电路板布局结构、电子设备及物联网控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及电子设备及电路板布局设计领域，尤其涉及一种电路板布局结构、电子设备以及物联网控制装置。


背景技术：

2.智能墙壁开关是一种配置有wifi或蓝牙等物联网通讯芯片的新型开关，其目的是使用户可以通过手机或电脑对设备的开关状态进行监控、切换。目前市面上流行的智能墙壁开关，其电路板一般采用标准规格的86底盒进行封装，可直接替换原有的老旧传统开关(同样采用86底盒封装)，从而将传统控制的设备转化为智能控制的设备。
3.现有智能墙壁开关通常最多配置四路继电器，且每一路继电器通常只控制一个设备，这种配置的局限性，导致现有智能墙壁开关只能支持较小功率的工作环境，适用于家庭环境，但无法在中大型企业广泛应用；主要原因是中大型企业通常要求(大部分)控制装置的每一路继电器能够控制多个设备的开关，从而减少控制装置的数量，以降低硬件成本并简化操作流程。
4.若要想将智能墙壁开关从支持小功率的工作环境改造成支持大功率的工作环境，则其电路板必须要采用支持大功率的电子元件，尤其是需要配置支持大功率的继电器，大功率继电器可承受较大的电流，因此可用于同时控制多个设备的开关。大功率的继电器相对小功率的继电器有两个很重要的区别：其一，在大功率继电器中，其触点的尺寸规格比较大，以保证具有较大的截面面积，防止触点因电流过大而发热熔断；其二，在大功率继电器中，其控制端以及被控端之间必须要有较远物理距离，以满足强弱电隔离的规范。以上两个区别导致大功率继电器的尺寸规格比小功率继电器大很多。另一方面，随着电路板电子元件的增多、功耗的提升，则需要采用大功率的电源转换模块(含有变压器线圈)为整个智能开关供电，大功率的电源转换模块同样具有较大的尺寸规格。
5.要保证智能开关能够直接替换原有的传统开关，以将传统控制的设备转化为智能控制的设备，则需要其电路板的规格足够小以能够封装在86底盒内。然而，按照现有智能墙壁开关的电路板布局设计，根本无法将线路接头、(大规格的)继电器、物联网芯片、(大规格的)电源转换模块等多个电路模块以及这些电路模块所需要的基础电路元件容纳在如此之小的一块电路板上。因此，如何设计一种适配于86底盒的电路板布局结构，以能够改造出一种可支持大功率的物联网控制装置，成为了本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种电路板布局结构，其用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题；本实用新型的目的之二在于提供一种电子设备，其采用有上述电路板布局结构，用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题；本实用新型的目的之三在于提供一种物联网控制装置，其用于解决现有智能墙壁开关因电路板
布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题。
7.本实用新型的电路板布局结构采用如下技术方案实现：
8.一种电路板布局结构，包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，电路板包括一电源承载区、一芯片承载区、至少一继电器承载区及至少三接头焊接区；
9.继电器承载区与接头焊接区位于电路板纵向的一端，接头焊接区呈横向排列设置，当继电器承载区的数量至少为二时，继电器承载区呈横向排列设置，电源承载区及芯片承载区位于电路板纵向的另一端并呈横向排列设置；
10.电源承载区和芯片承载区均与继电器承载区分隔以空出有基础元件区，该基础元件区位于电路板中间较窄的区域内，接头焊接区位于继电器承载区远离基础元件区的一侧。
11.进一步地，所述电路板布局结构还包括一用于设置电源转换电路的电源承载板，该电源承载板与电路板垂直并配置在电源承载区上。
12.本实用新型的电子设备采用如下技术方案实现：
13.一种电子设备，包括上述电路板布局结构。
14.本实用新型的物联网控制装置采用如下技术方案实现：
15.一种物联网控制装置，包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，电路板设有一电源转换模块、一物联网芯片、至少一继电器及至少三线路接头；
16.继电器与线路接头位于电路板纵向的一端，线路接头呈横向排列设置，当继电器的数量至少为二时，继电器呈横向排列设置，电源转换模块及物联网芯片位于电路板纵向的另一端并呈横向排列设置；
17.电源转换模块和物联网芯片均与继电器分隔以空出有基础元件区，该基础元件区位于电路板中间较窄的区域内，线路接头位于继电器远离基础元件区的一侧。
18.进一步地，所述线路接头包括一零线接头、一火线接头以及至少一控制接头，零线接头及火线接头与电源转换模块的输入端电连接，继电器的控制端与电源转换模块的输出端电连接；物联网芯片与继电器的控制端电连接，控制接头与继电器的被控端电连接。
19.进一步地，所述电路板还设有位于基础元件区的直流降压电路模块，该直流降压电路模块的输入端与电源转换模块的输出端电连接，物联网芯片与直流降压电路模块的输出端电连接。
20.进一步地，所述物联网芯片的长度方向与电路板的横向匹配，电路板还设有第一连接器，该第一连接器位于物联网芯片远离基础元件区的一侧，物联网芯片与第一连接器电连接，电源转换模块和/或直流降压电路模块的输出端与第一连接器电连接；所述物联网控制装置还包括控制面板，该控制面板设有适配于第一连接器的第二连接器，还设有至少一切换电路模块，该切换电路模块与第二连接器电连接。
21.进一步地，所述电源转换模块包括一电源承载板以及设于该电源承载板的电源转换电路，电源承载板配置在电路板上并与该电路板垂直。
22.进一步地，所述物联网芯片为wifi芯片。
23.进一步地，所述物联网控制装置还包括86规格的封装底盒，所述电路板封装在所
述封装底盒内
24.相比现有技术，本实用新型的电路板布局结构及电子设备的有益效果在于：
25.(1)本实用新型所提供的电路板布局结构及采用该电路板布局结构的电子设备，包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，如此设计，是为了能够让电路板的规格做得尽可能大并适配86底盒的内部轮廓；86规格封装底盒的横向两端需要预留空间给安装孔及安装螺丝，以便于将86底盒固定在墙壁上，因此86底盒的内部也是呈中间较窄且纵向两端较宽的空间结构，所以采用中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，使电路板的各个边界尽可能接近86底盒的内侧壁，从而将电路板的规格做得尽可能大，以便于将更多、更大规格的电路模块配置在该电路板上。
26.(2)电路板设有一电源承载区、一芯片承载区、至少一继电器承载区及至少三接头焊接区，具体来说，电源承载区用于配置电源转换模块，芯片承载区用于配置物联网芯片(如蓝牙、wifi通讯芯片)，继电器承载区用于配置继电器，接头焊接区用于配置线路接头(需要配置一零线接头、一火线接头及至少一控制接头，因此需要至少三接头焊接区)。
27.(3)继电器承载区与接头焊接区位于电路板纵向的一端，电源承载区及芯片承载区位于电路板纵向的另一端，如此设计，是为了充分利用电路板纵向两端较宽的区域来配置较大型的电路元件(线路接头、继电器、物联网芯片、电源转换模块)；接头焊接区呈横向排列设置，继电器承载区呈横向排列设置，电源承载区和芯片承载区呈横向排列设置，这是为了减少各个较大型电路元件在电路板纵向上的总占用长度，使基础元件区的空间连贯且纵向宽度尽可能大。
28.(4)基础元件区位于电路板中间较窄的区域内，由于继电器、物联网芯片和电源转换模块等还需要配置一些基础电路元件才能够正常发挥其功能，因此可在基础元件区配置各个电路所需要的基础电路元件，如电容、电阻、电感、二极管、三极管等，或者配置另外的较小型电路模块等；这些基础电路元件或较小型的电路模块，通常尺寸规格比较小，可以在较窄的区域内灵活布置。
29.(5)因此本实用新型的电路板布局结构及电子设备，一方面充分利用电路板纵向较宽的两端配置较大型的电路元件，另一方面利用各个基础电路元件可以灵活布置的特性，将这些基础电路元件配置在电路板中间较窄的区域内；即根据电路板的板体结构并结合各个电路元件的尺寸规格特性，巧妙且合理的设计出一种适配于86底盒的电路板布局结构，用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题。
30.本实用新型的物联网控制装置的有益效果在于：
31.本实用新型所提供的物联网控制装置，其电路板的板体结构与上述电路板布局结构的板体结构一致，其电路板上线路接头、继电器、物联网芯片、电源转换模块、基础元件区的分布与上述电路板布局结构的接头焊接区、继电器承载区、芯片承载区、电源承载区、基础元件区的分布一致，因此该物联网控制装置也可用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题。
附图说明
32.图1为本实用新型实施例的电路板布局结构的结构示意图；
33.图2为本实用新型实施例的物联网控制装置的电路板的结构示意图；
34.图3为本实用新型实施例的物联网控制装置的电路板的侧视图；
35.图4为本实用新型实施例的物联网控制装置的电源转换模块所在电路的结构示意图；
36.图5为本实用新型实施例的物联网控制装置的直流降压电路模块的结构示意图；
37.图6为本实用新型实施例的物联网控制装置的继电器所在电路的结构示意图；
38.图7为本实用新型实施例的物联网控制装置的物联网芯片的电路结构示意图；
39.图8为本实用新型实施例的物联网控制装置的第一连接器的电路结构示意图。
具体实施方式
40.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
41.本实用新型实施例提供一种电路板布局结构、电子设备及物联网控制装置。
42.参考图1，本实用新型实施例的电路板布局结构，包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口201，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，电路板包括一电源承载区104、一芯片承载区103、至少一继电器承载区102及至少三接头焊接区101；
43.继电器承载区102与接头焊接区101位于电路板纵向的一端，接头焊接区101呈横向排列设置，当继电器承载区102的数量至少为二时，继电器承载区102呈横向排列设置，电源承载区104及芯片承载区103位于电路板纵向的另一端并呈横向排列设置；
44.电源承载区104和芯片承载区103均与继电器承载区102分隔以空出有基础元件区105，该基础元件区105位于电路板中间较窄的区域内，接头焊接区101位于继电器承载区102远离基础元件区105的一侧。
45.具体地，电路板具有一上一下的两横向边界10，以及具有一左一右的两纵向边界20，纵向边界20的中部设有凹口201，以使电路板形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构。
46.具体地，接头焊接区101靠近上方的横向边界10排列设置，沿电路板的纵向依次为接头焊接区101，继电器承载区102，基础元件区105，芯片承载区103(或电源承载区104)；其中，上方横向边界10至虚线a1之间区域用于设置接头焊接区，虚线a1至虚线a2的区域用于设置继电器承载区，虚线a2至虚线a3之间的区域即为基础元件区105，虚线a3至下方横向边界10的区域用于设置芯片承载区和电源承载区；虚线b1和虚线b2之间的区域即为电路板中间较窄的区域。
47.具体地，每一继电器承载区102具有四个插接点1021，包括两个被控端的插接点和两个控制端的插接点，其中一被控端的插接点通过第一导线1022连接(火线接头的)接头焊接区，另一被控端的插接点通过第二导线1023连接(控制接头的)接头焊接区。
48.具体地，电源承载区104具有交频电源输入端1041以及直流电源输出端1042，交频电源输入端1041用于与火线和零线电连接，直流电源输出端1042用于为电路板的各个电路模块供电。
49.本实用新型实施例的电子设备，采用有上述电路板布局结构。
50.本实用新型实施例的电路板布局结构及电子设备，包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，如此设计，是为了能够让电路板的规格做得尽可能大并适配86底盒的内部轮廓；86规格封装底盒的横向两端需要预留空间给安装孔及安装螺丝，以便于将86底盒固定在墙壁上，因此86底盒的内部也是呈中间较窄且纵向两端较宽的空间结构，所以采用中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，使电路板的各个边界尽可能接近86底盒的内侧壁，从而将电路板的规格做得尽可能大，以便于将更多、更大规格的电路模块配置在该电路板上。
51.本实用新型实施例的电路板布局结构及电子设备，一方面充分利用电路板纵向较宽的两端配置较大型的电路元件，另一方面利用各个基础电路元件可以灵活布置的特性，将这些基础电路元件配置在电路板中间较窄的区域内；即根据电路板的板体结构并结合各个电路元件的尺寸规格特性，巧妙且合理的设计出一种适配于86底盒的电路板布局结构，用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题。
52.优选地，接头焊接区的数量为六，继电器承载区的数量为四，如此设计，并不意味着每一电路板均需要配置六个线路接头和四个继电器，组装厂家可以根据实际需求决定数量；例如仅需要一路开关时，配置三个线路接头以及一个继电器节课；例如需要四路开关时，则需要配置六个线路接头以及四个继电器。
53.优选地，该电路板布局结构还包括一用于设置电源转换电路的电源承载板，该电源承载板与电路板垂直并配置在电源承载区上；也就是该电路板所采用的电源转换模块由一电源承载板及设于该电源承载板的电源转换电路组成。由于，为电路板配置电源转换模块时，电源转换模块规格较大，其位置相当接近电路板的边界，又由于电路板的边界位置需要打孔，容易损坏电源电路，或者是容易导致导线裸露与其他部件接触，有漏电风险(尤其是电源转换模块是处理高压变频电流的区域)，因此单独采用一电源承载板来设置电源转换电路，构成一电源转换模块，其输入端与交频电源输入端1041连接，输出端与直流电源输出端1042连接。
54.本实用新型实施例还提供一种物联网控制装置。
55.参考图2，该物联网控制装置包括一电路板，该电路板的横向两端均设有一凹口201，以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构。如此设计，是为了能够让电路板的规格做得尽可能大并适配86底盒的内部轮廓；86规格封装底盒的横向两端需要预留空间给安装孔及安装螺丝，以便于将86底盒固定在墙壁上，因此86底盒的内部也是呈中间较窄且纵向两端较宽的空间结构，因此采用中间较窄且纵向两端较宽的板体结构，使电路板的各个边界尽可能接近86底盒的内侧壁，从而将电路板的规格做得尽可能大，以便于将更多、更大规格的电路模块配置在该电路板上。具体地，电路板具有一上一下的两横向边界10，以及具有一左一右的两纵向边界20，纵向边界20的中部设有凹口201以形成中间较窄且纵向两端较宽的板体结构。
56.参考图2，该物联网控制装置的电路板设有一电源转换模块u4(包含有变压器线圈lp)、一物联网芯片u5、至少一继电器(u1、u2、u3或u7)及至少三线路接头；继电器与线路接头位于电路板纵向的一端，线路接头呈横向排列设置，当继电器的数量至少为二时，继电器呈横向排列设置，电源转换模块u4及物联网芯片u5位于电路板纵向的另一端并呈横向排列设置；电源转换模块u4和物联网芯片u5均与继电器分隔以空出有基础元件区105，该基础元
件区105位于电路板中间较窄的区域内，线路接头位于继电器远离基础元件区的一侧。如此设计，是为了充分利用电路板纵向两端较宽的区域来配置较大型的电路元件(线路接头、继电器、物联网芯片、电源转换模块)；线路接头呈横向排列设置，继电器呈横向排列设置，并且电源转换模块和物联网芯片呈横向排列设置，这是为了减少各个较大型电路元件在电路板纵向上的总占用长度，以能够按照纵向次序将线路接头，继电器，物联网芯片(和电源转换模块)配置在电路板上；并且可以使得基础元件区空间连贯且纵向宽度尽可能大。
57.参考图2，优选地，物联网控制装置的线路接头包括一零线接头ln、一火线接头l以及控制接头l1～l4，零线接头ln及火线接头l与电源转换模块u4的输入端电连接；物联网控制装置的继电器有四个，分别是继电器u1、u2、u3和u7；继电器的控制端与电源转换模块的输出端电连接；物联网芯片u5与继电器的控制端电连接，控制接头与继电器的被控端电连接。
58.参考图2和图3，具体地，线路接头靠近上方的横向边界10排列设置，沿电路板的从上至下的纵向依次为线路接头，继电器，基础元件区，物联网芯片(或电源转换模块)；其中，虚线a2至虚线a3之间的区域即为基础元件区105，虚线a2至上方横向边界10的区域用于配置线路接头和继电器，虚线a3至下方横向边界10的区域用于配置物联网芯片和电源转换模块；虚线b1和虚线b2之间的区域即为电路板中间较窄的区域。
59.在本实用新型实施例的物联网控制装置中，基础元件区105位于电路板中间较窄的区域内，由于继电器、物联网芯片和电源转换模块等所在的电路还需要配置一些基础元件才能够让这些较大型的电路元件正常发挥其功能，因此可在基础元件区配置各个电路所需要的基础电路元件，如电容、电阻、电感、二极管、三极管等，或者另外的较小型电路模块(如图5所示的直流降压电路模块)等；这些基础电路元件或较小型的电路模块，通常尺寸规格比较小，可以在较窄的区域内(即基础元件区)灵活布置。
60.具体地，参考图4，其为电源转换模块u4所在电路的结构示意图，该电路的基础电路元件包括有电容c2、电阻r5、电感l10等，参考图2，电容c2及电感l10配置在基础元件区105。
61.具体地，参考图6，其为继电器所在电路的结构示意图，这些电路具有的基础电路元件有，二极管d4、电容c70、三极管q4、电阻r20、电阻r13；二极管d1、电容c1、三极管q1、电阻r6、电阻r2；二极管d7、电容c2、三极管q2、电阻r9、电阻r8；二极管d9、电容c3、三极管q3、电阻r12、电阻r11；参考图2，这些基础电路元件均配置在基础元件区105。
62.优选地，参考图2和图5，物联网控制装置的电路板还设有位于基础元件区的直流降压电路模块，该直流降压电路模块的输入端与电源转换模块的输出端电连接，物联网芯片与直流降压电路模块的输出端电连接。因为当继电器以及一些其他的电路元件支持大功率工作环境时，继电器本身的额定工作电压可能比物联网芯片的额定工作电压要高；因此物联网控制装置采用二级降压的方式分别获得两种供电电压，较高的供电电压由电源转换模块获得，用于支持继电器等电子元件，并为直流降压电路模块提供输入，以使直流降压电路能够提供较低的供电电压，用于支持物联网芯片等电子元件。
63.具体地，参考图5，直流降压电路模块包括有ht7333-1/me6209a33pg芯片、电容c48、电容c49、电容c50和电容c51，这些较小型的电子元件均配置在基础元件区105。
64.具体地，参考图2和图7，物联网控制装置的物联网芯片为wifi芯片esp-12f。由于
电路板纵向两端的空间较大，在配置完较大型电子元件后，可能还会有一些剩余空间，因此可利用这些剩余空间来配置少部分基础电路元件，例如电容c5、电阻r110、电阻r105等，可配置在虚线a3至下方横向边界10之间的区域，尤其是靠近wifi芯片esp-12f的区域；又例如，可以将电阻r5配置在虚线a2至上方横向边界10的区域。
65.参考图2和图8，优选地，物联网芯片的长度方向与电路板的横向匹配，电路板还设有第一连接器j3，该第一连接器j3位于物联网芯片远离基础元件区的一侧，物联网芯片u5与第一连接器j3电连接，电源转换模块和/或直流降压电路模块的输出端与第一连接器电连接；物联网控制装置还包括控制面板，该控制面板设有适配于第一连接器的第二连接器，还设有至少一切换电路模块，该切换电路模块与第二连接器电连接。控制面板主要用于设置触点开关或触摸开关等切换电路模块。
66.具体来说，该第一连接器j3为排针，控制面板上的第二连接器为排母，切换电路模块为采用ttp223b芯片的触摸开关模块(控制面板一共设有四路触摸开关模块)，其额定工作电压与wifi芯片esp-12f相同，控制面板上还设有用于标识触摸位置的led灯珠，其额定工作电压与继电器相同。
67.参考图2和图3，电源转换模块u4包括一电源承载板30以及设于该电源承载板30的电源转换电路(参考图4)，电源承载板30配置在电路板上并与该电路板垂直。由于，为电路板配置电源转换模块时，电源转换模块规格较大，其位置相当接近电路板的边界，又由于电路板的边界位置需要打孔(如孔位40)，容易损坏电源转换电路，或者是容易导致导线裸露与其他部件接触，有漏电风险(尤其是电源转换模块是处理高压变频电流的区域)，因此单独采用一电源承载板来设置电源转换电路，构成一电源转换模块，这样能减少安全隐患。
68.优选地，物联网控制装置还包括86规格的封装底盒，电路板封装在该86规格的封装底盒内。
69.本实用新型实施例的物联网控制装置具有如下优势：
70.其电路板的板体结构与上述电路板布局结构的板体结构一致，其电路板上线路接头、继电器、物联网芯片、电源转换模块、基础元件区的分布与上述电路板布局结构的接头焊接区、继电器承载区、芯片承载区、电源承载区、基础元件区的分布一致，因此该物联网控制装置也可用于解决现有智能墙壁开关因电路板布局设计的局限而无法支持大功率工作环境的问题。
71.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。