一種互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制插座系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】一種互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制插座系統(tǒng)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的遠(yuǎn)程自動(dòng)化插座系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]網(wǎng)絡(luò)的普及使許多設(shè)備都享受上了聯(lián)網(wǎng)的便利。目前，基于19世紀(jì)末提出的家電聯(lián)網(wǎng)(即智能家居)的概念已經(jīng)被研究人員和廠商廣為接受，并制作出了一系列的服務(wù)與成品，并應(yīng)用于智能家居中。現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)控制系統(tǒng)大多具有以下特點(diǎn):(1)近距離一般采用藍(lán)牙、Zigbee等通信協(xié)議，遠(yuǎn)距離一般使用GSM; (2)具有對(duì)應(yīng)的1S或者Android系統(tǒng)的客戶端；(3)不同廠商只針對(duì)其特定電器制造遠(yuǎn)程控制協(xié)議。而這些特點(diǎn)往往會(huì)對(duì)應(yīng)產(chǎn)生如下問題:(1)使用成本低的協(xié)議一般不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，比如藍(lán)牙。可以遠(yuǎn)程控制的協(xié)議使用成本高，比如GSM。(2)不能照顧所有客戶端，而且多個(gè)客戶端維護(hù)復(fù)雜。(3)要控制家中多個(gè)電器，則必須使用多個(gè)終端/軟件/協(xié)議，不能集中管理且用戶操作麻煩。
[0004]因此，實(shí)現(xiàn)一種低通信成本，良好的協(xié)議與終端兼容性的遠(yuǎn)程控制插座系統(tǒng)能更好地促進(jìn)家電聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的推廣，具有現(xiàn)實(shí)意義與良好的前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的自動(dòng)化插座系統(tǒng)。使用HTTP、TCP等互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議來承載插座與用戶終端間的控制信號(hào)，降低了使用成本；同時(shí)使用網(wǎng)頁的形式來控制家電，從而兼容絕大部分手機(jī)、電腦及平板等設(shè)備的系統(tǒng)；并使用用插座來控制電器，避免不同的電器使用不同的協(xié)議。結(jié)合路由器使用，可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)控制或互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制(互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制需要路由器支持端口映射)的功能。
[0006]本發(fā)明說明的系統(tǒng)由核心主控制部分、網(wǎng)絡(luò)解析部分、電源電路部分、模式切換開關(guān)部分、繼電器驅(qū)動(dòng)部分和計(jì)算機(jī)端的軟件部分組成。其主要結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)、繼電器、網(wǎng)絡(luò)處理芯片、隔離地變壓器、電源電路開關(guān)，各個(gè)模塊間通過插接件互相連接。
[0007](I)所述核心控制部分采用的單片機(jī)為STM32F103C8T6，其工作電壓為2.0?
3.6V，擁有64KB flash, 20KRAM,采用LQFP48封裝。具有較小的體積與功耗，同時(shí)具有較強(qiáng)的性能，足以滿足插座系統(tǒng)的要求。核心控制部的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)行在前后臺(tái)系統(tǒng)上，前后臺(tái)系統(tǒng)在滿足基本需求的前提下占用內(nèi)存小，占用代碼少，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0008](2)所述網(wǎng)絡(luò)解析部分，使用的是ENC28J60以太網(wǎng)模塊和HR911105A網(wǎng)口。ENC28J60符合IEEE 802.3的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機(jī)制以對(duì)傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制。它還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA模塊，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP校驗(yàn)和計(jì)算。
[0009](3)所述電源部分，考慮到體積和安全性，電源采用220V轉(zhuǎn)12V、3.3V的開關(guān)電源模塊(如圖3)。3.3V給和網(wǎng)絡(luò)電路供電，12V給繼電器供電，并做了隔離地處理(數(shù)字地與模擬地隔離)，防止繼電器開關(guān)時(shí)對(duì)主電源的干擾。
[0010]在智能插座中，存在模擬信號(hào)(繼電器控制信號(hào))與數(shù)字信號(hào)(單片機(jī)控制信號(hào))。而數(shù)字信號(hào)一般為矩形波，帶有大量的諧波。如果電路板中的數(shù)字地與模擬地沒有從接入點(diǎn)分開，數(shù)字信號(hào)中的諧波很容易會(huì)干擾到模擬信號(hào)的波形，而且電路損耗的電壓(為(數(shù)字信號(hào)電流+模擬信號(hào)電流)χ走線電阻)也會(huì)增加。故將數(shù)字地與模擬地隔離有利于插座的工作。
[0011](4)所述模式切換開關(guān)部分，插座有一個(gè)實(shí)體的雙控開關(guān)。分為對(duì)應(yīng)智能插座的兩種模式:智能模式和直通模式。在智能模式下，各個(gè)插口的開關(guān)可以根據(jù)指令變化，即可通過登錄插座系統(tǒng)的小型WEB服務(wù)器通過網(wǎng)頁打開或關(guān)閉某個(gè)插口。在直通模式下，開啟所有插口，忽略網(wǎng)絡(luò)開關(guān)控制指令，即三個(gè)插口處于打開狀態(tài)且無法通過網(wǎng)頁打開或關(guān)閉某個(gè)插口。
[0012]許多智能開關(guān)中大多缺少穩(wěn)固的安全措施。特別是基于互聯(lián)網(wǎng)的智能開關(guān)，在黑客的攻擊下，電源的控制權(quán)限可能會(huì)被奪取。因此需要一個(gè)模式能在加固防火墻或修補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)漏洞時(shí)能強(qiáng)制使用物理開關(guān)的模式。而且在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定時(shí)，控制控制信號(hào)有時(shí)候不能正常地傳遞。因此一個(gè)模式切換電路在各種智能插座中具有一定的實(shí)用價(jià)值。
[0013](5)所述繼電器驅(qū)動(dòng)部分，使用3路繼電器分別控制三個(gè)插口，每個(gè)繼電器最大輸入電壓為250V，最大輸入電流為10A?？刂齐娐凡捎肞C817光電耦合器來隔離信號(hào)，防止干擾，使用D3、D5、D7三個(gè)二極管來消除繼電器反向電壓，保護(hù)三極管。
[0014]對(duì)于控制電路來說，繼電器的線圈是一種電感性負(fù)載，當(dāng)流過電感的電流被突然切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的瞬間電壓，這個(gè)電壓可以造成控制電路的其它元件損壞。受到線圈寄生電容的影響，電壓波形為一個(gè)衰減的正弦波，其頻率由電感和寄生電容決定，并通過連接導(dǎo)線形成傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾。因此，采用反向二極管并連繼電器兩端的方式來抑制繼電器開合時(shí)產(chǎn)生的間脈沖信號(hào)對(duì)電路有比較有效的保護(hù)作用。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明主要解決了目前家電控制系統(tǒng)的以下問題:(I)除了互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，其他連接方式的成本較高，比如基于GSM的系統(tǒng)可能要為而外的手機(jī)卡號(hào)付費(fèi)，GSM相關(guān)芯片的成本也高；(2)部分系統(tǒng)不能支持遠(yuǎn)程連接控制，比如基于藍(lán)牙或Zigbee協(xié)議的控制系統(tǒng)；
(3)現(xiàn)有系統(tǒng)一般需要特定的手機(jī)系統(tǒng)，比如客戶端需要安裝在1S或Android系統(tǒng)，如果用戶使用黑莓或Symbian就無法進(jìn)行控制；(4)協(xié)議或是控制方式不能在家電間通用，比如遠(yuǎn)程控制空調(diào)和遠(yuǎn)程控制熱水器使用的不同的系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0016]圖1為互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制插座系統(tǒng)的架構(gòu)圖，圖2為互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制插座系統(tǒng)的硬件總體框架，圖3及圖4為插座系統(tǒng)的電源電路圖，圖5為繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電路圖，圖6為軟件初始化流程圖，圖7為開關(guān)掃描流程圖，圖8為網(wǎng)頁顯示過程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明所述系統(tǒng)的工作流程如圖1，結(jié)合路由使用即可實(shí)現(xiàn)通過局域網(wǎng)控制家電開關(guān)，如果路由具有