CN109157101A - 无源智能窗帘控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无源智能窗帘控制***，包括光伏电池、充电器、蓄电池、稳压电路、换向器、电机、控制器、位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块，光伏电池与充电器连接，充电器分别与蓄电池和稳压电路连接，稳压电路与换向器连接；所述电源模块包括电压输入端、第一二极管、第一MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一二极管的阳极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一MOS管的源极连接。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

无源智能窗帘控制***

技术领域

本发明涉及智能家居领域，特别涉及一种无源智能窗帘控制***。

背景技术

智能窗帘是指带有一定自我反应、调节、控制功能的窗帘。如根据室内环境状况自动调光线强度、空气湿度、平衡室温等，有智能光控、智能雨控、智能风控三大特性。在欧洲，窗饰智能化应经成为了时尚家居的一大标志，其节能环保的使用引领国内窗饰市场的潮流。智能窗帘控制***是一种新型的高科技产品，它的应用将带给人们高科技的享受及便捷，同时能美化生活环境，使生活环境高水准化。传统智能窗帘控制***的供电电路使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能窗帘控制***的供电电路缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的无源智能窗帘控制***。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无源智能窗帘控制***，包括光伏电池、充电器、蓄电池、稳压电路、换向器、电机、控制器、位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块，所述光伏电池与所述充电器连接，所述充电器分别与所述蓄电池和稳压电路连接，所述稳压电路与所述换向器连接，所述换向器分别与所述电机和控制器连接，所述位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块均与所述控制器连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一二极管、第一MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一二极管的阳极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一三极管的基极和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一电阻的一端和电压输出端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一二极管的型号为E-272，所述第三电阻的阻值为38kΩ。

在本发明所述的无源智能窗帘控制***中，所述电源模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一电容的另一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第一电容的电容值为390pF。

在本发明所述的无源智能窗帘控制***中，所述电源模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二电容的电容值为470pF。

在本发明所述的无源智能窗帘控制***中，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻的阻值为43kΩ。

在本发明所述的无源智能窗帘控制***中，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

在本发明所述的无源智能窗帘控制***中，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。

实施本发明的无源智能窗帘控制***，具有以下有益效果：由于设有光伏电池、充电器、蓄电池、稳压电路、换向器、电机、控制器、位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块，电源模块包括电压输入端、第一二极管、第一MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电压输出端，该电源模块相对于传统智能窗帘控制***的供电电路，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一二极管用于对第二三极管的集电极电流进行限流保护，第三电阻用于对第一MOS管的源极电流进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明无源智能窗帘控制***一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电源模块的电路原理图。

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，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明无源智能窗帘控制***实施例中，该无源智能窗帘控制***的结构示意图如图1所示。图1中，该无源智能窗帘控制***包括光伏电池1、充电器2、蓄电池3、稳压电路4、换向器5、电机6、控制器7、位置采集模块8、补光处理模块9、光强度传感器10、状态检测模块11、无线通信模块12和电源模块13，光伏电池1与充电器2连接，充电器2分别与蓄电池3和稳压电路4连接，稳压电路4与换向器7连接，换向器5分别与电机6和控制器7连接，位置采集模块8、补光处理模块9、光强度传感器10、状态检测模块11、无线通信模块12和电源模块13均与控制器7连接。

具体而言，光伏电池1安装于屋顶、外墙和不可移动窗帘外侧，充电器2安装于蓄电池3旁边，蓄电池3安装于室内，光强度传感器10安装于窗帘外侧和房屋内，状态检测模块11、控制器7可置于室内任何地方，电机6安装于可以移动的窗帘上。

具体而言，位置采集模块8和光强度传感器10采集窗帘内和外光照强度及窗帘所处状态作为原始计算数据，并向其保存在存储器中。事先设定窗帘动作阈值、窗帘打开或关闭动作的启动值、窗帘打开和关闭的光照强度上下限值并保存在存储器中。比如，可以设定窗帘打开的一个光照强度值，当实时光照强度大于该设定值时，窗帘打开，相反，窗帘就会关闭；同时，需要检测室内光照强度，若室内光照强度相对室外光照强度太低，则打开窗帘或者关闭窗帘。

存储器中预置入有窗帘自动模式的一个计算算法，比如根据室内外光照强度差的大小、室外光照强度大小与预置步骤中设定的光照强度和人体感觉舒适系数来计算出窗帘打开或者关闭。

采集的窗帘内和外光照强度及窗帘所处状态作为原始计算数据，将其与存储的阈值进行对比，判断窗帘是否达到动作条件，如果达到任一条件则窗帘会做出相应的动作。比如，当窗帘处于自动模式下且关闭时，如果室内光照强度小于室外且达到设定阈值，则窗帘则会在电机6的控制下自动被打开，当窗帘打开后，如果室内的光照强度大于设定的人体最佳体验的阈值，窗帘会开始一点点关闭，直到室内的光照强度达到人体最佳体验阀值。但当窗帘处于手动模式下，则按照无线通信模块12接收的指令进行动作。

当满足任一动作条件时，例如补光处理模块9做出补光决定，窗帘会被状态检测模块11和位置采集模块8检测出当前状态及位置，并根据处理结果自动做出相应的动作，同时根据处理结果自动校准窗帘的位置，达到精确控制的目的。

在窗帘动作的基础上根据相对应的计算方法，室内各处的光照强度都会通过无线通信模块12上传到控制器7，控制器7进行判断计算，并将计算结果发送到各个窗帘的电机6，电机6执行相应的动作。整个控制过程可根据不同房间实行不同的窗帘控制，从而达到室内最佳光照舒适度。

本实施例中，无线通信模块12可以为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块等。通过设置多种无线通信方式，不仅可以增加无线通信方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通信距离较远，且通信性能较为稳定，适用于对通信质量要求较高的场合。

图2为本实施例中电源模块的电路原理图，图2中，该电源模块13包括电压输入端Vin、第一二极管D1、第一MOS管M1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和电压输出端Vo，其中，电压输入端Vin分别与第一二极管D1的阳极和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端与第一MOS管M1的源极连接，第一MOS管M1的栅极与第一三极管Q1的集电极连接，第一二极管D1的阴极分别与第一三极管Q1的基极和第二三极管Q2的集电极连接，第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的发射极均接地，第一MOS管M1的漏极分别与第一电阻R1的一端和电压输出端Vo连接，第一电阻R1的另一端分别与第二三极管Q2的基极和第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端接地。

该电源模块13相对于传统智能窗帘控制***的供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第一二极管D1为限流二极管，用于对第二三极管Q2的集电极电流进行限流保护；第三电阻R3为限流电阻，用于对第一MOS管M1的源极电流进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为E-272，第三电阻R3的阻值为38kΩ，当然，在实际应用中，第一二极管D1也可采用其他型号具有类似功能的二极管，第三电阻R3的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电阻R3的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，根据单片机1的需要设定一预设电压，即调整第一电阻R1与第二电阻R2的大小，之后调整第一电阻R1与第二电阻R2的比例关系，以使输出电压等于预设电压时，第一三极管Q1恰好导通；第二三极管Q2即作为稳压状态与导通状态的切换开关。

当电压输入端Vin的输入电压较高，即超过预设电压时，工作于稳压状态，第二三级管Q2开始导通，输入电压钳位于预设电压；第一三级管Q1的基极开始截止，即第一三级管Q1的的集电极电位随着第二三极管Q2的基极反馈的电位改变而改变，构成负反馈控制，反馈电压上升，即使第一MOS管M1的栅源电压下降，降低输出电压，反馈电压下降，即使第一MOS管M1的栅源电压上升，提高输出电压，以使输出电位始终钳位在预设电压。

当电压输入端Vin的输出电压不足预设电压时，工作于导通状态，第二三极管Q2截止，输出电压几乎等于输入电压；第一三极管Q1导通，第一三极管Q1的集电极电位下降至近乎接地，第一MOS管M1的栅源电压达到最大值，第一MOS管M1完全导通，使输入电压以可以忽略的压降输出至单片机1。

本实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为NPN型三极管，第一MOS管M1为P沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以均采用PNP型三极管，第一MOS管M1也可以为N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该电源模块19还包括第一电容C1，第一电容C1的一端与第一MOS管M1的栅极连接，第一电容C1的另一端与第一三极管Q1的集电极连接。第一电容C1为耦合电容，用于防止第一MOS管M1与第一三极管Q1之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第一电容C1的电容值为390pF，当然，在实际应用中，第一电容C1的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第一电容C1的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块13还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第一三极管Q1的基极连接，第二电容C2的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为470pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该电源模块13还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第二三极管Q2的发射极连接，第四电阻R4的另一端接地。第四电阻R4为限流电阻，用于对第二三极管Q2的发射极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第四电阻R4的阻值为43kΩ，当然，在实际应用中，第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电阻R4的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，光伏电池1、充电器2、蓄电池3、稳压电路4、换向器5、电机6、控制器7、位置采集模块8、补光处理模块9、光强度传感器10和状态检测模块11均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构。

总之，本实施例中，该电源模块13相对于传统智能窗帘控制***的供电电路，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该电源模块13中设有限流二极管和限流电阻，因此电路的安全性和可靠性较高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无源智能窗帘控制***，其特征在于，包括光伏电池、充电器、蓄电池、稳压电路、换向器、电机、控制器、位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块，所述光伏电池与所述充电器连接，所述充电器分别与所述蓄电池和稳压电路连接，所述稳压电路与所述换向器连接，所述换向器分别与所述电机和控制器连接，所述位置采集模块、补光处理模块、光强度传感器、状态检测模块、无线通信模块和电源模块均与所述控制器连接；

所述电源模块包括电压输入端、第一二极管、第一MOS管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和电压输出端，所述电压输入端分别与所述第一二极管的阳极和第三电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端与所述第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一三极管的基极和第二三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极和第二三极管的发射极均接地，所述第一MOS管的漏极分别与所述第一电阻的一端和电压输出端连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二三极管的基极和第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地，所述第一二极管的型号为E-272，所述第三电阻的阻值为38kΩ。

2.根据权利要求1所述的无源智能窗帘控制***，其特征在于，所述电源模块还包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一MOS管的栅极连接，所述第一电容的另一端与所述第一三极管的集电极连接，所述第一电容的电容值为390pF。

3.根据权利要求2所述的无源智能窗帘控制***，其特征在于，所述电源模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第二电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第二电容的电容值为470pF。

4.根据权利要求3所述的无源智能窗帘控制***，其特征在于，所述电源模块还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第四电阻的阻值为43kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的无源智能窗帘控制***，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管为P沟道MOS管。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的无源智能窗帘控制***，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙模块、WIFI模块、GSM模块、GPRS模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块或LoRa模块。