CN211702506U - 一种基于物联网技术的照明控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网技术的照明控制装置，包括微控制器、通讯电路和照明设备开关电路，通讯电路与微控制器连接，微控制器连接照明设备开关电路，照明设备开关电路包括：MOS开关管和继电器，MOS开关管的栅极连接微控制器，用于控制MOS开关管源极和漏极的导通或截止；继电器线圈串联在MOS开关管的漏极，继电器上的常开和常闭触点用于连接照明设备线路。本实用新型组成部件较少，电路结构更加优化，体积小，实施方便，制造成本少，容易制备，外部接线少易于安装，应用范围广，适于大批量生产。

Description

一种基于物联网技术的照明控制装置

技术领域

本实用新型涉及照明设备控制领域，更为具体来说，本实用新型为一种基于物联网技术的照明控制装置。

背景技术

现有的照明控制方式大多是本地部署照明控制箱，实施难度大，电路复杂、控制成本高、操作麻烦。在一些场所，人员出入需要做好防护，例如：化工厂生产现场，需要大量安装照明设备，以满足现场照明的要求，但是人员进入现场操控照明设备时，需要穿着防护用具，以及气体测量仪等必要设备，才可出入现场，因此造成时间上的浪费，增加了不必要的运维成本。

物联网技术的发展推动了自动控制领域的变革，物联网和多领域的深度融合也促进了相关行业的智能化转型。现有物联网技术中，本领域技术人员往往利用一些高性价比的微控制器完成通用数据处理过程，包括实现数据接入、解析和转换输出。例如采用微控制器进行标准通信协议的解析和惯常信号处理。微控制器通常采用DSP(Digital SignalProcessing)数字信号处理器、SCM(Single-Chip Microcomputer)单片机、FPGA(Field-ProgrammableGate Array)现场可编程门阵列、或包括I/O的PLC(ProgrammableLogicController)。如何利用物联网技术形成照明控制方式的智能化，节约能源要求的同时满足人们对不同的照明场景的需求需要对照明控制电路作出实质性的改进。

实用新型内容

为解决现有照明控制方式的控制电路复杂，无法适应灵活控制的问题，本实用新型提出了一种基于物联网技术的照明控制装置。

为实现上述的技术目的，本实用新型公开了一种基于物联网技术的照明控制装置，包括微控制器、通讯电路和照明设备开关电路，所述通讯电路与微控制器连接，所述微控制器连接照明设备开关电路，所述照明设备开关电路包括：MOS开关管和继电器，所述MOS开关管的栅极连接微控制器，用于控制MOS开关管源极和漏极的导通或截止；所述继电器线圈串联在MOS开关管的漏极，继电器上的常开和常闭触点用于连接照明设备线路。

进一步的，本实用新型一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述MOS开关管栅极串联有充电限流电阻R11，充电限流电阻R11用于限制瞬时充电电流，充电限流电阻R11的电阻为10-100Ω；所述MOS开关管栅极和源极之间并联有泄放电阻R10，泄放电阻R10用于快速释放栅极储存的电荷，泄放电阻R10的阻值为5000-10000Ω。

进一步的，本实用新型一种基于物联网技术的照明控制装置，所述微控制器采用型号为AT89C2051的单片机，所述单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1，所述MOS开关管栅极与单片机P1.0引脚连接。

进一步地，一种基于物联网技术的照明控制装置,其中,所述通讯电路包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，所述以太网控制芯片与单片机连接。

进一步地，一种基于物联网技术的照明控制装置,其中,所述以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，所述以太网控制芯片的型号为ENC28J60，所述RJ45接口TCT引脚连接至电源，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接；所述单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，所述第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，所述第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，所述第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，所述第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源连接；所述以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

进一步地，一种基于物联网技术的照明控制装置,其中,所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

进一步地，一种基于物联网技术的照明控制装置,其中,所述MOS开关管为N沟道的场效应管Q1。

进一步地，一种基于物联网技术的照明控制装置,其中,所述继电器的触点串联一个或者多个照明设备线路。

本实用新型的有益效果为：本实用新型由微控制器，通讯电路和照明设备开关电路构成，组成部件较少，电路结构简单，而且体积小，生产成本低；通过设置的通讯电路，便于实现对照明设备的远程操控，适应灵活控制；安装便捷，可用于控制所有不同场景中照明设备的开关；可控制单个照明设备也可同时控制多个照明设备。综上所述，本实用新型是一种能够降低控制成本，操作方便的硬件***结构。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于物联网技术的照明控制装置结构示意图；

图2为本实用新型的微控制器电路结构示意图；

图3为本实用新型的照明设备开关电路结构示意图；

图4为本实用新型的以太网接口插座电路结构示意图；

图5为本实用新型的以太网控制芯片电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的一种基于物联网技术的照明控制装置进行详细的解释和说明。

如图1-5所示，本实用新型公开了一种基于物联网技术的照明控制装置，包括微控制器1、通讯电路2和照明设备开关电路3，通讯电路2与微控制器1连接，微控制器1连接照明设备开关电路3，照明设备开关电路3包括：MOS开关管和继电器，MOS开关管的栅极连接微控制器1，用于控制MOS开关管源极和漏极的导通或截止；继电器线圈串联在MOS开关管的漏极，继电器上的常开和常闭触点用于连接照明设备线路。

本领域技术人员应该理解的是：微控制器可以采用DSP(Digital SignalProcessing)数字信号处理器、SCM(Single-Chip Microcomputer)单片机、FPGA(Field-Programmable Gate Array)现场可编程门阵列、MCU(Microcontroller Unit)***板、SoC(system on a chip)***板或包括I/O的PLC(Programmable Logic Controller)最小***，利用内置逻辑可以实现数据的传输，接收并执行来自控制终端的控制指令。

由上可知，本实用新型由微控制器1、通讯电路2和照明设备开关电路3组成，组成部件较少，电路结构简单，而且体积小，生产成本低；其中通讯电路2与微控制器1连接，通过通讯电路2构建局域网或互联网网络，通讯电路2用于接收控制终端发送的控制指令并向微控制器1传递，实现远程操控照明设备开关电路3；微控制器1连接照明设备开关电路3，微控制器1用于执行控制终端发送的控制指令，控制照明设备开关电路3的打开或关闭；照明设备开关电路3包括MOS开关管和继电器，其中MOS开关管的栅极连接微控制器1，用于控制MOS开关管源极和漏极的导通或截止；继电器线圈串联在MOS开关管的漏极，继电器上的常开和常闭触点用于连接照明设备线路(即作为照明设备线路的开关)，微控制器1控制MOS开关管的栅极导通或者关断，当MOS开关管源极和漏极导通时，继电器的线圈得电，带动继电器上的常开触点闭合，导通照明设备线路，照明设备点亮；MOS开关管源极和漏极关断时，继电器的线圈失电，继电器上的常闭触点闭合，断开照明设备线路，照明设备熄灭。也可根据需要随时对照明设备进行操作，达到节省照明设备用电量的目的。

如图3所示，本实用新型一实施例中，MOS开关管栅极引线的电流容量有一定的限度，导通时MOS开关管的栅极瞬时充电电流庞大，极易损坏MOS开关管，对装置的运行稳定性造成影响，为了防止以上情况发生在MOS开关管栅极串联有充电限流电阻R11，充电限流电阻R11用于限制瞬时充电电流，让充电限流电阻R11的电阻为10-100Ω；MOS开关管在关断时，MOS开关管的栅极等效电容充电早已完成，MOS开关管的栅极存储的电荷需要得到释放，以满足下次导通时MOS开关管的栅极正常运行，在MOS开关管栅极和源极之间并联有泄放电阻R10，泄放电阻R10用于快速释放栅极储存的电荷，让泄放电阻R10的阻值为5000-10000Ω。

如图2所示，作为本实用新型具体实施例，其中微控制器1采用型号为AT89C2051的单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM)，将部分数据在网关内进行基本应用计算，大大缩短了数据传输路径，降低了远程服务器或云服务器的计算成本，适用于多种物联网智慧应用场景。为满足单片机工作需求，保证其运行的稳定性，在单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1，MOS开关管栅极与单片机P1.0引脚连接，MOS开关管为N沟道的场效应管Q1。场效应管Q1栅极为控制端，当需要点亮照明设备时，通过单片机P1.0引脚给场效应管Q1输出一个正向导通电压即可；当需要熄灭照明设备时，通过单片机P1.0引脚给场效应管Q1输出的正向导通电压降为零或者反向电压即可。

如图4-5所示，本实用新型一实施例中的有线通讯电路03包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，以太网控制芯片与单片机连接。

其中以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，以太网控制芯片的型号为ENC28J60。RJ45接口和以太网控制芯片与其他元件的连接方式如下：RJ45接口TCT引脚连接至电源，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接。

为了通过单片机的I/O端口控制照明设备开关电路的导通与断开，以达到控制照明设备的目的，其中单片机用作协议转换，以实现将照明设备开关电路3与互联网上的控制终端进行连通，进而实现物联网控制。其具体设置如下：与单片机连接的还包第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门。单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源连接。以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

上述的第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

需要说明的是，本实用新型中继电器的触点串联一个或者多个照明设备线路，以达到可控制单个照明设备或同时控制多个照明设备的目的。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：包括微控制器(1)、通讯电路(2)和照明设备开关电路(3)，所述通讯电路(2)与微控制器(1)连接，所述微控制器(1)连接照明设备开关电路(3)，所述照明设备开关电路(3)包括：MOS开关管和继电器，所述MOS开关管的栅极连接微控制器(1)，用于控制MOS开关管源极和漏极的导通或截止；所述继电器线圈串联在MOS开关管的漏极，继电器上的常开和常闭触点用于连接照明设备线路。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述MOS开关管栅极串联有充电限流电阻R11，充电限流电阻R11用于限制瞬时充电电流，充电限流电阻R11的电阻为10-100Ω；所述MOS开关管栅极和源极之间并联有泄放电阻R10，泄放电阻R10用于快速释放栅极储存的电荷，泄放电阻R10的阻值为5000-10000Ω。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述微控制器(1)采用型号为AT89C2051的单片机，所述单片机XTAL1引脚与XTAL2引脚之间串联有晶振X2，单片机RST引脚连接有复位按钮K1，所述MOS开关管栅极与单片机P1.0引脚连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述通讯电路(2)包括相互连接的以太网接口插座和以太网控制芯片，所述以太网控制芯片与单片机连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述以太网接口插座包括型号为HR911105A的RJ45接口，所述以太网控制芯片的型号为ENC28J60，所述RJ45接口TCT引脚连接至电源，RJ45接口LEDA+引脚与以太网控制芯片LEDA引脚连接，RJ45接口LEDB+引脚与以太网控制芯片LEDB引脚连接，RJ45接口TD+引脚与以太网控制芯片TPOUT+引脚连接，RJ45接口TD-引脚与以太网控制芯片TPOUT-引脚连接，RJ45接口RD+引脚与以太网控制芯片TPIN+引脚连接，RJ45接口RD-引脚与以太网控制芯片TPIN-引脚连接；所述单片机P3.2/INT0引脚连接至第一逻辑门输出端，单片机P3.3/INT1引脚连接至第二逻辑门输出端，单片机P1.7引脚连接至第三逻辑门输出端，单片机P1.6引脚连接至第四逻辑门输出端，所述第一逻辑门第一输入端与以太网控制芯片INT引脚连接，所述第二逻辑门第一输入端与以太网控制芯片WOL引脚连接，所述第三逻辑门第一输入端与以太网控制芯片CLKOUT引脚连接，所述第四逻辑门第一输入端与以太网控制芯片SO引脚连接，所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门的第二输入端均与电源连接；所述以太网控制芯片RESET引脚与单片机P1.2引脚连接，以太网控制芯片SI引脚与单片机P1.3引脚连接，以太网控制芯片SCK引脚与单片机P1.4引脚连接，以太网控制芯片CS引脚与单片机P1.5引脚连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述第一逻辑门、第二逻辑门、第三逻辑门和第四逻辑门均采用74HCTO8芯片。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述MOS开关管为N沟道的场效应管Q1。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于物联网技术的照明控制装置，其特征在于：所述继电器的触点串联一个或者多个照明设备线路。

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