本實(shí)用新型涉及一種智能無(wú)線燈光控制面板,特別涉及智能家居和智能照明等應(yīng)用領(lǐng)域,具體給出智能無(wú)線燈光控制面板的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
傳統(tǒng)的電氣裝修中,控制燈和電器的通常采用機(jī)械式的開(kāi)關(guān),控制火線的通斷從而控制電器的開(kāi)關(guān),這通常需要通過(guò)布設(shè)較長(zhǎng)的控制線和燈相連,當(dāng)開(kāi)關(guān)比較多的時(shí)候,有線方式的控制會(huì)使得施工變得復(fù)雜,并且成本高周期長(zhǎng)。
隨著無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的智能家居和智能照明系統(tǒng)開(kāi)始采用無(wú)線方式進(jìn)行燈光和電器的控制。無(wú)線控制方式摒棄了傳統(tǒng)裝修工程中的開(kāi)槽,布線等一些繁瑣的工作,具有裝修簡(jiǎn)單成本低等特點(diǎn),作為一種趨勢(shì)將取代現(xiàn)有的有線方式的家庭和酒店的照明電器系統(tǒng)裝修。現(xiàn)有的市面上無(wú)線面板基本上都是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線控制,不具有大范圍內(nèi)自動(dòng)組網(wǎng)的功能,在智能照明等應(yīng)用領(lǐng)域存在諸多限制。
本實(shí)用新型提出一種智能無(wú)線燈光控制面板,通過(guò)自動(dòng)組網(wǎng)方式進(jìn)行無(wú)線連接以及燈光和電器的控制。將智能無(wú)線燈光控制面板組裝在標(biāo)準(zhǔn)的86電工底殼內(nèi),可以使主要家用電器通過(guò)無(wú)線多跳方式連接,從而實(shí)現(xiàn)了可靠穩(wěn)定并且便利的燈光和電器控制,并可兼容原先傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)面板安裝。同時(shí)相比目前簡(jiǎn)單的無(wú)線遙控設(shè)備,本技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)面板之間的控制聯(lián)動(dòng)顯示,受控電器狀態(tài)匯報(bào)等一系列智能的監(jiān)控功能,將很大程度提升智能家居和智能照明系統(tǒng)中的便利性和用戶體驗(yàn),并進(jìn)一步降低綜合成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
一種智能無(wú)線燈光控制面板,包括電源控制底板和觸控功能板,電源控制底板進(jìn)一步包含銅接線柱、交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元、繼電器控制陣列、直流降壓?jiǎn)卧⒎澍Q器單元和排針接口,觸控功能板進(jìn)一步包括觸摸功能單元、LED指示燈陣列、無(wú)線控制模塊和排母接口,所述的電源控制底板和觸控功能板通過(guò)排針和排母對(duì)插實(shí)現(xiàn)電氣連接;銅接線柱連接外部220V交流電源并和交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元的輸入端口連接,將交流市電轉(zhuǎn)換成為5V直流電源輸出給繼電器控制陣列供電,同時(shí)又通過(guò)直流降壓?jiǎn)卧D(zhuǎn)換成3.3V直流電,通過(guò)排針和排母接口給觸控功能板上的無(wú)線控制模塊和觸摸功能單元供電以及LED指示燈陣列供電;觸摸功能板中的觸摸功能單元和無(wú)線控制模塊通過(guò)GPIO口連接實(shí)現(xiàn)基本的觸摸檢測(cè)功能,LED指示燈陣列逐個(gè)連接到無(wú)線控制模塊的GPIO口實(shí)現(xiàn)燈光狀態(tài)指示。
進(jìn)一步地,所述的電源控制底板包含5個(gè)銅接線柱,分別接零線、火線、接線柱1、接線柱2和接線柱3,并通過(guò)焊接方式連接到底板上并通過(guò)螺絲柱和外部電線連接。其中零線和火線連接到交流-直流電源轉(zhuǎn)換模塊的輸入端,接線柱1、接線柱2和接線柱3分別連接到3個(gè)繼電器的輸出端口。
進(jìn)一步地,所述的交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元,通過(guò)串聯(lián)碳膜電阻和并聯(lián)壓敏電阻實(shí)現(xiàn)輸入端保護(hù)功能,并通過(guò)整流橋和π型電路濾波轉(zhuǎn)換成高壓直流,再通過(guò)開(kāi)關(guān)電源芯片和變壓器配合轉(zhuǎn)換成低壓電源,變壓器的次級(jí)通過(guò)二極管和電容整流濾波輸出穩(wěn)定的5V直流電源;5V直流電源進(jìn)一步連接到繼電器控制陣列的3個(gè)輸入口控制三路繼電器的開(kāi)關(guān),并連接到蜂鳴器單元的輸入口給蜂鳴器單元供電,同時(shí)通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換芯片將5V直流電壓轉(zhuǎn)成3.3V直流電壓,通過(guò)排針和排母接口連接到無(wú)線控制模塊和觸摸功能單元的電源供電端。
進(jìn)一步地,所述的繼電器控制陣列包含3路繼電器控制單元,每一路繼電器控制單元的輸入端連接到無(wú)線控制模塊的一個(gè)GPIO口,通過(guò)GPIO輸出高低電平控制NMOS管的通斷來(lái)控制繼電器開(kāi)關(guān),其中的繼電器供電線圈接口和NMOS管的漏極連接,并在供電線圈接口并聯(lián)二極管進(jìn)行保護(hù);所述的直流降壓?jiǎn)卧妮斎攵诉B接交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元的5V直流電源輸出端,并在直流降壓?jiǎn)卧妮斎攵瞬⒙?lián)電容進(jìn)行濾波,進(jìn)一步由其中的線性穩(wěn)壓芯片降壓到3.3V進(jìn)行輸出,并在線性穩(wěn)壓芯片的輸出端并聯(lián)濾波電容和去耦電容提高3.3V電源穩(wěn)定性。
進(jìn)一步地,所述的蜂鳴器單元由三極管放大器和有源蜂鳴器組成,其中的三極管基極連接到無(wú)線控制模塊的一個(gè)GPIO上,集電極串聯(lián)有源蜂鳴器后和5V電源端連接,通過(guò)GPIO口輸出高低電平控制蜂鳴器的發(fā)聲和關(guān)閉;所述的排針接口采用間距為2mm的2×5排列雙排針焊接到電源控制底板,進(jìn)一步連接到電源供電端和無(wú)線控制模塊GPIO端。
進(jìn)一步地,所述的觸摸功能單元采用專用的觸摸芯片實(shí)現(xiàn),其中的3個(gè)觸摸引腳和觸摸功能板上的3個(gè)PCB印制電極相連,IIC和中斷引腳和無(wú)線控制模塊上的對(duì)應(yīng)功能引腳連接;其中的LED指示燈陣列包含6個(gè)0603封裝的貼片LED燈、其中的3個(gè)LED指示燈,每個(gè)串聯(lián)一個(gè)限流電阻后連接到觸摸芯片的輸出引腳上,另外3個(gè)LED指示燈,每個(gè)串聯(lián)限流電阻后連接到NMOS管的漏極,NMOS管的源極連接到無(wú)線控制模塊的GPIO口,柵極連接到無(wú)線控制模塊的PWM輸出引腳上。
進(jìn)一步地,所述的無(wú)線控制模塊采用間距為1.27mm的郵票孔封裝并分布在PCB板的3個(gè)側(cè)邊,天線采用PCB倒F天線并部署在PCB板的第四個(gè)側(cè)邊;無(wú)線模塊采用貼片方式和底部PCB板連接并排列在底板的右側(cè)邊,其中的3.3V電源引腳和地引腳分別和所述直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?.3V輸出端和地連接;排母接口為間距2mm的2×5排列的雙排母,其中的電源信號(hào)和GPIO信號(hào)和排針上的相應(yīng)信號(hào)對(duì)應(yīng),通過(guò)對(duì)插的方式實(shí)現(xiàn)電氣信號(hào)的可靠連接。
附圖說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的一種智能無(wú)線燈光控制面板結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本實(shí)用新型的排針接口和排母接口的信號(hào)分布圖。
圖3是本實(shí)用新型的觸摸功能板的布局圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為一種智能無(wú)線燈光控制面板結(jié)構(gòu)圖,其中包括電源控制底板和觸控功能板,電源控制底板包含了銅接線柱、交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元、繼電器控制陣列、直流降壓?jiǎn)卧?、蜂鳴器單元和排針接口,觸控功能板包括觸摸功能單元、LED指示燈陣列、無(wú)線控制模塊、排母接口,電源控制底板和觸控功能板通過(guò)排針和排母對(duì)插實(shí)現(xiàn)電氣連接。
銅接線柱的型號(hào)為M3,一共使用5顆通過(guò)底部焊接的方式固定到電源控制底板上,通過(guò)銅接線柱上的螺絲將外部接入導(dǎo)線壓緊和固定,其中2顆銅接線柱連接外部220V交流電源的零線和火線,另外3顆銅接線柱作為繼電器控制的輸出,連接3路燈光的火線控制端。交流-直流電源轉(zhuǎn)換單元的輸入端串聯(lián)22歐姆2瓦的碳膜電阻,用于過(guò)流保護(hù)作用,然后并聯(lián)一個(gè)10K471K的壓敏電阻,用于吸收電網(wǎng)尖峰脈沖干擾,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。壓敏電阻的輸出端連接到全橋整流單元形成高壓直流電,輸出端連接由4.7uF、1mH和4.7uF三個(gè)器件構(gòu)成π型濾波電路,對(duì)輸入進(jìn)行平滑濾波,連接到變壓器EE13的初級(jí),變壓器的第一次級(jí)連接電源控制芯片的供電端和反饋端進(jìn)行調(diào)整,變壓器的第二次級(jí)作為輸出,連接SR240整流二極管和680uF濾波電容后,提供穩(wěn)定的5V直流電壓。
繼電器陣列包含繼電器和控制NMOS管,繼電器采用宏發(fā)HF32F,其中包含4個(gè)引腳,其中第一引腳連接到5V直流電源正極,第二引腳連接到型號(hào)AO3401的NMOS管的漏極,AO3401的柵極通過(guò)電阻連接到無(wú)線控制模塊的Relay_1控制端口,同時(shí)在柵極和地之間并聯(lián)電阻。繼電器的第三引腳連接220V輸出火線,第四引腳連接220V的輸入火線,通過(guò)無(wú)線控制模塊Relay_1輸出高低電平控制繼電器的通斷。
直流降壓?jiǎn)卧捎眯吞?hào)為AMS1117-3.3的線性穩(wěn)壓芯片,其輸入端和接地端分別接入5V直流電源的電源VCC和GND,AMS1117-3.3的輸出端并聯(lián)10uF和100nF的電容,用于濾波和去耦,然后通過(guò)排針接口和觸控功能板連接,給觸摸功能板提供3.3V直流電源。蜂鳴器單元包括蜂鳴器和控制三極管,蜂鳴器采用9mm×5mm尺寸的有源蜂鳴器,其正極連接到5V電源正極,負(fù)極連接到控制三極管S8050集電極,S8050的基極通過(guò)串聯(lián)電阻后連接到無(wú)線控制模塊的BUZZER引腳,通過(guò)無(wú)線控制模塊的單片機(jī)輸出高低電平來(lái)控制蜂鳴器的發(fā)聲和靜音。
排針接口采用間距為2.0mm的2×5的雙排針,一共10個(gè)引腳,其中的信號(hào)排列如圖2所示。排針的3.3V和GND信號(hào)連接直流降壓?jiǎn)卧敵龆耍ㄟ^(guò)接插方式連接到排母,提供給觸控功能板電源供電,Relay1、Relay1、Relay1是由觸控功能板上的無(wú)線控制模塊輸出的,分別連接到每個(gè)繼電器控制NMOS管的柵極,用于控制三路繼電器輸出。
觸控功能板的布局如圖3所示。觸控功能板上的觸摸功能單元,采用型號(hào)為TTP229的觸摸芯片控制,其中的感應(yīng)輸入引腳CS1、CS2和CS3分別連接到印制電路板上直徑為15mm的圓盤(pán)作為輸入,觸摸芯片的OUT1、OUT2和OUT3分別連接三個(gè)尺寸為0603的發(fā)光二極管,控制發(fā)光二極管指示燈光狀態(tài),觸摸芯片的SCL和SDA引腳連接到無(wú)線控制模塊對(duì)應(yīng)的引腳上,通過(guò)無(wú)線控制模塊發(fā)送IIC指令控制芯片的動(dòng)作。LED指示燈陣列包括3個(gè)藍(lán)色LED指示燈和3個(gè)綠色LED指示燈,其中藍(lán)色LED指示燈連接到觸摸芯片的OUT1、OUT2和OUT3引腳,綠色LED指示燈的負(fù)極串聯(lián)560歐姆電阻后,連接到控制NMOS管的漏極,NMOS管柵極連接到無(wú)線控制模塊的PWM引腳進(jìn)行控制。
無(wú)線控制模塊采用TI公司的CC2530作為主控處理器,該處理器為SoC芯片,集成了51內(nèi)核單片機(jī)和IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線收發(fā)器,采用間距為1.27mm的半孔設(shè)計(jì),并通過(guò)貼片方式固定在PCB底板上,其中的 VCC、GND、DC、DD和RESET信號(hào)引腳,逐一連接到PCB底板的燒寫(xiě)孔上。SCL、SDA和SCL信號(hào)連接到觸摸芯片、BUZZER連接到蜂鳴器控制電路。