專利名稱：多功能智能開關的制作方法
技術領域：
本發明涉及開關設備，特別涉及智能開關設備。
背景技術：
開關是人們生活必須品之一，隨著人們的生活水平越來越高，不僅開關的質量越來越好，功能也越來越多樣化。如聲控開關，光控開關，搖控開關等各式各樣的開關應運而生，這些產品的面世給我們的日常應用帶來了極大的方便。但現有的這些開關要想實現多點控制，不能滿足智能化的需求，而且現有的開關不能和3G技術接軌，并且現有遙控開關布線復雜，控制個數少，要實現在任一個房間控制其它房間的開關的開和關，很難實現。

發明內容
本發明的目的在于提供一種控制功能強的多功能智能開關。本發明的目的可以這樣實現，設計一種多功能智能開關，包括至少二個開關單元， 開關單元之間設置一通訊線交換信息數據，每個開關單元具有唯一的識別編碼；開關單元，包括開關單片機、按鍵或觸摸鍵、編碼器、驅動器、開關之間通訊器，其中，開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵輸入的指令以及開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間通訊器；按鍵或觸摸鍵，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；編碼器，為所屬開關單元編制唯一識別編碼；驅動器，接收開關單片機的指令控制驅動開關；開關之間通訊器，用于各開關之間單片機的通訊；各開關通訊器之間通過通訊線交換信息數據。更進一步的，所述開關單元還包括開關顯示器和開關鍵盤；開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵或開關鍵盤輸入的指令以及開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間的通訊器和開關顯示器；開關鍵盤，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；開關顯示器，顯示工作狀態。更進一步的，本發明還包括一個遙控單元，遙控單元與開關單元通過無線信號交換信息數據；遙控單元包括遙控單片機、遙控無線發送器、遙控無線接收器、鍵盤、顯示器；遙控單片機，接收鍵盤輸入的指令以及從遙控無線接收器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給無線發送器并傳送數據給顯示器以顯示當前狀態；遙控無線接收器，接收從開關單元發來的無線電信號，解碼后再傳送給遙控單片機處理；遙控無線發射器，將數據以無線方式發送給開關單元，使開關單元執行相應的功能；鍵盤，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；顯示器，顯示工作狀態；開關單元還包括開關無線發送器、開關無線接收器；開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵輸入的指令以及開關無線接收器或開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給無線發送器并傳送給開關之間的通訊器；開關無線接收器，接收從遙控單元發來的無線電信號，解碼后再傳送給開關單片機處理；開關無線發送器，將數據以無線方式發送給遙控單元。本發明成本低，控制方便，控制功能強，可靠性高，安全性能高，安裝方便，本發明解決了現有開關控制點少，布線難，房間與房間不能隔離控制，不能查詢每個開關單元當前正在運行的狀況等問題。


圖1是本發明較佳實施例的系統示意圖；圖2是本發明較佳實施例的紅外通訊的編碼格式圖；圖3是本發明較佳實施例的開關單元的通訊編碼格式圖；圖4是本發明較佳實施例的遙控單元原理圖；圖5是本發明較佳實施例之一的開關單元原理圖；圖6是本發明較佳實施例之二的開關單元原理圖；圖7是本發明較佳實施例之三的開關單元原理圖；圖8是本發明較佳實施例之四的開關單元原理圖；圖9是本發明較佳實施例之五的開關單元原理圖；圖10是本發明較佳實施例之六的開關單元原理圖；圖11是本發明較佳實施例之七的開關單元原理圖；圖12是本發明較佳實施例之八的開關單元原理圖；圖13是本發明較佳實施例之九的開關單元原理圖；圖14是本發明較佳實施例之十的開關單元原理圖；圖15是本發明較佳實施例開關單元的交流電源非隔離式連接示意圖；圖16是本發明較佳實施例開關單元的交流電源隔離式連接示意圖；圖17是本發明較佳實施例開關單元的直流電源非隔離式連接示意圖；圖18是本發明較佳實施例開關單元的直流電源隔離式連接示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明作進一步的描述。如圖1所示，一種多功能智能開關，包括至少二個開關單元2，開關單元2之間設置一通訊線交換信息數據，每個開關單元2具有唯一的識別編碼；開關單元2，包括開關單片機21、按鍵或觸摸鍵20、編碼器對、驅動器25、開關之間通訊器沈；開關單片機21，接收按鍵或觸摸鍵20輸入的指令以及開關之間通訊器沈傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間通訊器26 ；按鍵或觸摸鍵20，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；編碼器24，為所屬開關單元編制唯一識別編碼；驅動器25，接收開關單片機的指令控制驅動開關；開關之間通訊器沈，用于各開關之間單片機的通訊；各開關通訊器之間通過通訊線交換信息數據。更進一步的，開關單元2之間由其中一個開關單元對其他的開關單元進行更好的控制。所述開關單元2還包括開關顯示器30和開關鍵盤31 ；開關單片機21，接收按鍵或觸摸鍵20或開關鍵盤31輸入的指令以及開關之間通訊器沈傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間的通訊器沈和開關顯示器30 ；開關鍵盤31，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；開關顯示器30，顯示開關單元的工作狀態。更進一步的，增加一個遙控單元，由遙控器對開關單元進行控制。如圖1所示，一種多功能智能開關，包括一個遙控單元1和至少一個開關單元2，遙控單元1與開關單元2 通過無線信號交換信息數據，開關單元2之間設置一通訊線交換信息數據，每個開關單元具有唯一的識別編碼；遙控單元1包括遙控單片機11、遙控無線接收器12、遙控無線發射器13、鍵盤17、 顯示器14 ；遙控單片機11，接收鍵盤17輸入的指令以及遙控無線接收器12傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給遙控無線發射器13并傳送數據給顯示器14以顯示當前狀態；遙控無線接收器12，接收從開關單元2發來的無線電信號，解碼后再傳送給遙控單片機11處理； 遙控無線發射器13，將數據以無線方式發送給開關單元2，使開關單元2執行相應的功能；鍵盤17，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；顯示器14，顯示工作狀態；開關單元2，包括開關單片機21、開關無線接收器22、開關無線發送器23、按鍵或 /和觸摸鍵20、編碼器對、驅動器25、開關之間通訊器沈，其中，開關單片機21，接收按鍵或觸摸鍵20輸入的指令以及開關無線接收器22或開關之間通訊器沈傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關無線發送器23和開關之間通訊器沈；開關無線接收器22，接收從遙控單元1發來的無線電信號，解碼后再傳送給開關單片機21處理；開關無線發送器23，將數據以無線方式發送給遙控單元1 ；按鍵或觸摸鍵20，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用；
編碼器24，為所屬開關單元編制唯一識別編碼；驅動器25，接收單片機的指令控制驅動開關；開關之間通訊器沈，用于各開關之間單片機21的通訊；各開關通訊器沈之間通過通訊線交換信息數據。開關單元2中的鍵盤31功能和顯示器30功能與遙控單元1的鍵盤功能17和顯示器14功能是相同的，不同的是當操作遙控單元1的鍵盤17時，遙控單元1的數據先通過無線信號傳送給開關單元2，再由開關單元2把數據經過通訊器沈傳送給其它開關單元2， 回傳數據時由接收到遙控單元1的無線信號的開關單元2的無信發射器22傳回數據，遙控單元1的顯示器14還要顯示當前的工作狀態，開關單元2的顯示器30此時不顯示；當操作開關單元2的鍵盤31時，開關單元2是直接通過通訊器沈把數據傳送給其它開關單元2， 就不需要通過無線信號傳送數據，回傳數據時直接通過通訊器沈傳回給發送命令的開關單元2，開關單元2的顯示器30還要顯示當前的工作狀態，遙控單元1的顯示器14此時不顯不。所述開關單元2至少設置一個按鍵或觸摸鍵，至少一個為開關選擇鍵。在需要鎖定功能時，所述開關單元2至少設置兩個按鍵或觸摸鍵，其中一個按鍵或觸摸鍵為鎖定鍵， 其余為開關選擇鍵。如果想要某一個電器不受搖控單元1的控制和其它開關單元發出的命令控制，可以通過按下鎖定鍵進入鎖定狀態，不接受搖控單元1和其它開關單元發出的命令控制，但遙控單元1和其他開關單元的查詢狀態命令和控制其它開關單元的功能依然有效。所述開關單元2設有發光LED。發光二極管的設置使開關單元2具有指示功能。 開關單元2在常態下是關的狀態，此時開關單元2上的指示LED燈會亮，對于晚上關燈的時候也方便尋找到開關單元的位置，而且又是與高壓隔離開的，也可以并聯一個帶有LED 燈的按鍵或者觸摸鍵20接到床邊，這樣就更方便尋找并控制。當電器有故障了，就可以看開關單元上的LED指示燈就能看出驅動開關是關斷還是閉合，是電器壞了還是開關單元壞了，此功能能給與使用者極好的安全措施和維修的方便。當LED燈不亮的時候，此時告訴使用者此開關單元有故障了，要去維修。通訊器沈除各開關單元之間通訊之外還有其他用途。當3G手機與通訊器沈相連接，就能實現和3G技術接軌，當輸入相應的命令，就可以實現遠程控制用電器，也可讀出每個開關單元的狀態。可以通過通訊器26實現與電腦相連，并實現PC通訊。所述遙控單片機11和開關單片機21分別設有復位電路15、28。復位電路一般設置在單片機內部，復位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設備裝入廠商預設的一個值， 另外一個功能就是當程序死機的時候，按下復位按鍵，使程序重新進入正常的工作狀態。本單片機的復位電路是內置的，包括一個看門狗定時器，看門狗定時器的作用是在程序死機的時候起到復位作用，使單片機重新進入正常的工作狀態。所述驅動器25為繼電器開關。如圖5、圖7、圖12、圖13、圖14所示的實施例中， 采用繼電器開關?，F在很多家用的開關只是關斷一根火線，如果火線與零線接錯，若使用者不小心接觸到電器就很不安全，而帶繼電器的開關單元就能把火線和零線一起關斷，安全性得以提高。所述驅動器25為半導體開關管。半導體開關管常選用的是可控硅開關或MOS管CN 102540943 A
開關，也可以選用其他的半導體開關管。如圖6、圖9、圖10所示的實施例中，采用可控硅開關；如圖8、圖11所示的實施例中，采用MOS管開關。本發明可以通過搖控單元1控制開關單元所控燈的燈光亮暗度的調節，也可以通過本開關單元的開關按鍵或觸摸鍵20來控制本開關單元所控燈的燈光亮暗度的調節。所述遙控無線發送器13和開關無線發送器23為紅外發射器，遙控無線接收器12 和開關無線接收器22為紅外接收器。紅外發射器和接收器為常用的接發裝置，穩定性也較好。在遙控單元1和開關單元2上分別設有振蕩器16、27，振蕩器給單片機產生所需的時鐘電路。遙控單元1還包括直流供電系統18，給單片機11和其它線路或元件提供正常工作的電壓和電流。所述開關單元2設有交流轉直流供電系統或直流供電系統四，給單片機21和其它線路或元件提供正常工作的電壓和電流。本實施例中采用的是交流轉直流供電方式。開關單元2所控制的電源為交流電或直流電，開關單元的直流地線與交流電源或直流電源的地線連接，開關單元之間設置一根通訊線。如圖15所示，被開關單元2控制的電源為交流電。如圖17所示，被開關單元2控制的電源為直流電。圖中設置開關單元若干個，從1到N。被開關單元2控制的電源為交流電和開關單元2采用交流轉直流供應工作電源方式時，開關單元2的直流地線與交流電的地線連接，開關單元2之間也是設置一根通訊線。本發明中，交流電(市電或其它標準市電或其它交流電，如220V或IlOV等交流電， 簡稱交流電)的零線即為地線。如果是半波整流的交流轉直流的供電方式，因地線就是交流電的零線，所以只用一根通訊線。如果通訊線容易受到外界的干擾，則通訊線要使用屏蔽線。開關單元2所控制的電源為交流電或直流電，開關單元2的直流地線與所控制電源的地線隔離，開關單元之間設置一根通訊線和一根地線，該開關單元之間的直流地線與開關單元2的直流地線連接。如圖16所示，被開關單元2控制的電源為交流電。如圖18所示，被開關單元2控制的電源為直流電。圖中設置開關單元若干個，從1到N。被開關單元 2控制的電源為交流電和開關單元2采用交流轉直流供應工作電源方式時，開關單元2的直流地線與交流電的地線隔離，開關單元之間也是設置一根通訊線和一根地線，該開關單元之間的地線與開關單元2的直流地線連接，即所有開關單元直流地線連接成共同地線。如果采用開關電源供電方式，又要與高壓隔離，則要用兩根線，一根通訊線，一根弱地線。如果通訊線容易受到外界的干擾，則通訊線要使用屏蔽線。編碼器M，對每一個開關單元進行編號，使系統能識別到是哪一個開關單元。此系統可管理的編碼個數為無數多個，本實施例只取32個開關單元為例。編碼器使用的是二進制硬件編碼，編碼從“00000-11111", “00000，，代表十進制“0 ”，，“00001，，代表十進制“ 1 ”， 以此類推，“ 11111 ”代表十進制“31 ”。在使用的時候對每個開關單元進行編碼后，可以讓每個開關單元靈活調整編碼。編碼有以下三種方式1、硬件編碼，用戶可以自行調整每個開關單元的序號數，這種方式成本略高，但是可以在畫PCB板的時候不用撥動開關，而是直接從單片機的腳上直接用一根銅線接到地，在進行編碼的時候用小刀直接割斷，割斷后的為“1”，沒有割斷時為“0”，如果不小心割錯了，可以用電烙鐵把割斷的線再連上，連上后為“0”，詳細的操作會在產品的說明書里面。2、寄存器編碼，寄存器編碼就是在寫程序的時候給一個固定的碼值，如 “00011”，代表一個數字，或者寫入“00001”代表另一個數字，但是這個編碼器就不能靈活更改開關的號數，如果有100個開關，則要用100個程序，很煩瑣。3、記數器編碼，就是在外面接一個按鍵或多個按鍵，這里選用一個作說明，在每個開關上通過按按鍵進行計數，如按二下表示二，按三下表示三，如果斷電后，要重新操作，很麻煩。把每個開關單元的通訊器沈接到一起，常態下為高電平，通訊器沈的傳送協議規定如下無數據時，電平為高電平。起始位同時也是數據位，低電平的時長為Ims代表為二進制“0”，低電平的時長為1. 5mS代表二進制“1”，結束位為2mS以上的高電平。IC間的通訊首先發的是高位，也就是先發特定編碼，后發ID編碼(ID編碼代表的一個數值，如“00001” 代表“ 1，，，“00010 ”代表“ 2，，，“00011 ”代表“ 3 ”等)。一組數據總長為8位，前三位為特定編碼，后五位為ID編碼，在狀態查詢后每發一組數據的間隔為anS，一組完整的數據傳送如圖3所示，其它的以此類推。本實施例包括一個遙控單元1和32個開關單元2，遙控單元1和開關單元2采用紅外通訊，遙控單元1和開關單元2都有紅外的發送和接收功能，32個開關單元通過一根通訊線和開關單片機21的地線相連后相互進行通訊。由于開關單元2的顯示功能和鍵盤功能與遙控單元1的顯示功能和鍵盤功能相同，所以在本實施例中開關單元2的鍵盤功能和顯示功能就不再做描述。如果開關單元個數過太多，I/O的驅動電流不夠的時候，則要在每一個開關單元的通訊器26加一個雙向驅動器。在本實施例中，遙控單元1采用GPC11024A， 對應的OTP是GPC11033A，開關單元2采用GPM6P1004。遙控單元1上的按鍵設置有數字鍵0 9、高位鍵、查詢工作狀態鍵、全關鍵、全開鍵、確認鍵、翻頁選擇鍵、對碼鍵。如發送“1”的時候就按一下遙控單元上的“1”字鍵，如果發送“12”的時候，此時按一下遙控單元上的高位鍵再按相應的數字鍵。翻頁選擇鍵一般設置兩個上翻鍵和下翻鍵。如果采用的單片機的I/O 口不夠，按鍵口沒有那么多，對碼鍵就用高位鍵代替，只要長按此鍵(3S以上的時間)就能實現對碼功能，二個翻頁選擇鍵，只設置一個下翻鍵。當按0 9數字鍵可以選擇需要控制的開關的ID號；當輸入“ 1 ”，則發“ 1 ”，然后編號為“1”的開關單元翻轉(翻轉是指關和開的轉換)，當輸入“15”時則要先按一下高位鍵，才發送“15”，編號為“15”的開關單元翻轉；如果發送兩位數的編碼時，發送完后LED上依然顯示最后發出的ID號，在IOS(這個時間可以根據要求來設定)后遙控單元1進入待機功能。當按查詢鍵后，開關單元2會逐個發送正在工作的開關ID號給遙控單元1，本實施例采用從小到大依次傳送，遙控單元1從小到大依次顯示開關的ID，開始顯的本次查詢后ID最小的ID，當按確認鍵后，發送顯示的ID號，此ID工作的開關單元翻轉，則此ID號清零，并顯示下一個ID ；如果按下翻鍵，顯示下一個工作的ID號，此ID號保留。如果20秒沒有按任何鍵，則查詢顯示結果全部清零，并不顯示任何數值，進入待機狀態。不在鎖定狀態下，當按全關鍵時所有開關單元都要關掉；當按全開鍵時所有的開關單元都打開。對碼，當按住高位鍵時，強行使遙控器和開關的無線傳輸碼值改變。對碼的作用是住戶與住戶離得很近的時候，兩戶用遙控單元都是一樣，有時對面的用戶在控制自己住戶開關單元的時候，會把其他用戶的開關單元誤控制，所以才設置對碼程，一般情況下使用系統默認的碼值。調光控制，是先按下翻鍵再按ID號，再按下翻鍵，調節指定開關單元的燈光亮暗度。有兩個LED8段碼，也可以用IXD顯示。當按對碼鍵時，則發送“ 100”命令給開關單元2，當開關單元2收到此命令后，則遙控單元1和開關單元2開始對碼，遙控單元1的碼值加1，接收到紅外命令開關單元2的碼值也加1，當確定開關單元2都更改新的紅外ID后，接收到對碼命令的開關單元就發送一個 0x55，通知遙控單元1對碼已經完成，此時LED上顯示一個“一”圖樣，同時遙控單元1也發一個0x55給各開關單元2，讓開關單元2來確定遙控單元1收已收到；當再次按下對碼鍵時，重復以上操作；當按第三次對碼鍵時，則返回系統默認的碼值。在沒有收到0x55的這個時間段，遙控單元1按鍵無效，如果5秒(時間可以根據要求來定)后還沒有收0x55，則按最初的碼來實現無線通訊。遙控單元1也可以不發0x55，這里只是讓開關單元2知道遙控單元1已收到確認的碼值了 ；如果程序有死機，或者遙控單元1沒有電了要換電池，則要開關單元2全部關電才能實現重新對碼，要解決此問題，就要用存儲器，把一些相關的信息存儲器起來，不管是死機，還是掉電，也不會出現對碼有誤的情況。實現以上功能的方法很多， 這里不一一列舉。遙控單元和開關單元的通訊命令表
權利要求
1.一種多功能智能開關，其特征在于包括至少二個開關單元，開關單元之間設置一根通訊線交換信息數據，每個開關單元具有唯一的識別編碼；開關單元，包括開關單片機、按鍵或觸摸鍵、編碼器、驅動器、開關之間通訊器； 開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵輸入的指令以及開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間的通訊器；按鍵或觸摸鍵，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用； 編碼器，為所屬開關單元編制唯一識別編碼； 驅動器，接收開關單片機的指令控制驅動開關；開關之間通訊器，用于各開關之間單片機的通訊；各開關通訊器之間通過通訊線交換信息數據。
2.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述開關單元還包括開關顯示器和開關鍵盤；開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵或開關鍵盤輸入的指令以及開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給開關之間的通訊器和開關顯示器； 開關鍵盤，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用； 開關顯示器，顯示工作狀態。
3.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于還包括一個遙控單元，遙控單元與開關單元通過無線信號交換信息數據；遙控單元包括遙控單片機、遙控無線發送器、遙控無線接收器、鍵盤、顯示器； 遙控單片機，接收鍵盤輸入的指令以及從遙控無線接收器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給無線發送器并傳送數據給顯示器以顯示當前狀態；遙控無線接收器，接收從開關單元發來的無線電信號，解碼后再傳送給遙控單片機處理；遙控無線發射器，將數據以無線方式發送給開關單元，使開關單元執行相應的功能； 鍵盤，人機接觸介面，達到控制作用以及功能設置的作用； 顯示器，顯示工作狀態；開關單元還包括開關無線發送器、開關無線接收器；開關單片機，接收按鍵或觸摸鍵輸入的指令以及開關無線接收器或開關之間通訊器傳送來的數據進行處理，處理后的信息數據傳送給無線發送器并傳送給開關之間的通訊器； 開關無線接收器，接收從遙控單元發來的無線電信號，解碼后再傳送給開關單片機處理；開關無線發送器，將數據以無線方式發送給遙控單元。
4.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述開關單元至少設置一個按鍵或觸摸鍵，至少一個為開關選擇鍵。
5.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述開關單元至少設置兩個按鍵或觸摸鍵，其中一個按鍵或觸摸鍵為鎖定鍵，其余為開關選擇鍵。
6.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于開關單元所控制的電源為交流電或直流電，開關單元的直流地線與交流電源或直流電源的地線連接，開關單元之間設置一根通訊線。
7.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述開關單元所控制的電源為交流電或直流電，開關單元的直流地線與所控制電源的地線隔離，開關單元之間設置一根通訊線和一根直流地線，該開關單元之間的直流地線與開關單元的直流地線連接。
8.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述驅動器為繼電器開關。
9.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述驅動器為半導體開關管。
10.根據權利要求2所述的多功能智能開關，其特征在于所述遙控無線發送器和開關無線發送器為紅外發射器，遙控無線接收器和開關無線接收器為紅外接收器。
11.根據權利要求1所述的多功能智能開關，其特征在于所述遙控單元設有直流供電系統，開關單元設有交流轉直流供電系統或直流供電系統。
全文摘要
一種多功能智能開關，涉及開關設備，特別涉及智能開關設備。多功能智能開關包括至少二個開關單元，開關單元之間設置一根通訊線交換信息數據，每個開關單元具有唯一的識別編碼；開關單元，包括開關單片機、按鍵或觸摸鍵、編碼器、驅動器、開關之間通訊器。本發明成本低，控制方便，控制功能強，可靠性高，安全性能高，安裝方便，本發明解決了現有開關控制點少，布線難，房間與房間不能隔離控制，不能查詢每個開關當前正在運行的狀況等問題。
文檔編號G08C17/02GK102540943SQ20121000443
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者昌奎 申請人:昌奎