技术领域
[0001] 本
发明涉及一种环境设备
控制器,尤其是涉及一种可对环境设备进行组网控制的设备驱动器。
背景技术
[0002] 环境控制是与人们生活息息相关的一部分,提高环境中的空气
质量是改善人们的生活环境的重要一部分。虽然在市面上也推出了具有各种对应功能的
空气净化器、
空调、加湿除湿机等调节或改善环境效果的机器或家电设备,其中各大厂商还推出具有能去除环境中甲
醛、有害气体、菌落等特性功能的净化器。然而这些家电或设备均是各自独立控制运行工作的,并且还需要人们根据环境的状态来手动启动开启这些设备,并且由于配置了这些不同功能设备,还存在着设备布线复杂,设备布线开槽多等现象,存在着较多使用不方便等因素。因此需要一套控制器或控制系统能够通过检测空气中的环境参数,通过运算分析,再驱动各种设备或机器,例如驱动:
温度用空调来控制,湿度用加湿除湿机来控制,甲醛、有害气体、箘落等用净化器来控制改善环境,以来达到
自动调节优化环境的目的。
发明内容
[0003] 本发明为解决现有用于改善或调节环境控制效果的各种机器或家电设备存在着均是各自独立控制运行工作的,且还需要人们根据环境的状态来手动启动开启这些设备,存在着布线复杂、较多使用不够方便等现状而提供的一种可自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种机器或家电设备的自动驱动启动,布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工干预的用于无线组网环境控制系统的设备驱动器。
[0004] 本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为:一种用于无线组网环境控制系统的设备驱动器,其特征在于:同一房间内设置多路设备驱动器,每路设备驱动器均配置设有Zigbee无线收发
电路模
块,每路设备驱动器通过Zigbee无线收发电路模块与同一房间内的
主控制器相通讯连接;每路设备驱动器包括驱动器MCU控制电路模块、电源管理电路模块、LED指示警示电路模块、分别接入驱动器MCU控制电路模块输入或输出端的Zigbee无线收发电路、
开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块;开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块分别与环境控制
接口设备相输出对接。可自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的除湿机、加湿机和空调等各种环境控制接口设备的自动驱动启动,布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工干预。自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种加湿、除湿、除醛和空调设备的自动驱动运行启动,自动根据多路环境参数采集器的监测采集数据进行自动完成环境参数处理,自动完成信息管理任务、驱动器控制任务和驱动管理任务,布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工运行控制干预,减少人工操作开启或关闭环境控制接口设备的操作繁琐性,可对同个房间进行独立的空气环境状况自动监控,且也特别适用对提高大型的图书馆和/或档案馆等室内环境的环境自动监控操作控制,自动达到舒适生活与工作环境,降低人工管理操作控制成本。
[0005] 作为优选,所述的驱动器MCU控制电路模块包括采用型号为IAP15W4K8S4 的驱动控芯片,驱动器MCU控制电路模块上设有与Zigbee无线收发电路、开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块相驱动连接的功能引脚接口端。提高驱动控制效率与驱动控制准确性。
[0006] 作为优选,所述的多路设备驱动器最大数量为11路,每路设备驱动器中的开关量输出电路模块采用继电器输出模块,继电器输出模块包括继电器和开关电路,开关电路的JD-OUT1开关
信号功能输入端与驱动器MCU控制电路模块中的开关信号JD-OUT1功能输出端相电连接。提高同个房间内的可驱动控制的设备驱动器的最大数量,提高开关量输出控制的可靠有效性。
[0007] 作为优选,所述的Zigbee无线收发电路模块采用型号为Z151-A的Zigbee芯片单元,Zigbee无线收发电路模块的USART4-TX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART4-TX功能端引脚相通讯连接,Zigbee无线收发电路模块的USART4-RX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART4-RX功能端引脚相通讯连接。提高Zigbee无线收发电路模块的无线通讯控制连接可靠有效性,避免不同房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制现象发生。
[0008] 作为优选,所述的红外控制输出电路模块包括第四
三极管、第4
电阻、第5电阻和红外发射管电连接组成,第四三极管集
电极依次
串联红外发射管和第5电阻后与+5V电源相电连接,红外发射管
阴极与第四三极管集电极相电连接,第四三极管基极串联第4电阻后与驱动器MCU控制电路模块的驱动处理芯片的P0.6驱动信号引脚端相电连接。
[0009] 作为优选,所述的RS485通信输出电路模块包括第1插接口
端子和采用型号为MAX485集成芯片,MAX485集成芯片第4引脚与驱动器MCU控制电路模块的驱动控芯片的USART2-TX功能端相电连接,MAX485集成芯片第1引脚串联第30电阻后与驱动控芯片的USART2-RX功能端相电连接, MAX485集成芯片第6引脚和第7引脚分别串联第114电阻和第115电阻后接入第1插接口端子。
[0010] 作为优选,所述的电源管理电路模块包括交流220V转直流5V电路和5V降至3.3V降压电路,交流220V转直流5V电路包括稳压电路和型号为1fUA3-220S05A2电源模块,稳压电路包括稳压
二极管和滤波电容,5V降至3.3V降压电路包括型号为LM1117-3.3V的低压差
电压调节器,低压差电压调节器输入端与交流220V转直流5V电路输出端相电连接,低压差电压调节器输出端设滤波电容。提高电源工作稳定可靠性,避免受其他电源干扰影响而降低对设备驱动的控制可靠有效性。
[0011] 作为优选,所述的LED指示警示电路模块包括多路平面发光管及平面发光管驱动电路,每路平面发光管设红色发光警示管和绿色发光管,平面发光管驱动电路包括红色发光警示电路和绿色发
光驱动电路,各红色发光警示电路和绿色发光驱动电路驱动
输入信号与驱动器MCU控制电路模块的驱动控芯片驱动信号引脚端相电连接。提高状态监控警示直观性效果,在环境参数超越设定上下限预警范围参数时,及时警示提示室内环境状况,并及时启动开启除湿机、加湿机或空调等相关环境调节设备,提示环境调节设备处于调节状态,更具智能人性化管理。
[0012] 作为优选,所述的LED指示警示电路模块设有三路平面发光管及平面发光管驱动电路,三路平面发光管均设红色发光警示管和绿色发光管,三路平面发光管驱动电路均包括红色发光警示电路和绿色发光驱动电路,三路红色发光警示电路和三路绿色发光驱动电路驱动输入信号与驱动器MCU控制电路模块的驱动控芯片驱动信号引脚端相电连接;三路平面发光管分别对应于开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块。提高对除湿机、加湿机或空调环境调节设备的状态监控警示直观性效果,提示环境调节设备处于调节状态,更具智能人性化管理。
[0013] 作为优选,所述的多路设备驱动器设有数据显示设定板和设备驱动类型设定板。提高操作设定直观便捷性。
[0014] 本实用新型的有益效果是:自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种加湿、除湿、除醛和空调设备的自动驱动运行启动,自动根据多路环境参数采集器的监测采集数据进行自动完成环境参数处理,自动完成信息管理任务、驱动器控制任务和驱动管理任务,布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工运行控制干预,减少人工操作开启或关闭环境控制接口设备的操作繁琐性,可对同个房间进行独立的空气环境状况自动监控,且也特别适用对提高大型的图书馆和/或档案馆等室内环境的环境自动监控操作控制,自动达到舒适生活与工作环境,降低人工管理操作控制成本。
[0016] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
[0017] 图1是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器的结构原理
框图示意图。
[0018] 图2是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中驱动器MCU控制电路模块所用主控芯片电路结构示意图。
[0019] 图3是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设Zigbee无线收发电路模块电路的结构示意图。
[0020] 图4是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设电源管理电路模块的电路结构示意图。
[0021] 图5是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设红外控制输出电路模块的电路结构示意图。
[0022] 图6是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设LED指示警示电路模块的电路结构示意图。
[0023] 图7是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设开关量输出电路模块的电路结构示意图。
[0024] 图8是本实用新型用于无线组网环境控制系统的设备驱动器中所设RS485通信输出电路模块的电路结构示意图。
具体实施方式
[0025] 图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的
实施例中,一种用于无线组网环境控制系统的设备驱动器,同一房间内设置多路设备驱动器,每路设备驱动器均配置设有Zigbee无线收发电路模块,每路设备驱动器通过Zigbee无线收发电路模块与同一房间内的主控制器相通讯连接;每路设备驱动器包括驱动器MCU控制电路模块、电源管理电路模块、LED指示警示电路模块、分别接入驱动器MCU控制电路模块输入或输出端的Zigbee无线收发电路、开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块;开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块分别与环境控制接口设备相输出对接。多路设备驱动器最大数量为11路,每路设备驱动器中的开关量输出电路模块采用继电器输出模块,继电器输出模块包括继电器和开关电路,开关电路的JD-OUT1开关信号功能输入端与驱动器MCU控制电路模块中的开关信号JD-OUT1功能输出端相电连接。LED指示警示电路模块(见图6),LED指示电路由第7平面发光管D7、第10平面发光管D10、第16平面发光管D16、第1三极管Q1~第6三极管Q6、第10电阻R10、第11电阻R11、第23电阻R23、第24电阻R24、第14电阻R14、第15电阻R15、第25电阻R25、第20电阻R20、第16电阻R16、第19电阻R19,第21电阻R21和第22电阻R22等电连接组成,其中第1三极管Q1集电极串联第23电阻R23后与第7平面发光管D7的绿色发光功能引脚相电连接;第2三极管Q2集电极串联第24电阻R24后与第7平面发光管D7的红色发光功能引脚相电连接,第1三极管Q1基极串联第10电阻R10后与采集MCU控制电路模块的采集处理
单片机U3的Light-1-G绿色发光功能引脚相电连接,第2三极管Q2基极串联第11电阻R11后与采集MCU控制电路模块的采集处理单片机U3的Light-1-R红色发光功能引脚相电连接。其他第10平面发光管D10和第16平面发光管D16与采集MCU控制电路模块的采集处理单片机U3的电路连接参照图6所示电路图并结合参照第7平面发光管D7与采集MCU控制电路模块的采集处理单片机U3的电路连接结构,用于指示当前的环境参数采集工作状态,包含内部
传感器的工作状态是否正常、运行/停止和/或联机状态等相关参数,并用红色或绿色发光区分,提高状态监控警示直观性效果,在环境参数超越设定上下限预警范围参数时,及时警示提示室内环境状况,并及时启动开启除湿机、加湿机或空调等相关环境调节设备,提示环境调节设备处于调节状态,更具智能人性化管理。同样在主控制器和设备驱动器中设置的LED指示电路模块中也参照图6所示电路图并结合参照第7平面发光管D7与采集MCU控制电路模块的采集处理单片机U3的电路连接结构,提高对主控制器和设备驱动器自动控制工作状态的状态监控直观性效果,更具智能人性化管理。为人们居住及生活室内环境提供及时有效的指示与警示作用,更好为人们提供室内环境状况的变化
感知及预警效果。更进一步的,LED指示警示电路模块设有三路平面发光管及平面发光管驱动电路,三路平面发光管均设红色发光警示管和绿色发光管,三路平面发光管驱动电路均包括红色发光警示电路和绿色发光驱动电路,三路红色发光警示电路和三路绿色发光驱动电路驱动输入信号与驱动器MCU控制电路模块的驱动控芯片驱动信号引脚端相电连接;三路平面发光管分别对应于开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块。开关量输出电路模块采用继电器输出模块(见图7),继电器输出模块包括继电器和开关电路,开关电路中的开关信号JD-OUT1功能输入端与驱动器MCU控制电路模块中的开关信号JD-OUT1功能输出端相电连接。开关量输出电路模块是设备驱动器中的一种输出电路。由继电器K1,第2三极管Q2,第45电阻R45、第46电阻R46、第47电阻R47、第48电阻R48,第11二极管D11和第12发光管D12等电连接组成;其中第11二极管D11并联在继电器K1线圈两端,提高继电器线圈的保护作用,第2三极管Q2基极串联第48电阻R48后与单片机上继电器触发信号JD-OUT1功能引脚相电连接。其作用是通过单片机驱动继电器来控制外部电器的开关,第2三极管Q2集电极串联第46电阻R46后与继电器线圈第一端头相电连接,继电器线圈第二端头依次串联第45电阻和第12
发光二极管D12后与继电器线圈第一端头相并联接,第12发光二极管D12的阴极与继电器线圈第一端头相并联接。其中JD-OUT1功能引脚电连接第47电阻R47下拉至地,单片机上电初始该引脚JD-OUT1为弱上拉,其内部上拉电阻为100K~200K之间,而R47阻值较小,刚上电时使该引脚保持在低电平,提高确保继电器不动作的可靠有效性。保证外部电器不会因上电初始误动作。上电后,单片机把该引脚设置为强推挽输出,保证系统的正常工作。中央控制器50设有
云端
服务器,提高环境监控控制调节数据的云端存储有效性,提高对室内环境监控调节控制的数据分析获取有效性,获得更好的实时调节处理控制方式。红外控制输出电路模块(见图5)由第四三极管Q4、第4电阻R4、第
5电阻R5,红外发射管D2等组成,第四三极管Q4集电极依次串联红外发射管D2和第5电阻R5后与+5V电源相电连接,红外发射管D2阴极与第四三极管Q4集电极相电连接,第四三极管Q4基极串联第4电阻R4后与驱动器MCU控制电路模块的驱动处理芯片U9的P0.6驱动信号引脚端相电连接。通过驱动处理芯片U9单片机的IO口将
控制信号发送出去。由单片机产生38K载波,并把数据加载在载波上,发送给相关电器,启动或关闭如空调等红外控制的环境调节控制设备60,提高对室内环境红外控制的环境调节设备的启动或关闭驱动控制管理可靠有效性。驱动处理芯片U9(见图2)采用型号为IAP15W4K58S4_LQFP64S的单片机,提高驱动控制处理
精度与效率。Zigbee无线收发电路模块(见图3)采用型号为Z151-A的Zigbee芯片M2单元,Zigbee无线收发电路模块的USART4-TX功能端引脚与驱动器MCU控制电路模块的USART4-TX功能端引脚相通讯连接,Zigbee无线收发电路模块的USART4-RX功能端引脚与驱动器MCU控制电路模块的USART4-RX功能端引脚相通讯连接。在Zigbee无线收发电路模块中(见图3),主要由型号为Z151-A的Zigbee芯片M2、按键S7,电容C23,C18,第44电阻R44,第58电阻R58,第59电阻R59,第8发光管D8,第9发光管D9,第10发光管D10等电连接组成,其中第9发光管D9串联第58电阻R58后与驱动器MCU控制电路模块的USART4-TX功能端引脚相电连接,第10发光管D10串联第59电阻R59后与驱动器MCU控制电路模块的USART4-RX功能端引脚相电连接,同时在驱动器MCU控制电路模块的USART4-TX功能端引脚和USART4-RX功能端引脚
位置处并联第23接口端子J23,提高对驱动器MCU控制电路模块的USART4-TX功能端和USART4-RX功能端调试检测效率与调试检测便捷性;按键S7串联在Zigbee芯片M2的NRESET功能引脚与接地线之间。主要负责主控制器10、设备驱动器20和环境参数采集器之间的无线通讯,通讯指令中含有通讯地址,只要在有效通讯距离范围内,各设备之间的通讯能按照
指定的设备进行通讯,不会进行误传错传,提高相互间的无线通讯稳定可靠性及通讯准确有效性。RS485通信输出电路模块(见图8)是驱动器中的输出电路,实现控制相关支持RS485通信的电器,如除湿机、加湿机或除湿加湿一体机。RS485通信输出电路模块电路由型号为MAX485集成芯片U4,第一三极管Q1,第三电阻R3、第二电阻R2、第30电阻R30、第111电阻R111、第112电阻R112、第十电阻R10、第十一电阻R11、第114电阻R114、第115电阻R115,第2电容C2,第30发光管D30、第31发光管D31等电连接组成,其中第一三极管Q1集电极与MAX485集成芯片U4的第2引脚相电连接,第一三极管Q1串联第三电阻R3后与驱动处理芯片U9的USART2-TX功能端相电连接,MAX485集成芯片U4第4引脚与驱动处理芯片U9的USART2-TX功能端相电连接,且MAX485集成芯片U4第4引脚依次串联第31发光管D31和第111电阻R111后与+3.3V电源相电连接,第31发光管D31的阴极与MAX485集成芯片U4第4引脚相电连接,MAX485集成芯片U4第1引脚串联第30电阻R30后与驱动处理芯片U9的USART2-RX功能端相电连接, MAX485集成芯片U4第1引脚依次串联第30电阻R30、第30发光管D31和第第112电阻R112后与+3.3V电源相电连接,第30发光管D31阴极与第30电阻R30相电连接,MAX485集成芯片U4第6引脚和第7引脚分别串联第114电阻R114和第115电阻R115后接入第1插接口端子J1,提高对RS485通信输出电路模块的通讯检测与调试可靠有效性,提高设备驱动器通过RS485通信输出电路模块通讯控制外部电器。电源管理电路模块(见图4)包括交流220V转直流5V电路和5V降至3.3V降压电路,交流220V从输入端口CON1输入,交流220V转直流5V电路包括稳压电路和型号为
1fUA3-220S05A2电源模块M1,稳压电路包括稳压二极管D1和滤波电容,滤波电容包括并联的第三
电解电容C3和第四电解电容C4,5V降至3.3V降压电路包括型号为LM1117-3.3V的低压差电压调节器U2,低压差电压调节器U2输入端与交流220V转直流5V电路输出端+5V电源端相电连接,低压差电压调节器U2输出端设第13电解电容C13和第7滤波电容C7并联组成的滤波电容,稳压二极管D1负极与交流220V转直流5V电路的+VO输出端相电连接。
[0026] 使用本
申请实用新型设备驱动器,在同一房间内配置多路环境参数采集器和主控制器,各房间外部设有统一的中央控制器和云端服务器,每个房间内单独配置有独立的无线路由器,每个配置有无线组网设备控制器的房间内的主控制器通过其TCP网口收发电路模块和同房间内的无线路由器与中央控制器相通讯连接,中央控制器的数据存储于云端服务器中;中央控制器最大配置100个设有主控制器、多路设备驱动器和多路环境参数采集器的无线组网设备控制器房间。如果无线组网设备控制器再配合使用中央控制器,最大可实现同时控制100个房间下的设备驱动器,且不会因各房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制,每个房间下至少3个设备,包含主控器、环境采集控制器和设备驱动器,这样可有效实现300多个设备同时通信控制,环境调节控制驱动控制效率高。无线组网设备控制器有效解决自动检测、自动驱动等问题,还存在有效如何实现无线组网的问题、如何不破坏设备或改装设备来达到驱动设备的问题,如何简化安装问题,例如有效避免了常规方案在主机与驱动器间因需通信而需安装线缆时需要采取在墙体开槽的安装操作麻烦问题,如何控制管理等问题。仅靠普通的电气开关和常用的电路都无法解决,因此必须采用本发明申请
微控制器MCU的无线组网设备控制器,可靠的无线传送模块,才能达到控制可靠的、使用简单、无需人工干预的无线组网设备控制器,使人们达到有一个舒适的工作和生活环境的目的。将环境采集数据并经运算分析后驱动相关设备环境调节设备如空调、加湿机、除湿机和/或净化器等;由于无线组网设备控制器的各子设备之间通信采用无线通信,因此特别是适合使用在对供室内布线不方便,需要减少开线槽的室内环境调节控制。
[0027] 在本发明位置关系描述中,出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了方便描述实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0028] 以上内容和结构描述了本发明产品的基本原理、主要特征和本实用新型的优点,本行业的技术人员应该了解。上述实例和
说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都属于要求保护的本实用新型范围之内。本实用新型要求保护范围由所附的
权利要求书及其等效物界定。