專利名稱：實時監(jiān)控電源無線控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種家用電源開關，尤其是一種具有無線遠程控制并且?guī)в须娏鳡顩r反饋功能的電源無線控制器。
背景技術：
傳統(tǒng)家居生活中，洗衣機、冰箱、微波爐、電熱毯、空調等的電源是通過手動進行電源的通斷操作的，這種控制方式需要控制人在現(xiàn)場才能實現(xiàn)家用電源的通斷。近來，在家庭內(nèi)部局域網(wǎng)控制下，通過近距離網(wǎng)絡，如Zigbee，WIFI等局域網(wǎng)網(wǎng)絡也可實現(xiàn)電源的近距離控制?；谑謾C短信的控制系統(tǒng)也已出現(xiàn)(CN201307685Y)，通過手機短信來遠程控制電源的通斷。但是目前市場上還沒有出現(xiàn)帶有電流輸出實時反饋的家用電源無線控制器。物聯(lián)網(wǎng)時代，隨著智能家居的發(fā)展，充分利用移動通訊網(wǎng)絡，開發(fā)一種能夠遠程控制并且實時監(jiān)控輸出狀況，通過對用電負載實施電流采樣反饋并進行有效的無線控制顯得十分必要。以上的情況說明，實用新型一種遠程控制、電流實時監(jiān)控并反饋，符合電氣安全、信息安全要求、通用性強、價格經(jīng)濟的電源無線控制器是非常必需的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種實時監(jiān)控電源無線控制器，能夠實現(xiàn)遠程控制和負載電流的實時監(jiān)控并反饋。本實用新型采用的技術方案是:一種實時監(jiān)控電源無線控制器，包括GSM模塊供電電路、嵌入式控制器供電電路、GSM模塊、串口通訊模塊、嵌入式控制器、接口電路、主回路輸出控制器、電流傳感器；GSM模塊通過串口通訊模塊連接嵌入式控制器，嵌入式控制器通過接口電路連接一個或多個主回路輸出控制器，GSM模塊連接GSM模塊供電電路，嵌入式控制器連接嵌入式控制器供電電路；主回路輸出控制器的第一輸出端L、電流傳感器、電器負載、主回路輸出控制器的第二輸出端串聯(lián)連接，形成電器負載回路；電流傳感器的信號端與嵌入式控制器相連接。GSM模塊接收用戶手機發(fā)來的短信，短信存儲于GSM模塊中的SIM卡中，嵌入式控制器通過串口通訊模塊讀取SIM卡中的短信并按照通訊協(xié)議進行短信的信息解析，嵌入式控制器根據(jù)解析后的信息內(nèi)容發(fā)送控制命令給接口電路，接口電路驅動主回路輸出控制器，主回路輸出控制器控制電器負載回路的導通和關斷；串接于電器負載回路的電流傳感器實時測量感知電器負載回路中的電流，并反饋給嵌入式控制器，當用戶手機向GSM模塊請求查詢時，嵌入式控制器將電器負載回路中的電流狀況經(jīng)串口通訊模塊和GSM模塊發(fā)送給用戶手機。所述接口電路包括一個或多個接口子電路，每個接口子電路包括光耦、三極管、集電極限流電阻、基極偏置電阻、上拉電阻、反相器；反相器的輸入端接嵌入式控制器的控制輸出端，反相器的輸出端接光I禹的第一輸入端，光I禹的第一輸入端通過上拉電阻接第一高電平+5V，光耦的第二輸入端接地，光耦的集電極輸入端通過基極偏置電阻接第二高電平+12V，光耦的發(fā)射極輸出端接三極管的基極；三極管的集電極通過限流電阻接第二高電平+12V，三極管的發(fā)射極與主回路輸出控制器的正極信號端相連。所述嵌入式控制器包含16個控制輸出端，能夠連接最多16個接口子電路，每個接口子電路能連接一個主回路輸出控制器。所述嵌入式控制器預設了被授權手機的手機號或者安全密碼作為安全特征碼。所述主回路輸出控制器為直流電平控制觸發(fā)，每路主回路輸出控制器的交流輸出的負載容量最大為10A。本實用新型的優(yōu)點:1.控制成本低，GSM網(wǎng)是目前國內(nèi)覆蓋范圍最廣，應用最普遍的無線通信網(wǎng)絡。基于GSM短消息業(yè)務實現(xiàn)電源遠程控制具有使用成本低的特點。2.輸出電流多路控制，采用編碼識別控制方式，可對多路主回路輸出控制器的輸出進行導通和關閉的控制，并且能夠識別控制每一路主回路輸出控制器。3.安全可靠性，嵌入式控制器設有安全特征碼來幫助辨別短信的安全可靠，防止人為的誤操作以及人為的惡意操作。4.狀態(tài)實時反饋，嵌入式控制器能夠通過電流傳感器實時感知用電負載電流，并通過手機告知用戶主回路輸出控制器實際工作狀態(tài)。5.通用性強，適合中國、美國、歐洲等不同頻段的GSM全球移動網(wǎng)絡，采用手機的短消息就可實現(xiàn)對用電器負載電源進行開關控制，適應物聯(lián)網(wǎng)應用潮流。

圖1為本實用新型系統(tǒng)模塊框圖。圖2為本實用新型接口電路原理圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1、圖2所示:一種實時監(jiān)控電源無線控制器，包括GSM模塊供電電路1、嵌入式控制器供電電路
2、GSM模塊3、串口通訊模塊4、嵌入式控制器5、接口電路7、主回路輸出控制器8、電流傳感器9 ;GSM模塊3通過串口通訊模塊4連接嵌入式控制器5，嵌入式控制器5通過接口電路7連接一個或多個主回路輸出控制器8，GSM模塊3連接GSM模塊供電電路I，嵌入式控制器5連接嵌入式控制器供電電路2 ;主回路輸出控制器8的第一輸出端L、電流傳感器9、電器負載、主回路輸出控制器8的第二輸出端N串聯(lián)連接，形成電器負載回路；電流傳感器9的信號端與嵌入式控制器5相連接。GSM模塊3接收用戶手機發(fā)來的短信，短信存儲于GSM模塊3中的SM卡中，嵌入式控制器5通過串口通訊模塊4讀取SIM卡中的短信并按照通訊協(xié)議進行短信的信息解析，嵌入式控制器5根據(jù)解析后的信息內(nèi)容發(fā)送控制命令給接口電路7，接口電路7驅動主回路輸出控制器8，主回路輸出控制器8控制電器負載回路的導通和關斷；串接于電器負載回路的電流傳感器9實時測量感知電器負載回路中的電流，并反饋給嵌入式控制器5，當用戶手機向GSM模塊3請求查詢時，嵌入式控制器5將電器負載回路中的電流狀況經(jīng)串口通訊模塊4和GSM模塊3發(fā)送給用戶手機。所述接口電路7包括一個或多個接口子電路，每個接口子電路包括光耦21、三極管22、集電極限流電阻23、基極偏置電阻24、上拉電阻25、反相器26 ;反相器26的輸入端接嵌入式控制器5的控制輸出端,反相器26的輸出端接光I禹21的第一輸入端(陽極)，光耦21的第一輸入端通過上拉電阻25接第一高電平+5V，光耦21的第二輸入端(陰極)接地，光耦21的集電極輸入端通過基極偏置電阻24接第二高電平+12V，光耦21的發(fā)射極輸出端接三極管22的基極；三極管22的集電極通過限流電阻23接第二高電平+12V，三極管22的發(fā)射極與主回路輸出控制器8的正極信號端相連。主回路輸出控制器8的負極信號端與“地”連接。所述嵌入式控制器5包含16個控制輸出端，能夠連接最多16個接口子電路，每個接口子電路能連接一個主回路輸出控制器8。所述嵌入式控制器5預設了被授權手機的手機號或者安全密碼作為安全特征碼。所述主回路輸出控制器8為直流電平控制觸發(fā)，每路主回路輸出控制器8的交流輸出的負載容量最大為10A。下面詳細描述本實用新型的工作原理和過程。本實用新型的GSM模塊3應用的是GSM全球移動網(wǎng)絡。用戶手機通過GSM無線網(wǎng)絡與GSM模塊3形成通信鏈路，GSM模塊3通過串口通訊模塊4與嵌入式控制器5之間形成通訊鏈路，嵌入式控制器5的控制輸出端與接口電路7連接，接口電路7與主回路輸出控制器8的正極信號端連接。系統(tǒng)控制軟件安裝于嵌入式控制器5內(nèi)。主回路輸出控制器8的電源輸入端接入220V市電，第一輸出端L和第二輸出端N承接負載，每路電器負載回路中串入電流傳感器9。GSM模塊供電電路I為GSM模塊3供電，嵌入式控制器供電電路2為嵌入式控制器5供電，GSM模塊3通過串口通訊模塊4與嵌入式控制器5進行通訊，系統(tǒng)控制軟件負責嵌入式控制器5的對外協(xié)調，嵌入式控制器5發(fā)出命令給接口電路7，經(jīng)過接口電路7信號放大后，提供直流控制電平給主回路輸出控制器8的正極信號端，從而控制主回路輸出控制器8的導通與關閉。系統(tǒng)控制軟件與GSM模塊3之間的控制是通過AT命令進行的。AT命令(AT Commands)由Hayes公司首先推出，現(xiàn)在已成為所有調制解調器制造商采用的一個調制解調器命令語言系統(tǒng)。每條命令以字母“AT”開頭。AT后跟字母和數(shù)字表明具體的功能。接口電路7內(nèi)包含光耦21，實現(xiàn)信號的輸入，接口電路7內(nèi)的三極管22進行電流信號放大以驅動主回路輸出控制器8的導通與關閉。GSM模塊3集成了射頻單元和基帶處理器，工作在GSM850/900/1800 /1900MHz四個頻段上，支持GSM通信標準；GSM模塊3包含SM卡接口、RS232接口、電源接口、啟動接口和工作狀態(tài)接口。系統(tǒng)控制軟件的核心是進行短消息的編碼與解碼。短消息發(fā)送采用基于AT命令的PDU模式，不僅支持中文模式，也能發(fā)送英文短信。每條消息可容納最大長度140個英文字節(jié)或者40個中文字符。如果有新的短信到來，則GSM模塊3向串口通訊模塊4自動提示，嵌入式控制器5接收到信號后，發(fā)出讀取消息命令，從SIM卡讀出短信并處理后，短信被刪除。嵌入式控制器5的控制輸出端為Pl.0- Pl.7和P2.0- P2.7共16個I/O端口。相應的，接口電路7中的接口子電路可為1-16個，主回路輸出控制器8的個數(shù)可為1-16個，每個主回路輸出控制器8可被嵌入式控制器5編碼識別控制。嵌入式控制器5的控制輸出端的信號輸出經(jīng)過反相器26后給光耦21，光耦21的型號為0PT0IS01。三極管22的型號可選擇9013。光稱22隔離輸入輸出信號，三極管22實現(xiàn)電流放大。為了防止誤操作和安全性方面的考慮，嵌入式控制器5預設了被授權手機的手機號或者安全密碼作為安全特征碼。用戶手機發(fā)送短信，嵌入式控制器5讀取了 GSM模塊3接收到的短信后，檢查發(fā)送短信的手機號碼是否是預設的被授權手機的手機號，或者檢查短信的內(nèi)容里是否包含了特定的安全密碼，用來進行安全特征碼的鑒別。本實時監(jiān)控電源無線控制器主要工作過程如下:用戶通過用戶手機發(fā)送短信給GSM模塊3，GSM模塊3接收到短信后，提示串口通訊模塊4有新消息到來，串口通訊模塊4提示嵌入式控制器5進行串口通訊，GSM模塊3中SM卡的內(nèi)容(短信)通過串口通訊模塊4讀取到嵌入式控制器5中，系統(tǒng)控制軟件對短信的內(nèi)容進行解析，首先進行安全特征碼的鑒別；然后識讀控制命令:一是辨別嵌入式控制器5控制輸出端的端口，二是識別控制的命令要求。短信內(nèi)容可編輯為“OpenN”或“CloseN關”，其中N代表1-16號嵌入式控制器5控制輸出端的端口。系統(tǒng)控制軟件解析短信內(nèi)容后形成控制命令，控制命令通過嵌入式控制器5的I/O端口(PL 0-P1.7)和(P2.0-P2.7)輸出高電平或者低電平，與各自的接口電路7的接口子電路相連接。當嵌入式控制器5輸出高電平時，通過反相器26反相后成為低電平，此時嵌入式控制器5承受約15mA的回灌電流；當嵌入式控制器5輸出低電平時，通過反相器26反相后成為高電平，高電平呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，此刻光耦21的輸入端存在IOmA左右的驅動電流，光耦21導通，三極管22的基極電流約為1mA，此時三極管22的集電極電流約為100mA，主回路輸出控制器8的驅動電流約為100mA，此時主回路輸出控制器8輸出端導通，市電220V加載到電器負載上，電器負載得電工作。因此本實時監(jiān)控電源無線控制器需要導通電源時，嵌入式控制器5輸出低電平；本實時監(jiān)控電源無線控制器需要關閉電源時，嵌入式控制器5輸出高電平。嵌入式控制器5上電復位時，各I/O端口呈現(xiàn)高電平，主回路輸出控制器8輸出處于切斷狀態(tài)，不會造成負載的誤操作現(xiàn)象。當主回路輸出控制器8導通，電器負載回路有電流通過時，電流傳感器9檢測到電流大小，電流傳感器9的信號端與嵌入式控制器5相連接。嵌入式控制器5通過電流傳感器9獲得主回路輸出控制器8的電器負載回路的實時電流數(shù)值。用戶手機可通過GSM模塊3查詢得到負載端的電流狀況，當用戶手機向GSM模塊3請求查詢時，嵌入式控制器5將電器負載回路中的電流狀況經(jīng)串口通訊模塊4和GSM模塊3發(fā)送給用戶手機。用戶在進行電源的有效控制時，可實時查詢到本實時監(jiān)控電源無線控制器的實際工作狀態(tài)，避免系統(tǒng)發(fā)生故障時，用戶無法得到電器真實運行狀況。本實用新型電源控制的方式屬于無線遠程控制，控制成本低，實現(xiàn)了多路輸出電源控制，安全性強，符合物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品發(fā)展趨勢，滿足多路家用電器電源的無線傳感控制需要。本實用新型可滿足家用電源開和關的無線控制，從而實現(xiàn)家用電器的無線遠程控制，負載工作電流實時監(jiān)控技術的引入，增強了無線遠程控制系統(tǒng)的安全性和可監(jiān)控性，能促進家用電器的智能化使用，順應物聯(lián)網(wǎng)智能家居的產(chǎn)業(yè)潮流。
權利要求1.一種實時監(jiān)控電源無線控制器，其特征在于:包括GSM模塊供電電路(I)、嵌入式控制器供電電路(2)、GSM模塊(3)、串口通訊模塊(4)、嵌入式控制器(5)、接口電路(7)、主回路輸出控制器(8)、電流傳感器(9) ;GSM模塊(3)通過串口通訊模塊⑷連接嵌入式控制器(5)，嵌入式控制器(5)通過接口電路(7)連接一個或多個主回路輸出控制器(8)，GSM模塊(3)連接GSM模塊供電電路(I)，嵌入式控制器(5)連接嵌入式控制器供電電路(2);主回路輸出控制器⑶的第一輸出端(L)、電流傳感器(9)、電器負載、主回路輸出控制器(8)的第二輸出端(N)串聯(lián)連接，形成電器負載回路；電流傳感器(9)的信號端與嵌入式控制器(5)相連接； GSM模塊(3)接收用戶手機發(fā)來的短信，短信存儲于GSM模塊(3)中的SIM卡中，嵌入式控制器(5)通過串口通訊模塊(4)讀取SIM卡中的短信并按照通訊協(xié)議進行短信的信息解析，嵌入式控制器(5)根據(jù)解析后的信息內(nèi)容發(fā)送控制命令給接口電路(7)，接口電路(7)驅動主回路輸出控制器(8)，主回路輸出控制器(8)控制電器負載回路的導通和關斷；串接于電器負載回路的電流傳感器(9)實時測量感知電器負載回路中的電流，并反饋給嵌入式控制器(5)，當用戶手機向GSM模塊(3)請求查詢時，嵌入式控制器(5)將電器負載回路中的電流狀況經(jīng)串口通訊模塊(4)和GSM模塊(3)發(fā)送給用戶手機。
2.如權利要求1所述的實時監(jiān)控電源無線控制器，其特征在于:所述接口電路(7)包括一個或多個接口子電路，每個接口子電路包括光耦(21)、三極管(22)、集電極限流電阻(23)、基極偏置電阻(24)、上拉電阻(25)、反相器(26);反相器(26)的輸入端接嵌入式控制器(5)的控制輸出端,反相器(26)的輸出端接光I禹(21)的第一輸入端,光I禹(21)的第一輸入端通過上拉電阻(25)接第一高電平(+5V)，光耦(21)的第二輸入端接地，光耦(21)的集電極輸入端通過基極偏置電阻(24)接第二高電平(+12V)，光耦(21)的發(fā)射極輸出端接三極管(22)的基極；三極管(22)的集電極通過限流電阻(23)接第二高電平(+12V)，三極管(22)的發(fā)射極與主回路輸出控制器(8)的正極信號端相連。
3.如權利要求1或2所述的實時監(jiān)控電源無線控制器，其特征在于:所述嵌入式控制器(5)包含16個控制輸出端，能夠連接最多16個接口子電路，每個接口子電路能連接一個主回路輸出控制器(8)。
4.如權利要求1或2所述的實時監(jiān)控電源無線控制器，其特征在于:所述主回路輸出控制器(8)為直流電平控制觸發(fā)，每路主回路輸出控制器(8)的交流輸出的負載容量最大為 IOA0
專利摘要本實用新型提供一種實時監(jiān)控電源無線控制器，包括GSM模塊供電電路、嵌入式控制器供電電路、GSM模塊、串口通訊模塊、嵌入式控制器、接口電路、主回路輸出控制器、電流傳感器；GSM模塊通過串口通訊模塊連接嵌入式控制器，嵌入式控制器通過接口電路連接一個或多個主回路輸出控制器，GSM模塊連接GSM模塊供電電路，嵌入式控制器連接嵌入式控制器供電電路；主回路輸出控制器的第一輸出端L、電流傳感器、電器負載、主回路輸出控制器的第二輸出端串聯(lián)連接，形成電器負載回路；電流傳感器的信號端與嵌入式控制器相連接。本實用新型用于實現(xiàn)一種無線遠程控制并且?guī)в须娏鳡顩r反饋功能的電源控制器。
文檔編號G05B19/418GK203038072SQ20122066457
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權日2012年12月6日
發(fā)明者錢建明, 俞建峰, 茅銘明 申請人:錢建明, 俞建峰, 茅銘明