专利名称：多功能智能开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关设备，特别涉及智能开关设备。
背景技术：
开关是人们生活必须品之一，随着人们的生活水平越来越高，不仅开关的质量越来越好，功能也越来越多样化。如声控开关，光控开关，摇控开关等各式各样的开关应运而生，这些产品的面世给我们的日常应用带来了极大的方便。但现有的这些开关要想实现多点控制，不能满足智能化的需求，而且现有的开关不能和3G技术接轨，并且现有遥控开关布线复杂，控制个数少，要实现在任一个房间控制其它房间的开关的开和关，很难实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制功能强的多功能智能开关。本发明的目的可以这样实现，设计一种多功能智能开关，包括至少二个开关单元， 开关单元之间设置一通讯线交换信息数据，每个开关单元具有唯一的识别编码；开关单元，包括开关单片机、按键或触摸键、编码器、驱动器、开关之间通讯器，其中，开关单片机，接收按键或触摸键输入的指令以及开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间通讯器；按键或触摸键，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；编码器，为所属开关单元编制唯一识别编码；驱动器，接收开关单片机的指令控制驱动开关；开关之间通讯器，用于各开关之间单片机的通讯；各开关通讯器之间通过通讯线交换信息数据。更进一步的，所述开关单元还包括开关显示器和开关键盘；开关单片机，接收按键或触摸键或开关键盘输入的指令以及开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间的通讯器和开关显示器；开关键盘，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；开关显示器，显示工作状态。更进一步的，本发明还包括一个遥控单元，遥控单元与开关单元通过无线信号交换信息数据；遥控单元包括遥控单片机、遥控无线发送器、遥控无线接收器、键盘、显示器；遥控单片机，接收键盘输入的指令以及从遥控无线接收器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给无线发送器并传送数据给显示器以显示当前状态；遥控无线接收器，接收从开关单元发来的无线电信号，解码后再传送给遥控单片机处理；遥控无线发射器，将数据以无线方式发送给开关单元，使开关单元执行相应的功能；键盘，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；显示器，显示工作状态；开关单元还包括开关无线发送器、开关无线接收器；开关单片机，接收按键或触摸键输入的指令以及开关无线接收器或开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给无线发送器并传送给开关之间的通讯器；开关无线接收器，接收从遥控单元发来的无线电信号，解码后再传送给开关单片机处理；开关无线发送器，将数据以无线方式发送给遥控单元。本发明成本低，控制方便，控制功能强，可靠性高，安全性能高，安装方便，本发明解决了现有开关控制点少，布线难，房间与房间不能隔离控制，不能查询每个开关单元当前正在运行的状况等问题。
图1是本发明较佳实施例的系统示意图；图2是本发明较佳实施例的红外通讯的编码格式图；图3是本发明较佳实施例的开关单元的通讯编码格式图；图4是本发明较佳实施例的遥控单元原理图；图5是本发明较佳实施例之一的开关单元原理图；图6是本发明较佳实施例之二的开关单元原理图；图7是本发明较佳实施例之三的开关单元原理图；图8是本发明较佳实施例之四的开关单元原理图；图9是本发明较佳实施例之五的开关单元原理图；图10是本发明较佳实施例之六的开关单元原理图；图11是本发明较佳实施例之七的开关单元原理图；图12是本发明较佳实施例之八的开关单元原理图；图13是本发明较佳实施例之九的开关单元原理图；图14是本发明较佳实施例之十的开关单元原理图；图15是本发明较佳实施例开关单元的交流电源非隔离式连接示意图；图16是本发明较佳实施例开关单元的交流电源隔离式连接示意图；图17是本发明较佳实施例开关单元的直流电源非隔离式连接示意图；图18是本发明较佳实施例开关单元的直流电源隔离式连接示意图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的描述。如图1所示，一种多功能智能开关，包括至少二个开关单元2，开关单元2之间设置一通讯线交换信息数据，每个开关单元2具有唯一的识别编码；开关单元2，包括开关单片机21、按键或触摸键20、编码器对、驱动器25、开关之间通讯器沈；开关单片机21，接收按键或触摸键20输入的指令以及开关之间通讯器沈传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间通讯器26 ；按键或触摸键20，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；编码器24，为所属开关单元编制唯一识别编码；驱动器25，接收开关单片机的指令控制驱动开关；开关之间通讯器沈，用于各开关之间单片机的通讯；各开关通讯器之间通过通讯线交换信息数据。更进一步的，开关单元2之间由其中一个开关单元对其他的开关单元进行更好的控制。所述开关单元2还包括开关显示器30和开关键盘31 ；开关单片机21，接收按键或触摸键20或开关键盘31输入的指令以及开关之间通讯器沈传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间的通讯器沈和开关显示器30 ；开关键盘31，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；开关显示器30，显示开关单元的工作状态。更进一步的，增加一个遥控单元，由遥控器对开关单元进行控制。如图1所示，一种多功能智能开关，包括一个遥控单元1和至少一个开关单元2，遥控单元1与开关单元2 通过无线信号交换信息数据，开关单元2之间设置一通讯线交换信息数据，每个开关单元具有唯一的识别编码；遥控单元1包括遥控单片机11、遥控无线接收器12、遥控无线发射器13、键盘17、 显示器14 ；遥控单片机11，接收键盘17输入的指令以及遥控无线接收器12传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给遥控无线发射器13并传送数据给显示器14以显示当前状态；遥控无线接收器12，接收从开关单元2发来的无线电信号，解码后再传送给遥控单片机11处理； 遥控无线发射器13，将数据以无线方式发送给开关单元2，使开关单元2执行相应的功能；键盘17，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；显示器14，显示工作状态；开关单元2，包括开关单片机21、开关无线接收器22、开关无线发送器23、按键或 /和触摸键20、编码器对、驱动器25、开关之间通讯器沈，其中，开关单片机21，接收按键或触摸键20输入的指令以及开关无线接收器22或开关之间通讯器沈传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关无线发送器23和开关之间通讯器沈；开关无线接收器22，接收从遥控单元1发来的无线电信号，解码后再传送给开关单片机21处理；开关无线发送器23，将数据以无线方式发送给遥控单元1 ；按键或触摸键20，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用；
编码器24，为所属开关单元编制唯一识别编码；驱动器25，接收单片机的指令控制驱动开关；开关之间通讯器沈，用于各开关之间单片机21的通讯；各开关通讯器沈之间通过通讯线交换信息数据。开关单元2中的键盘31功能和显示器30功能与遥控单元1的键盘功能17和显示器14功能是相同的，不同的是当操作遥控单元1的键盘17时，遥控单元1的数据先通过无线信号传送给开关单元2，再由开关单元2把数据经过通讯器沈传送给其它开关单元2， 回传数据时由接收到遥控单元1的无线信号的开关单元2的无信发射器22传回数据，遥控单元1的显示器14还要显示当前的工作状态，开关单元2的显示器30此时不显示；当操作开关单元2的键盘31时，开关单元2是直接通过通讯器沈把数据传送给其它开关单元2， 就不需要通过无线信号传送数据，回传数据时直接通过通讯器沈传回给发送命令的开关单元2，开关单元2的显示器30还要显示当前的工作状态，遥控单元1的显示器14此时不显不。所述开关单元2至少设置一个按键或触摸键，至少一个为开关选择键。在需要锁定功能时，所述开关单元2至少设置两个按键或触摸键，其中一个按键或触摸键为锁定键， 其余为开关选择键。如果想要某一个电器不受摇控单元1的控制和其它开关单元发出的命令控制，可以通过按下锁定键进入锁定状态，不接受摇控单元1和其它开关单元发出的命令控制，但遥控单元1和其他开关单元的查询状态命令和控制其它开关单元的功能依然有效。所述开关单元2设有发光LED。发光二极管的设置使开关单元2具有指示功能。 开关单元2在常态下是关的状态，此时开关单元2上的指示LED灯会亮，对于晚上关灯的时候也方便寻找到开关单元的位置，而且又是与高压隔离开的，也可以并联一个带有LED 灯的按键或者触摸键20接到床边，这样就更方便寻找并控制。当电器有故障了，就可以看开关单元上的LED指示灯就能看出驱动开关是关断还是闭合，是电器坏了还是开关单元坏了，此功能能给与使用者极好的安全措施和维修的方便。当LED灯不亮的时候，此时告诉使用者此开关单元有故障了，要去维修。通讯器沈除各开关单元之间通讯之外还有其他用途。当3G手机与通讯器沈相连接，就能实现和3G技术接轨，当输入相应的命令，就可以实现远程控制用电器，也可读出每个开关单元的状态。可以通过通讯器26实现与电脑相连，并实现PC通讯。所述遥控单片机11和开关单片机21分别设有复位电路15、28。复位电路一般设置在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值， 另外一个功能就是当程序死机的时候，按下复位按键，使程序重新进入正常的工作状态。本单片机的复位电路是内置的，包括一个看门狗定时器，看门狗定时器的作用是在程序死机的时候起到复位作用，使单片机重新进入正常的工作状态。所述驱动器25为继电器开关。如图5、图7、图12、图13、图14所示的实施例中， 采用继电器开关。现在很多家用的开关只是关断一根火线，如果火线与零线接错，若使用者不小心接触到电器就很不安全，而带继电器的开关单元就能把火线和零线一起关断，安全性得以提高。所述驱动器25为半导体开关管。半导体开关管常选用的是可控硅开关或MOS管CN 102540943 A
开关，也可以选用其他的半导体开关管。如图6、图9、图10所示的实施例中，采用可控硅开关；如图8、图11所示的实施例中，采用MOS管开关。本发明可以通过摇控单元1控制开关单元所控灯的灯光亮暗度的调节，也可以通过本开关单元的开关按键或触摸键20来控制本开关单元所控灯的灯光亮暗度的调节。所述遥控无线发送器13和开关无线发送器23为红外发射器，遥控无线接收器12 和开关无线接收器22为红外接收器。红外发射器和接收器为常用的接发装置，稳定性也较好。在遥控单元1和开关单元2上分别设有振荡器16、27，振荡器给单片机产生所需的时钟电路。遥控单元1还包括直流供电系统18，给单片机11和其它线路或元件提供正常工作的电压和电流。所述开关单元2设有交流转直流供电系统或直流供电系统四，给单片机21和其它线路或元件提供正常工作的电压和电流。本实施例中采用的是交流转直流供电方式。开关单元2所控制的电源为交流电或直流电，开关单元的直流地线与交流电源或直流电源的地线连接，开关单元之间设置一根通讯线。如图15所示，被开关单元2控制的电源为交流电。如图17所示，被开关单元2控制的电源为直流电。图中设置开关单元若干个，从1到N。被开关单元2控制的电源为交流电和开关单元2采用交流转直流供应工作电源方式时，开关单元2的直流地线与交流电的地线连接，开关单元2之间也是设置一根通讯线。本发明中，交流电(市电或其它标准市电或其它交流电，如220V或IlOV等交流电， 简称交流电)的零线即为地线。如果是半波整流的交流转直流的供电方式，因地线就是交流电的零线，所以只用一根通讯线。如果通讯线容易受到外界的干扰，则通讯线要使用屏蔽线。开关单元2所控制的电源为交流电或直流电，开关单元2的直流地线与所控制电源的地线隔离，开关单元之间设置一根通讯线和一根地线，该开关单元之间的直流地线与开关单元2的直流地线连接。如图16所示，被开关单元2控制的电源为交流电。如图18所示，被开关单元2控制的电源为直流电。图中设置开关单元若干个，从1到N。被开关单元 2控制的电源为交流电和开关单元2采用交流转直流供应工作电源方式时，开关单元2的直流地线与交流电的地线隔离，开关单元之间也是设置一根通讯线和一根地线，该开关单元之间的地线与开关单元2的直流地线连接，即所有开关单元直流地线连接成共同地线。如果采用开关电源供电方式，又要与高压隔离，则要用两根线，一根通讯线，一根弱地线。如果通讯线容易受到外界的干扰，则通讯线要使用屏蔽线。编码器M，对每一个开关单元进行编号，使系统能识别到是哪一个开关单元。此系统可管理的编码个数为无数多个，本实施例只取32个开关单元为例。编码器使用的是二进制硬件编码，编码从“00000-11111", “00000，，代表十进制“0 ”，，“00001，，代表十进制“ 1 ”， 以此类推，“ 11111 ”代表十进制“31 ”。在使用的时候对每个开关单元进行编码后，可以让每个开关单元灵活调整编码。编码有以下三种方式1、硬件编码，用户可以自行调整每个开关单元的序号数，这种方式成本略高，但是可以在画PCB板的时候不用拨动开关，而是直接从单片机的脚上直接用一根铜线接到地，在进行编码的时候用小刀直接割断，割断后的为“1”，没有割断时为“0”，如果不小心割错了，可以用电烙铁把割断的线再连上，连上后为“0”，详细的操作会在产品的说明书里面。2、寄存器编码，寄存器编码就是在写程序的时候给一个固定的码值，如 “00011”，代表一个数字，或者写入“00001”代表另一个数字，但是这个编码器就不能灵活更改开关的号数，如果有100个开关，则要用100个程序，很烦琐。3、记数器编码，就是在外面接一个按键或多个按键，这里选用一个作说明，在每个开关上通过按按键进行计数，如按二下表示二，按三下表示三，如果断电后，要重新操作，很麻烦。把每个开关单元的通讯器沈接到一起，常态下为高电平，通讯器沈的传送协议规定如下无数据时，电平为高电平。起始位同时也是数据位，低电平的时长为Ims代表为二进制“0”，低电平的时长为1. 5mS代表二进制“1”，结束位为2mS以上的高电平。IC间的通讯首先发的是高位，也就是先发特定编码，后发ID编码(ID编码代表的一个数值，如“00001” 代表“ 1，，，“00010 ”代表“ 2，，，“00011 ”代表“ 3 ”等)。一组数据总长为8位，前三位为特定编码，后五位为ID编码，在状态查询后每发一组数据的间隔为anS，一组完整的数据传送如图3所示，其它的以此类推。本实施例包括一个遥控单元1和32个开关单元2，遥控单元1和开关单元2采用红外通讯，遥控单元1和开关单元2都有红外的发送和接收功能，32个开关单元通过一根通讯线和开关单片机21的地线相连后相互进行通讯。由于开关单元2的显示功能和键盘功能与遥控单元1的显示功能和键盘功能相同，所以在本实施例中开关单元2的键盘功能和显示功能就不再做描述。如果开关单元个数过太多，I/O的驱动电流不够的时候，则要在每一个开关单元的通讯器26加一个双向驱动器。在本实施例中，遥控单元1采用GPC11024A， 对应的OTP是GPC11033A，开关单元2采用GPM6P1004。遥控单元1上的按键设置有数字键0 9、高位键、查询工作状态键、全关键、全开键、确认键、翻页选择键、对码键。如发送“1”的时候就按一下遥控单元上的“1”字键，如果发送“12”的时候，此时按一下遥控单元上的高位键再按相应的数字键。翻页选择键一般设置两个上翻键和下翻键。如果采用的单片机的I/O 口不够，按键口没有那么多，对码键就用高位键代替，只要长按此键(3S以上的时间)就能实现对码功能，二个翻页选择键，只设置一个下翻键。当按0 9数字键可以选择需要控制的开关的ID号；当输入“ 1 ”，则发“ 1 ”，然后编号为“1”的开关单元翻转(翻转是指关和开的转换)，当输入“15”时则要先按一下高位键，才发送“15”，编号为“15”的开关单元翻转；如果发送两位数的编码时，发送完后LED上依然显示最后发出的ID号，在IOS(这个时间可以根据要求来设定)后遥控单元1进入待机功能。当按查询键后，开关单元2会逐个发送正在工作的开关ID号给遥控单元1，本实施例采用从小到大依次传送，遥控单元1从小到大依次显示开关的ID，开始显的本次查询后ID最小的ID，当按确认键后，发送显示的ID号，此ID工作的开关单元翻转，则此ID号清零，并显示下一个ID ；如果按下翻键，显示下一个工作的ID号，此ID号保留。如果20秒没有按任何键，则查询显示结果全部清零，并不显示任何数值，进入待机状态。不在锁定状态下，当按全关键时所有开关单元都要关掉；当按全开键时所有的开关单元都打开。对码，当按住高位键时，强行使遥控器和开关的无线传输码值改变。对码的作用是住户与住户离得很近的时候，两户用遥控单元都是一样，有时对面的用户在控制自己住户开关单元的时候，会把其他用户的开关单元误控制，所以才设置对码程，一般情况下使用系统默认的码值。调光控制，是先按下翻键再按ID号，再按下翻键，调节指定开关单元的灯光亮暗度。有两个LED8段码，也可以用IXD显示。当按对码键时，则发送“ 100”命令给开关单元2，当开关单元2收到此命令后，则遥控单元1和开关单元2开始对码，遥控单元1的码值加1，接收到红外命令开关单元2的码值也加1，当确定开关单元2都更改新的红外ID后，接收到对码命令的开关单元就发送一个 0x55，通知遥控单元1对码已经完成，此时LED上显示一个“一”图样，同时遥控单元1也发一个0x55给各开关单元2，让开关单元2来确定遥控单元1收已收到；当再次按下对码键时，重复以上操作；当按第三次对码键时，则返回系统默认的码值。在没有收到0x55的这个时间段，遥控单元1按键无效，如果5秒(时间可以根据要求来定)后还没有收0x55，则按最初的码来实现无线通讯。遥控单元1也可以不发0x55，这里只是让开关单元2知道遥控单元1已收到确认的码值了 ；如果程序有死机，或者遥控单元1没有电了要换电池，则要开关单元2全部关电才能实现重新对码，要解决此问题，就要用存储器，把一些相关的信息存储器起来，不管是死机，还是掉电，也不会出现对码有误的情况。实现以上功能的方法很多， 这里不一一列举。遥控单元和开关单元的通讯命令表
权利要求
1.一种多功能智能开关，其特征在于包括至少二个开关单元，开关单元之间设置一根通讯线交换信息数据，每个开关单元具有唯一的识别编码；开关单元，包括开关单片机、按键或触摸键、编码器、驱动器、开关之间通讯器； 开关单片机，接收按键或触摸键输入的指令以及开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间的通讯器；按键或触摸键，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用； 编码器，为所属开关单元编制唯一识别编码； 驱动器，接收开关单片机的指令控制驱动开关；开关之间通讯器，用于各开关之间单片机的通讯；各开关通讯器之间通过通讯线交换信息数据。
2.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述开关单元还包括开关显示器和开关键盘；开关单片机，接收按键或触摸键或开关键盘输入的指令以及开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给开关之间的通讯器和开关显示器； 开关键盘，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用； 开关显示器，显示工作状态。
3.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于还包括一个遥控单元，遥控单元与开关单元通过无线信号交换信息数据；遥控单元包括遥控单片机、遥控无线发送器、遥控无线接收器、键盘、显示器； 遥控单片机，接收键盘输入的指令以及从遥控无线接收器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给无线发送器并传送数据给显示器以显示当前状态；遥控无线接收器，接收从开关单元发来的无线电信号，解码后再传送给遥控单片机处理；遥控无线发射器，将数据以无线方式发送给开关单元，使开关单元执行相应的功能； 键盘，人机接触介面，达到控制作用以及功能设置的作用； 显示器，显示工作状态；开关单元还包括开关无线发送器、开关无线接收器；开关单片机，接收按键或触摸键输入的指令以及开关无线接收器或开关之间通讯器传送来的数据进行处理，处理后的信息数据传送给无线发送器并传送给开关之间的通讯器； 开关无线接收器，接收从遥控单元发来的无线电信号，解码后再传送给开关单片机处理；开关无线发送器，将数据以无线方式发送给遥控单元。
4.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述开关单元至少设置一个按键或触摸键，至少一个为开关选择键。
5.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述开关单元至少设置两个按键或触摸键，其中一个按键或触摸键为锁定键，其余为开关选择键。
6.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于开关单元所控制的电源为交流电或直流电，开关单元的直流地线与交流电源或直流电源的地线连接，开关单元之间设置一根通讯线。
7.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述开关单元所控制的电源为交流电或直流电，开关单元的直流地线与所控制电源的地线隔离，开关单元之间设置一根通讯线和一根直流地线，该开关单元之间的直流地线与开关单元的直流地线连接。
8.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述驱动器为继电器开关。
9.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述驱动器为半导体开关管。
10.根据权利要求2所述的多功能智能开关，其特征在于所述遥控无线发送器和开关无线发送器为红外发射器，遥控无线接收器和开关无线接收器为红外接收器。
11.根据权利要求1所述的多功能智能开关，其特征在于所述遥控单元设有直流供电系统，开关单元设有交流转直流供电系统或直流供电系统。
全文摘要
一种多功能智能开关，涉及开关设备，特别涉及智能开关设备。多功能智能开关包括至少二个开关单元，开关单元之间设置一根通讯线交换信息数据，每个开关单元具有唯一的识别编码；开关单元，包括开关单片机、按键或触摸键、编码器、驱动器、开关之间通讯器。本发明成本低，控制方便，控制功能强，可靠性高，安全性能高，安装方便，本发明解决了现有开关控制点少，布线难，房间与房间不能隔离控制，不能查询每个开关当前正在运行的状况等问题。
文档编号G08C17/02GK102540943SQ20121000443
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者昌奎 申请人:昌奎