一种可联机的智能电源开关及其通信方法
【专利摘要】本发明涉及开关插座领域，主要是转换插座、拖线板、墙壁插座等电源开关，特别是一种电子式智能电源开关。在塑壳中，由控制芯片与电源输出控制电路、按键输入电路、显示电路、无线通信电路电连接。主要解决目前可联机的电源开关需要配备中央控制器或协调器、路由器等信息交换设备才能与电脑、手机联机问题。为了克服现有技术的不足，本发明采用声波通信方式使电源开关与手机、电脑等设备直接联机，使电源开关可以在手机或电脑等智能终端上进行各项功能设置。
【专利说明】一种可联机的智能电源开关及其通信方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关插座领域，主要是转换插座、拖线板、墙壁插座等电源开关，特别是一种电子式智能电源开关。
【背景技术】
[0002]现有的电子式智能电源开关，如转换插座、拖线板、墙壁插座，主要有自动定时开关、遥控开关、节电插座等。将需要自动控制的用电器接到智能插座或智能拖线板上，通过其内部的控制芯片程序控制，按照使用者预先设置条件，自动控制电源通断，实现对用电器的自动开关控制。
[0003]随着物联网技术的发展，越来越多的电子设备可以与电脑、手机、中央控制器或其它设备联机，实现更加强大和更加人性化的功能。通常，电子设备与外部设备的通信通过无线射频方式，根据销售地区的不同，采用不同的载波频率，如:北美地区采用315MHz/915MHz,欧洲地区采用433MHz/868MHz、世界各地通用频率2.4GHz等。根据产品或设计方案的不同，采用不同标准的射频通信协议，如基于IEEE802.15.4标准的Zigbee、Zwave、AplusWave协议或自定义的通讯协议。
[0004]目前，可联网的智能电源开关均通过无线射频方式与中央控制器或电脑、手机联机，用户在中央控制器或手机、电脑上进行功能设置，通过射频通信，即可使电源开关按照设定的要求进行自动工作。
[0005]这种联机插座的缺点是需要配备相同载波频率、相同通信协议的中央控制器进行相关功能的设定及控制，或必须要配备射频转以太网(如协调器、路由器、节点)或射频转串口(如UKey、数据采集器)的信息交换器转接，才能与电脑、手机联机并进行相关功能设置。使用中央控制器或信息交换器，安装、设置比较复杂，普通用户很难迅速掌握使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种不需要信息交换器(如路由器、UKey、数据采集器等)转接，即可直接与手机、电脑等终端设备进行数据通信的智能电源开关，主要解决现有联机智能电源开关必须要通过专用信息交换器(如路由器、UKey、数据采集器等)才能与手机或电脑进行通信的问题。
[0007]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
一种智能电源开关，在塑壳中，由产品控制芯片与输出控制电路、输入信号电路、按键电路、显示电路电连接，其特征是:产品控制芯片与声波通信电路连接，通过声波通信电路单向接收或双向收发特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0008]所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路和声波发射电路组成双向收发声波通信电路。
[0009]所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。[0010]一种智能电源开关，在塑壳中，由产品控制芯片与输出控制电路、输入信号电路、按键电路、显示电路电连接，其特征是:产品控制芯片与声波收发电路或声波接收电路连接，双向收发或单向接收特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0011]所述的产品控制芯片，其特征在于:产品控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。
[0012]一种智能电源开关无线通信方法，其特征是:用二个或二个以上不同的声波载频分别代表不同的码元，通过声波通信电路对接收到的声波进行解码和/或对发出的声波进行编码，单向接收或双向收发特定编码格式及特定频率的声波，进行数据通信，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
[0013]本发明对比现有技术，具有以下创新点:
1.采用声波无线通信方式，将声波作为无线载波，并对声波进行编码和解码，实现短距离无线传输。
[0014]2.在智能电源开关，如转换插座、墙壁插座、拖线板内配有声波通信电路，可以单向接收或双向收发具有特定编码格式的声波，并对其进行解码或编解码。
[0015]3.在手机或平板电脑或电脑等智能终端设备中安装控制软件，该软件具有声波编解码控制程序，通过手机或电脑等设备的MIC和扬声器，接收和发送特定编码格式的声波。
[0016]本发明对比现有技术，具有以下显著优点:
1.可以直接与手机或电脑等智能终端设备联机，不需要其它中间设备的转接，如信息交换器(路由器、UKey、数据采集器等)。
[0017]2.可以用已经普及的手机、电脑、平板电脑等智能终端设备代替专用中央控制器，不仅节约了中央控制器的成本，而且大大增强了可实现的功能及人机交互的便利性。
[0018]3.只要更新装载在手机或电脑等智能终端设备中的控制软件，不需要重新设计产品，即可实现新功能或改进原有功能，使产品更具竞争力。
[0019]_
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是声波双向通信方法示意图 图2是声波单向通信方法示意图
图3是产品控制芯片与声波通信电路组成的双向收发实施例电路结构图 图4是产品控制芯片与声波通信电路组成的单向接收实施例电路结构图 图5是一个双向通信的声波通信电路原理图
图6是声波编解码芯片内部的A/D采样电路和D/A数模转换电路结构图 图7是产品控制芯片直接与声波收发电路连接的一个双向通信电路结构图 图8是产品控制芯片直接与声波接收电路连接的一个单向通信电路结构图 图9是本发明的一个产品原理图
【具体实施方式】
[0021]通过以下实施例的说明将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容。[0022]本发明的采用声波通信的方法如图1所示，手机、电脑、平板电脑等智能终端设备与联机产品通过声波进行无线数据通信。声波频率采用音频20-20KHZ和大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz~25KHz的声波频率。在特定的声波通信协议中，采用一个或多个不同的声波频率作为载波，按照特定的编码格式，进行数据通信。
[0023]用户在手机、电脑等智能终端设备上通过控制软件对联机产品进行相关功能设置，控制软件将用户设置的功能转换为数据指令，按照特定的声波通信协议格式，对声波进行编码，通过声波发送电路将以声波为载波的指令发送给联机产品。
[0024]联机产品的声波通信电路通过声波接收电路接收到声波指令后，对其进行解码，获得符合相同声波通信协议的指令，通过数据线(SP1、UART, I2 C、232或自定义等)将指令传送给产品控制芯片(MCU)，产品控制芯片根据收到的指令对显示电路、输出控制电路、或输入信号检测电路等电路做相应的控制，从而实现用户的设置。
[0025]当联机产品需要将本机的信息传送给手机、电脑等智能终端设备时，产品控制芯片将待传输的数据信息通过数据线(SP1、UART, I2 C、232或自定义等)传给声波通信电路，按照特定的声波通信协议格式，通过声波通信电路进行编码，转换为声波信号，通过声波发送电路将指令发送给手机或电脑等智能终端设备。
[0026]手机、电脑等智能终端设备通过声波接收电路接收到声波指令后，由控制软件对接收到的声波进行解码，获得相应的数据指令，在控制软件中对该指令进行相关处理。
[0027]以上是声波双向通信的方法说明，如图1所示。采用声波双向通信的方法，用户可以通过手机、电脑等智能终端设备对联机产品进行设置或控制，也可以获取联机产品的状态信息，该方法可获得较好的人机交互效果。
[0028]如果考虑到产品的成本，也可以采用声波单向通信的方式，如图2所示。在图2中，联机产品的声波通信电路中只有声波单向接收，没有声波发送功能。声波通信电路通过声波接收电路接收到声波指令后，对其进行解码，获得符合相同通信协议的指令，通过数据线将指令传送给产品控制芯片(MCU)，产品控制芯片根据收到的指令对显示、输出控制、或输入信号检测等电路做相应的控制，从而实现用户的设置。
[0029]采用图2所示的声波单向通信方式，用户只能通过手机、电脑等智能终端设备对联机产品进行设置或控制，而 不能获取联机产品的状态信息，该方法适用于对成本要求较高或对功能要求较低的产品中。
[0030]实施例1:采用声波通信电路与控制芯片方案
图3、图4、图5、图6是采用声波通信电路和控制芯片结合实现联机功能的方案描述。
[0031]图3是产品控制芯片与声波通信电路组成的双向收发实施例电路结构图。
声波通信电路由声波编解码芯片、声波接收电路、声波发射电路组成双向收发声波通信电路。声波接收电路接收外部的声音信号，传送给声波编解码芯片，通过声波编解码芯片内置的A/D采样电路将模拟量的声波信号转换为数字信号，再经过声波编解码芯片内置解码程序，对主要为5KHz~25KHz的声波信号解码，获得相关的指令，声波编解码芯片通过数据线(5?1、以奶、12(:、232或自定义等)将指令传送给产品控制芯片进出相应处理。产品控制芯片也可以通过数据线(SP1、UART, I2C、232或自定义等)将指令传送给声波编解码芯片，声波编解码芯片内置的编码程序按照特定的声波通信协议格式，对指令进行编码，再通过声波编解码芯片的D/A转换电路，将数字信号的指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路发送。声波频率采用音频20-20KHZ和大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz?25KHz的声波频率。
[0032]图4是产品控制芯片与声波通信电路组成的单向接收实施例电路结构图。
声波通信电路由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。声波接收电路接收外部的声音信号，传送给声波编解码芯片，通过声波编解码芯片内置的A/D采样电路将模拟量的声波信号转换为数字信号，再经过声波编解码芯片内置解码程序，对主要为5KHz?25KHz的声波信号解码，获得相关的指令，声波编解码芯片通过数据线(SP1、UART、I2C、232或自定义等)将指令传送给产品控制芯片进出相应处理。
[0033]图5是一个双向通信的声波通信电路原理图。声波接收电路2收到的声波信号通过声波编解码芯片I内部的A/D采样电路转换为数字信号，声波编解码芯片I内置的解码程序对数字信号进行解码，转换为相应控制指令，通过数据线4 (本例中采用标准SPI接口)传送给产品控制芯片。
[0034]声波编解码芯片I也可以将数字指令通过内置的编码程序转换为特定声波通信协议格式的指令，通过内置的D/A数模转换电路转换为模拟量信号，通过声波发送电路3发送。
[0035]图6是声波编解码芯片内部的A/D采样电路和D/A数模转换电路结构图。声波接收电路2收到的声波信号，通过声波编解码芯片I中内置的A/D采样电路5转换为数字信号，再由声波编解码芯片I的内置软件进行解码，获得数字指令。声波编解码芯片I的内置软件将待传送的指令编码为符合特定声波通信协议格式的指令，通过D/A数模转换电路6将指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路3对外发送。
[0036]实施例2:控制芯片内置声波编解码方案
图7、图8、图9是产品控制芯片内置A/D和D/A转换和编解码软件的方案描述。
[0037]图7是产品控制芯片直接与声波接收、发射电路连接的一个双向通信电路结构图。产品控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。由声波接收电路接收到的模拟量的声波信号经产品控制芯片内部的A/D采样电路转换为数字信号，再经过产品控制芯片内置解码程序对主要为5KHf25KHz的声波信号解码，获得相关的指令，由产品控制芯片根据预置的控制软件，控制显示等人机交互界面、输入信号识别电路、输出控制电路做相应的动作。产品控制芯片也可以通过内置的编码程序按照特定的声波通信协议格式，对待发送的指令进行编码，再通过控制芯片内部的D/A数模转换电路，将数字信号的指令转换为模拟量的声波信号，通过声波发送电路发送。声波频率采用音频20-20KHZ和大于20KHz的超声波频率，其中，主要采用5KHz?25KHz的声波频率。
[0038]图8是产品控制芯片直接与声波接收电路连接的一个单向通信电路结构图。产品控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。由声波接收电路接收到的声波信号经产品控制芯片内部的A/D采样电路转换为数字信号，再经过产品控制芯片内置解码程序对主要为5KHf 25KHz的声波信号解码，获得相关的指令，由产品控制芯片根据预置的控制软件，控制显示等人机交互界面、输入信号识别电路、输出控制电路做相应的动作。
[0039]图9是本发明的一个产品原理图。声波接收电路2收到的声波信号，通过产品控制芯片11内置的A/D采样电路转换为数字信号，再由产品控制芯片11的内置解码软件进行解码，获得符合特定声波通信协议格式的指令，根据预置的控制软件，控制人机交互界面8 (显示、按键等)、输入信号识别电路9 (本例中输入信号为电源掉电信号)、输出控制电路7(本例中为继电器输出控制)执行相应功能操作。
[0040]产品控制芯片11也可以通过内置的D/A数模转换电路及预置的编码程序，将待发送的指令转换为声波信号，通过声波发送电路3对外发送。各电路模块由电源降压稳压电路10提供电源。
[0041]以上结合附图对本发明的【具体实施方式】做了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能电源开关,在塑壳中，由产品控制芯片与输出控制电路、输入信号电路、按键电路、显示电路电连接，其特征是:产品控制芯片与声波通信电路连接，通过声波通信电路单向接收或双向收发特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
2.根据权利要求1所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路和声波发射电路组成双向收发声波通信电路。
3.根据权利要求1所述的声波通信电路，其特征在于:由声波编解码芯片和声波接收电路组成单向接收声波通信电路。
4.一种智能电源开关,在塑壳中，由产品控制芯片与输出控制电路、输入信号电路、按键电路、显示电路电连接，其特征是:产品控制芯片与声波收发电路或声波接收电路连接，双向收发或单向接收特定编码格式的声波，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
5.根据权利要求4所述的产品控制芯片，其特征在于:产品控制芯片包含声波解码电路和解码软件或包含声波编解码电路和编解码软件。
6.一种智能电源开关无线通信方法，其特征是:用二个或二个以上不同的声波载频分别代表不同的码元，通过声波通信电路对接收到的声波进行解码和/或对发出的声波进行编码，单向接收或双向收发特定编码格式及特定频率的声波，进行数据通信，声波的频率范围为:音频和/或超声波频率。
【文档编号】H01R13/70GK103762460SQ201210031415
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年2月14日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】陈勇, 李勤 申请人:上海爱加科技有限公司