CN203287771U - 一种基于电力线载波通信的遥控开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于电力线载波通信的多功能遥控开关装置，包括载波控制器和接收开关，载波控制器和接收开关连接于电力线网络中，载波控制器包括MCU微控制单元和连接于MCU微控制单元的电源模块、电力载波通信模块、存储模块、控制信号输入模块、显示设备和时钟电路，接收开关包括MCU微控制单元和连接于MCU微控制单元的电源模块、电力载波通信模块、存储模块、状态指示模块和开关驱动模块，所述电力载波通信模块利用电力线作为媒介实现载波控制器和接收开关之间的控制通信，本实用新型所述遥控开关装置创新的将电力载波通信技术应用于远程遥控开关装置中，实现了对电气设备开关状态的远程多功能遥控操作，具有很高的市场实用价值。

Description

一种基于电力线载波通信的遥控开关装置

技术领域

本实用新型涉及开关控制电子技术领域，尤其涉及一种基于电力线载波通信的结合温、光控制的多功能的遥控开关装置。

背景技术

在人们生活和工作中，一般家用电器的电源开关都是设定在固定的位置，例如电灯开关，每次开关灯都必须到固定的位置按动按钮。有时在较大的场所，开关设定的位置不定，还要花费时间去找开关的位置，再将其关掉或打开，操作非常繁琐。在冬天，人们躺在床上，下床开关灯也是非常麻烦的，而且平时在家庭中，小孩或老人，由于身高不够或活动不便，开灯和关灯都不方便。现代生活、工作越来越要求智能化，遥控开关的应用，在很大程度上解决了传统开关使用中的诸多不便，应用在远程、复杂环境中更能突出其优势。但是目前市面上出现的无线技术遥控开关，由于功率的限制，一般控制距离在200米以内，加上墙壁的阻隔，传输距离更加有限，而且用途很单一，使其应用领域受到很大的限制。

发明内容

基于上述技术问题，本实用新型提出一种全新的基于电力线载波通信的多功能的遥控开关装置，该遥控开关装置利用电力线作为开关控制信号的载波通信途径，创新的将电力载波通信技术应用于远程遥控开关装置中，并同时将电力线载波通信与传统的无线控制技术相结合，增加基于光照度和温度感测的开关控制功能，实现了对电气设备开关状态的远程多功能遥控操作，具有很高的市场实用价值。

本实用新型的解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于电力线载波通信的遥控开关装置，包括载波控制器和接收开关，所述载波控制器和接收开关连接于电力线网络中，所述载波控制器包括第一MCU微控制单元和连接于第一MCU微控制单元的第一电源模块、第一电力载波通信模块、第一存储模块、控制信号输入模块、显示设备和时钟电路，所述接收开关包括第二MCU微控制单元和连接于第二MCU微控制单元的第二电源模块、第二电力载波通信模块、第二存储模块、状态指示模块和开关驱动模块，所述电力载波通信模块利用电力线作为媒介实现载波控制器和接收开关之间的控制通信。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述的控制信号输入模块包括按键输入模块和/或遥控接收单元，所述遥控接收单元用来接收外界遥控器发来的控制信号，所述按键输入模块用于接收用户通过按键界面操作输入的控制信号。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述载波控制器还包括连接于第一MCU微控制单元的温度采集模块和/或光照度采集模块，所述第一MCU微控制单元基于温度采集模块和/或光照度采集模块采集的温度和/或光照度数据自动生成相应接收开关的控制信号。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述温度采集模块采用数字温度传感器DS18B20，并采用单总线协议与第一MCU微控制单元通信，所述光照度采集模块采用光敏二极管传感元件。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述载波控制器还包括连接于第一MCU微控制单元的第一RS485通信模块，所述接收开关还包括连接于第二MCU微控制单元的第二RS485通信模块，所述RS485通信模块作为备用辅助通信接口。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述开关驱动模块包括驱动电路和连接于驱动电路输出端的继电器输出模块，所述驱动电路将第二MCU微控制单元的控制信号转换为继电器输出模块能够直接识别的控制命令，所述继电器输出模块作为负载接入端，具有动合型和动断型两种接入方式，并基于驱动电路的控制命令而工作于导通或关断状态。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述第一电力载波通信模块为三相电力载波通信模块，所述第二电力载波通信模块为单相电力载波通信模块，所述接收开关有若干个，且多个接收开关组成开关控制群组。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述遥控开关装置还包括基于无线电通信或红外通信方式工作的手持遥控器，所述载波控制器包括有遥控接收单元。

进一步根据本实用新型所述的遥控开关装置，其中所述MCU微控制单元采用STC12C5A16AD控制芯片，所述电源模块包括变压器和整流稳压电路，提供5V-15V的直流电压，所述电力载波通信模块包括滤波电路、功放电路和耦合电路，所述存储模块采用AT24C系列存储芯片。

通过本实用新型的技术方案至少能够达到以下技术效果：

1）、所述遥控开关装置基于电力线载波通信技术实现，充分利用了电力线载波通信高可靠性、低造价的技术优点，极大地提高了开关装置的控制可靠性能，而且使用电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，且无需为开关控制而重新装电缆，节约了材料，极大的降低了成本，并促进了这种遥控开关装置的市场实用化。

2）、所述遥控开关装置同时结合了无线和电力载波两级通信网络，有效增大了开关控制距离，非常适合于长距离大范围的开关控制需要，克服了现有遥控开关200米的控制限制。

3）、所述遥控开关装置安装应用灵活方便，载波控制器和载波开关可安装在同一台变压器下的任意位置或者直接插在已有的固定插座上，便可实现遥控功能，使用操作十分方便。

4）、所述遥控开关装置集光度、温度自动控制于一体，可根据使用环境和控制对象，灵活设置参数，充分实现开关控制的智能化。

5）、所述遥控开关装置可以单独控制使用，也可以实现多个载波开关自由分群组网控制，远程遥控实现一键群开群关功能。

附图说明

附图1为本实用新型所述遥控开关装置的整体结构示意图；

附图2为本实用新型所述遥控开关装置中载波控制器的结构示意图；

附图3为本实用新型所述遥控开关装置中接收开关的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型的技术方案，但并不因此限制本实用新型的保护范围。

如附图1所示，本实用新型所述遥控开关装置整体包括载波控制器和若干接收开关，亦可选择包括一无线遥控器，所述的载波控制器和接收开关安装在同一变压器下低压电力线网络中的任意位置，如可直接连接于家用220V电力线上，所述的接收开关根据控制对象的不同，可并联连接若干个，包括对常见家用电器、水电仪表、室内外照明灯、空调等对象进行控制的各种接收开关。

如附图2所示，其中的载波控制器包括MCU微控制单元、电源模块、遥控接收单元、电力载波通信模块、RS485通信模块、存储模块、按键输入模块、显示设备、时钟电路以及可选的温度采集模块和光照度采集模块，所述的MCU微控制单元作为嵌入式***的大脑，用来协调整个载波控制器的运行，通过接收各模块单元的数据，并基于预设程序对其进行相关处理后输出给对应模块，产生相应控制动作，可采用STC12C5A16AD控制芯片；所述的电源模块连接于MCU微控制单元，作为其工作电源，可由交流变压器和整流稳压电路组成，通过将交流220V电源进行降压后再经过整流稳压得到直流5V-15V的电压，为载波控制器各功能模块提供工作电源；所述的电力载波通信模块连接于所述MCU微控制单元，用于将MCU微控制单元发出的控制信号通过电力线向远端的接收开关发送，同时将接收的远端接收开关的反馈信号传输给MCU微控制单元，其作为载波控制器的核心模块，由滤波电路、功放电路和耦合电路实现，调制的控制信号通过滤波电路滤波后，进入功放电路放大，最后经过耦合电路耦合入电力线信道中进行传输。所述的RS485通信模块连接于MCU微控制单元，作为一种备用的辅助通信接口，可根据通信接口协议用户自行开发上位机软件来控制操作载波开关***，以实现功能性扩展需求，或者是当实际的电力线出现故障或不通过电力载波通信模块进行控制信息传输时，本实用新型所述的遥控开关装置也可借助备用的辅助通信接口直接通过RS485通信模块而连接于终端接收开关，基于其通信协议来对相关接收开关进行控制，这种RS485通信模块属于可选的备用设置模块。所述的存储模块连接于MCU微控制单元，用于保存用户设置的一些参数内容及其管理的终端接收开关地址，保证掉电数据不丢失，优选的所述存储模块可采用Ateml公司的AT24C系列存储芯片。所述遥控接收单元和按键输入模块作为整个开关装置的控制信号输入模块，接收用户对相关开关的控制操作，遥控接收单元和按键输入模块可根据使用需要同时设置，也可仅设置其中之一，其中遥控接收单元用来接收来自遥控器发来的控制命令信号，按键输入模块允许用户直接进行相关参数的设置和开关控制操作，当然若这些操作的功能全部设置于遥控器上，所述的按键输入模块亦可省略，但是许多情况下遥控器上难以设置较多的功能操作，且对于一些参数的输入不太方便，因此通常都将按键输入和遥控操作结合起来进行使用。显示设备作为控制状态的显示终端，用于将接收开关的控制状态，以及将采集到的光、温信息进行显示，与按键输入模块共同构成人机交互单元。所述的时钟电路连接于MCU微控制单元，并采用一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，采用锂电池作为后备电源，确保时钟准确性，所述时钟电路为MCU微控制单元提供时钟脉冲信号，控制MCU微控制单元各控制信号的发出间隔以及实现定时自动控制开关功能。所述的温度采集模块和光照度采集模块是根据遥控开关装置具体的使用领域和待控制开关的特点而选择设置的，为实现遥控开关的多功能控制，当遇到需要根据实际温度和/或光照情况进行相关设备的自动开关控制时，如对空调、室内外照明装置的自动智能化控制，当采集的室内温度低于或高于预设标准，室内外光照低于或高于预设光照强度值，MCU微控制单元自动控制空调和/或室内外照明装置的开关状态，以提高其智能化控制水平。所述温度采集模块采用抗干扰能力强的一种新型数字传感器，通过检测环境温度并将其传输至MCU微控制单元，当检测的温度与预设的标准开关温度相符时，MCU微控制单元自动发出对温度关联开关的控制信号，优选的温度采集模块可以采用数字温度传感器DS18B20，采用单总线协议与MCU微控制单元通信。所述光照度采集模块用来测量周围环境中的光照度值，可以采用光敏二极管作为传感元件，采集到的信号经过运放放大后送入MCU微控制单元。

如附图3所示，本发明所述的接收开关包括MCU微控制单元、电源模块、电力载波通信模块、存储模块、状态指示模块、RS485通信模块、驱动电路和继电器输出模块，所述MCU微控制单元作为中枢器件，用来控制协调个模块的运行，所述电源模块连接于MCU微控制单元，为其提供可靠的***电源，所述的电力载波通信模块连接于所述MCU微控制单元，用于接收载波控制器通过电力线传输来的控制信号并将其发送给接收开关的MCU微控制单元，同时用于将接收开关中MCU微控制单元发出的回馈信号通过电力线向载波控制器发送，该电力载波通信模块一般为单相电力载波通信模块。所述的存储模块用来保存相应接收开关的编码地址，并保证掉电数据不丢失。所述的RS485通信模块连接于MCU微控制单元，同载波控制器中的一样，作为一种备用的辅助通信接口。所述驱动电路用来对MCU微控制单元发出的控制信号进行放大，并将其转换为后续继电器输出模块能够直接识别的控制命令格式，所述继电器输出模块连接于驱动电路作为负载的接入端，具有动合型、动断型两种不同的接线方式，可根据实际需要选择不同的接入方式，无论哪种方式都能够基于驱动电路发出的控制命令而工作于导通或关断状态，进而对连接于其上的负载电器进行开关控制，所述状态指示模块显示当前所在接收开关的工作状态。

所述遥控器可采用无线电通信或红外通信方式工作的遥控器，通过操作遥控器将控制命令发送到载波控制器。

本实用新型所述遥控开关装置的具体工作过程是：当载波控制器通过其按键输入模块和/或遥控接收单元接收到对某远程设备的接收开关的操控信号时，该操控信号传输至载波控制器中的MCU微控制单元，在其中进行解析处理并转换为针对所述远程设备的控制信号后，通过载波控制器中的电力载波通信模块以电力线作为载波通信路径将控制信号通过电力线传送至远程的接收开关，当各接收开关通过其自身的电力载波通信模块从电力线上监测到载波控制器发送的控制信号后，传输给自身的MCU微控制单元，由其自动判断是否是针对自身的控制命令，如果是的话则该MCU微控制单元根据控制命令来驱动相关的继电器动作，以响应控制命令并将开关操作状态输出至状态指示模块，同时通过其自身的电力载波通信模块回传控制命令响应成功信息，载波控制器接收到接收开关发送来的响应成功信息后，完成此条控制动作命令。若载波控制器一直没有接收到来自接收开关的回传命令的话，则载波控制器基于预设的时钟间隔补发一次针对目标设备的控制命令，以确保控制的可靠性。另外当载波控制器自身的MCU微控制单元基于温度采集模块和/或光照度采集模块的采集数据而自动生成相应开关的控制信号时，类似的通过上述方式对相应开关进行远程通信控制。

本实用新型所述的遥控开关装置通过操作载波控制器，将控制命令通过电力线传送至远程的接收开关，从而达到对远程设备的开关控制，这种遥控开关装置可以单独使用，做单点遥控，也可以将多个接收开关组成群组实现群动作，可灵活方便地控制，使客厅，办公室、会议室等同时拥有风扇、照明、影像等多路负载的空间中，对各电器设备的开启关闭都在随手掌控之中。另外所述遥控开关装置还可以定时控制，此外载波控制器增加了光照度与温度采样控制功能，可以根据某一区域光亮度自动控制对应节点开关状态，比如光强度检测控制就可以实现夜间自动开启路灯，天亮熄灭路灯；温度控制采样可以根据环境温度的变化，比如夜间大气温度降低，自动去执行开启命令打开家里的空调电源等等，遥控开关装置通过对光照度、温度关联的设备进行地址预设，设置后可遥控用户选定的一个或多个任意异地设备。当然也可以通过载波控制器直接控制操作载波接收开关。载波控制器可以安放在电力线或通讯电话线或其他信号传输导体网络内的任意位置，利用这些已有线路作为通信媒介进行开关信号传输，并配合手持遥控器使用更加灵活方便。本实用新型所述遥控开关可以用于照明遥控、水泵远距离控制、电动车门控制、卷帘门控制、电气设备启停控制、仪表控制等领域。

以上仅是对本实用新型的优选实施方式进行了描述，并不将本实用新型的技术方案限制于此，本领域技术人员在本实用新型的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本实用新型所要保护的技术范畴，本实用新型具体的保护范围以权利要求书的记载为准。

Claims (9)

1.一种基于电力线载波通信的遥控开关装置，包括载波控制器和接收开关，其特征在于，所述载波控制器和接收开关连接于电力线网络中，所述载波控制器包括第一MCU微控制单元和连接于第一MCU微控制单元的第一电源模块、第一电力载波通信模块、第一存储模块、控制信号输入模块、显示设备和时钟电路，所述接收开关包括第二MCU微控制单元和连接于第二MCU微控制单元的第二电源模块、第二电力载波通信模块、第二存储模块、状态指示模块和开关驱动模块，所述电力载波通信模块利用电力线作为媒介实现载波控制器和接收开关之间的控制通信。

2.根据权利要求1所述的遥控开关装置，其特征在于，其中所述的控制信号输入模块包括按键输入模块和/或遥控接收单元，所述遥控接收单元用来接收外界遥控器发来的控制信号，所述按键输入模块用于接收用户通过按键界面操作输入的控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的遥控开关装置，其特征在于，所述载波控制器还包括连接于第一MCU微控制单元的温度采集模块和/或光照度采集模块，所述第一MCU微控制单元基于温度采集模块和/或光照度采集模块采集的温度和/或光照度数据自动生成相应接收开关的控制信号。

4.根据权利要求3所述的遥控开关装置，其特征在于，所述温度采集模块采用数字温度传感器DS18B20，并采用单总线协议与第一MCU微控制单元通信，所述光照度采集模块采用光敏二极管传感元件。

5.根据权利要求1或2所述的遥控开关装置，其特征在于，所述载波控制器还包括连接于第一MCU微控制单元的第一RS485通信模块，所述接收开关还包括连接于第二MCU微控制单元的第二RS485通信模块，所述RS485通信模块作为备用辅助通信接口。

6.根据权利要求1所述的遥控开关装置，其特征在于，所述开关驱动模块包括驱动电路和连接于驱动电路输出端的继电器输出模块，所述驱动电路将第二MCU微控制单元的控制信号转换为继电器输出模块能够直接识别的控制命令，所述继电器输出模块作为负载接入端，具有动合型和动断型两种接入方式，并基于驱动电路输出的控制命令而工作于导通或关断状态。

7.根据权利要求1所述的遥控开关装置，其特征在于，所述第一电力载波通信模块为三相电力载波通信模块，所述第二电力载波通信模块为单相电力载波通信模块，所述接收开关有若干个，且多个接收开关组成开关控制群组。

8.根据权利要求1、2、4、6或7所述的遥控开关装置，其特征在于，所述遥控开关装置还包括基于无线电通信或红外通信方式工作的手持遥控器，所述载波控制器包括有遥控接收单元。

9.根据权利要求1、2、4、6或7所述的遥控开关装置，其特征在于，所述MCU微控制单元采用STC12C5A16AD控制芯片，所述电源模块包括变压器和整流稳压电路，提供5V-15V的直流电压，所述电力载波通信模块包括滤波电路、功放电路和耦合电路，所述存储模块采用AT24C系列存储芯片。

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