一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统的制作方法

本实用新型涉及一种温控终端系统，具体涉及一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统。

背景技术：

远红外电热膜制热原理是产品在电场的作用下，发热体中的碳分子团产生“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递，其电能与热能的转换率高达98%以上。远红外电热膜采暖技术具有节能、舒适、无污染、无噪声、使用寿命长、使用安全、维修极为方便等优势，因此在家庭供暖市场上异军突起，受到越来越多的关注。

但在多个房间安置远红外电热膜温控终端时，终端之间相互独立，无法进行通信，也无法集中控制，用户体验不够友好。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于ZigBee家庭通信局域网，可分散控制、集中管理的远红外电热膜无线温控终端系统。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统，包括用户终端模块、协调控制器模块、若干温控模块、远红外电热膜、电源模块；

所述温控模块与远红外电热膜连接，电源模块为温控模块和远红外电热膜供电；

所述温控模块包括分别与微处理器连接的温度采集组件、ZigBee通信组件、继电器；

所述协调控制器模块为首端带internet组件，末端带ZigBee通信组件的协调控制器；

所述微处理器根据温度采集组件采集的温度信息，通过继电器控制远红外电热膜的加热状态，并将温度信息和加热状态通过ZigBee通信组件传递给协调控制器模块，用户终端模块经internet网络接收协调控制器模块传递的温度信息和加热状态，并将温度控制信息和加热状态控制信息经协调控制器模块传递给微处理器。

上述温度采集组件包括室内温度采集传感器和地板温度采集传感器。

上述用户终端模块包括智能手机、电脑。

上述电源模块包括稳压芯片AMS1117。

上述ZigBee通信组件包括CC2530芯片。

进一步的，上述CC2530芯片的输出端接射频前端CC2591。

上述微处理器接LCD显示屏，所述LCD显示屏为段式LCD显示，驱动芯片为HT1622。

上述微处理器接触摸感应按键，所述触摸感应按键的驱动芯片为SC09A。

本实用新型的有益之处在于：本实用新型的一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统，通过室内温度采集传感器和地板温度采集传感器实时采集温度信息，微处理器通过将温度信息与温度控制信息对比，实时通过继电器控制远红外电热膜的加热状态。用户通过手机等终端实时接收温度信息和加热状态，并将并将温度控制信息和加热状态控制信息反馈给微控制器，进而控制远红外电热膜的加热状态。用户也可通过触摸感应按键和LCD显示屏，实时控制远红外电热膜的加热状态。

本实用新型的一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统，操作方便，集成度高，在温度不适宜的情况下自动调节温度，大大提高的人体居住环境的舒适感。兼有迟滞控制和过热保护，迟滞控制可以避免继电器频繁开合，从而延长继电器工作寿命，兼顾温控效果的平稳性。过热保护可以防止误操作，保护远红外电热膜，提高系统安全稳定性。通过采用CC2530芯片外加低功耗射频前端CC2591的方案来放大输出功率，简化了射频电路设计。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统的结构示意图。

图2为本实用新型的一种基于ZigBee的远红外电热膜无线温控终端系统的组件示意图。

附图中标记的含义如下：1、用户终端模块1，2、协调控制器模块2，3、ZigBee通信组件3，4、温控模块4，5、远红外电热膜5。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

一种基于ZigBee的远红外电热膜5无线温控终端系统，包括用户智能手机、带internet组件和ZigBee通信组件3的协调控制器、若干温控模块4、远红外电热膜5、电源模块；

温控模块4与远红外电热膜5连接，电源模块为温控模块4和远红外电热膜5供电；

温控模块4包括分别与微处理器连接的室内温度采集传感器、地板温度采集传感器、内置芯片CC2530的ZigBee通信组件3、继电器；

上述芯片CC2530的输出端接射频前端CC2591。

微处理器根据室内温度采集传感器、地板温度采集传感器采集的温度信息，通过继电器控制远红外电热膜5的加热状态，并将温度信息和加热状态通过ZigBee通信组件3传递给协调控制器；用户智能手机经internet网络接收协调控制器传递的温度信息和加热状态，并将温度控制信息和加热状态控制信息经协调控制器传递给微处理器。

微处理器接由HT1622芯片驱动的段式LCD显示屏。

微处理器接由SC09A芯片驱动的触摸感应按键。

电源模块包括将5V电压转换为3.3V稳压芯片AMS1117，采用金升阳公司的金升阳LS03-R2系列的高效绿色模块电源，具有交直流两用、输入电压范围宽、高效率、高可靠性、低功耗、安全隔离等优点，满足国际UL60950/EN60950标准。

CC2530结合了高性能的2.4GHzDSSS（直接序列扩频）射频收发器和一个高性能低功耗的8051微处理器，用于搭建功能健全价格低廉的网络节点。CC2530在单个芯片上集成了IEEE 802.15.4标准2.4GHz频段的RF无线电收发机，具有优良的无线接收灵敏度和抗干扰性。为提高通信距离和通信质量，采用CC2530芯片外加低功耗射频前端CC2591的方法来放大输出功率，大大简化了射频电路的设计，缩短了开发周期。

CC2591是一款TI公司推出的高性能低成本的射频前端，集成了高性能的功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）。

在发射端，CC2591相当于在CC2530内增加了一级功率放大器，使得准备从天线发出信号的最大功率由原来的CC2530的最大4.5dBm提升至最大22dBm。在接收端，CC2591内部的LNA使得CC2530内部收发器前端增加一级低噪放大器。若CC2591内部LNA工作在高增益，将有效地抑制系统噪声系数NF，进一步改善系统的接收灵敏度。

本系统选用CC2530控制各个模块协调工作，并利用CC2591芯片来提高整个终端的通信质量与通信距离。

SC09A芯片驱动的触摸感应按键为电容式触摸屏设计，与传统的机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚，而且寿命长、功耗小、成本低、体积小、持久耐用。人的手指触碰后会改变其电容，从而通过检测触摸板的电容来确定是否有手指按下。其电容组成如下： QUOTE ，其中固有寄生电容 QUOTE ，由PCB材质和结构决定，它主要由铜盘与地之间的电容和电路形成的，一般就制作完成的触摸板而言，该值是固定的。变化电容 QUOTE 主要指外界导体与PAD之间的寄生电容，通常也是检测这个电容的改变。

本系统采用SC09A芯片来进行触摸按键管理。SC09A芯片是带自校正的容性触摸感应器，能够保持自动校正无需外部干预。它的按键输出经过完全的消抖处理，采用I2C串行接口。所有按键共用一个灵敏度电容，可以通过选用不同的灵敏电容来改变触摸按键板的灵敏度。

本系统选用的段式LCD显示，5V电源供电1/8占空比，1/4的偏置电压，8个COM，10个SEG。

采用HT1622作为段式LCD的驱动芯片，HT1622工作电压2.4 V-5.2 V，可选1/2或1/3偏置和1/2、1/3或1/4的占空比。最多支持8COM32SEG。只需要4个I/O口就可以实现CC2530通过HT1622来驱动段式LCD的显示。可以大大节省I/O口资源。

实际使用在家庭供暖中，每个取暖房间的远红外电热膜5安置一个温控模块4，该温控模块4首先由室内温度采集传感器和地板温度采集传感器采集室内温度和底板温度；

采集到的温度信息通过ZigBee无线网络与协调器通信，协调器将接收到当前室内温度、远红外电热膜5的加热状态（继电器开合状态）、设置温度等信息，通过internet网发送给用户智能手机，用户可实时查看。

根据使用需求，用户可在智能手机上设置温控控制信息或远红外电热膜5的加热状态控制信息（继电器开合状态），经过internet网传输给协调器，由协调器经ZigBee无线网络传输给微处理器，微处理器根据远红外电热膜5的加热状态控制信息（继电器开合状态）控制继电器开合，以达到远红外电热膜5继续加热或者停止加热的目的；或者根据设置的温控控制信息，与室内温度采集传感器和地板温度采集传感器采集室内温度和底板温度实时匹配，根据匹配的结果实时控制继电器的开合，以达到室内温控的目的。

具体温控时，温控模块4采用迟滞控制和过热保护的温度控制方案。

迟滞控制可以避免继电器频繁开合，从而大大延长了继电器的工作寿命，也兼顾了温控效果的平稳性；

过热保护以防止误操作，保护远红外电热膜5，提高了整个系统的可靠性。温度控制方案流程如下所示：

1、采集远红外电热膜5温度（地板温度）与室内温度；

2、若远红外电热膜5温度大于设定温度，则停止加热，断开继电器；

若远红外电热膜5温度小于设定温度，则进一步由室内温度判断；

3、若室内温度大于上限温度，则停止加热，断开继电器；

若室内温度小于下限温度，则开始加热, 闭合继电器；

若室内温度介于上限温度和下限温度之间，不改变继电器状态（持续加热或停止加热状态）。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。