智能按钮开关及其开关组的制作方法

本发明涉及开关设备技术领域，具体涉及一种智能按钮开关及其开关组。

背景技术：

传统的按钮开关为纯机械开关，结构上只有一个或若干个机械触点，通过通断电流来输出开关信号，接口为接线端子。在科技迅速发展的今天，许多自动控制场合需要使用计算机、PLC控制，传统按钮开关每一个开关需要占用一个IO端口，且不能与PC机直接连接需要增加接口卡。随着开关数量的增加，导线数量会增加，安装难度和故障概率会增加。另外传统按钮开关没有显示功能需要增加标签来指示功能，给安装带来不便，使用过程中按钮开关功能不可变更。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种安装、控制方便且具有显示功能的智能按钮开关及其开关组。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种智能按钮开关，包括壳体，在所述壳体内安装有控制板，在所述壳体上部设有嵌入式安装的按钮帽；

在所述控制板上设有与所述按钮帽对应连接的微动开关，在所述控制板的下部设置有总线接口A和总线接口B，用于使所述智能按钮开关之间相互连接或与外部主控制器相连接；

所述按钮帽为透明材质，在所述按钮帽内部安装有与所述控制板对应连接的微型LCD屏。

优选的，所述壳体下半部为圆柱形外螺纹面，在所述外螺纹面上设有用于固定安装所述开关壳体的塑料螺母。

优选的，在所述控制板上设有微控制器、双RS422总线接口电路和LCD驱动电路。

优选的，所述总线接口A和总线接口B均包括输入输出两组差分信号线和4个电源引脚。电源引脚可以直接连接24V直流电源实现供电，总线接口A、B可实现多个开关时间的平行连接，并可以外部主控制器的RS232接口直接连接，解决了现有的开关需要接口卡的转换才能与计算机相连实现自动控制的问题，使得安装和控制更加方便。

优选的，所述总线接口A或总线接口B通过RJ45连接器与其他所述的智能按钮开关相连接或与外部主控制器相连接。

优选的，所述微控制器为STM32F103CBT6型单片机。

优选的，所述外部主控制器为具有RS232接口的PC机、工业触摸屏或PLC控制器。

在上述技术方案中，两个总线接口可实现多个开关直接的平行连接，并可与外部主控制器的RS232接口直接连接，实现主控制器对开关的通信；两个总线接口同时用于输入输出相应的信息，如：当按钮开关按下时，可以向控制器输出开关处于闭合状态的信息，并在LCD屏上显示；当按钮开关弹起时，可以向主控制器输出开关处于断开状态的信息，并在LCD屏上显示；通过主控制器输入相应信息时，总线接口接收该信息并在LCD屏显示，如用于显示该按键的功用。LCD屏不仅可以显示开关的状态信息，还可显示控制器输入的相应信息；在开关数量众多、且进行同时操作时，每个开关的开关量信息依此输入主控制器不会丢失，更加便于操作和控制。

本发明还涉及一种由上述智能按钮开关组成的开关组，包括多个所述智能按钮开关；在相邻的两个智能按钮开关之间，一个智能按钮开关的总线接口B与相邻的另一个智能按钮开关的总线接口A对应连接；多个所述智能按钮开关依次连接形成所述开关组；所述开关组一端的智能按钮开关的电源引脚连接外部24V直流电源，另一端的智能按钮开关的相应接口与外部主控制器的RS232接口相连接。

开关组的一端连接电源，这样可以通过总线供电，不需额外的电源。通过在总线的一端将相应引脚连接24V直流电源，实现对总线上所有按钮开关的供电。开关组的另一端与主控制器的RS232接口直接连接，实现整个开关组的控制。

优选的，相邻的所述智能按钮开关之间通过两端均为RJ45连接头的8芯双绞线相连接。

优选的，一个开关组中的智能按钮开关数量不超过60个。

本发明的有益效果在于：

本发明智能按钮开关可通过总线接口与外部主控制器直接连接，实现自动化控制；开关之间可平行连接在一起实现总线供电和总线控制，在使用开关的数量众多时，更加便于安装和自动化控制；每个开关上的LCD屏可以实时显示开关的状态，并显示控制器输入的相应信息，使开关的状态更加清晰、功能更加多样化，便于操作。本发明智能按钮开关安装、连接方便，便于实现系统控制，自动化程度更高，更适合开关使用数量较大、空间有限的场合。

附图说明

图1是本发明智能按钮开关的结构示意图；

图2是图1中智能按钮开关的侧视图；

图3是多个智能按钮开关组成开关组时的连接方式示意图；

图4是相邻两个智能按钮开关之间的连接关系图；

图5是智能按钮开关与电源的连接关系图；

图6是智能按钮开关与控制器的连接关系图；

其中， 1为按钮帽，2为控制板，3为微动开关，4为总线接口A，5为总线接口B，6为LCD屏，7为塑料螺母，8为壳体，9为RJ45连接器插头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1：一种智能按钮开关，参见图1、图2，包括开关壳体8和塑料螺母7，开关壳体8下部带螺纹的圆柱插入需要安装的地方并通过塑料螺母7固定。

在壳体8的上表面嵌入式安装有按钮帽1，在壳体8内设有控制板2，在控制板2上设有与按钮帽1对应连接的微动开关3，在控制板2的下部设置有总线接口A和总线接口B。总线接口A和总线接口B均包括输入输出两组差分信号和4个电源引脚，其中一个总线接口的对应引脚可以连接外部24V电源，另一个总线接口可以通过RJ45连接器与外部主控制器的串口直接相连。按钮帽1为透明材质，在按钮帽2内部安装有与控制板2对应连接的微型LCD屏6。在控制板2上设有与两个总线接口对应连接的双RS422接口电路、微控制器以及与LCD屏6对应连接的LCD驱动电路。

其中外部主控制器为PC机、工业触摸屏、PLC等具有RS232接口的设备。

实施例2：一种由实施例1中的智能按钮开关组成的开关组，包括数量不超过60个的该智能按钮开关，相邻的两个智能按钮开关之间，一个智能按钮开关的总线接口B与相邻的另一个智能按钮开关的总线接口A对应连接，参见图3；所有智能按钮开关依次连接形成开关组。智能按钮开关的RJ45连接器引脚定义如图4所示，包含输入、输出两组差分信号和4个电源引脚，每个共8根导线。联机使用时，相邻智能按钮开关的B口和A口直接平行相连，B口的差分输入、输出信号分别与和A口的差分输出、输入信号对接。具体使用时只需通过两端均为RJ45水晶头的8芯双绞线插入即可。开关组一端的智能按钮开关的相应引脚连接24V直流电源，为总线上的所有按钮开关供电，参见图5，另一端的智能按钮开关的相应接口与主控制器的RS232接口相连接，参见图6。

下面以实施例2中的开关组为例来说明本发明的实施方式：

通过开关上的总线接口A、B来输入输出符合ASCII和GB2312编码字符信息，如：当按钮帽按下时，总线接口A、B可以同时向主控制器输出字符串“KEY_ADDR_ON”，并在LCD屏上显示；当按钮开关弹起时，总线接口A、B可以同时向主控制器输出字符串“KEY_ ADDR _OFF”，并在LCD屏上显示；若通过控制器输入信息时，总线接口A或B接收主控制器输入的信息，如字符串“KEY_ ADDR _DIS_开启”，按钮开关LCD屏上会显示汉字“开启”，可用于指示或更改该按钮的功能。

在联机使用方式下，通过外部主控制器上的控制软件进行控制，该智能按钮开关可以实现下列功能：

1.可自动生成地址。当总线连接完毕后，按从左至右相邻按钮开关 B口接A口的方向，从左至右自动生成从1开始的地址。例如4个按钮开关连成总线时，按钮开关从左至右地址分别为1～4；当3号按钮开关按下时，总线两端输出字符串“KEY_3_ON”；当向总线左端或右端输入字符串“KEY_ 2 _DIS_启动”时，2号按钮开关显示相应汉字“启动”。

2.具有防总线冲突功能。如当两个或两个以上按钮开关同时动作时，通过相邻按钮开关的字符串缓存功能，总线左端或右端会依次输出按钮开关的动作信息，而不会造成丢失，例如，当按钮开关2和3同时按下时，按钮开关2向左右同时输出字符串“KEY_2_ON”，向左输出的字符串从总线左端直接输出，向右输出的字符串先缓存在按钮开关3内；按钮开关3向左右同时输出字符串“KEY_3_ON”，向右输出的字符串从总线右端直接输出，向左输出的字符串先缓存在按钮开关2内。待按钮开关2和3各自的信息分别向左右输出完毕后，再分别向左右输出各自缓存的字符串，故无论从总线的哪一端都能得到所有的按钮开关的操作信息。

3.具有断线报警功能。当总线上的一个或多个按钮开关意外断线或移除时，经过短暂的延迟后，剩余部分总线两端会依次输出所移除的按钮开关的报警信息，例如，当按钮开关4被断开时，总线两端同时输出字符串“KEY_4_BREAK”。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。