继电器控制模块以及继电器控制系统的制作方法

本实用新型涉及电子领域，具体而言，涉及一种继电器控制模块以及继电器控制系统。

背景技术：

继电器(Relay)，也称电驿，是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。传统的继电器集成控制模块每次控制只针对一个或者一组继电器进行控制，控制方式单一应用面较窄，且通讯不安全。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种继电器控制模块以及继电器控制系统，以缓解目前的继电器控制模块控制方式单一、应用面较窄的问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种继电器控制模块，包括：微处理器、继电器、通讯模块、输入组件以及输出组件，所述微处理器分别与所述继电器、所述通讯模块、所述输入组件以及所述输出组件耦合；所述通讯模块用于接收和/或发送可修改的控制参数，所述输入组件用于采集信号数据，所述微处理器内存储加密算法和与所述加密算法匹配的密匙，所述微处理器还用于基于所述加密算法将所述控制参数进行加密再发送给所述通讯模块，或者基于所述密匙对所述通讯模块接收到的所述控制参数进行解密。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种继电器控制系统，所述系统包括：继电器控制模块以及终端设备，每个所述继电器控制模块与一个或者多个所述终端设备电连接，多个所述继电器控制模块之间通过所述通讯模块通信连接。

与现有技术相比，本实用新型各实施例提出的一种继电器控制模块以及继电器控制系统的有益效果是：通过通讯模块接收或者发送可修改的控制参数来控制继电器控制模块，使得继电器控制模块能够基于控制参数实现多种控制方式，应对不同的需求，扩大了继电器控制模块的应用面，此外，还可以基于保存在微处理器内的加密算法以及与所述加密算法匹配的密匙，对通过通讯模块接收的控制参数进行解密或者对通讯模块发送的可修改的控制参数进行加密，解决了通讯不安全的问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的一种继电器控制模块的结构框图；

图2为本实用新型第一实施例提供的另一种实施方式的继电器控制模块的结构框图；

图3为本实用新型第二实施例提供的一种继电器控制系统的结构框图；

图4为本实用新型第二实施例提供的另一种实施方式的继电器控制系统的结构框图。

图标：100-继电器控制模块；110-微处理器；120-继电器；130-通讯模块；140-输入组件；150-光耦；160-输出组件；170-语音模块；200-继电器控制系统；210-终端设备；220-服务器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

第一实施例

请参照图1，本实用新型第一实施例提供一种继电器控制模块100，其包括微处理器110、继电器120、通讯模块130、输入组件140、光耦150 以及输出组件160。所述微处理器110分别与所述继电器120、所述通讯模块130、所述输入组件140、光耦150以及所述输出组件160耦合。

其中，继电器120也称电驿，是一种电子控制器件。它具有控制系统 (又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中，是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。作为一种实施方式，同一个继电器控制模块100可以包括多个继电器120，每个继电器 120分别与微处理器110耦合。功能相同或者不同的继电器120可以并行工作，互不干扰。每个继电器120可以根据自己的参数进行工作。例如，第一继电器120延时30秒，第二继电器120延时20秒，第三继电器120延时10秒。服务器220同时发出指令后，三个继电器120同时打开，但关闭的时间不一样。

输入组件140可以是信号采集设备。例如若把继电器控制模块100用于门禁系统，则输入组件140可以是读卡器(RF射频卡读卡器)；若把继电器控制模块100用于电梯，则输入组件140可以是用于采集人体红外信号的开关信号(1或者0)接收接口，该接口可以与微处理器110的输入引脚耦合。当然，还可以把继电器控制模块100用于报箱、储物箱。当然，一个继电器控制模块100可以控制多个设备，相应地，输入组件140也可以包括读卡器和信号接口。

输入组件140可以将采集到的数字信号或者模拟信号实时上传给微处理器110，其中，微处理器110能够同时接受的信号的数量取决于微处理器 110的管脚数量，每个管脚对应一个地址，因此，若输入组件140先后与微处理器110的不同管脚耦合，则所述输入组件140的先后地址也不同。在上传信号的过程中，可以对信号进行防抖处理，例如在微处理器110的管脚前增加一个低通滤波器，当信号发生变化时，及时上传变化的信号的地址和信号值。

光耦150(opticalcoupler，OC)亦称光电隔离器或光电耦合器。它是以光为媒介来传输电信号的器件，对微处理器110起到保护隔离的作用。

输出组件160可以是各种数据接口，例如数码管接口、脉冲宽度调制输出接口等。输出组件160用于与输出设备连接。

微处理器110可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力，可以由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路可以执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器110能完成读取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分，它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。

微处理器110内可以存储加密算法和与所述加密算法匹配的密匙。若通讯模块130要发出控制参数时，微处理器110可以先基于存储在微处理器110内的加密算法将控制参数进行加密，若通讯模块130要接收控制参数时，微处理器110可以基于存储在微处理器110内的密匙对接收到的控制参数进行解密。进一步地，控制参数可以是由一组数字组成的数组，根据预先定义好的加密算法将数组中的每个数进行加密然后发送，接收控制参数时，可以根据与预先定义好的加密算法相对应的密匙还原数组中每个数的原始值，从而保证了接收数据和发送数据的安全性，防止通过通讯模块130将非法指令发送到继电器控制模块100上使得继电器120连通或者断开，也防止了其他设备非法获取接收继电器控制模块100的信号状态，保证了继电器控制模块100在网络下运行的安全性。由于采用通讯数据加密方式传输，控制指令多一层保护，不会被人轻易地非法侵入，继电器控制模块100所控制的设备更加安全可靠，特别是门锁控制更需要数据加密，同时信号状态信息不会轻易泄露。

通讯模块130可以是485总线、以太网模块、ZigBee模块、蓝牙模块或者WiFi模块，继电器控制模块100可以基于所述通讯模块130接收可修改的控制参数来控制继电器120，此外，继电器控制模块100还可以基于所述通讯模块130发送的可修改的控制参数来控制其他继电器控制模块100。由于控制参数可以随时更改，克服了传统的继电器控制模块参数一旦设定就无法更改，控制单一的问题。

所述通讯模块130接收控制参数后，输入组件140采集信号数据，所述信号数据包括信号地址以及信号值；微处理器110判断信号数据是否满足预设条件，当判断满足预设条件时，微处理器110基于所述控制参数驱动所述继电器120以及与所述输出组件160连接的设备按照预设程序工作。

控制参数可以根据实际情况做出更改，下面将以继电器控制模块100 应用于电动自动门为例做出阐述。

其中，输入组件140可以包括RF射频卡读卡器，用于读取表征用户身份的IC卡，获取用户的ID数据，并将用户的ID数据和获取用户的ID数据的RF射频卡读卡器的地址发送给微处理器110。另外，移动终端(如手机)还可以通过通讯模块130向继电器控制模块100发送用户ID数据。输入组件140的地址由微处理器110的管脚决定。此外，输入组件140还可以包括与电动自动门连接的电磁锁信号接口、电流检测模拟信号接口、电机打开到位信号接口、电机编码信号接口。

输出组件160可以包括脉冲宽度调制(PWM)输出接口，电机可以与脉冲宽度调制输出接口连接。

此时，继电器120可以包括控制门锁的子继电器、控制电机电流方向的子继电器。

用户ID数据通过RF射频卡读卡器或通讯模块130发送给微处理器 110，以使微处理器110判断ID数据所对应的用户是否具有权限。

进一步地，微处理器110可以预先录入用户的ID数据信息，当微处理器110接收到RF射频卡读卡器或通讯模块130发送的用户ID数据后，将接收到的ID数据与预先录入的ID数据信息进行匹配，若匹配成功，则该用户具有权限。

当判断用户具有权限后，微处理器110可以按照控制参数驱动控制门锁的子继电器、控制电机电流方向的子继电器以及与输出组件160连接的电机按照对应的预设程序工作。

于本实施方式中，控制参数可以包括控制门锁的子继电器控制参数、控制电机电流方向的子继电器控制参数(控制电机正转和反转)、电机正向转动参数、电机反向转动参数。

其中，控制门锁的子继电器控制参数包括延时时间；控制电机电流方向的子继电器控制参数包括：电机打开到位信号或电机编码信号计数值、延时时间、电子锁信号三类参数；电机正向转动参数包括电子锁信号、电机编码信号计数、电机打开到位信号、电流检测模拟信号、电机运行速度等；电机反向运行参数包括控制电机电流方向的子继电器的状态信号、电机编码信号计数、门锁信号等。

例如，控制门锁的子继电器控制参数设置是：动作前没有条件判断，动作后延时条件判断，判断延时时间是否达到。

控制电机电流方向的子继电器控制参数设置是动作前判断电机打开到位信号或者电机编码信号计数值，延时时间，动作后条件是门锁信号。

电机正转参数设置是门锁信号、电机编码信号计数、控制电机电流方向的子继电器的状态信号、电机运行速度3个阶段(启动阶段、运行阶段、减速阶段)的脉冲宽度调制输出接口(PWM)输出值、电机打开到位信号。

电机反转参数设置控制电机电流方向的子继电器的状态信号、电流检测模拟信号、电机编码信号计数、门锁信号。

由于控制门锁的子继电器动作前没有判断条件，所以接到指令后控制门锁的子继电器断开。这时电磁锁断电，没有磁性处于打开状态，门锁信号为“开”状态。延时(假设6秒)后控制门锁的子继电器连通。当电磁锁的锁体与锁块没有接触时电磁锁还是处于打开状态，直到锁体与锁块接触后电磁锁上锁，这时锁信号为“关”。

电机正转控制：检测到门锁信号为“开”时启动PWM输出，同时接收电机编码信号并计数；确定电机运行的距离，根据距离确定电源输出的占空比达到控制速度的目的。然后接收电流检测模拟信号实时监测电机的电流，如果电流超过设定值，暂停电机运行；等待若干秒后再启动，并检测电流大小，如果正常则继续电机运行直到接收到开门到位信号或者电机编码信号计数达到设定值。这时停止PWM输出，电机停止转动。结束电机正转操作。

控制电机电流方向的子继电器接收电机编码信号计数值达到设置值后，再延时10秒，之后连通控制电机电流方向的子继电器。这种判断就是按照计数→延时→信号顺序复合判断。如果信号没有设置默认为真。10秒就是门打开到位后停留的时间。控制电机电流方向的子继电器一直保持连通状态到接收门锁信号是关为止，当门锁信号为“关”时，控制电机电流方向的子继电器断开。

当检测到控制电机电流方向的子继电器状态处于连通时，PWM输出电机转动。与电机正转一样，不同区间速度不同，同时实时检测电流的大小。当接收到门锁信号为“关”时，停止PWM输出，电机停止转动。

以上就是继电器控制模块100对电动自动门一次完整控制的过程，可以定义不同参数的多个指令来控制同一个自动门。其执行效果也不相同，例如门打开停留时间，开关门的速度等都可以按照实际情况随时进行更改。

继电器控制模块100不仅应用于电动自动门，还可以应用于纯水机控制。其中，输入组件140可以包括RF射频卡读卡器、流量传感器、开关接口。输出组件160可以包括与电磁阀连接的电磁阀电源接口以及与数码管连接的数码管接口。

用户ID数据通过RF射频卡读卡器传送到微处理器110上，判断用户权限。具备权限后微处理器110再判断纯水余额，不为零则执行指令。动作前没有判断，动作后根据信号计数值和开关信号判断。

发出指令后，继电器120连通，电磁阀接通电源打开，水流出。流量传感器有信号输出，通过输入组件140接收到输入信号并计数。将计数值实时显示到数码管上。当计数值超过设置的值或者接收到开关信号时，继电器120断开，关掉电磁阀电源，水停止流出。这时用户水的余额减去计数值得出新的余额。数码管清零，控制设备再次处于等待状态。

请参看图2，继电器控制模块100还可以包括语音模块170，语音模块170可以与继电器控制模块100的微处理器110耦合。语音模块170可以是存储声音的集成电路，集成电路外接扬声器或者蜂鸣器，可以在接收到信号后启动报警或者提示语音。

下面将以继电器控制模块100应用于门禁控制做出阐述。刷卡后门禁电磁锁解锁，门可以打开，如果电磁锁没有解锁，强行打开门将启动报警。

其中，输入组件140可以包括RF射频卡读卡器，用于读取表征用户身份的IC卡，获取用户的ID数据，并将用户的ID数据和获取用户的ID数据的RF射频卡读卡器的地址发送给微处理器110。另外，移动终端(如手机)还可以通过通讯模块130向继电器控制模块100发送用户ID数据。此外，输入组件140还可以包括与门禁连接的门锁信号接口。

输出组件160可以包括电磁锁接口，电磁锁可以与电磁锁接口连接。

此时，继电器120可以包括控制门锁的子继电器、控制语音模块170 的子继电器。

用户ID数据通过RF射频卡读卡器或通讯模块130发送给微处理器 110，以使微处理器110判断ID数据所对应的用户是否具有权限。

当判断用户具有权限后，微处理器110可以按照控制参数驱动控制门锁的子继电器、控制语音模块170的子继电器以及与输出组件160连接的电磁锁按照对应的预设程序工作。

其中，预设程序包括由逻辑变量根据预设的逻辑表达式进行运算得到的虚拟信号，所述虚拟信号用于控制所述继电器120。其中，所述逻辑变量由所述输入组件140采集的输入信号、继电器120的状态、延时时间、计量数值中至少一个与所述控制参数进行逻辑判断后形成，所述继电器120 的状态包括：开、关。例如控制门锁的子继电器的开关状态和输入信号(门锁信号)的值决定一个虚拟信号的值。

于本实施方式中，控制门锁的子继电器的控制参数设置可以为：动作前没有条件判断，动作后有延时时间判断。控制语音模块170的子继电器的控制参数设置可以为：动作前判断虚拟信号，值为1则继电器120连通；动作后延时判断。

虚拟信号：当控制门锁的子继电器状态信号为连通且门锁信号为“开”，则虚拟信号为1；其他情况虚拟信号为0。

正常情况下接到指令，控制门锁的子继电器断开，并且门锁信号为“开”。这时门锁打开，推拉门进入或出去。控制门锁的子继电器延时一段时间后恢复连通，电磁锁通电。当电磁锁体与锁块接触后上锁，门锁信号变为“关”。当非正常开门时，控制门锁的子继电器状态是连通，但门锁信号为“开”，触发虚拟信号值变为1。这时控制语音模块170的子继电器接收到虚拟信号后，控制语音模块170的子继电器连通使语音模块170通电发出报警声，延时若干时间后，控制语音模块170的子继电器断开停止报警。如果虚拟信号一直为0，则控制语音模块170的子继电器一直是处于断开状态，不会报警。

微处理器110中还可以存储语音信息，如“卡无效、卡过期、需要缴费”等，语音模块170接收到所述微处理器110发出的指令后，可以播放与所述指令对应的语音信息。

此外，微处理器110中还可以预先保存应急控制参数，当微处理器110 检测到通讯模块130通讯故障或者通讯中断时，可以基于预先保存的应急控制参数对继电器控制模块100发出脱机控制，使得继电器控制模块100 在通讯故障或者通讯中断时也可以脱机工作，利用预先设置的控制参数控制有关设备。当通讯线路检查正常时，恢复继电器控制模块100的初始状态等待接收指令。预先设置的应急控制参数可以随时更改，在进行远程启动后生效。

本实用新型第一实施例提供的继电器控制模块100的有益效果是：通过通讯模块130接收或者发送可修改的控制参数来控制继电器控制模块 100，使得继电器控制模块100能够基于控制参数实现多种控制方式，应对不同的需求，扩大了继电器控制模块100的应用面，此外，还可以基于保存在微处理器110内的加密算法以及与所述加密算法匹配的密匙，对通过通讯模块130接收的控制参数进行解密或者对通讯模块130发送的可修改的控制参数进行加密，解决了通讯不安全的问题。

第二实施例

请参照图3，本实用新型第二施例提供一种继电器控制系统200，所述系统包括多个第一实施例中的继电器控制模块100以及多个终端设备210。每个所述继电器控制模块100与一个或者多个终端设备210电连接，多个所述继电器控制模块100之间可以通过通讯模块130实现通信连接。

终端设备210可以相同，也可以不同。不同的终端设备210可以提供不同的信号输入。例如可以是电梯信号、电磁锁信号、直流电机信号、报箱或储物柜信号、纯水机信号、大厅照明信号、门磁信号、人体红外信号、光感信号等。接光感信号以及时间判断则可应用到自动窗帘或者路灯控制；接水位传感器信号可应用到水泵的自动开启控制；接人体红外信号则可应用到智能照明控制；接土壤湿度传感器信号就可以应用到自动灌溉控制；接流量传感器信号可以应用到饮水机控制等等。

其中，一个继电器控制模块100的输出信息可以通过通讯模块130发送给另一个继电器控制模块100，作为另一个继电器控制模块100的控制参数，实现多个继电器控制模块100的协同工作。例如，第一继电器控制模块100、第二继电器控制模块100、第三继电器控制模块100协同工作。即第一继电器控制模块100工作完之后，向第二继电器控制模块100发出指令，第二继电器控制模块100开始工作；以此类推，第二继电器控制模块 100工作完之后，第三继电器控制模块100开始工作。下面以继电器控制系统200控制电梯外呼按钮以及控制自动照明为例做出阐述。刷卡或手机发送信息后判断使用权限，若具有权限，根据权限使电梯上下行按钮恢复功能或直接点亮，同时判断外呼区域是否有人活动来控制该区域的照明。

其中，输入组件140可以包括RF射频卡读卡器，人体红外信号传感器，电梯上下行按钮灯信号。输出组件160可以包括分别与电梯上行按钮连接的接口、与电梯下行按钮连接的接口、与照明灯具连接的接口。该控制涉及到5个继电器120。

上行按钮连通子继电器：当该子继电器连通时，上行按钮可以使用呼叫电梯。否则按钮不能呼叫电梯。需要设置的参数包括动作前人体红外信号、延时时间，动作后延时时间、按钮灯信号。

下行按钮连通子继电器：同按钮连通子继电器一样。

上行按钮点亮子继电器：当该子继电器连通时，上行按钮灯点亮，相当于按下电梯按钮，只有动作后的延时参数。

下行按钮点亮子继电器：同上行按钮点亮子继电器一样。

照明子继电器：该子继电器连通后照明灯点亮，需要设置动作前信号检测，动作后延时，并且该指令是循环执行。只要有信号则该子继电器就一直连通，照明灯一直亮。

假如用户具有直接点亮下行按钮其他按钮无权操作的权限，微处理器 110只对下行按钮连通子继电器和下行按钮点亮子继电器进行操作。首先下行按钮连通子继电器连通，使得按钮回路导通，然后检测人体红外探测信号。当接收到信号后，下行按钮点亮子继电器连通，相当于按下按钮，这时按钮灯亮。没有接收到人体红外信号说明电梯外呼区域没有人活动，则下行按钮点亮子继电器不会连通，而是处于断开状态，按钮灯不会点亮，防止误操作使电梯频繁无效的运行。下行按钮连通子继电器等按钮灯灭后再延时若干秒后断开(信号→延时→计数逻辑表达式)，之后下行按钮连通子继电器断开按钮回路，使按钮受控，从而控制按钮的使用。

此外，请参看图4，作为一种实施方式，继电器控制系统200还可以包括服务器220，其中一个或者多个所述继电器控制模块100可以通过通讯模块130与所述服务器220建立通信连接。所述服务器220可以是网络服务器、数据库服务器等。

控制参数可以均由服务器220发出，由不同的继电器控制模块100接收。每一个继电器控制模块100的控制参数可以不同，包括继电器120动作前、后条件的信号地址及值、延时时间、计数值，状态值(开、关)，超时数值，暂停信号地址和值等参数。微处理器110可以根据这些参数对继电器120进行控制。

此外，用户的权限的判断也可以由通讯模块130发送给服务器220，由服务器220判断权限之后反馈给微处理器110。

本实用新型第二实施例提供的继电器控制系统200的有益效果是：通过通讯模块130接收或者发送可修改的控制参数来控制继电器控制模块 100，使得继电器控制模块100能够基于控制参数实现多种控制方式，应对不同的需求，扩大了继电器控制模块100的应用面，此外，还可以基于保存在微处理器110内的加密算法以及与所述加密算法匹配的密匙，对通过通讯模块130接收的控制参数进行解密或者对通讯模块130发送的可修改的控制参数进行加密，解决了通讯不安全的问题。每个继电器控制模块100 可以连接相同的终端设备210，也可以连接不同的终端设备210，扩大了继电器控制系统200的应用面。

综上所述，本实用新型实施例提出的继电器控制模块100以及继电器控制系统200，通过通讯模块130接收或者发送可修改的控制参数来控制继电器控制模块100，使得继电器控制模块100能够基于控制参数实现多种控制方式，应对不同的需求，扩大了继电器控制模块100的应用面，此外，还可以基于保存在微处理器110内的加密算法以及与所述加密算法匹配的密匙，对通过通讯模块130接收的控制参数进行解密或者对通讯模块130 发送的可修改的控制参数进行加密，解决了通讯不安全的问题。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。