一种基于电磁感应发电装置的无线多控照明控制系统的制作方法

本发明涉及无线控制系统领域，更具体地，涉及一种基于电磁感应发电装置的无线多控照明控制系统。

背景技术：

目前最常用的照明控制开关是通过接入电源线的方式实现控制照明灯的亮灭。由于控制开关位置和受控灯通常存在一定距离，这需要增加线材来实现控制，安装布线也较为繁琐。特别是遇到多开关控制单个灯等需要实现多控时，布线更加复杂。

随着半导体技术发展，芯片成本逐步下降，市场上也逐步推出无线控制开关实现照明控制。这类照明开关内部包含无线发射模块，由电池供电，照明灯处安装有接收模块，当按下开关时，接收模块收到信号后控制灯的亮灭。这解决了传统开关安装布线繁琐的问题，但在使用过程中定期需要更换电池，引入了新的问题。尤其是在电池没电忘记更换的情况下，照明灯无法控制，带来非常不好的用户体验。

自获能技术的研究和发展，使得自发电的发电装置代替电池为无线发射模块供电成为可能。这种发电装置采集周围环境中的能量，如光、温度差、振动等，转化为电能实现供电。但受限环境因素，例如利用光能，难以保证需要的时候有足够的光能供应，而转化为电能后储存的话，同样又带来电池一样的弊端，因此并不可靠。另外，由于环境中采集的能量密度低，难以小型化；供电的能量少，使得无线通信不可靠、传输距离短、控制方式单一，因此想利用这种发电装置代替电池，使用在无线控制开关中，仍存在较大的困难。

技术实现要素：

本发明提供一种基于电磁感应发电装置的无线多控照明控制系统，该系统可保证充足供电的同时，保证稳定、可靠的通信。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种基于电磁感应发电装置的无线多控照明控制系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括电磁感应发电装置、电源管理模块、第一主控制器、射频发射模块和按键模块，电磁感应发电装置与电源管理模块连接，电源管理模块还分别与第一主控制器和射频发射模块连接，按键与电磁感应发电装置和第一主控制器连接；

所述接收端包括开关电源、第二主控制器、射频接收模块、控制模块和对码按键模块组成，开关电源连接到市电，开关电源还分别与第二主控制器和射频接收模块连接，第二主控制器还分别与对码按键模块和控制模块连接，控制模块与照明设备连接。

进一步地，电磁感应发电装置包括一开关机构，该开关机构包括永磁体、开关按键、绕有铜线圈的铁芯，转轴、弹簧；铁芯绕有铜线圈的一端在永磁体的磁场内运动，铁芯的另一端与弹簧连接，铁芯固定在转轴上且通过按键挤压弹簧带动铁芯在转轴上转动，铜线圈连接到电源管理模块。

进一步地，所述电磁感应发电装置的发电过程如下：

按下开关按键，触碰挤压绕有铜线圈的铁芯使之绕转轴转动，铁芯在永磁体中运动，磁通量发生变化，产生电流到电源管理模块中；

按下开关按键时弹簧压缩，松开开关按键后，弹簧弹力使铁芯再次绕转轴转动，再次产生电流到电源管理模块中。

进一步地，在开关按键的按下和弹起状态通过电源管理模块发送到第一主控制器中，第一主控制器中可随时读取开关按键的按下和松开状态。

进一步地，所述电磁感应发电装置在发电过程中，第一主控制器识别开关按键的状态，当开关按键处于按下状态时，第一主控制器使得电源管理模块处于休眠状态，不触发射频发射模块发射信号，当开关按键处于松开状态时，第一主控制器使得电源管理模块处于工作状态，触发射频发射模块向接收端发射信号。

进一步地，所述发射端的按键模块上的每一按键在第一主控器中设置一个地址码，接收端的第二主控器中设置有地址码对应的地址库，当接收端接收到发射端发来的无线控制信号时，获取地址码并与地址库中的地址码对比，当匹配相同时，控制照明设备动作。

进一步地，第二主控器控制射频接收模块在接收到一次发射端发出的控制信号后等待时间θ后再开始接受第二次的控制信号。

进一步地，发送端和接收端在安装过通过接收端设置对码按键模块来适应安装位置的变化，对码按键模块短按一定时间时，进入对码模式，此时接收端接收到的地址码写入到地址库中，实现地址库的增加操作；对码按键模块长按超过一定时间时，清空地址库中的地址码，通过使用对码按钮对地址库的操作实现了配对关系的改变。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

1、本发明通过利用电磁感应现象，在磁场中运动切割磁感线产生电能，按动开关按键即产生这样的运动产生了电能，只利用按下过程中的运动产生的电能有限，在发电装置中设置一个反弹弹簧，在按下后弹簧反弹再次运动生成电能，这样，实现了一次按键动作产生了两个发电过程，保证了能量的供应；

2、本发明通过识别开关按键状态，直到松开时才发射无线数据的方式保证发射的可靠性；为了避免在一些情况下接收端可能的漏接收，设置在发射的时候间隔一段时间重复发送的方式来提高通信的可靠性。

附图说明

图1为本发明系统的结构图；

图2为本发明电磁感应发电装置的开关机构的结构图；

图3为本发明接收端接收过程流程图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种基于电磁感应发电装置的无线多控照明控制系统，包括发射端和接收端，所述发射端包括电磁感应发电装置、电源管理模块、第一主控制器、射频发射模块和按键模块，电磁感应发电装置与电源管理模块连接，电源管理模块还分别与第一主控制器和射频发射模块连接，按键与电磁感应发电装置和第一主控制器连接；

所述接收端包括开关电源、第二主控制器、射频接收模块、控制模块和对码按键模块组成，开关电源连接到市电，开关电源还分别与第二主控制器和射频接收模块连接，第二主控制器还分别与对码按键模块和控制模块连接，控制模块与照明设备连接。

如图2所示，电磁感应发电装置包括一开关机构，该开关机构包括永磁体1、开关按键2、绕有铜线圈4的铁芯5，转轴6、弹簧7；铁芯5绕有铜线圈4的一端在永磁体1的磁场内运动，铁芯5的另一端与弹簧7连接，铁芯5固定在转轴6上且通过按键2挤压弹簧7带动铁芯5在转轴6上转动，铜线圈4连接到电源管理模块。

电磁感应发电装置的发电过程如下：

按下开关按键2，触碰挤压绕有铜线圈4的铁芯5使之绕转轴6转动，铁芯5在永磁体1中运动，磁通量发生变化，产生电流到电源管理模块中；

按下开关按键2时弹簧7压缩，松开开关按键2后，弹簧7弹力使铁芯5再次绕转轴6转动，再次产生电流到电源管理模块中。

在开关按键2的按下和弹起状态通过电源管理模块发送到第一主控制器中，第一主控制器中可随时读取开关按键2的按下和松开状态。

电磁感应发电装置在发电过程中，第一主控制器识别开关按键2的状态，当开关按键2处于按下状态时，第一主控制器使得电源管理模块处于休眠状态，不触发射频发射模块发射信号，当开关按键2处于松开状态时，第一主控制器使得电源管理模块处于工作状态，触发射频发射模块向接收端发射信号。

发射端的按键模块上的每一按键在第一主控器中设置一个地址码，接收端的第二主控器中设置有地址码对应的地址库，当接收端接收到发射端发来的无线控制信号时，获取地址码并与地址库中的地址码对比，当匹配相同时，控制照明设备动作。

第二主控器控制射频接收模块在接收到一次发射端发出的控制信号后等待时间θ后再开始接受第二次的控制信号。

发送端和接收端在安装过通过接收端设置对码按键模块来适应安装位置的变化，对码按键模块短按一定时间时，进入对码模式，此时接收端接收到的地址码写入到地址库中，实现地址库的增加操作；对码按键模块长按超过一定时间时，清空地址库中的地址码，通过使用对码按钮对地址库的操作实现了配对关系的改变。

本发明中，因为一次按下的动作会带来两次发电的过程，为避免两次发电之间时间间隔不确定导致的误操作，同时保证在充足能量状态下发射无线控制信号，保证通信质量，设置运行方式如下：在按下发电过程中，电路上识别到为按下状态时，进入深度休眠状态，当状态按键松开时，也就是开关按键松开发电时，发射无线控制信号，且间隔一段时间后重复发送的方式提升通信的可靠性。

为了实现多控功能并避免相互间串扰，每个开关设置唯一的地址码，接收端包含一个地址库，接收到的地址码匹配接收端才动作。图3是接收端的软件流程图，当接收到发射端发来的无线控制信号时，获取地址码并与地址库中的地址码对比，当匹配相同时，控制灯动作。由于发射端有重复发送机制，为了避免误操作，设置在控制灯动作后等待一定时间不接收的状态，等待时间到后才恢复到正常运行模式。

安装过程中需要设置发射端与接收端的配对关系，在有些情况如安装位置变化需要变更控制关系时，需要能灵活切换地址码的匹配关系，这通过在接收端设置一个对码按钮实现。接收端的对码按钮短按一定时间时，进入对码模式，此时接收到的地址码写入到地址库中，实现地址库的增加操作。对码按钮长按超过一定时间时，清空地址库中的地址码。这样通过使用对码按钮对地址库的操作实现了配对关系的改变。

本发明所能达到的效果有：

1)充足供电

发电装置利用电磁感应现象，在磁场中运动切割磁感线产生电能，手指按动开关按键即产生这样的运动产生了电能。只利用按下过程中的运动产生的电能有限，在发电装置中设置一个反弹弹簧，在按下后弹簧反弹再次运动生成电能，这样，实现了一次按键动作产生了两个发电过程，保证了能量的供应。

2)稳定可靠通信

由于一次按键有两次发电的过程，如果每次发电时都发射一次无线控制信号，这可能面临两种问题：一是通信不可靠，由于供电有限，导致发射的数据不完全，可能控制失效；二是可能出现误操作，按下与松开之间的时间并不确定，接收端收到数据就进行处理，可能导致按下时灯亮，稍延长一会儿松开按键灯又灭了的情况。这需要新的机制来避免这样的问题。

为避免这样的多发送误操作问题，在电路上增加一个状态按键来识别开关按键状态，集中到松开时才发射无线数据的方式保证发射的可靠性。电路上的状态按键由开关按键带动，这样按下开关按键，也带动状态按键按下，松开时，状态按键也随之松开，这样就实现了对开关按键状态的识别。当识别到开关按键松开时，进行无线控制数据发射，这样就保证了发射时有稳定的能量供应。

另外，为了避免在一些情况下接收端可能的漏接收，设置在发射的时候间隔一段时间重复发送的方式来提高通信的可靠性。

3)多控功能

为了实现多控(单开关控制多灯或多开关控制单灯)功能，同时避免相互串扰，使用地址码匹配的方式来实现。每个开关设置唯一的地址码，接收端包含一个地址库，当接收端收到开关发射的无线信号时，解析得到地址码，判断是否和地址库中的地址匹配，匹配则进行相应动作，不匹配则丢弃。地址库写入到非易失性存储器中，实现接收端意外断电后仍保存配对关系。

4)灵活配置

安装过程中，需要设置发射端与接收端的配对关系，使用的过程中，也有需要改变开关与接收端配对关系的情况，如使用过程中需要更换安装位置，这时需要更新接收端的地址库。这通过在接收端增加一个对码按钮的方式实现。按下接收端的对位按钮时，接收端进入对码模式，此时接收到的地址码可加入到地址库中。另外，设置按钮长按一定时间后，自动清除地址库中的地址码。这样，对码按钮的操作实现了对接收端地址库的增加和清除，同时也是更改了开关与接收端的匹配关系，实现了按需求定制控制关系的功能。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。