一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置的制作方法

本实用新型属于家用电器开关控制技术领域，尤其是涉及一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置。

背景技术：

物联网的英文名称是Internet of Things，直译为物品互联网。我国是国际上较早进行大规模物联网理论研究和技术开发的国家，也是国际电信联盟物联网技术标准制定的主要发起国之一，并且实质性地推动了国际上有关物联网技术标准的研究和制定。但近几年，我国的物联网研究经历了物联网研究热潮到物联网研究低谷的转变，虽然与国际上物联网研究逐渐得到学术关注有些矛盾，但这也使得我们可以静心思考物联网学术研究的本质内涵。物联网在学术上的定义为“连接物品的互联网”，通常认为是“连接物品的网络”。但“连接物品的网络”是一个十分宽泛的概念，随着信息和通信技术(ICT)的发展，很多物品和装置都连接到网络中并形成物联网设备，例如携带射频标识码(RFID)的物品都连接到网络中，工业控制、环境控制、交通控制中的很多装置也都连接到网络中。但现如今对物联网设备进行设计时，仍存在着以下几方面问题：

第一、市场上常见的物联网设备基本上是集成好的，使用时要串在电路中进行控制，因此要对原设备进行拆卸，并改造原来的电路；而对拆卸不了、不方便拆卸和禁止拆卸的设备则束手无策，大大影响了物联网设备使用的范围。

例如，一般情况下，物联网设备的控制方式是:产生对被控对象的电子开关进行控制的开关控制信号，通过该开关控制信号对电子开关进行控制，从而达到对被控对象进行控制的目的；对不可拆卸的机械开关(通常为手动开关)而言，采用的控制方式为：通过手动操作机械开关动作，以对被控对象进行控制，因而采用物联网无法对该被控对象进行控制。其中，机械开关，是指借助机械操作使触点断开、接通或转换电路的元件，需采用机械触碰方式改变电路的通断，比如装在墙上的电灯开关。

第二、对不可拆卸的机械开关进行控制时，传统的物联网设备一般都未设置检测该机械开关状态的装置；

第三、传统的物联网设备对机械开关进行控制时，通常仅能实现对机械开关进行开关控制，功能较为单一。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成家庭灯开关控制过程，并且无需对被控制家庭灯的机械开关结构和连接电路进行调整。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征在于：包括对被控制家庭灯的开关状态进行检测的开关状态检测装置、对被控制家庭灯进行开关控制的开关控制装置和与开关控制装置连接的数据处理终端，所述被控制家庭灯为由机械开关进行控制的灯具，所述机械开关串接在所述被控制家庭灯的供电回路中；所述开关控制装置包括主控器和驱动所述机械开关进行动作的电动驱动机构，所述电动驱动机构由主控器进行控制；所述电动驱动机构包括驱动电机和与所述驱动电机连接且对所述驱动电机进行驱动的电机驱动电路，所述电机驱动电路与主控器连接；所述开关状态检测装置与主控器连接，所述数据处理终端与主控器之间以有线或无线方式进行连接。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述数据处理终端为平板电脑或智能手机。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述数据处理终端与主控器之间以无线方式进行连接。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述开关控制装置还包括与主控器连接的第一无线通信模块；所述数据处理终端包括数据处理器、由所述数据处理器进行控制的显示器和与所述数据处理器连接的第二无线通信模块，所述显示器与主控器连接；所述主控器与所述数据处理器之间通过第一无线通信模块和所述第二无线通信模块进行通信。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述第一无线通信模块和所述第二无线通信模块均为蓝牙无线通信模块，所述开关控制装置还包括与主控器连接的数据存储器。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述驱动电机布设在所述机械开关外侧。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述机械开关为拨片开关、按钮开关或旋钮开关，所述驱动电机的动力输出轴上装有对所述拨片开关进行拨动的拨动装置、对所述按钮开关进行按压的按压装置或对所述旋钮开关进行旋拧的旋拧装置。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述主控器为芯片STC89C52。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述驱动电机的数量为两个，所述电机驱动电路为电机驱动芯片L298N，电机驱动芯片L298N的IN1引脚和IN2引脚分别与芯片STC89C52的P0.0引脚和P0.1引脚相接，电机驱动芯片L298N的IN3引脚和IN4引脚分别与芯片STC89C52的P0.3引脚和P0.4引脚相接。

上述一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，其特征是：所述开关状态检测装置为红外对管或对被控制家庭灯的光照强度进行检测的光照强度检测装置。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。

2、使用操作简便，能简便、快速对被控制家庭灯进行开关控制。

3、无需对被控制家庭灯的机械开关的结构和连接电路做任何调整，为不可拆卸的被控对象提供了物联网控制方案。

4、使用效果好且实用价值高，简单方便，无需对被控制对象(即机械开关)进行调整，节省了大量的时间、金钱、人力，有利于物联网技术的普及，为物联网的发展提供了一个新的方向。现有的物联网开关装置，多是用继电器动作来控制开关，本实用新型采用机械结构来执行动作，达到开关的目的。所采用的开关状态检测装置在不损坏原来电路情况下，能有效检测机械开关的开关状态，并且所采用的红外对管并非直接检测被控对象(即机械开关)，而是通过对被控制家庭灯的开关状态检测实现对机械开关的开关状态进行检测。同时，本实用新型采用的红外对管不是正对检测电平变化，而通过检测被控制家庭灯的灯光在数据处理终端的显示器上反射出的光线进行检测，实现对被控制家庭灯的开关状态进行检测的目的。同时，采用本实用新型能进一步拓宽家庭灯的使用功能，使家庭灯能当作闹钟使用，现有的闹钟多是用声音震动等方式进行提醒，采用本实用新型后家庭灯可以同步以光源的方式进行提醒，实际使用时可以在手机上设置提醒时间，当时间到时，被控制家庭灯就会打开，刺激人的视觉，提醒人起床，同时手机的蜂鸣器响起，灯和蜂鸣器会同时开，同时关，一直声光报警，直到人起床，达到了闹钟的目的。针对目前物联网产业发展中存在的对于集成好的物联网设备可以很方便的控制，而对拆卸不了、不方便拆卸和禁止拆卸的设备束手无策并大大影响了物联网的普及的问题，提供一种不需要拆卸原开关就能对其开关状态进行检测并能对其进行自动控制的装置，具有非常大的应用前景，同时也是未来智能物联网的一个发展方向。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速完成家庭灯开关控制过程，并且无需对被控制家庭灯的机械开关结构和连接电路进行调整。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型智能开关装置的电路原理框图。

图2为本实用新型主控器的电路原理图。

图3为本实用新型电机驱动电路的电路原理图。

图4为本实用新型红外对管的电路原理图。

图5为本实用新型对被控制家庭灯进行控制时的方法流程框图。

附图标记说明:

1—开关状态检测装置；2—开关控制装置；2-1—主控器；

2-2—电动驱动机构；2-3—第一无线通信模块；2-4—数据存储器；

3—数据处理终端。

具体实施方式

如图1所示的一种基于物联网的家庭灯用智能开关装置，包括对被控制家庭灯的开关状态进行检测的开关状态检测装置1、对被控制家庭灯进行开关控制的开关控制装置2和与开关控制装置2连接的数据处理终端3，所述被控制家庭灯为由机械开关进行控制的灯具，所述机械开关串接在所述被控制家庭灯的供电回路中；所述开关控制装置2包括主控器2-1和驱动所述机械开关进行动作的电动驱动机构2-2，所述电动驱动机构2-2由主控器2-1进行控制；所述电动驱动机构2-2包括驱动电机和与所述驱动电机连接且对所述驱动电机进行驱动的电机驱动电路，所述电机驱动电路与主控器2-1连接；所述开关状态检测装置1与主控器2-1连接，所述数据处理终端3与主控器2-1之间以有线或无线方式进行连接。

本实施例中，所述数据处理终端3为平板电脑或智能手机。

实际使用时，所述数据处理终端3也可以为其它类型的数据处理设备。

本实施例中，所述数据处理终端3与主控器2-1之间以无线方式进行连接。

实际使用时，所述开关控制装置2还包括与主控器2-1连接的第一无线通信模块2-3；所述数据处理终端3包括数据处理器、由所述数据处理器进行控制的显示器和与所述数据处理器连接的第二无线通信模块，所述显示器与主控器2-1连接；所述主控器2-1与所述数据处理器之间通过第一无线通信模块2-3和所述第二无线通信模块进行通信。

本实施例中，所述数据处理终端3位于被控制家庭灯的侧下方。

本实施例中，所述第一无线通信模块2-3和所述第二无线通信模块均为蓝牙无线通信模块。

实际使用时，所述第一无线通信模块2-3和所述第二无线通信模块也可以采用其它类型的无需通信模块，如3G无线通信模块、WIFI无线通信模块等。

本实施例中，所述开关控制装置2还包括与主控器2-1连接的数据存储器2-4。

本实施例中，所述数据处理终端3还包括与所述数据处理器连接的时钟电路。

实际使用时，所述驱动电机布设在所述机械开关外侧。

所述机械开关为拨片开关、按钮开关或旋钮开关，所述驱动电机的动力输出轴上装有对所述拨片开关进行拨动的拨动装置、对所述按钮开关进行按压的按压装置或对所述旋钮开关进行旋拧的旋拧装置。

本实施例中，所述机械开关为按钮开关，所述驱动电机的动力输出轴上装有对所述按钮开关进行按压的按压装置。

本实施例中，所述按压装置为一个手指形的按压铁片。

实际使用时，通过所述驱动电机带动所述按压装置向下对所述按钮开关进行按压，并且所述驱动电机的动力输出轴转动角度越大，所述按压装置的向下位移越大。

同理，当所述机械开关为拨片开关时，所述驱动电机的动力输出轴上装有对所述拨片开关进行拨动的拨动装置，通过所述驱动电机带动所述拨动装置对所述拨片开关进行拨动，并且所述驱动电机的动力输出轴转动角度越大，所述按压装置的拨动位移越大。并且，当所述机械开关为旋钮开关，所述驱动电机的动力输出轴上装有对所述旋钮开关进行旋拧的旋拧装置，通过所述驱动电机带动所述旋拧装置对所述旋钮开关进行旋拧，并且所述驱动电机的动力输出轴转动角度越大，所述旋拧装置的旋拧角度越大。

本实施例中，如图2所示，所述主控器2-1为芯片STC89C52。

实际使用时，所述主控器2-1也可以采用其它类型的控制器芯片，如51系列单片机，主控器2-1能通过控制所述电机驱动电路对所述驱动电机进行正反转控制即可。

本实施例中，如图3所示，所述驱动电机的数量为两个，所述电机驱动电路为电机驱动芯片L298N，电机驱动芯片L298N的IN1引脚和IN2引脚分别与芯片STC89C52的P0.0引脚和P0.1引脚相接，电机驱动芯片L298N的IN3引脚和IN4引脚分别与芯片STC89C52的P0.3引脚和P0.4引脚相接。两个所述驱动电机分别为电机P2和电机P3。实际使用时，采用一个所述驱动电机即可，另一个所述驱动电机作为备用电机。

本实施例中，所述电机驱动芯片L298N的OUT1引脚和OUT2引脚分别与一个驱动电机的两个接线端连接，所述电机驱动芯片L298N的OUT3引脚和OUT4引脚分别与另一个驱动电机的两个接线端连接；所述电机驱动芯片L298N的OUT1引脚分别与二极管D1的阳极和二极管D9的阴极相接，所述电机驱动芯片L298N的OUT2引脚分别与二极管D2的阳极和二极管D10的阴极连接，所述电机驱动芯片L298N的OUT3引脚引脚分别与二极管D3的阳极和二极管D11的阴极连接，所述电机驱动芯片L298N的OUT4引脚分别与二极管D4的阳极和二极管D12的阴极连接，二极管D1、D2、D3和D4的阴极均接VCC电源端，且二极管D9、D10、D11和D12的阳极均接地。

所述电机驱动芯片L298N的第8引脚与其第1和第15引脚均接地。芯片STC89C52的P0.2引脚和P0.5引脚分别与电机驱动芯片L298N的ENA引脚和ENB引脚连接。

本实施例中，所述电机驱动电路与电机转向指示电路连接，所述电机转向指示电路包括发光二级管D5、D6、D7和D8，发光二级管D5与D6反向并联，发光二级管D7与D8反向并联。所述电机驱动芯片L298N的OUT1引脚分两路，一路经电阻R1后与发光二级管D6的阳极连接，另一路经电阻R1后与发光二级管D5的阴极连接，发光二级管D6的阴极和发光二级管D5的阳极均接电机驱动芯片L298N的OUT2引脚；所述电机驱动芯片L298N的OUT3引脚分两路，一路经电阻R2后与发光二级管D7的阳极连接，另一路经电阻R2后与发光二级管D8的阴极连接，发光二级管D7的阴极和发光二级管D8的阳极均接电机驱动芯片L298N的OUT4引脚。

本实施例中，所述芯片STC89C52的P3.0引脚和P3.1引脚分别与第一无线通信模块2-3的两个接线端连接。

所述芯片STC89C52的X1引脚和X2引脚上接有晶振X1，所述晶振X1的两端分别经电容C5和C6后接地。

实际使用时，所述开关状态检测装置1为红外对管或对被控制家庭灯的光照强度进行检测的光照强度检测装置。

本实施例中，所述开关状态检测装置1为红外对管。并且，所述红外对管为对所述被控制家庭灯的灯光在数据处理终端3的显示器上反射后的反射光线进行检测的检测装置。

如图4所示，所述红外对管包括红外发射管D14和红外接收管Q4，所述红外发射管D14的阳极接VCC电源端且其阴极经电阻R5后接地，所述红外接收管Q4的集电极与三极管Q3的基极连接，红外接收管Q4的发射极接地；三极管Q3的发射极接VCC电源端且其集电极分两路，一路经电阻R7后接地且另一路与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极经电阻R8后接地，三极管Q5的集电极分两路，一路与芯片STC89C52的P3.6引脚连接且另一路经电阻R6后接VCC电源端。并且，所述芯片STC89C52的P2.1引脚经电阻R9后接地。

本实施例中，所述VCC电源端为+5V电源端。

如图1和图5所示，实际使用过程中，采用本实用新型对被控制家庭灯进行开关时，包括以下步骤：

步骤一、数据处理终端发送开关控制指令：采用数据处理终端3向主控器2-1发送对被控制家庭灯进行控制的打开控制指令或关闭控制指令；

步骤二、开关控制指令接收及开关控制：所述主控器2-1根据接收到数据处理终端3发送的打开控制指令或关闭控制指令，对被控制家庭灯进行打开控制或关闭控制；

并且，所述主控器2-1对被控制家庭灯进行打开或关闭控制时，均通过控制所述电机驱动电路对所述驱动电机进行控制，使所述驱动电机的动力输出轴转动并带动所述机械开关动作，实现对被控制家庭灯进行控制的目的。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。