专利名称：串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线座的制作方法
技术领域：
本实用新型属于应用电子技术领域，特别是涉及一种实现家用电器自动化的计算 机与家用电子和电器的接口装置。
背景技术：
最近准备提交国家知识产权局专利局审查的实用新型专利“可以讣算机管理的家 用电子电器自动化接线座”分析了目前国内市场上实现家用电子和电器自动化运行的产品 与技术状况，其提出的实用新型以个人计算机为主机，能够配合4个开关量输出型传感器， 按照预设的计划自动检测外部环境的相应状况，自动运行两对家用电子或两对电器，也可 以独立地配合开关量输出型传感器控制家电运行，或当作普通的电源插座使用。该实用新 型电路简洁，使用市电作为其工作电源。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一款串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线 座，它能够配合4个开关量输出型传感器，以计算机为主机，按照预设的计划自动检测外部 环境的相应状况，自动运行一个电器，或仅仅由计算机程序控制运行两个电器；包括9针 RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、4对传感器接口接线端、2块固态继电器电路、防 雷击和浪涌电路以及市电电源线及其插头。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是USB接口连接到USB转串行口电路的相应的信号输入端，后者的信号输出端与 RS232C接口的相应端口线并联；RS232C接口的第一针⑶、第六针DSR、第八针CTS与第九针 RI分别与第五针GND构成了 4对传感器接口接线端，RS232C接口的这四根口线还分别连接 一个上拉电阻，这四个上拉电阻的另一个电极都连接到第四针DTR ;RS232C接口的第四针 DTR、第七针RTS分别通过一只发光二极管连接到各自的1块固态继电器电路的控制信号输 入端中的正极，固态继电器的控制信号输入端中的负极连接到第五针GND，固态继电器的两 个输出端构成1个家用电器的市电电子开关；市电电源线及其插头用于连接本实用新型到 市电，防雷击和浪涌电路并联在市电电源线的两极。所述防雷击和浪涌电路由一只熔断器和一个压敏电阻串连组成。本实用新型构成了计算机与家用电子电器之间的接口，在计算机软件的管理下， 可以配合多类市售传感器工作，包括输出信号为开关型、+3V +15V的电平型或脉冲信号 型或电阻跳变型的传感器，有利于检测和自动运行所连接的家用电子或家用电器，并且，传 感器与家电的组合适应于多种场合；其优点是由于直接从RS232C接口的第四针DTR获得 工作电源，省去了稳压电源电路，因此，其电路做到了结构最简化、经济最优化，元器件成本 主要在于不到50元的两块固态继电器；使用便利、安全。以下结合附图，进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的电路原理图。图中，1.固态继电器SSR，2.固态继电器SSR，6. USB接口，7. USB转串行口电路， 8. RS232C 接口。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括下列主要部分用Rsl，Rs2, Rs3, Rs4表示的4个传 感器；固态继电器SSR(I)及其工作状态指示灯LEDl ；固态继电器SSRQ)及其工作状态指 示灯LED2 ；USB转串行口电路(7)以及RS232C接口(8)。《利用VisualBasic实现串并行通信技术》讲授了计算机的RS232C接口的主要特 性，其要点是信号传输方式为单向(Single-Ended)、全双工点对点传输模式，传输距离可 达15米，其传输速率可达19200baud，逻辑0对应电平+3V +15V，逻辑1对应电平-3V (_15)￥，可以通过串行通信控件1^(011111132. OCX的事件属性来输入传感器信号1 ComEvSend 传输寄存器中的字符数比threshold还少；2 ComEvReceive 收到threshold个字符，该事件持续产生直到用Input属性从 接收寄存器中移除；3 ComEvCTS :Clear_to_Send 线的状态发生变化；4 ComEvDSR :Data_Set_Ready 线的状态从 1 变到 O ；5 ComEvCD :Carrier_Detect 线的状态发生变化；6 ComEvRing 检测到振铃信号，但是，不具备串口通信控件的属性MSComm32. CTSholding/. DSRholding/. DCDholding，无法查询检测其电平的高低情况，一些UART (非 同步接收-传输器)可能不支持此事件；7 ComEvEOF 收到数据结尾(ASCII为26)字符。根据以上所述，采用上拉电阻Rl，R2，R3，R4与Rsl，Rs2，Rs3，Rs4接地的方式构成 了传感器的接口电路，如图1所示，该接口电路可以配合多类传感器工作，包括输出信号 为开关型、+3V +15V的电平型或脉冲信号型或电阻跳变型的传感器。在传感器Rs 1，Rs2，Rs3，Rs4与RS232C接口之间安排光电耦合电路作电气隔离可 以防范外部强脉冲可能对串行口的干扰破坏。但是，家用传感器的工作电源一般为< 15V 的直流电源，而且，它们一般工作在室内，所以，图1没有考虑，降低了成本。为了防范雷击 或浪涌电流的破坏，在市电的输入端并联有防雷击和浪涌电路；其中，压敏电阻的压敏电压 的估算方法是VlmA = 1. 5VP = 1. 5 X 220V = 476V, VlmA = 2. 2VAC = 2. 2 X 220V = 484V, 所以，压敏电阻的击穿电压选470-480V，其通流容量选2-20KA;熔断器的规格视固态继电 器SSR(I)和⑵的额定工作电流确定。固态继电器SSR(I)和⑵的特点是以低的直流驱动电压和小的驱动电流控制大 的负载，相比交流或直流电磁继电器，具有工作可靠、寿命长、无火花、抗干扰能力强、开关 速度快的优点。例如北京科通电子继电器总厂生产的JGX-IOF固态继电器的输入控制电压 是DC3. 2 14V，输入电流的典型值是5 20mA (VDC = 5V)，而其额定输出电压是AC25 250V，额定输出电流为10A，足以驱动1匹的空调。
4[0023]图1中，RS232C接口的握手联络线RTS，DTR是计算机的输出信号，其脚位电压由 串行通信控件MSComm32. OCX中的属性DTREnab 1 e，RTSEnab 1 e分别控制，该属性的数据形式 均为布尔值(Boolean)，以"True表示高电位，以False表示低电位，适合于控制电子电器的 运行。发光二极管LED1，LED2既用于固态继电器(1)或(2)得电工作状态的指示，又用于 隔离计算机的串行口与2块固态继电器电路(1)或O)，避免其后面的交流电电子开关电 路可能发生的反馈脉冲，保护了计算机。若设置控件MSComm32. OCX上它俩的属性有效，即 MSComm. RTSEnable = true 或 MSComm. DTREnable = true 的时候，一旦该串行端口被打开， Request_to_Send线或Data_Ter min al_Ready线就会被设置成高电位(+3V +15V)，而当 连接端口被关闭，或设置 MSComm. RTSEnable = false、MSComm. DTREnable = false 时就会 设置它俩成低电位(OV或-3V (-15) V)。由RTS，DTR脚位送出的电压经测试介于士 9V 士 12V之间，其转态电压很明显，只要电压升高以后，其电压就足以推动发光二极管，但其所 送出的电流很小，介于4mA 20mA之间，没有限流电阻也不会烧毁发光二极管。据此可知， RTS，DTR脚位送出的电压与电流足以驱动市售的固态继电器(1)或O)。有些笔记本计算机没有配置RS232C接口，为了保证本实用新型的应用，图1中设 计了 USB转串行口电路(7)，该电路可以采用南京沁恒电子有限公司的“USB转串口芯片， USB转IrDA红外，USB转打印口，，芯片CH340来完成。说明本实用新型的应用如下。使用传感器Rsl，Rs2, Rs3, Rs4检测环境参数的时候，需要预先设置MSComm. DTREnable = true，这时，固态继电器(2)会一直处于得电的工作状态，其电子开关K2闭 合，可以把它当作普通的电源插座使用。把需要实施自动化控制的家用电器与固态继电器 (1)的电子开关Kl 一起构成市电回路，通过串行口事件响应中断子程序检测传感器的状 态，通过改变串行通信控件MSComm32. OCX的属性MSComm. RTSEnable的值来控制固态继电 器(1)的电子开关Kl的动作，从而控制它所连接的电器的运行。例如，传感器Rsl，Rs2分别选用煤气和烟雾传感器，通过固态继电器SSR(I)的KTl 接入一个排风扇或抽油烟机或报警器到市电，遇到发生油烟时会自动开启排风扇或抽油烟 机，直到散尽油烟时为止，遇到煤气泄漏时会启动报警或某种联动装置。不需要使用传感器Rsl，Rs2, Rs3, Rs4的时候，可以改变串行通信控件MSComm32. OCX 的属性(即 MSComm. RTSEnable = true,MSComm. DTREnable = true 与否)来分别控制 固态继电器⑴或O)的电子开关K1，K2的动作，从而同时控制两个电器的运行。使用过程中，本实用新型的一端通过电缆接计算机的USB或RS232C接口，另一端 通过电源线插入墙上的市电插座，像平时家里使用电源接线板一样把电器插入相应的插 座，而传感器则通过接线柱来连接。对传感器不熟悉的人，可以暂时不管它，运行计算机的 计划程序就可以管理电子或电器的运行。
权利要求1.串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线座，其特征是，包括9针RS232C接 口、USB接口、USB转串行口电路、4对传感器接口接线端、2块固态继电器电路、防雷击和浪 涌电路以及市电电源线及其插头；其中，USB接口连接到USB转串行口电路的相应的信号输 入端，后者的信号输出端与RS232C接口的相应端口线并联；RS232C接口的第一针⑶、第六 针DSR、第八针CTS与第九针RI分别与第五针GND构成了 4对传感器接口接线端，RS232C 接口的这四根口线还分别连接一个上拉电阻，这四个上拉电阻的另一个电极都连接到第四 针DTR ；RS232C接口的第四针DTR、第七针RTS分别通过一只发光二极管连接到各自的1块 固态继电器电路的控制信号输入端中的正极，固态继电器的控制信号输入端中的负极连接 到第五针GND，固态继电器的两个输出端构成家用电器的市电电子开关；本实用新型通过 市电电源线及其插头连接到市电，防雷击和浪涌电路并联在市电电源线的两极。
2.根据权利要求1所述的串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线座，其特征 是，所述防雷击和浪涌电路由一只熔断器和一个压敏电阻串连组成。
专利摘要串行口联络线供电管理的家用电器自动化接线座，属于一种计算机与家电的接口装置，它以计算机为主机，能够配合4个开关量输出型传感器，自动检测外部环境的相应状况，自动运行一个电器，或由计算机程序控制独立运行两个电器；包括9针RS232C接口、USB接口、USB转串行口电路、4对传感器接口接线端、2块固态继电器电路、防雷击和浪涌电路以及市电电源线及其插头；其中，RS232C接口的CD、DSR、CTS与RI分别连接一个上拉电阻到DTR，并各自与6ND构成了4对传感器接口接线端，DTR、RTS分别通过一只发光二极管连接到各自的1块固态继电器电路的控制信号输入端中的正极，固态继电器的控制信号输入端中的负极连接到GND。本装置用于家用电器的自动化运行。
文档编号H03K19/0175GK201878125SQ201020531768
公开日2011年6月22日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者曾艺, 李全民, 胡川 申请人:重庆工商大学