CN102148574A

CN102148574A - 无线控制单相电源装置

Info

Publication number: CN102148574A
Application number: CN201110070932XA
Authority: CN
Inventors: 钱建明; 俞建峰
Original assignee: WUXI ENTRY-EXIT INSPECTION AND QUARANTINE BUREAU OF PRC
Current assignee: WUXI ENTRY-EXIT INSPECTION AND QUARANTINE BUREAU OF PRC
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2011-08-10

Abstract

本发明公开了一种无线控制单相电源装置，包括稳压模块、GSM模块、串口通讯模块、嵌入式控制器、***控制软件、接口电路。GSM模块通过串口通讯模块连接嵌入式控制器，嵌入式控制器通过接口电路连接继电器，所述GSM模块和嵌入式控制器连接稳压模块；稳压模块为GSM模块和嵌入式控制器供电，GSM模块通过串口通讯模块与嵌入式控制器进行通讯，嵌入式控制器发出命令给接口电路，经过接口电路信号放大后，提供直流电给继电器的控制端，从而控制继电器的导通与截断。本发明电源控制的方式属于无线远程控制，控制成本低，实现了多路输出电源控制，通用性强，符合物联网产品发展趋势，满足多路家用电器电源的无线传感控制需要。

Description

无线控制单相电源装置

技术领域

本发明涉及一种单相电源，尤其是一种无线控制的单相电源装置。

背景技术

单相电源常常通过闸刀、空气开关、漏电开关控制通断，也可以通过继电器来实现单相电源的通断。这种控制方式属于近程控制，控制人需要在现场才能实现单相电源的通断。随着GSM/GPRS全球移动通讯网络的日趋完善，其短信业务提供了一种廉价的无线数据通信方式。在数据量不大，实时性不高的场合，GSM短信通讯方式完全满足远程通讯的需求。

在家庭生活中，各种各样的家电、音视频产品、计算机设备等都需要使用单相市电。随着人们生活需求的提高，发明一种无线控制的单相电源装置就能实现上述产品的电源远程控制。

以上的情况说明，发明一种远程控制、符合电气安全标准要求、通用性强、价格经济的无线控制单相电源装置是非常必需的。这样一种装置在家用电器、办公类信息设备等产品的电源远程控制场合具有极大的应用潜力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无线控制单相电源装置，基于GSM无线通讯技术控制单相电源。

按照本发明提供的技术方案，所述无线控制单相电源装置包括继电器，还包括稳压模块、GSM模块、串口通讯模块、嵌入式控制器和接口电路，GSM模块通过串口通讯模块连接嵌入式控制器，嵌入式控制器通过接口电路连接继电器，所述GSM模块和嵌入式控制器连接稳压模块；稳压模块为GSM模块和嵌入式控制器供电，GSM模块通过串口通讯模块与嵌入式控制器进行通讯，嵌入式控制器发出命令给接口电路，经过接口电路信号放大后，提供直流电给继电器的控制端，从而控制继电器的导通与截断。

所述继电器被嵌入式控制器编码识别控制。嵌入式控制器上的***控制软件进行短消息的编码与解码，短消息发送采用基于AT命令的PDU模式。

所述接口电路包括反相器的输入端接嵌入式控制器的控制端，反相器的输出端接光耦的阳极输入端，光耦的阳极输入端通过上拉电阻接高电平，光耦的阴极输入端接地，光耦的集电极输入端通过基极偏置电阻接高电平，光耦的发射极输出端接三极管基极，三极管集电极通过限流电阻接高电平，三极管发射极与继电器的正极相连，继电器负极与地连接。

所述继电器为单相交流继电器，单相交流继电器的电流容量为16A。单相交流继电器的型式可以为固态继电器、电磁式继电器或舌簧继电器。

本发明的优点是：

1、控制成本低，GSM网是目前国内覆盖范围最广，应用最普遍的无线通信网络。基于GSM短消息业务实现电源远程控制具有使用成本低的特点。

2、输出电流多路控制，采用信息编码方式，可对多个继电器进行导通和截断的控制，增加了电源装置输出电流接口的可识别功能。

3、通用性强，可适合所有家庭各种电器的电源控制。

4、应用领域宽，应用本技术的原理可实现智能家电的功能，完成家电各种功能的切换。

5、无线远程控制，通过GSM全球通网络，采用手机的振铃信号或者短消息就可实现对电源的开关控制，适应物联网应用潮流。

附图说明

图1为本发明***模块框图。

图2为本发明接口电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明所述无线控制单相电源装置包括稳压模块1、GSM模块2、串口通讯模块3、嵌入式控制器4、***控制软件5、接口电路6、继电器7（本实施例涉及单相交流继电器，单相交流继电器的电流容量为16A），每个继电器7可被嵌入式控制器编码识别控制。GSM模块2通过串口通讯模块3连接嵌入式控制器4，嵌入式控制器4上装有***控制软件5，嵌入式控制器4通过接口电路6连接继电器7，所述GSM模块2和嵌入式控制器4连接稳压模块1。GSM模块2接收用户手机发来的短信信息，短信存储于SIM卡中，嵌入式控制器4通过串口通讯模块3读取SIM卡中的消息并按照通讯协议进行信息的解析，嵌入式控制器4根据解析后的信息内容发送控制命令给多路接口电路6，接口电路6放大电流信号驱动继电器7输出端的导通和截断，最终控制单相市电的导通和关闭，实现无线控制多路单相电源的功能。

本发明的GSM模块2应用的是GSM全球移动网络。用户手机通过GSM无线网络与GSM模块2形成通信链路，GSM模块2通过串口通讯模块3与嵌入式控制器4之间形成通讯链路，嵌入式控制器4的控制输出端与接口电路6连接，接口电路6与继电器7的输入控制端连接。***控制软件5安装于嵌入式控制器4内。继电器7输入点接入220V市电，输出端的L和N端可接消耗负载。

稳压模块1为GSM模块2和嵌入式控制器4供电，GSM模块2通过串口通讯模块3与嵌入式控制器4进行通讯，***控制软件5负责嵌入式控制器4的对外协调，嵌入式控制器4发出命令给接口电路6，经过接口电路信号放大后，提供直流电给继电器7的控制端，从而控制继电器7的导通与截断。***控制软件5与GSM模块2之间的控制是通过AT命令进行的。AT命令(AT Commands)由Hayes公司首先推出，现在已成为所有调制解调器制造商采用的一个调制解调器命令语言***。每条命令以字母“AT”开头。AT后跟字母和数字表明具体的功能，不同厂商生产的调制解调器的AT命令并不完全相同。所述接口电路6与嵌入式控制器4（如单片机、ARM）之间通过光耦21实现信号的输入与输出，通过9013三极管22进行电流信号放大以驱动继电器7的导通与截断。

GSM模块集2成了射频单元和基带处理器，工作在900MHz和1800MHz两个频段上，支持GSM通信标准；GSM模块2包含SIM卡接口、RS232接口、电源接口、启动接口和工作状态接口。***控制软件5的核心是进行短消息的编码与解码。短消息发送采用基于AT命令的PDU模式，不仅支持中文模式，也能发送英文短信。每条消息可容纳最大长度140个英文字节或者40个中文字符。如果有新的短信到来，则GSM模块2向串口模块3自动提示，嵌入式控制器4接收到信号后，发出读取消息命令，从SIM卡读出消息并处理后，短信被删除。

如图2所示，接口电路6包括光耦21、三极管22、集电极限流电阻23、基极偏置电阻24、上拉电阻25、反相器26。反相器26的输入端接嵌入式控制器4的控制端，反相器26的输出端接光耦21的阳极输入端，光耦21的阳极输入端通过上拉电阻25接高电平，光耦21的阴极输入端接地，光耦21的集电极输入端通过基极偏置电阻24接高电平，光耦21的发射极输出端接三极管22基极，三极管22集电极通过限流电阻23接高电平，三极管22的发射极与继电器7的正极相连，继电器7的负极与“地”连接。

图2中，嵌入式控制器4的控制端为(P1.0- P 1.7)、（P2.0- P 2.7）共16个I/O端口。相应的，接口电路可为1-16组，继电器的个数可为1-16个。控制端口的信号输出给光耦21，光耦21的型号为OPTOISO1。光耦21的输出端与三极管22的基极相连接，三极管22的型号为9013。光耦21隔离输入输出信号，9013三极管实现电流放大。

下面对无线控制单相电源装置的信息处理流程进一步说明。

用户通过手机发送短信给GSM模块2，GSM模块2接收到短信后，提示串口通讯模块3有新消息到来，串口通讯模块3提示嵌入式控制器4进行串口通讯，GSM模块2中SIM卡的内容通过串口通讯模块3读取到嵌入式控制器4中，***控制软件5对短信内容进行解析，一是辨别控制的端口，二是识别控制的命令要求。短信内容可编辑为“N开”或“N关”，其中N代表1-16号继电器输出。***控制软件5解析短信内容后形成控制命令，控制命令通过嵌入式控制器4的I/O端口（P1.0-P1.7）和（P2.0-P2.7）输出高电平或者低电平，与各自的接口电路5相连接。当嵌入式控制器4输出高电平时，通过反相器26反相后成为低电平，此时嵌入式控制器4承受约15mA的回灌电流；当嵌入式控制器4输出低电平时，通过反相器26反相后成为高电平，高电平呈现高阻状态，此刻光耦21的输入端存在10mA左右的驱动电流，光耦21导通，三极管22的基极电流为1mA，此时三极管22的集电极电流为100mA，继电器7的驱动电流为100mA，此时继电器输出端导通，市电220V直接加载在消耗负载上，消耗负载得电工作。因此无线控制单相电源装置需要导通电源时，嵌入式控制器4输出低电平；无线控制单相电源装置需要关闭电源时，嵌入式控制器4输出高电平。嵌入式控制器4上电复位时，各I/O端口呈现高电平，市电电源处于切断状态，不会造成负载的误操作现象。

本发明电源控制的方式属于无线远程控制，控制成本低，实现了多路输出电源控制，通用性强，符合物联网产品发展趋势，满足多路家用电器电源的无线传感控制需要。本发明可满足单相电源开和关的无线控制，从而实现家用电器的无线开关，能在家用电器的使用上实现革命性的变化，顺应物联网应用的产业潮流。

Claims

1.无线控制单相电源装置，包括继电器（7），其特征是：还包括稳压模块（1）、GSM模块（2）、串口通讯模块（3）、嵌入式控制器（4）和接口电路（6），GSM模块（2）通过串口通讯模块（3）连接嵌入式控制器（4），嵌入式控制器（4）通过接口电路（6）连接继电器（7），所述GSM模块（2）和嵌入式控制器（4）连接稳压模块（1）；稳压模块（1）为GSM模块（2）和嵌入式控制器（4）供电，GSM模块（2）通过串口通讯模块（3）与嵌入式控制器（4）进行通讯，嵌入式控制器（4）发出命令给接口电路（6），经过接口电路（6）信号放大后，提供直流电给继电器（7）的控制端，从而控制继电器（7）的导通与截断。

2.如权利要求1所述无线控制单相电源装置，其特征是所述继电器（7）被嵌入式控制器（4）编码识别控制。

3.如权利要求1所述无线控制单相电源装置，其特征是所述嵌入式控制器（4）上的***控制软件（5）进行短消息的编码与解码，短消息发送采用基于AT命令的PDU模式。

4.如权利要求1所述无线控制单相电源装置，其特征是所述接口电路（6）包括反相器（26）的输入端接嵌入式控制器（4）的控制端，反相器（26）的输出端接光耦（21）的阳极输入端，光耦（21）的阳极输入端通过上拉电阻（25）接高电平，光耦（21）的阴极输入端接地，光耦（21）的集电极输入端通过基极偏置电阻（24）接高电平，光耦（21）的发射极输出端接三极管（22）基极，三极管（22）集电极通过限流电阻（23）接高电平，三极管（22）发射极与继电器（7）的正极相连，继电器（7）负极与地连接。

5.如权利要求1所述无线控制单相电源装置，其特征是所述继电器（7）为单相交流继电器，单相交流继电器的电流容量为16A。

6.如权利要求5所述无线控制单相电源装置，其特征是所述单相交流继电器的型式为固态继电器、电磁式继电器或舌簧继电器。