基于金升陽電源的智能窗簾控制器的設計
1 背景
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及云計算技術(shù)的發(fā)展,人們對智能生 活方式的追求越來越高。近年來,各式新穎技術(shù)的提出及發(fā) 展,智能生活離我們也越來越近了。智能家居是比較熱門的 概念之一,該概念已經(jīng)成熟,目前處于爆發(fā)期階段,各個廠 家都爭相推出智能家居平臺,并且給出對應的方案,讓下游 實現(xiàn)者更容易地對智能家居進行大力的推廣。智能家居其實 就是以住宅為平臺,利用諸如無線技術(shù)、自動控制技術(shù)、音 視頻技術(shù)、安全防范技術(shù)等技術(shù),將住宅設施及日常事務很 好地融合,達到安全、智能、方便、環(huán)保的目的。
一般而言,智能家居中不可避免地會利用無線傳感網(wǎng) 絡,通過無線傳感網(wǎng)絡進行光電等信號感知及轉(zhuǎn)換,然后利 用無線技術(shù)進行傳輸,進而達到遠程遙控及管理的目的。無 線傳感網(wǎng)絡一般采用電池供電的方式,供電環(huán)境通常比較惡 劣,而且數(shù)量比較龐大,電源的利用率也很低,不夠環(huán)保節(jié) 能,不夠智能。另外,電池組的更換也經(jīng)常成為困擾人們的 難題。所以,本文針對上述不足和缺點,提出一種更加智 能、環(huán)保節(jié)能的供電電路方案。該方案應用于智能窗簾控 制器的設計中,通過控制供電電路的斷開以節(jié)約用電,而 當 有 指 令將 其 喚 醒 時 , 則 接 通 供 電 電 路 以 保 證 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 。當 然 , 本文所提出的方案也可以用于智能家居的其他應用場景中。
圖1 智能窗簾控制器架構(gòu)
2 智能窗簾控制器的硬件設計
本文提出的方案主要包括如下若干模塊:供電模塊、 電源模塊、控制窗簾升降模塊、無線傳感模塊、系統(tǒng)控制模 塊等,如圖1所示。
1、電源各路開關(guān)控制模塊:用于控制電源的開關(guān),以 便更好地對電源進行開關(guān)控制,更好地使用電源,達到節(jié)能 的目的。圖2給出了一種利用場效應管實現(xiàn)的電源開關(guān)的控 制結(jié)構(gòu),當然,可以根據(jù)系統(tǒng)的需求設計不同的電源開關(guān)結(jié) 構(gòu)。
2、金升陽AD-DC電源模塊:本設計選擇金升陽AD-DC 電源模塊(例如LS03系列),對于輸入端,由于供電端是交 流電220VAC,供電電壓不太穩(wěn)定,正常情況下會有±10%的 波動范圍,而在比較偏遠的地區(qū)嚴重的情況下會達到±30% 的波動范圍,因此需要開關(guān)電壓有較寬的輸入電壓范圍, LS03系列產(chǎn)品的工作電壓范圍是85V~264V AC,很好地適 應了電網(wǎng)電壓的波動范圍,使產(chǎn)品工作不受影響。另一方 面,電網(wǎng)不會單純只給一個設備供電,還會有其他電子設 備,如果接入功率很大的設備一起使用該電網(wǎng),那么大功率 設備啟動或工作過程中很可能導致周圍其他設備受到干擾, 類似于EMC中的快速瞬變脈沖群、浪涌等情況,所以在輸 入端都會建議增加防護電路,保證系統(tǒng)不受外界干擾影響。 輸出端:由于LS03系列產(chǎn)品本身具備過流保護和短路保護功 能,因此無需在輸出端設計保護電路就可以直接給負載電路 供電,處理器通過處理按鍵或無線接收模塊等輸入信息,然
后通過光耦等信號隔離器件把控制信息傳輸給繼電器組,進而控制馬達改變窗簾的狀態(tài)。
圖2 一種電源開關(guān)方案
圖3 開關(guān)特性曲線
圖4 電源模塊
圖5 智能窗簾控制系統(tǒng)雛形
3、處理器(MCU):用于對系統(tǒng)進行控制和協(xié)調(diào),例 如利用轉(zhuǎn)換的無線信號控制窗簾的升降操作。處理器可以選 用傳統(tǒng)的單片機方案,也可以選擇ARM系列芯片。為了使 整個系統(tǒng)的性能更為完善,優(yōu)選選擇ARM系列芯片,因為 ARM在工業(yè)控制、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)中有很多的應用案例 可以參考,另外ARM的性能比較強勁,可以進行各種復雜 的操作控制。
4、無線光感網(wǎng)絡:用于感受光的強度,然后轉(zhuǎn)換為無 線信號,光的強度可以用于判斷天亮、天黑,進而用來判斷 是否進行窗簾的升降操作。本模塊當然也可以利用光傳感器 加上無線傳輸模塊來實現(xiàn)。
5、無線接收信號:接收無線光感網(wǎng)絡的信號,然后傳 送給處理器進行相應的處理。
6 、 按 鍵 輸 入 : 通 過 按 鍵 的 方 式 控 制 窗 簾 的 升 降 , 這 個 模 塊 的 目 的 主 要
圖6 智能家居的一種模式(參考網(wǎng)絡)
是滿足用戶的特別需求, 譬如晚
上選擇將窗簾打開。
7、高速光耦組、繼電器組及 電機用于對窗簾進行升降操作。
整個“ 智能窗簾控制器的硬 件架構(gòu)” 基于處理 器、 電源、 傳 感器實現(xiàn)智能、 節(jié)能、 方便的目 的, 不僅僅局限于窗簾的應用, 經(jīng)適當?shù)母耐瑯涌梢詰糜谥?br />能家居的其他場景中。
3 智能窗簾控制器雛形的設計
為了驗證本文提出的“ 智能 窗簾控制器” 方案的可行性, 本 文給出了如下的雛形設計結(jié)果。 整 個 系 統(tǒng) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 采 用 上 述 方案,在實現(xiàn)的過程中選擇了比較重要的幾個模塊進行了雛形驗證,以確保整個方案的可行性。
電源模塊參考了金升陽電源的設計方案,由于金升陽 AC-DC模塊電源LS系列產(chǎn)品在小體積芯片的基礎(chǔ)上滿足了 安規(guī)設計規(guī)范,同時,在無浪涌、脈沖群等EMC要求的條 件下,LS03系列按照上文描述的電路在輸入和輸出端外接一 個濾波電容便可以實現(xiàn)AC輸入與DC輸入兩用??梢詽M足電 力儀表、智能家居等不同行業(yè)客戶的應用,為本文的設計布 局提供了很大的便利。
4 總結(jié)
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的強勢崛起,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技 術(shù)的大力推廣,21世紀以后所有的產(chǎn)品都要和智能聯(lián)系到一 起。而智能家居將是日后改變?nèi)祟惿畹囊环N新型模式,智 能家居最基本的目標是為人們提供一個舒適、安全、方便和 高效的生活環(huán)境。這個過程中,它會摒棄掉那些華而不實、 只能充作擺設的功能,智能家居產(chǎn)品將以實用性、易用性、 智能性和人性化為主。本文提出的一種“基于金升陽電源的 智能窗簾控制器的設計”很好地滿足了人們的需求,該方案 不僅滿足智能的需求,同時能夠達到節(jié)能的效果,通過對方 案的略加更改,可以快速移植到智能家居的其他平臺中,為 加速智能化生活提供了一定的參考意義。
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