍵，然后操作1-4號按鍵LED數(shù)碼管將會顯示相應(yīng)的時間，如“ 15-”，再操作5號按鍵，LED數(shù)碼管將會顯示“ 150”或者“151”。最后按下8號按鍵確定，該開關(guān)將會在15分鐘后關(guān)閉或者打開。
[0049]實現(xiàn)查詢功能操作如下:在選擇房間號和開關(guān)號之后按下7號鍵，表示查詢該開關(guān)的狀態(tài)。此時LED數(shù)碼管第三位若顯示“0”表示該開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)，若顯示“ 1 ”表示該開關(guān)處于開啟狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，其特征是:所述開關(guān)系統(tǒng)包括多個智能開關(guān)，每個智能開關(guān)均包括無線單片機(jī)(1)、LED顯示屏(2)、按鍵(3)、本位手動開關(guān)(4)、雙向可控硅(5 )和指示燈(6 )共六個部分，其中按鍵(3 )和本位手動開關(guān)(4 )作為輸入設(shè)備和無線單片機(jī)(1)相連接，LED顯示屏(2)和指示燈(6)作為輸出設(shè)備和無線單片機(jī)(1)相連接，無線單片機(jī)(1)還連接著雙向可控硅(5 )的控制端，由雙向可控硅(5 )的兩個主接線端作為開關(guān)的兩個接點(diǎn)；所有的智能開關(guān)通過其內(nèi)的無線單片機(jī)(1)共同組建成一個ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，并通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互間的無線數(shù)據(jù)通信，其中一個智能開關(guān)作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，其余智能開關(guān)均作為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，其特征是: 所述無線單片機(jī)(1)采用TI公司的CC2530芯片，用于組建ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，接收按鍵(3)和本位手動開關(guān)(4)的輸入信號，并輸出信號至LED顯示屏(2)和指示燈(6)，還用于對雙向可控硅(5)進(jìn)行控制； 所述LED顯示屏(2)采用3位LED數(shù)碼管(7)，用于顯示查詢或者被控制的開關(guān)編號和操作的種類； 所述按鍵(3)使用8個獨(dú)立式按鍵(8)，用于參數(shù)設(shè)置和控制信號輸入； 所述本位手動開關(guān)(4)采用按板開關(guān)(12 )，用于手動直接控制本位開關(guān)； 所述雙向可控硅(5)使用BTA10-600SW可控硅，用于實現(xiàn)開關(guān)的通斷； 所述指示燈(6)包括一個紅色LED指示燈(10)和一個綠色LED指示燈(11)，紅色LED指示燈(10)用于指示該開關(guān)的通電狀態(tài)，綠色LED指示燈(11)用于指示該開關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，其特征是:所述智能開關(guān)的尺寸與常規(guī)開關(guān)盒的尺寸相匹配，所述3位LED數(shù)碼管(7)、8個獨(dú)立式按鍵(8)、按板開關(guān)(12)、紅色LED指示燈(10)和綠色LED指示(11)燈均設(shè)置在開關(guān)面板上，開關(guān)面板上還設(shè)有螺釘安裝孔(9)0
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家庭智能開關(guān)系統(tǒng)，其特征是:所述8個獨(dú)立式按鍵(8)的功能設(shè)置為: 1號按鍵:選擇房間時房間號+1 ; 2號按鍵:選擇房間時房間號_1 ; 3號按鍵:選擇開關(guān)時開關(guān)號+1 ; 4號按鍵:選擇開關(guān)時開關(guān)號-1 ; 5號按鍵:對被選中的某個開關(guān)或者某個房間的所有開關(guān)進(jìn)行打開或者關(guān)閉操作； 6號按鍵:本位鎖定的啟動或關(guān)閉的設(shè)置鍵； 7號按鍵:查詢某個開關(guān)的狀態(tài)或延時關(guān)閉操作設(shè)置； 8號按鍵:確定某一操作。
【文檔編號】G05B19/418GK204229218SQ201420771287
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】明鑫, 盧丹萍 申請人:廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院