CN108777403A - 闭环式智能红外遥控插座 - Google Patents

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Abstract

一种闭环式智能红外遥控插座，包括智能插座，所述的智能插座包括电源输出插孔、电流隔离互感器、整流滤波模块、电源变压器、整流滤波稳压模块、工作状态指示模块、主控制器、数据存储模块、红外信号发射模块、红外编码学习接收模块和网络接口模块形成闭环式电路。采用闭环控制思想设计的智能插座；具有红外信号发射模块、红外编码学习接收模块、电流隔离互感器和网络接口模块，实现了负载设备启/停控制的同时，还能检测负载设备的负载电流值，以此来判断负载设备是否正确启停。本发明适用于各种不便于人员进行设备操作与维护的场合，尤其适合于高层建筑电器设备的自动、可靠开启。

Description

闭环式智能红外遥控插座
技术领域
本发明涉及电源插座领域，具体涉及一种闭环式智能红外遥控插座。
背景技术
现有的大型电器设备均已配置红外接收器，如电视、空调等。安装在高层建筑上的电器设备，如LED大屏幕，其工作时会产生高温，若不对其散热，LED大屏幕的寿命会缩短。一般解决方案是在LED大屏幕内安装多台空调，但是空调在意外停电后来电不能自行启动，需要人工登高启动电器设备，危险系数非常大。
目前，已知的智能插座通过遥控器和有线或无线通信接口配合，对插座上的负载设备进行通/断电控制。但是现有的智能插座均属于开环控制***，这种插座只能给负载设备进行通/断电，没有负载设备的启动状态检测功能，更无法自行判断插座的负载设备是否启动。
因此，现有的智能插座使用在高层建筑上的电器设备，或在远程控制电器设备的领域时，其可靠性不高，不能感知并判断电器设备的启/停。
发明内容
本发明提出了一种闭环式智能红外遥控插座，采用闭环控制思想设计的智能插座；具有红外信号发射模块、红外编码学习接收模块、电流隔离互感器和网络接口模块，实现了负载设备启/停控制的同时，还能检测负载设备的负载电流值，以此来判断负载设备是否正确启停，并根据需要重新启停负载设备。
本发明通过以下技术方案实现：
一种闭环式智能红外遥控插座，包括智能插座，所述的智能插座包括电源输出插孔、电流隔离互感器、整流滤波模块、电源变压器、整流滤波稳压模块、工作状态指示模块、主控制器、数据存储模块、红外信号发射模块、红外编码学习接收模块和网络接口模块形成闭环式电路。所述的主控制器采用STC15W408AS处理器。所述的数据存储模块采用EEPROM存储器AT24C02。所述红外接收芯片采用HS0038。
所述的电源输出插孔的一端与220V市电的火线连接，另一端与电流隔离互感器连接，所述的电流隔离互感器与220V市电的零线连接，电流隔离互感器的输出端通过整流滤波模块与主控制器的AD信号引脚连接；电流隔离互感器检测并采集电源输出插孔的电流信号，采集的电流信号经过整流滤波模块通过AD信号引脚送入主控制器的A/D数据采集端口，主控制器通过检测电流隔离互感器的复变电压判断插座上的负载设备启停状态。
所述的220V市电通过电源变压器与整流滤波稳压模块连接，所述的整流滤波稳压模块与主控制器连接，对控制器的供电电压进行稳压滤波；所述的220V的市电通过电源变压器，再经过整流滤波稳压模块后，输出的电压为5V，为整个电路板提供5V电源电压。
所述的工作状态指示模块与主控制器双向连接，主控制器给工作状态指示模块下达工作指令，工作状态指示模块再把负载设备的工作状态反馈给主控制器。
所述的数据存储模块与主控制器双向连接进行数据传输。
所述的网络接口模块与主控制器双向连接，在负载设备多次启动无效后，通过网络接口向用户发送报警信号。
所述的红外编码学习接收模块与主控制器连接进行接收信号，红外编码学习接收模块通过红外信号与负载设备的遥控器连接，接收负载设备遥控器的红外信号，再将接收的信号传送给主控制器，主控制器检测并学习红外编码信号，再将红外编码信号存储至数据存储模块。
所述的主控制器与红外信号发射模块连接进行发送信号；红外信号发射模块通过红外信号与负载设备的信号接收模块连接。
进一步的，电流隔离互感器检测输出插孔电流大小，若太小，则表明电器设备没有正常启动，MCU重新发送红外编码信号，直到电器设备正常启动。多次启动无效后，通过网络接口向用户发送报警信号。
进一步的，所述的智能插座可以接收并储存多个负载设备遥控器输入的红外信号。
进一步的，所述的主控制器可以在停电后重新来电时，或根据接收网络指令，从EEPROM储存器中读取相应负载设备遥控器的红外编码信号，调整后经红外发射二极管发射，开启负载设备。
（三）有益效果
本发明提出的一种闭环式智能红外遥控插座，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：
（1）采用闭环控制思想设计的智能插座；具有红外信号发射模块、红外编码学习接收模块、电流隔离互感器和网络接口模块，实现了负载设备启/停控制的同时，还能检测负载设备的负载电流值，以此来判断负载设备是否正确启停。对电器设备安全、可靠用电具有重要意义。
（2）通过红外编码学习接收模块和主控制器，将接收的红外编码信息存储在EEPROM中，主控制器根据指令，从EEPROM中提取编码数据，通过红外信号发射模块发射红外信号，控制负载设备启停。
（3）数据存储模块采用EEPROM存储器，EEPROM存储器是一种掉电后数据不丢失的存储芯片，通过与单片机的接口进行通信，实现数据存储。
（4）适用于各种不便于人员进行设备操作与维护的场合，尤其适合于高层建筑电器设备的自动、可靠开启。可以应用于高层大屏幕降温空调的控制，能解决意外断电后重新来电，降温空调的自动启动问题，避免操作人员频繁高空作业。
（5）还可以方便各种具备红外遥控电气设备的智能控制，以及具有让电气设备执行可靠的自动开启，自动关闭和检测电气设备中电流的功能。
附图说明
图1是本发明智能红外遥控插座的原理框图。
图2是本发明的红外编码学习接收模块的工作状态流程图。
图3是本发明的红外信号收发工作状态流程图。
图4是本发明的红外信号发射模块的工作流程图。
图5是本发明的电流隔离互感器的电路连接方式示意图。
图6是本发明智能红外遥控插座的整体电路连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围。
实施例：
如图1所示：一种闭环式智能红外遥控插座，包括智能插座，所述的智能插座可以接收并储存多个负载设备遥控器输入的红外信号。
智能插座包括电源输出插孔、电流隔离互感器、整流滤波模块、电源变压器、整流滤波稳压模块、工作状态指示模块、主控制器、数据存储模块、红外信号发射模块、红外编码学习接收模块和网络接口模块形成闭环式电路。所述的主控制器采用STC15W408AS处理器。所述的数据存储模块采用EEPROM存储器，EEPROM存储器采用AT24C02。所述红外接收芯片采用HS0038。
所述的电源输出插孔的一端与220V市电的火线连接，另一端与电流隔离互感器连接，所述的电流隔离互感器与220V市电的零线连接，电流隔离互感器的输出端通过整流滤波模块与主控制器的AD信号引脚连接；电流隔离互感器检测并采集电源输出插孔的电流信号，采集的电流信号经过整流滤波模块通过AD信号引脚送入主控制器的A/D数据采集端口，主控制器通过检测电流隔离互感器的复变电压判断插座上的负载设备启停状态。电流隔离互感器检测输出插孔电流大小，若太小，则表明电器设备没有正常启动，MCU重新发送红外编码信号，直到电器设备正常启动。多次启动无效后，通过网络接口向用户发送报警信号。
所述的220V市电通过电源变压器与整流滤波稳压模块连接，所述的整流滤波稳压模块与主控制器连接，对控制器的供电电压进行稳压滤波；所述的220V的市电通过电源变压器，再经过整流滤波稳压模块后，输出的电压为5V，为整个电路板提供5V电源电压。
所述的工作状态指示模块与主控制器双向连接，主控制器给工作状态指示模块下达工作指令，工作状态指示模块再把负载设备的工作状态反馈给主控制器。
所述的数据存储模块与主控制器双向连接进行数据传输。
所述的网络接口模块与主控制器双向连接，在负载设备多次启动无效后，通过网络接口向用户发送报警信号。
所述的红外编码学习接收模块与主控制器连接进行接收信号，红外编码学习接收模块通过红外信号与负载设备的遥控器连接，接收负载设备遥控器的红外信号，再将接收的信号传送给主控制器，主控制器检测并学习红外编码信号，再将红外编码信号存储至数据存储模块。
所述的主控制器与红外信号发射模块连接进行发送信号；红外信号发射模块通过红外信号与负载设备的信号接收模块连接。
所述的主控制器可以在停电后重新来电时，或根据接收网络指令，从EEPROM储存器中读取相应负载设备遥控器的红外编码信号，调整后经红外发射二极管发射，开启负载设备。
初次使用智能插座时，将待控制的负载设备的遥控器对准本智能插座的红外接收窗口，按下遥控器按键；智能插座的红外编码学习接收模块接收遥控器发射的红外信号，红外信号经滤波、整形后送给主控制器，主控制器检测并学习红外编码信号，存储至EEPROM储存器中。红外编码学习接收模块的工作状态如图2所示。
当负载设备接入智能插座后，待被控的负载设备需要被打开时，利用红外发射模块发射红外控制信号，若负载设备处于失电状态，负载设备将无法自动启动。负载设备得电后，主控制器处于工作状态，主控制器工作后，延时一段时间，主控制器便可通过红外信号发射模块发射一个遥控器的编码给被控的负载设备。特殊情况下被控的负载设备未被打开，智能插座可通过电流隔离互感器对电流进行检测，因为发出遥控器编码信号后，若被控的负载设备已打开，电路中必定有电流流过，电流隔离互感器便有电压输出，其工作流程状态如图3所示。
主控制器根据需要或网络指令，从EEPROM储存器中读取相应按键的红外编码数据，经调制后控制红外信号发射模块，发出工作状态指令，控制智能插座上的负载设备启停。红外信号发射模块的工作流程状态如图4所示。
检测负载设备工作电流由电流隔离互感器测量采集，采集信号经过整流滤波模块通过AD信号引脚送入主控制器的A/D数据采集端口，主控制器通过检测电流隔离互感器的复变电压，感知插座上的负载设备启停状态；同时还可以检测到被控电器负载设备的用电量的大小。电流隔离互感器的电路连接方式如图5所示。
闭环式智能红外遥控插座的具体电路连接如下：
如图6所示：
电路U1部分：
芯片STC15W408AS的第1引脚悬空；第2引脚接网络接口NET的第2引脚；第3引脚接按键KEY一端，按键KEY另一端接地；第4引脚接发光二极管LED1的负极，发光二极管LED1的正极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接电源电压VCC；第5引脚接存储芯片ST24C08的第6引脚和电阻R6的一端，电阻R6的另一端接电源电压VCC；第6引脚接存储芯片ST24C08的第5引脚和电阻R5的一端，电阻R5的另一单接电源电压VCC；第7引脚悬空；第8引脚接稳压集成集成电路的直流电源电压VCC；第9引脚悬空；第10引脚接地；第11引脚接串口电路的芯片ISP的第1引脚；第12引脚接串口电路的芯片ISP的第2引脚；第13引脚接信号接收电路的芯片HS0038的第1引脚和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电源电压VCC；第14引脚接网络接口NET的第1引脚；第15引脚接红外发射电路中电阻R10的一端，电阻R10的另一端接三极管Q1的基级；第16引脚接红外发射电路中电阻R11的一端，电阻R11的另一端接三极管Q2的基级；第17引脚至第18引脚悬空；第19引脚接整流二极管D2的负极和电阻R4的一端以及电阻R3的一端，整流二极管D2的正极和电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端接二极管D1的负极和电解电容C5的正极，电解电容C5的负极接地，二极管D1的正极接电感线圈T2；第20引脚悬空；
发光二极管LED0的正极接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接电源电压VCC，发光二极管LED0的正极接地；
程序下载接口ISP的第1引脚接芯片STC15W408AS的第11引脚；第2引脚接接芯片STC15W408AS的第12引脚；第3引脚接地；
网络接口NET的第1引脚接芯片STC15W408AS的第14引脚；第2引脚接芯片STC15W408AS的第2引脚；第3引脚接地。
电路V1部分：
芯片78M05的第1引脚接电容C2的一端、电解电容C1的正极和桥堆电路B1的第2引脚，电容C2的另一端、电解电容C1的负极、桥堆电路B1的第4引脚接地；桥堆电路B1的第1引脚接电流互感器T1一侧的一个引脚，桥堆电路B1的第3引脚接电流互感器T1一侧的另一个引脚；交流互感器T1另一侧的一个引脚接插座的供电线路零线端L；供电线路零线端L连接至交流电源；交流互感器T1另一侧的另一个引脚接交流互感器T2一侧的一个引脚；交流互感器T2一侧的另一个引脚接插座的供电线路火线端N；供电线路火线端N连接至交流电源；插座的地线端G接至保护地；电流传感器T2另一侧的一个引脚接二极管D1的正极，电流传感器T2另一侧的另一个引脚接地；二极管D1的负极接电阻R3的一端和电解电容C5的一端，电阻R3的另一端接电阻R4的一端、整流二极管D2的负极和芯片STC15W408AS的第19引脚，电解电容C5的负极、电阻R4的另一端以及整流二极管D2的正极接地；芯片78M05的第2引脚接地；第2引脚接电解电容C3的正极和电容C4的一端以及电源电压VCC，电解电容C3的另一端和电容C4的另一端均接地。
电路U2部分：
芯片ST24C08的第1引脚至第4引脚接地；第5引脚接电阻R5的一端和芯片STC15W408AS的第6引脚，电阻R5的另一端接电源电压VCC；第6引脚接电阻R6的一端和芯片STC15W408AS的第5引脚，电阻R6的另一端接电源电压VCC；第7引脚接地；第8引脚接电源电压VCC；
电路H1部分：
芯片HS0038的第1引脚接芯片STC15W408AS的第13引脚和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接电源电压VCC；第2引脚接地；第3引脚接电源电压VCC；
三极管Q1的基级接电阻R10的一端，电阻R10的另一端接芯片STC15W408AS的第15引脚；发射极接电源电压VCC和电解电容C9的正极，电解电容C9的负极接地；集电极接发光二极管LD的正极，发光二极管LD的负极接电阻R12的一端，电阻R12的另一端接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的基级接电阻R11的一端，电阻R11的另一端接芯片STC15W408AS的第16引脚。

Claims (10)

1.一种闭环式智能红外遥控插座，包括智能插座，其特征在于：所述的智能插座包括电源输出插孔、电流隔离互感器、整流滤波模块、电源变压器、整流滤波稳压模块、工作状态指示模块、主控制器、数据存储模块、红外信号发射模块、红外编码学习接收模块和网络接口模块形成闭环式电路；所述的电源输出插孔的一端与220V市电的火线连接，另一端与电流隔离互感器连接，所述的电流隔离互感器与220V市电的零线连接，电流隔离互感器的输出端通过整流滤波模块与主控制器的AD信号引脚连接；所述的220V市电通过电源变压器与整流滤波稳压模块连接，所述的整流滤波稳压模块与主控制器连接，对控制器的供电电压进行稳压滤波；所述的工作状态指示模块、数据存储模块和网络接口模块与主控制器双向连接进行数据传输；所述的红外编码学习接收模块与主控制器连接进行接收信号，所述的主控制器与红外信号发射模块连接进行发送信号。
2.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的红外信号发射模块通过红外信号与负载设备的信号接收模块连接。
3.根据权利要求1-2所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的红外编码学习接收模块通过红外信号与负载设备的遥控器连接，接收负载设备遥控器的红外信号，再将接收的信号传送给主控制器，主控制器检测并学习红外编码信号，再将红外编码信号存储至数据存储模块。
4.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述电流隔离互感器检测并采集电源输出插孔的电流信号，采集的电流信号经过整流滤波模块通过AD信号引脚送入主控制器的A/D数据采集端口，主控制器通过检测电流隔离互感器的复变电压判断插座上的负载设备启停状态。
5.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的220V的市电通过电源变压器，再经过整流滤波稳压模块后，输出的电压为5V。
6.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的智能插座可以接收并储存多个负载设备遥控器输入的红外信号。
7.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的主控制器可以在停电后重新来电时，或根据接收网络指令，从EEPROM储存器中读取相应负载设备遥控器的红外编码信号，调整后经红外信号发射模块发射，开启负载设备。
8.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的主控制器采用STC15W408AS处理器。
9.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述的数据存储模块采用EEPROM存储器AT24C02。
10.根据权利要求1所述的一种闭环式智能红外遥控插座，其特征在于：所述红外接收芯片采用HS0038。
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CN111207494A (zh) * 2020-03-17 2020-05-29 东南大学 一种数据中心遥控***及其实现方法

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