一种景观鱼缸用智能控制器的制作方法

本发明涉及景观鱼缸的控制领域，具体来说是一种专门为景观鱼缸配备的多功能、高集成度的智能控制器。

背景技术：

养鱼对于爱好者来说，放置一樽景观鱼缸，不仅具有相当的观赏性和娱乐性，还能起到一定的装饰效果。景观鱼缸的周边电子电器物品通常有：照明灯光、变色灯光、投食器、加热棒、造浪泵、空气泵，无论这些物品是手动还是自动开启，它们都属于单一功能部件仅完成单一功能，需要一种像大脑协调四肢那样的管理控制器来实现这些部件的智能化联动和闭环自控，并且还要具有感控、遥控、与手机通信、接入物联网等当前科技水平下的智能化属性，经商业调研发现，市场上未发现这类集中管理控制器的商品。

技术实现要素：

针对上述现有技术或方案存在的不足，本发明设计出一种全新的景观鱼缸用智能控制器，主要解决景观鱼缸的智能化管理控制问题，以及为了实现智能化而涉及的部件装配和安装使用问题。

为了解决智能化问题，本发明在硬件上设计并集成了内置式大功率开关电源组件、四插口可控市电插座组件、无线充电组件、上下水电磁阀驱动组件、rgb三色低压灯带调光调色组件、有线串口通信组件、空气泵组件、漏电保护组件、声音感应组件、移动感应组件、环境照度监测组件、本地设置组件、板载rgb三色灯及调光调色组件、wifi和ism无线联网模组两者可同时选装、投食器管理接口、投食器电机驱动组件、投食器ism无线通信模组；本发明在软件功能上设计了四插口市电插座的逻辑控制和感应控制、上下水逻辑控制、rgb三色灯调光调色与感应控制、空气泵逻辑控制和感应控制、漏电安全控制、投食逻辑控制、感应场景模式可切换、声音感应模式可切换、移动感应范围可切换、声音移动单双鉴可切换、环境照度可预置，并集成了申请人自主知识产权的hexplus物联网通信协议。

本段阐述本发明的各硬件组件的结构特点：内置式大功率开关电源组件是一个完整的150w隔离型高频开关电源，具备过流/过压/过热/欠压等一系列保护自身安全的功能，输入85-265vac，输出24v@6a和3.3v@3a，以裸板形式螺栓固定在控制器内部，给所有硬件组件供电；四插口可控市电插座组件具有四个市电插座(中国大陆新国标五孔插座，市电电压220vac，出口国外可能不同)，每个插座有限流2a的自恢复保险保护且独立受控于微控制器，双向可控硅过零触发，避免造成电流冲击和电网污染；无线充电组件由振荡控制芯片、外围器件及充电线圈及充电开关构成，专用于给独立的测量器(不在本发明文案中涉及)无线充电，充电时，把测量器插到充电卡座，插紧且压住充电开关，无线充电组件的电源接通，开始振荡，充电线圈通过电磁感应向测量器内的受电线圈传递能量；上下水电磁阀驱动组件由总控mos管、上水mos管、下水mos管以及三者的外围器件和接线端子构成，受核心微控制器驱动，接通或断开接线端子上的24v供电，以动作24v电磁阀，使接通或断开水阀门，上水用于向鱼缸灌注清水，下水用于泄放鱼缸污水(长期未换的水)，总控则为了防止意外无法断电(此时水会不停的灌或泄)，提供第二道防线；rgb三色低压灯带调光调色组件由核心微控制器的pwm接口、功率mos管、接线端子构成，由pwm控制rgb三种色灯的24v供电的通断时间，从而实现调光(某色灯的通电时间)调色(三种色在某时段各自累计亮的时间)；有线串口通信组件作为外接预留有线通信端口，提供ttl电平的全双工uart串口或半双工rs485串口，并供出6v@50ma直流电源，过流自动断开以保护内部，该组件有接线端子与外部联接，保证硬件上的扩展预留，软件上暂未开通，不可使用；空气泵组件由微型气泵、pwm直流调压器构成，由核心微处理器的pwm口线调节占空比来调整气泵电机的供电电压，从而调整输出气量的大小；漏电保护组件由电流互感器、运算放大器及外围器件构成，交流市电的零/火线同向穿过交流互感器，无漏电时运算放大器输出恒定电平信号，有漏电则输出相应幅值的模拟电平信号，送核心微控制器ad转换得到数字信号，数字信号再经过软件滤波算法和功能算法后决定是否发生漏电，如发生漏电，系统会关闭所有外接插座/端口以防伤人，并向手机app持续发送漏电警报，直到漏电解除；投食器是一个独立的设备，用于向鱼缸投食，当它不和控制器联接时，启动xplus协议与外部双向通信，接入物联网，当它和控制器联接时，只需滑插入卡槽即可，无需联接线缆，卡槽的弹性触针和金手指会有线联接控制器和投食器，因此插入/拔出非常便捷，联入控制器后，投食器完全受控制器控制，自主功能(如xplus协议、定时投食等)停止运行，投食器由一体化料仓的外壳、附加料瓶(可选)、送料螺杆、传动齿轮、送料电机及驱动组件、ism无线联网组件、本地设置组件、内置锂电池及充电组件、与控制器有线联接端口、微控制器运行超低功耗软件；投食器管理接口侠于控制器一侧，用于有线联接投食器，此后投食器不再自主运行，而是受控制器控制，管理接口一端插线头联接控制器主电路板，一端联接滑插卡槽金手指，这样使控制器和投食器的联接非常便捷；声音感应组件由高灵敏全向咪头、信号偏置电路、信号选通电路、运算放大电路构成，无声音时输出恒定电平信号，监测到声音输出相应频率和幅值的模拟电平信号，送微控制器ad转换得到数字信号，数字信号再经过软件滤波算法和功能算法后决定触发或不触发联动的组件(如rgb灯、某插座、气泵等预置的组件，下同)；移动感应组件由本公司正在申请专利的微波移动探测传感器构成，无物体移动时输出恒定电平信号，监测到移动输出相应频率和幅值的模拟电平信号，送微控制器ad转换得到数字信号，数字信号再经过软件滤波算法和功能算法后决定触发或不触发联动的组件；环境照度监测组件由光敏管和偏置电路构成,当环境光线由明变暗则电平信号由低变高，送微控制器ad转换得到数字信号，数字信号再经过软件滤波算法和功能算法后更新环境光照实时状态字，该实时状态字和预设阀值比对，以决定允许或不允许声音/移动的感应触发联动的组件，比如用户设置当环境光照明亮时不允许声音或移动来感应开灯；本地设置组件由一个多功能轻触按键和状态指示灯构成，用于智能控制器的一些初始化操作和出于数据安全考虑不允许远程命令的特定操作；板载rgb三色灯及调光调色组件由3颗1w的rgb三色灯珠分两组焊装在主板上、由核心微控制器的六路pwm控制，每3路pwm控制一组，驱动恒流芯片实现各灯珠调光和调色，3颗灯珠可各自选择不同的透镜换装在壳体上，以实现不同的灯光效果，如安装平板镜片则散射光，安装凹透镜片则聚光即射灯，安装单面凸透镜片则平行光即光柱灯；wifi和ism无线联网模组两者可同时选装，wifi联入以太网，ism低频联入私有蜂窝网，使异构网络的所有智能设备互联互通，融入整个物联网。

本段阐述本发明的软件功能：四插口市电插座的逻辑控制和感应控制，逻辑控制有预置定时和实时命令，每插口单独控制市电的接通时长，可指定加热器和造浪泵在哪个插口，可指定加热时是否需要造浪(目的是搅拌，使水温快速扩散)，感应控制是当监测到有效声音/移动时，指定的联动插口接通市电并在设定的时长后关断市电，比如感应到移动，接通指定插口的市电，插在其上的造浪泵工作，水草开始波动，营造生机的氛围,联动时间内无移动则在计时结束后断开市电，造浪泵停止工作；上下水逻辑控制预设每隔多少天换一次水，每次换水在几点钟开始，下水(泄放)多长时间后停止，开始上水(灌注)，上水多长时间后停止并完成上下水，当使用水温/水位测量器时，上下水的时长受预设值和测量器通信数据双重控制，当水位触达两者任意其一则本操作停止，下一操作继续；rgb三色灯调光调色与感应控制由核心微处理器的三线pwm各自驱动rgb三色灯，通过软件改变pwm占空比实现调光和调色，当监测到有效声音/移动时，灯光亮起并根据预设模式律动，律动是随着感应的节奏变动，例如移动越快灯光色彩变动越快，或随着声音的变化而灯光色彩变化，如何变化由预设的模式决定，有以下模式即变、缓变、过渡、呼吸、自适应；空气泵逻辑控制和感应控制设定每隔多久打开气泵向水中注空气以增加水的含氧量，开泵多久后停止，可预置出气强度，目的是减小气泵噪音或调整水中气泡密度以适应感观体验，当控制器被切换到睡眠模式时，气泵的出气强度自动减小一半，目的是减小噪音不影响人们睡眠，特别说明的是，本发明已保障气泵在最强出气量时噪音实际非常小，但噪音的敏感度是因人而异，阅读者不要误以为本发明的气泵噪音很大；漏电安全控制可预置漏电ma阀值在1-30范围内，当实时漏电值大于阀值即发生漏电，核心微处理器的软件会驱动关闭所有外接插座/端口以防伤人，并向手机app持续发送漏电警报，直到漏电解除；投食器逻辑控制每天可预置五个投食时间点，可预置投食电机转动时长即相当于设定投食量；感应场景模式有常规/睡眠/安防，各模式下声音感应和移动感应的触发条件可置为不同，比如离家出门后，从标准模式切换到安防模式，移动探测范围自动从标准模式的1米切换到安防模式的10米、任何物体在该区域的移动感应将从组件联动切换到触发警报信息发给用户手机或物业中心；声音感应模式有清脆/浑厚/长时/双清音/双浑音等，例如设定睡眠模式时声音感应模式是双浑音，则睡眠后想要感应到联动组件，则要自然间隔的两声“嗯”才能产生有效感应，其它声音则不起作用；移动感应范围可选1-10米，例如常规模式下移动范围设为2米，睡眠模式下设为1米，则在相应模式下在相应范围内移动，才能有效触发；声音移动单双鉴可选，对于嘈杂场景，用户选择双鉴，则必须同时满足声音和移动条件才会有效触发；环境照度可调，即环境光照暗到什么程度，才允许声音和移动感应；hexplus物联网通信协议用于设备群自诊断/自维护/自组网/自路由，无需为群组额外配置集中器/转发器等设备，hexplus协议用公钥和私钥两把钥匙加密通信数据，保障用户数据不被有效窃取，hexplus协议有防伪造防篡改的数据包验证机制，非法的数据包将不被执行并引发入侵警报，hexplus协议保障异构网(wifi网和ism私有蜂窝网)之间数据的透明传播，hexplus协议能使蜂窝网设备自动组网成星形/棒形/星棒形拓朴，保障数据能自动路由而无需考虑中继/级联。

本发明在部件结构和装配方面有以下优特点：整个发明包含二个独立设备：控制器、投食器，二者既可单独使用也能组合使用，另外，本发明还有另外几个安装配件供选装：滑插套件、l形滑板支架、u形卡件。投食器采用大叶片螺杆旋转出料，能保证颗粒较粗的鱼食料顺利出料，除主壳体的一体化料仓外，还可外接料瓶，料瓶由瓶盖、推料弹簧、推料活塞、瓶身这几部分拼装而成，既方便装料又便于料瓶在任何方向上送料入料仓，投食器主壳体有三面可拧装料瓶，主要目的是适应用户的安装空间，避免安装使用时放置不下，如空间允许也可使用最多三个料瓶，既可分装不同的食料又可延长加料周期。控制器外壳由上壳、下壳、左封板、右封板构成，螺丝固定，外壳与内部各部件相互扣合，融为一体，上壳顶面有散热孔和固定l支架的螺栓孔，允许用户卧式或立式使用l支架以适应多种安装方式，下壳底面有功能按键位、声音蜂窝孔、光敏管孔、rgb灯透镜孔位，其中透镜孔位采用外部卡接方式装配各种类型的透镜镜片(例如平板镜、凹透镜、凸透镜等)以得到各种光线效果，由于采用外部卡接方式，更换透镜非常方便，右封板上有电源进线插座的开孔，焊在内部插座电路板上的梅花型电源插座穿出右封板，被框在孔口，能耐受任何方向上的插拔扭力不会受损，左封板上预留扩展孔，不用时装配盲板封堵，要联接投食器时去掉盲板，装配滑插套件，即可固定投食器到控制器上并自动实现有线电联接，滑插套件具有自锁紧功能，滑插到底自动锁紧，且滑动方向可在三个方向上选择，主要目的是适应用户的安装空间和使用习惯，使滑出/插入投食器更顺手，在控制器的两个侧面分别布置强电和弱电端口，强电侧布置有四插口可控市电插座，弱电侧分别布置有无线充电卡座、上下水电磁阀接插端子、rgb灯带接插端子、预留功能接插端子、空气泵出气口、保险管座，当测量器需要充电时，插入无线充电卡座，触通卡座底部的充电开关，即开始充电，拔出测量器，充电开关断开，内部的充电组件停止工作，安装配件的l形滑板支架可以把控制器安装在墙板上、并可滑动调节距离，以适应不同的应用要求，u形卡件用于把控制器夹在玻璃或木板等材料边缘，无需预置固定安装孔，l形滑板支架和u形卡件可单独使用，又可组合使用，以适应不同的安装应用要求。

本发明在用户安装使用方面有以下优特点：安装方面，固定控制器可以采用侧装、吊装、夹持，以适应不同的应用环境，侧装使用一块l形滑板支架，短板用螺栓固定在侧面墙板上，控制器用螺栓联到l形滑板支架长板上，滑动控制器调节到合适位置后锁紧螺栓，吊装使用两块l形滑板支架，短板分别固定在底面墙板和控制器，长板重叠，滑动调节高度到合适位置后锁紧螺栓，夹持则同时使用l形滑板支架和u形卡件，两者用螺栓固定为一体后，控制器用螺栓联到l形滑板支架长板上，滑动控制器调节到合适位置后锁紧螺栓，最后再把u形卡件夹持到侧面墙板或鱼缸侧面玻璃上,拧紧夹持紧固螺杆。使用方面，控制器已高度集成常用功能，只需把具体执行器(加热棒、造浪泵、电磁阀、外置灯带等)插入控制器相应端口，强电和弱电分区明显，且有完备的漏电保护机制保证人身和材物安全。投食器单独使用时，用u型卡件夹持在鱼缸侧壁板上，投食器和控制器组合使用时，分别先装配滑插件在各自封板上，再滑插联接两者即可。

附图说明

图1：系统整体结构分解图图2：系统完整装配右侧视图

图3：系统完整装配左下侧视图图4：智能控制器分解图

图5：智能控制器内部构件分解图图6：智能控制器主电路板图

图7：智能控制器左侧电路板图图8：智能控制器右侧电路板图

图9：智能控制器电源电路板图图10：滑插套件分解图

图11：投食器分解图图12：投食器电路板图图13：食料瓶分解图

附图标记：1食料瓶2投食器3投食器滑插件4控制器滑插件5l型滑板支架6智能控制器7u型卡件8料仓盖9充电开关孔10无线充电卡座11上水电磁阀接线端子12下水电磁阀接线端子13外接rgb灯带接线端子14扩展预留接线端子15气嘴16保险管座17夹持紧固螺杆18左rgb灯珠透镜19中rgb灯珠透镜20右rgb灯珠透镜21声音孔22光敏管孔23控制器功能键按位24出料口25料仓盖26投食器功能键按位27市电插座四28市电插座三29市电插座二30市电插座一31封孔盲板32左封板33右封板34右侧电路板35主电路板36系统电源电路板37左侧电路板38散热铝板39声音咪头40光敏管41控制器功能键42移动感应组件43系统状态指示灯44市电插座四开关指示灯45市电插座三开关指示灯46市电插座二开关指示灯47市电插座一开关指示灯48主电路板装配固定孔49rgb照明灯珠50侧装电路板卡槽51气泵开关指示灯52外接rgb灯带指示灯53无线wifi模组54下水开关指示灯55上水开关指示灯56系统状态指示灯57核心处理器58无线ism模组59信号线排插60市电火线接线端子61市电插座62市电内供端子63轻触充电开关64漏电互感器65空气泵66无线充电线圈67电源适配电路板装配固定孔68灯带电压输出端子69系统低压电源输出排针70系统电源电路板市电输入端子71触针过孔72导向滑槽73弹性触针74排线过孔75控制器滑插件装配固定孔76金手指线路板77触针线路板78投食器滑插件装配固定孔79送料螺杆80内置锂电池81投食器电路板82电路侧封板83投食器主壳84螺杆齿轮85料仓侧封板86带进料口的料仓侧封板87通信天线88无线ism模组89电机驱动组件90投食器微处理器91送料电机92电机齿轮93投食器状态指示灯94充电usb口95瓶盖96推料弹簧97推料活塞98瓶身99上壳100拼装合体电路板集群101下壳

附图具体说明：标记8有多少以便从任意方向灌料或联接料瓶，标记63从标记9冒出，当在标记10上插紧测量器会按压触通标记63，标记15接气管给水增氧，标记16内装市电总线保险管，标记18-20可随时更新不同功效的透镜，标记31为标配，当要用投食器时拆换为标记4,标记38是一体式散热板，为电源功率器件和rgb照明灯珠散热，所有的指示灯均为侧发光，从散热孔透光，标记50有两行各4道，分别固定左侧和右侧立插装配的电路板，增加结构强度，标记43和56相同，仅方便用户从任意一边查看系统状态，标记60接保险管座，标记62和70接插，标记64中孔穿过市电进线的零火两线，监测漏电，标记67有4个装配孔，标记68接插到标记34上，为外接rgb灯带供电，标记69接插到标记35上，为整个系统提供24v和3.3v电力，标记73焊在标记77上，和标记76接触，电信号联接投食器和控制器，标记74是标记76焊的排线的通道，排线插到标记35上，标记75有4个沉头自攻螺钉孔，螺钉拧紧在控制器上下壳体上，标记78也有4个自攻螺钉孔，螺钉拧紧在标记83上，标记85和86二选一，当要在该方向上使用料瓶时选装后者。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行具体实施的描述。

一种专门为景观鱼缸配备的多功能、高集成度的智能控制器，由三个设备组成：控制器、投食器、测量器，三者可互不相干独立使用，也可组合在一起使用，测量器不在本发明申请文案中涉及。控制器装配方面，系统电源电路板接插在主电路板上，再把一体式散热铝板放到系统电源电路板上，用螺栓把这三块部件固定在一起后，接插左侧和右侧电路板到主电路板上，再用三条短线插接：火线进端-互感器孔-保险管座进端、保险管座出端-火线出端、零线进端-互感器孔-零线出端，以完成总保险和漏电监测的线路装配，然后，把拼装合体电路板集群放入下壳，两者用自攻螺丝紧固，扣合上壳后，再扣合左封板和右封板，再沉头自攻螺丝紧固左封板和右封板四角的装配孔，最后在左封板上自攻螺丝紧固封孔盲板，完成控制器的装配。控制器安装方面，当侧装固定在墙板上时，先把l型滑板支架的短边用螺栓固定在墙板上，再把控制器上壳用螺栓挂在l型滑板支架的长边，左右滑动调节控制器到合适位置后，拧紧螺栓使其不能滑动，最后插上电源线；当顶装固定在墙板上时，先把l型滑板支架的短边用螺栓固定在墙板上，再用另一片l型滑板支架的短边用螺栓固定在控制器上壳，把两个滑板支架的长边重叠，用螺栓挂在一起后，上下滑动调节好高度后，拧紧螺栓使其不能滑动，最后插上电源线；对于侧面夹持(不用螺栓固定)在墙板上，先螺丝紧固l型滑板支架和u型卡件成一体，再把u型卡件套入墙板，拧动夹持紧固螺杆使其卡紧在墙板上，这要求墙板厚度不能超过30mm,通常是夹持在玻璃缸侧壁板上，最后再螺栓紧固l型滑板支架的长边和控制器上壳，方法与前述相同。投食器装配方面，投食器电路板的电机d轴上套入齿轮后，推入主壳的电路仓，锂电池也推入电路仓，位于电路板下面，电池插线插到电路板上后装配电路侧封板并自攻螺丝拧紧，然后把螺杆齿轮套入送料螺杆后，整体推入料仓，再装配料仓侧封板并自攻螺丝拧紧，如需使用料瓶则拧装在合适的面上，其它面的料口则用料仓盖封堵，不使用料瓶也可以，食料直接加进主壳的料仓后，拧装料仓盖即可，附加料瓶可以加大料仓，延长加料周期。投食器单独使用时，用u型卡件夹持在鱼缸侧壁板上，投食器和控制器组合使用时，分别先装配滑插件在各自封板上，再滑插联接两者即可。

特别指出，本发明的说明书描述的是智能控制器全功能的状况，在商品化时，根据高/中/低档的价格策略，功能组件会有相应的删减，比如没有移动感应组件及功能或没有ism通信模组及功能，以便满足用户基于性价比的多样化选择。

最后指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理前提下，还可以对本申请公开的硬件组成、软件功能、控制逻辑和连接关系等做出若干改进、替换和润饰，这些改进、替换和润饰也应视为本申请的保护范围。