一种智能无线灯光控制面板的制作方法

本实用新型涉及一种智能无线灯光控制面板，特别涉及智能家居和智能照明等应用领域，具体给出智能无线灯光控制面板的设计结构。

背景技术：

传统的电气装修中，控制灯和电器的通常采用机械式的开关，控制火线的通断从而控制电器的开关，这通常需要通过布设较长的控制线和灯相连，当开关比较多的时候，有线方式的控制会使得施工变得复杂，并且成本高周期长。

随着无线传感网技术的不断发展，越来越多的智能家居和智能照明系统开始采用无线方式进行灯光和电器的控制。无线控制方式摒弃了传统装修工程中的开槽，布线等一些繁琐的工作，具有装修简单成本低等特点，作为一种趋势将取代现有的有线方式的家庭和酒店的照明电器系统装修。现有的市面上无线面板基本上都是实现简单的点对点无线控制，不具有大范围内自动组网的功能，在智能照明等应用领域存在诸多限制。

本实用新型提出一种智能无线灯光控制面板，通过自动组网方式进行无线连接以及灯光和电器的控制。将智能无线灯光控制面板组装在标准的86电工底壳内，可以使主要家用电器通过无线多跳方式连接，从而实现了可靠稳定并且便利的灯光和电器控制，并可兼容原先传统的开关面板安装。同时相比目前简单的无线遥控设备，本技术方案能够实现开关面板之间的控制联动显示，受控电器状态汇报等一系列智能的监控功能，将很大程度提升智能家居和智能照明系统中的便利性和用户体验，并进一步降低综合成本。

技术实现要素：

一种智能无线灯光控制面板，包括电源控制底板和触控功能板，电源控制底板进一步包含铜接线柱、交流-直流电源转换单元、继电器控制阵列、直流降压单元、蜂鸣器单元和排针接口，触控功能板进一步包括触摸功能单元、LED指示灯阵列、无线控制模块和排母接口，所述的电源控制底板和触控功能板通过排针和排母对插实现电气连接；铜接线柱连接外部220V交流电源并和交流-直流电源转换单元的输入端口连接，将交流市电转换成为5V直流电源输出给继电器控制阵列供电，同时又通过直流降压单元转换成3.3V直流电，通过排针和排母接口给触控功能板上的无线控制模块和触摸功能单元供电以及LED指示灯阵列供电；触摸功能板中的触摸功能单元和无线控制模块通过GPIO口连接实现基本的触摸检测功能，LED指示灯阵列逐个连接到无线控制模块的GPIO口实现灯光状态指示。

进一步地，所述的电源控制底板包含5个铜接线柱，分别接零线、火线、接线柱1、接线柱2和接线柱3，并通过焊接方式连接到底板上并通过螺丝柱和外部电线连接。其中零线和火线连接到交流-直流电源转换模块的输入端，接线柱1、接线柱2和接线柱3分别连接到3个继电器的输出端口。

进一步地，所述的交流-直流电源转换单元，通过串联碳膜电阻和并联压敏电阻实现输入端保护功能，并通过整流桥和π型电路滤波转换成高压直流，再通过开关电源芯片和变压器配合转换成低压电源，变压器的次级通过二极管和电容整流滤波输出稳定的5V直流电源；5V直流电源进一步连接到继电器控制阵列的3个输入口控制三路继电器的开关，并连接到蜂鸣器单元的输入口给蜂鸣器单元供电，同时通过DC-DC转换芯片将5V直流电压转成3.3V直流电压，通过排针和排母接口连接到无线控制模块和触摸功能单元的电源供电端。

进一步地，所述的继电器控制阵列包含3路继电器控制单元，每一路继电器控制单元的输入端连接到无线控制模块的一个GPIO口，通过GPIO输出高低电平控制NMOS管的通断来控制继电器开关，其中的继电器供电线圈接口和NMOS管的漏极连接，并在供电线圈接口并联二极管进行保护；所述的直流降压单元的输入端连接交流-直流电源转换单元的5V直流电源输出端，并在直流降压单元的输入端并联电容进行滤波，进一步由其中的线性稳压芯片降压到3.3V进行输出，并在线性稳压芯片的输出端并联滤波电容和去耦电容提高3.3V电源稳定性。

进一步地，所述的蜂鸣器单元由三极管放大器和有源蜂鸣器组成，其中的三极管基极连接到无线控制模块的一个GPIO上，集电极串联有源蜂鸣器后和5V电源端连接，通过GPIO口输出高低电平控制蜂鸣器的发声和关闭；所述的排针接口采用间距为2mm的2×5排列双排针焊接到电源控制底板，进一步连接到电源供电端和无线控制模块GPIO端。

进一步地，所述的触摸功能单元采用专用的触摸芯片实现，其中的3个触摸引脚和触摸功能板上的3个PCB印制电极相连，IIC和中断引脚和无线控制模块上的对应功能引脚连接；其中的LED指示灯阵列包含6个0603封装的贴片LED灯、其中的3个LED指示灯，每个串联一个限流电阻后连接到触摸芯片的输出引脚上，另外3个LED指示灯，每个串联限流电阻后连接到NMOS管的漏极，NMOS管的源极连接到无线控制模块的GPIO口，栅极连接到无线控制模块的PWM输出引脚上。

进一步地，所述的无线控制模块采用间距为1.27mm的邮票孔封装并分布在PCB板的3个侧边，天线采用PCB倒F天线并部署在PCB板的第四个侧边；无线模块采用贴片方式和底部PCB板连接并排列在底板的右侧边，其中的3.3V电源引脚和地引脚分别和所述直流稳压单元的3.3V输出端和地连接；排母接口为间距2mm的2×5排列的双排母，其中的电源信号和GPIO信号和排针上的相应信号对应，通过对插的方式实现电气信号的可靠连接。

附图说明

图1是本实用新型的一种智能无线灯光控制面板结构框图。

图2是本实用新型的排针接口和排母接口的信号分布图。

图3是本实用新型的触摸功能板的布局图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施实例对本技术方案进行进一步说明。

图1为一种智能无线灯光控制面板结构图，其中包括电源控制底板和触控功能板，电源控制底板包含了铜接线柱、交流-直流电源转换单元、继电器控制阵列、直流降压单元、蜂鸣器单元和排针接口，触控功能板包括触摸功能单元、LED指示灯阵列、无线控制模块、排母接口，电源控制底板和触控功能板通过排针和排母对插实现电气连接。

铜接线柱的型号为M3，一共使用5颗通过底部焊接的方式固定到电源控制底板上，通过铜接线柱上的螺丝将外部接入导线压紧和固定，其中2颗铜接线柱连接外部220V交流电源的零线和火线，另外3颗铜接线柱作为继电器控制的输出，连接3路灯光的火线控制端。交流-直流电源转换单元的输入端串联22欧姆2瓦的碳膜电阻，用于过流保护作用，然后并联一个10K471K的压敏电阻，用于吸收电网尖峰脉冲干扰，对整个系统起到保护作用。压敏电阻的输出端连接到全桥整流单元形成高压直流电，输出端连接由4.7uF、1mH和4.7uF三个器件构成π型滤波电路，对输入进行平滑滤波，连接到变压器EE13的初级，变压器的第一次级连接电源控制芯片的供电端和反馈端进行调整，变压器的第二次级作为输出，连接SR240整流二极管和680uF滤波电容后，提供稳定的5V直流电压。

继电器阵列包含继电器和控制NMOS管，继电器采用宏发HF32F，其中包含4个引脚，其中第一引脚连接到5V直流电源正极，第二引脚连接到型号AO3401的NMOS管的漏极，AO3401的栅极通过电阻连接到无线控制模块的Relay_1控制端口，同时在栅极和地之间并联电阻。继电器的第三引脚连接220V输出火线，第四引脚连接220V的输入火线，通过无线控制模块Relay_1输出高低电平控制继电器的通断。

直流降压单元采用型号为AMS1117-3.3的线性稳压芯片，其输入端和接地端分别接入5V直流电源的电源VCC和GND，AMS1117-3.3的输出端并联10uF和100nF的电容，用于滤波和去耦，然后通过排针接口和触控功能板连接，给触摸功能板提供3.3V直流电源。蜂鸣器单元包括蜂鸣器和控制三极管，蜂鸣器采用9mm×5mm尺寸的有源蜂鸣器，其正极连接到5V电源正极，负极连接到控制三极管S8050集电极，S8050的基极通过串联电阻后连接到无线控制模块的BUZZER引脚，通过无线控制模块的单片机输出高低电平来控制蜂鸣器的发声和静音。

排针接口采用间距为2.0mm的2×5的双排针，一共10个引脚，其中的信号排列如图2所示。排针的3.3V和GND信号连接直流降压单元输出端，通过接插方式连接到排母，提供给触控功能板电源供电，Relay1、Relay1、Relay1是由触控功能板上的无线控制模块输出的，分别连接到每个继电器控制NMOS管的栅极，用于控制三路继电器输出。

触控功能板的布局如图3所示。触控功能板上的触摸功能单元，采用型号为TTP229的触摸芯片控制，其中的感应输入引脚CS1、CS2和CS3分别连接到印制电路板上直径为15mm的圆盘作为输入，触摸芯片的OUT1、OUT2和OUT3分别连接三个尺寸为0603的发光二极管，控制发光二极管指示灯光状态，触摸芯片的SCL和SDA引脚连接到无线控制模块对应的引脚上，通过无线控制模块发送IIC指令控制芯片的动作。LED指示灯阵列包括3个蓝色LED指示灯和3个绿色LED指示灯，其中蓝色LED指示灯连接到触摸芯片的OUT1、OUT2和OUT3引脚，绿色LED指示灯的负极串联560欧姆电阻后，连接到控制NMOS管的漏极，NMOS管栅极连接到无线控制模块的PWM引脚进行控制。

无线控制模块采用TI公司的CC2530作为主控处理器，该处理器为SoC芯片，集成了51内核单片机和IEEE 802.15.4标准的无线收发器，采用间距为1.27mm的半孔设计，并通过贴片方式固定在PCB底板上，其中的 VCC、GND、DC、DD和RESET信号引脚，逐一连接到PCB底板的烧写孔上。SCL、SDA和SCL信号连接到触摸芯片、BUZZER连接到蜂鸣器控制电路。