一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置的制作方法

本实用新型涉及智能家电领域，特别是指一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置。

背景技术：

由于吊扇调速存在诸多问题，楼宇中需要一套技术先进、运行可靠、功能完善的智能控制系统，系统能够对辖区内所有的吊扇实现实时的智能监控与管理，现有的吊扇控制系统大多为人工控制吊扇的开关，但由于存在温度变化或者人流变化等诸多不确定因素，这样的控制系统往往存在太多的弊端，例如，在温度较低或者人流量过少时开启吊扇就会浪费能源，并且需要人为控制，浪费人力。虽然随着科技的发展，出现了利用WiFi和高频信号控制吊扇，这两种通信方式主要缺点在于：(1)通信距离短，不能实现大范围的通信；(2)每一种通信方式都需要相应的硬件配备，如WiFi通信，需要网络接入和相应的无线设备，一般的大功率的无线设备不仅成本高，而且传输距离短，虽然移动或者电信的无线设备通信距离比较长，但显然设备的成本会相当的高。家庭使用的无线路由传输距离一般为10米左右，并且穿透能力很弱。

专利CN200972701Y提供了一种基于无线电波的吊扇调速装置，通过高频信号实现对电扇的控制，但是无线电波方式有其缺点：商业用途的无线电波价格较高，一般的传送数据量大，造成功率较大，成本高，并且无线电波的传输距离短，随着距离的加大，无线电波信号容易受到干扰，稳定性差；

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置，以解决现有技术所存在的无线电波信号传输距离短、容易受到干扰、稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置，包括：利用低压电力线进行载波通信的载波通信模块、微处理器、继电器、调速电容、电压检测模块、吊扇调速面板及为所述载波通信模块、微处理器、继电器、调速电容、电压检测模块进行供电的电源模块；其中，

所述载波通信模块、继电器、电压检测模块、电源模块分别与所述微处理器相连；所述电压检测模块与所述吊扇调速面板相连；所述继电器与所述调速电容相连。

进一步地，所述载波通信模块与所述微处理器通过串口进行数据通信。

进一步地，所述电源模块包括：第一电压转换单元；

所述第一电压转换单元，用于将交流电转换为两路直流电，其中，所述两路直流电的电压分别为12V和5V，所述5V直流电用于为所述继电器供电。

进一步地，所述电源模块包括：第二电压转换单元；

所述第二电压转换单元，用于将所述第一电压转换单元转换得到的12V直流电转换为5V直流电，为所述载波通信模块供电。

进一步地，所述电源模块包括：第三电压转换单元；

所述第三电压转换单元，用于将所述第一电压转换单元转换得到的5V直流电转换为3.3V直流电，为所述微处理器供电。

进一步地，所述装置还包括：隔离保护模块；

所述载波通信模块通过所述隔离保护模块与所述微处理器相连。

进一步地，所述电源模块为所述隔离保护模块供电。

进一步地，所述隔离保护模块为数字隔离模块。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过吊扇调速面板控制吊扇或微处理器通过载波通信模块以低压电力线载波通信的方式控制吊扇、获取吊扇状态，本实用新型的传输方式为低压电力线载波通信，这种通信方式有着其他通信方式无法比拟的优点，不易受到干扰，稳定性好，且电力线分布范围广、密度大，不需要重新布线，投资成本低，并且电力线的通信距离一般无中继的情况下为1km，电力线负载小的时候，可达几公里，比普通的WiFi或者传输距离远，并且由于电力线的自身特点，便于对测量仪的维护，能够减少很多人力和物力成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于低压电力线载波的吊扇控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的第一电压转换单元电路原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的第二电压转换单元电路原理示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第三电压转换单元电路原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电压检测模块电路原理示意图；

图6为本实用新型实施例提供的基于低压电力线载波的吊扇控制装置的详细结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的隔离保护模块电路原理示意图。

[主要元件符号说明]

11：载波通信模块；

12：微处理器；

13：继电器；

14：调速电容；

15：电压检测模块；

16：吊扇调速面板；

17：电源模块；

18：隔离保护模块。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型针对现有的无线电波信号传输距离短、容易受到干扰、稳定性差的问题，提供一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置。

如图1所示为本实用新型实施例提供的一种基于低压电力线载波的吊扇控制装置，包括：

利用低压电力线进行载波通信的载波通信模块11、微处理器12、继电器13、调速电容14、电压检测模块15、吊扇调速面板16及为所述载波通信模块、微处理器、继电器、调速电容、电压检测模块进行供电的电源模块17；其中，

所述载波通信模块11、继电器13、电压检测模块15、电源模块17分别与所述微处理器12相连；所述电压检测模块15与所述吊扇调速面板16相连；所述继电器13与所述调速电容14相连。

本实用新型实施例所述的基于低压电力线载波的吊扇控制装置，通过吊扇调速面板控制吊扇或微处理器通过载波通信模块以低压电力线载波通信的方式控制吊扇、获取吊扇状态，本实用新型的传输方式为低压电力线载波通信，这种通信方式有着其他通信方式无法比拟的优点，不易受到干扰，稳定性好，且电力线分布范围广、密度大，不需要重新布线，投资成本低，并且电力线的通信距离一般无中继的情况下为1km，电力线负载小的时候，可达几公里，比普通的WiFi或者传输距离远，并且由于电力线的自身特点，便于对测量仪的维护，能够减少很多人力和物力成本。

本实施例中，所述调速电容与吊扇相连。

本实施例提供的基于低压电力线载波的吊扇控制装置可以实时收集和控制吊扇的状态，并能够根据收集到的数据，有效实现对吊扇的智能管理和控制。本实施例提供的基于低压电力线载波的吊扇控制装置，结构简单、操作简单、使用便捷、运行可靠、寿命长、大大减少了电力资源浪费、成本低、能提高通信的传输距离，能够对建筑吊扇进行控制。

本实施例中，为了更好地理解本实施例提供的基于低压电力线载波的吊扇控制装置，对吊扇控制装置中的各个组件进行说明：

微处理器可以采用高性能工业级微处理器STM32F103，STM32F103是由ST公司研制而成，该芯片内核为ARM公司的32位Cortex-M3处理器。微处理器主要完成对继电器控制、查询吊扇开关状态以及与上位机的通信功能，例如，微处理器可以把包含吊扇开关状态的信息发送给上位机。

电源模块是整个装置正常工作的关键部分，电源模块设计的好坏直接影响到装置的稳定性和性能。由于装置的供电电压多并且幅值也不相同，并且装置对电源的性能要求高并且要求体积小、重量轻，因此，采用高性能开关电源的形式，根据供电需求以及考虑现场的环境因素，加入了金升阳科技有限公司出品的工业级交流/直流隔离电源模块，可以提高装置的安全性及可靠度，提高电磁兼容(Electro Magnetic Compatibility，EMC)的特性并保护二次侧。该方案能很好的满足低压电路的需求。如图2所示，所述电源模块包括：第一电压转换单元，第一电压转换单元能将由220V交流电转换为两路直流电，所述两路直流电的电压分别为：12V和5V，，得到的5V直流电可以为继电器供电。所述电源模块还包括：第二电压转换单元和第三电压转换单元，所述第二电压转换单元，用于将所述第一电压转换单元转换得到的12V直流电转换为5V直流电，为所述载波通信模块供电，如图3所示；所述第三电压转换单元，用于将所述第一电压转换单元转换得到的5V直流电转换为3.3V直流电，为所述微处理器供电，如图4所示。

本实施例中，由于需要检测吊扇调速面板的档位状态，而吊扇调速面板是纯机械结构，所以采用电压检测模块检测不同档位下的电压值。本实施例中，可以选用芯片LTC1966实现电压检测模块的功能，LTC1966可接受单端或差分输入信号，并且支持高至4的峰值因数。差分输入范围为1V峰峰值。电压检测模块可以将分压后的交流电压转换为对应的直流有效值信号，供微处理器处理。电压检测模块电路如图5所示。本实施例中，所述吊扇调速面板通过电压检测模块与所述微处理器连接，吊扇调速面板的输入端火线为继电器的输入，吊扇调速面板的输出端提供电压检测模块的输入。

本实施例中，所述继电器，控制端由5V供电和微处理器引出的控制线，工作电路电压为市电220V。继电器在两种情况会吸合或者断开：

(1)当外界对吊扇调速面板进行控制，此时微处理器会判断出吊扇调速面板有动作，断开控制调速的继电器，从而实现对吊扇的控制；

(2)上位机通过低压电力线载波下发命令，此命令分为两个方面：查询吊扇的当前档位状态和控制吊扇的档位。当为查询状态命令时，微处理器查询电压检测模块检测到的电压值的状态，把查询的状态通过低压电力线载波返回至上位机；当为控制命令时，微处理器解析此命令为控制吊扇的档位，按照命令来对继电器做响应的控制，通过调速电容控制吊扇的转速，然后把确认帧发送至上位机用来确定微处理器已完成控制要求。

由此便可以实现外界和上位机同时控制吊扇。也就是说，本实施例中，对吊扇的控制包括两个方面：上位机控制和外界控制。

1)上位机控制：每个上位机可以与多个微处理器相连，当上位机通过载波通信方式对相应的微处理器发命令帧，微处理器接收到命令帧时，通过判断命令帧内容，对继电器进行相应的操作。命令帧主要分为以下内容：1.初始化以采集到不同档位下的电压值；2.控制吊扇以0档至5档转速工作。完成操作后通过电力线载波向上位机发送确认帧，已确定完成相应操作，在操作时，首先要断开吊扇调速面板输出端的继电器，然后再根据命令帧的具体档位控制对应继电器的吸合与断开。

2)外界控制：当吊扇调速面板有动作时，微处理器也会对吊扇进行控制，此时，连接调速电容的继电器全部断开，然后吊扇调速面板输出端的继电器闭合，实现对吊扇的控制。

因此，本实施例可以同时实现外界控制和上位机控制两种方式，由于结构简单、控制方便可以广泛的应用到建筑吊扇控制中。

本实施例中，优选地，所述载波通信模块与所述微处理器通过串口进行数据通信，另外还有IO口线直连实现事件的触发和设置。载波发送的信号通过载波通信模块耦合到电力线，接收信号通过载波通信模块解耦，整个过程实现信号的收发。载波通信模块内部包含数据处理主芯片，发送和接收配置线路，通过变压器线圈实现与电力线的耦合，数据处理主芯片是载波的收发处理芯片，与微处理器之间串行通信。

在前述基于低压电力线载波的吊扇控制装置的具体实施方式中，进一步地，所述装置还包括：隔离保护模块；

所述载波通信模块通过所述隔离保护模块与所述微处理器相连。

本实施例中，如图6所示，所述载波通信模块11通过所述隔离保护模块18与所述微处理器12通信，这样，通过隔离保护模块18把载波通信模块11与微处理器12隔离开，能有效消除电力线信号干扰，保护微处理器12并维持通信信号的稳定性，从而实现精确控制，可靠性强。

在前述基于低压电力线载波的吊扇控制装置的具体实施方式中，进一步地，所述电源模块为所述隔离保护模块供电。

在前述基于低压电力线载波的吊扇控制装置的具体实施方式中，进一步地，所述隔离保护模块为数字隔离模块。

本实施例中，由于装置有强电接入，为了对微处理器进行保护，在微处理与载波通信模块之间设计了隔离保护模块，优选地，所述隔离保护模块为数字隔离模块，采用工业级Si8663型号的数字隔离芯片实现所述数字隔离模块的功能。数字隔离芯片Si8663具有六路通道其中三路的传输方向由微处理器到载波通信模块，其余三路通道的传输方向是由载波通信模块到微处理器；数字隔离芯片Si8663具有宽范围的工作温度，数据传输速率150Mbps，是目前业界最高的水平；与同类产品比较，抖动性能最低，可保证具有最低的数据传输错误和误码率。数字隔离模块电路原理图如图7所示。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。