按鍵式智能電源開關的製作方法
2023-10-06 14:40:49 1
本實用新型涉及智能家居技術領域，具體涉及一種按鍵式智能電源開關。
背景技術：
電源開關，是指通過電路控制開關管進行高速道通或截止，作為必備器件廣泛地應用在每個家庭。現有的家居電源開關一般是通過物理按鍵來操控電源的通斷，但是隨著智能家居進入大眾家庭，這種物理按鍵控制方式的便利性已經不能滿足人們的需求，而且對與電源開關連接電器的用電量很難監測。為了解決這個問題，出現了很多紅外線遙控的電源開關，但是這種紅外線遙控的電源開關對控制的距離以及空間要求比較高，一旦電源開關與遙控器之間有隔斷物或者牆壁就很難靈敏地進行控制，導致實用性較差。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供了一種按鍵式智能電源開關，通過上述結構可以實現兩種方式控制該按鍵式智能電源開關的閉合，大大地提高了電源開關使用的便利性，而且結構簡單、控制靈敏。
一種按鍵式智能電源開關，包括面板、底座和按鍵，底座設有接線孔，面板和底座扣接形成電板安裝腔，在該電板安裝腔中並排設置有第一電路板和第二電路板，按鍵設置在所述第一電路板上，並穿過所述面板上的按鍵孔向外凸出；第一電路板上設置有與按鍵抵接的觸點模塊，用於接收無線控制信號的射頻模塊，位於按鍵下方並指示按鍵狀態的指示燈模塊，用於傳輸按鍵信號和指示燈控制信號的第一通信接口以及用於傳輸無線控制信號的第二通信接口；第二電路板上安裝有與接線孔連接的電源輸入接口和電源輸出接口，連接在電源輸入接口上的電源轉換模塊，連接在電源輸入接口和電源輸出接口之間的開關控制模塊，用於控制開關控制模塊的處理器模塊，以及與處理器模塊相連並實現與第一電路板通信的第三通信接口和第四通信接口，第一通信接口和第三通信接口通過數據線連接，第二通信接口和第四通信接口通過數據線連接。
上述結構可以實現兩種方式控制該按鍵式智能電源開關的閉合，一種是通過按動按鍵產生按鍵信號，將按鍵信號送入處理器模塊；另一種是通過射頻模塊接收主控機的控制信號，然後將控制信號送入處理器模塊，通過處理器模塊控制開關控制模塊，實現該按鍵式智能電源開關電源的通斷；大大地提高了電源開關使用的便利性，而且結構簡單、控制靈敏。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，觸點模塊包括六個開關觸點K1、K2、K3、K4、K5、K6，所述按鍵並排設置有三個，開關觸點K1和K2並聯，且分布在同一條直線上與第一按鍵抵接；開關觸點K3和K4並聯，且分布在同一條直線上與第二按鍵抵接；開關觸點K5和K6並聯，且分布在同一條直線上與第三按鍵抵接。
上述結構中的第一按鍵、第二按鍵、第三按鍵分別低接對應的開關觸點K1和K2、開關觸點K3和K4、開關觸點K5和K6，通過一個按鍵抵接兩個開關觸點，可以避免因某一個開關觸點失靈或損壞造成無法控制的情況，提高控制的穩定性，同時也可以增強靈敏度。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，指示燈模塊包括三路LED燈組，每一路LED燈組對應的設置在一個按鍵的下方。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，三路LED燈組分別為紅色LED燈組、綠色LED燈組和黃色LED燈組；每一路LED燈組包括12顆對應顏色的LED燈，且並按照3×4排列成長方形。
上述結構中的紅色LED燈組、綠色LED燈組和黃色LED燈組呈現三個長方形，分別設置在一個按鍵的下方，通過按動按鍵，可以用紅、黃、綠三種燈光來指示按鍵的狀態；在具體實現過程中，可以通過第一按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用紅燈指示，第二按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用綠燈指示，第三按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用黃燈指示。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，面板的正面為正方形的板狀結構。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，面板、底座和按鍵均採用PVC塑料製成。
進一步地，上述的按鍵式智能電源開關中，所述電源輸入接口包括零線輸入接口和火線輸入接口，所述電源輸出接口包括第一火線輸出接口、第二火線輸出接口、第三火線輸出接口；所述接線孔設置有5個，分別與上述的零線輸入接口、火線輸入接口、第一火線輸出接口、第二火線輸出接口以及第三火線輸出連接。
上述結構中的電源輸入接口包括零線輸入接口NIN接口和火線輸入接口LIN接口；電源輸出接口包括第一火線輸出接口LOUT1、第二火線輸出接口LOUT2、第三火線輸出接口LOUT3；三路電源輸出接口可以控制三路電源的通斷；同時市電從輸入接口的零線輸入接口NIN接口和火線輸入接口LIN接口經電源轉換模塊後為該處理器供電。
本實用新型的顯著效果：按鍵式智能電源開關包括面板、底座和按鍵，底座設有接線孔，面板和底座扣接形成電板安裝腔，在該電板安裝腔中並排設置有第一電路板和第二電路板，按鍵設置在第一電路板上，並穿過面板上的按鍵孔向外凸出；第一電路板上設置有用於接收無線控制信號的射頻模塊射頻模塊、與按鍵抵接的觸點模塊、第一通信接口以及第二通信接口；第二電路板上安裝有電源輸入接口、電源輸出接口、開關控制模塊、用於控制所述開關控制模塊的處理器模塊、第三通信接口和第四通信接口，通信接口通過數據線連接。上述結構可以實現兩種方式控制該按鍵式智能電源開關的閉合，一種是通過按動按鍵產生按鍵信號，將按鍵信號送入處理器模塊；另一種是通過射頻模塊接收主控機的控制信號，然後將控制信號送入處理器模塊，通過處理器模塊控制開關控制模塊，實現該按鍵式智能電源開關電源的通斷；大大地提高了電源開關使用的便利性，而且該按鍵式智能電源開關控制靈敏度高、結構簡單、成本較低。
附圖說明
圖1為本實用新型的正視圖；
圖2為本實用新型的側視圖；
圖3為本實用新型按鍵式智能電源開關第一電路板和第二電路板的結構示意圖；
圖4為本實用新型按鍵式智能電源開關的觸點模塊的電路圖；
圖5為本實用新型按鍵式智能電源開關的指示燈模塊的電路圖；
圖6為本實用新型按鍵式智能電源開關的開關控制模塊的電路圖；
圖7為本實用新型按鍵式智能電源開關的電源轉換模塊的電路圖。
附圖標記：
1、面板；2、底座；3、按鍵；4、接線孔；5、第一電路板；6、第二電路板；7、射頻天線。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。
實施例：
參照附圖1、附圖2和附圖3，一種按鍵式智能電源開關，包括面板1、底座2和按鍵3，底座2設有接線孔4，面板1和底座2扣接形成電板安裝腔，在該電板安裝腔中並排設置有第一電路板5和第二電路板6，按鍵3設置在所述第一電路板5上，並穿過所述面板1上的按鍵孔向外凸出；第一電路板5上設置有與按鍵3抵接的觸點模塊，用於接收無線控制信號的射頻模塊，位於按鍵3下方並指示按鍵狀態的指示燈模塊，用於傳輸按鍵信號和指示燈控制信號的第一通信接口以及用於傳輸無線控制信號的第二通信接口；第二電路板上安裝有與接線孔4連接的電源輸入接口和電源輸出接口，連接在電源輸入接口上的電源轉換模塊，連接在電源輸入接口和電源輸出接口之間的開關控制模塊，用於控制開關控制模塊的處理器模塊，以及與處理器模塊相連並實現與第一電路板通信的第三通信接口和第四通信接口，第一通信接口和第三通信接口通過數據線連接，第二通信接口和第四通信接口通過數據線連接；射頻模塊還包括射頻天線7，射頻天線設置在面板1和底座2之間的天線孔；面板的正面為正方形的板狀結構；面板、底座和按鍵均採用PVC塑料製成；通過上述結構可以實現兩種方式控制該按鍵式智能電源開關的閉合，一種是通過按動按鍵產生按鍵信號，將按鍵信號送入處理器模塊；另一種是通過射頻模塊接收主控機的控制信號，然後將控制信號送入處理器模塊，通過處理器模塊控制開關控制模塊，實現該按鍵式智能電源開關電源的通斷；大大地提高了電源開關使用的便利性，而且結構簡單、控制靈敏；處理器模塊採用的晶片型號為STM32F051C8T6；射頻模塊包括射頻天線和無線通信晶片SX1276_MODULE。
參照附圖4，觸點模塊包括六個開關觸點K1、K2、K3、K4、K5、K6，所述按鍵並排設置有三個，開關觸點K1和K2並聯，且分布在同一條直線上與第一按鍵抵接；開關觸點K3和K4並聯，且分布在同一條直線上與第二按鍵抵接；開關觸點K5和K6並聯，且分布在同一條直線上與第三按鍵抵接；其中第一按鍵、第二按鍵、第三按鍵分別低接對應的開關觸點K1和K2、開關觸點K3和K4、開關觸點K5和K6，通過一個按鍵抵接兩個開關觸點，可以避免因某一個開關觸點失靈或損壞造成無法控制的情況，提高控制的穩定性，同時也可以增強靈敏度；按動第一按鍵、第二按鍵、第三按鍵產生的按鍵信號經處理器模塊和開關控制模塊，可以控制電源輸入接口和電源輸出接口之間電源的通斷。
參照附圖5，指示燈模塊包括三路LED燈組，每一路LED燈組對應的設置在一個按鍵的下方；三路LED燈組分別為紅色LED燈組、綠色LED燈組和黃色LED燈組；每一路LED燈組包括12顆對應顏色的LED燈，且並按照3×4排列成長方形；紅色LED燈組包括三極體Q1和12顆紅色LED燈珠，三極體Q1的基極經電阻R10接所述處理器模塊的第一路輸出控制端，三極體Q1的基極還經電阻R11基地，三極體Q1的發射極接地，三極體Q1的集電極並聯三路紅色LED電路後接一直流電源，每一路紅色LED電路由四顆紅色LED燈珠和一個限流電阻並聯而成；綠色LED燈組包括三極體Q2和12顆綠色LED燈珠，三極體Q2的基極經電阻R15接所述處理器模塊的第二路輸出控制端，三極體Q2的基極還經電阻R16基地，三極體Q2的發射極接地，三極體Q2的集電極並聯三路綠色LED電路後接一直流電源，每一路綠色LED電路由四顆綠色LED燈珠和一個限流電阻並聯而成；黃色LED燈組包括三極體Q3和12顆黃色LED燈珠，三極體Q3的基極經電阻R20接所述處理器模塊的第三路輸出控制端，三極體Q3的基極還經電阻R21基地，三極體Q3的發射極接地，三極體Q3的集電極並聯三路黃色LED電路後接一直流電源，每一路黃色LED電路由四顆黃色LED燈珠和一個限流電阻並聯而成。紅色LED燈組、綠色LED燈組和黃色LED燈組均呈現三個長方形，分別設置在一個按鍵的下方，通過按動按鍵，可以用紅、黃、綠三種燈光來指示按鍵的狀態；在具體實現過程中，可以通過第一按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用紅燈指示，第二按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用綠燈指示，第三按鍵控制一路燈光，按鍵狀態用黃燈指示。
參照附圖6，為本實用新型的開關控制模塊的電路圖。電源輸入接口設置有零線輸入接口NIN接口和火線輸入接口LIN接口，電源輸出接口包括第一火線輸出接口LOUT1、第二火線輸出接口LOUT2、第三火線輸出接口LOUT3；一採樣電阻R44串接於火線輸入接口和LOUT接口之間；採樣電阻R44的採樣輸出端經過電阻R37連接到第一運算放大器的正相輸入端，該第一運算放大器的正相輸入端還經電容C9接地，第一運算放大器的反相輸入端經電阻R33接地，第一運算放大器的輸出端與反相輸入端之間還並行連接有電阻R25和電容C5，通過第一運算放大器輸出電流採樣信號VOLT到所述處理器模塊的一個輸入端；採樣電阻R44的採樣輸出端經過電阻R37後還經過電阻R35接入第二運算放大器的反相輸入端，該第二運算放大器的正相輸入端輸入有一路基準電壓參考信號3V3，第二運算放大器輸出端還與反相輸入端連接，通過第二運算放大器輸出電壓採樣信號CURR到所述處理器模塊的另一輸入端。
在零線輸入接口和火線輸入接口之間連接有壓敏電阻VR1，能避免電路中產生的過載電壓燒壞電路；通過第一運算放大器和第二運算放大器測量感應電阻R44的電壓，能分別計算出與電源輸出的能量值，從而得到電器的耗電量；第一運算放大器和第二運算放大器組成雙運算放大器U3，U3選用LM358代替；處理器模塊的兩個採樣信號輸入端接共陽極穩壓管ZD1，共陽極穩壓管ZD1的兩個陰極的一邊接處理器模塊的兩個採樣信號輸入端，另一邊分別經電容C6、電容C7接地，共陽極穩壓管ZD2的陽極接地。處理器模塊接收到雙運算放大器U3採集到的電壓採樣信號VOLT和電流採樣信號CURR後，經過運算能得到與電源開關連接的電器的用電量。
開關控制模塊包括三個繼電器RL1、RL2、RL3，繼電器RL1、RL2、RL3的常開開關均串接在火線輸入接口和LOUT接口之間，繼電器RL1、RL2、RL3的線圈繞組一端接電源轉換模塊輸出的一個直流穩壓電源15V，另一端分別經過限流電阻R40、R42、R45連接在三極體Q4、Q5、Q6的集電極上，三極體Q4、Q5、Q6的發射極均接地，三極體Q4、Q5、Q6的基極分別經電阻R41、R43、R46接處理器模塊的輸出控制端。處理器模塊控制三極體Q4、Q5、Q6的通斷，從而控制三個繼電器工作，達到電源開關斷電與通電的控制。
電源輸入接口包括零線輸入接口NIN接口和火線輸入接口LIN接口；電源輸出接口包括第一火線輸出接口LOUT1、第二火線輸出接口LOUT2、第三火線輸出接口LOUT3；三路電源輸出接口可以控制三路電源的通斷；同時市電從輸入接口的零線輸入接口NIN接口和火線輸入接口LIN接口經電源轉換模塊後為該處理器供電。
參照附圖7，電源轉換模塊包括熔斷器F1、扼流線圈L1、扼流線圈L2、二極體D61、二極體D64、二極體D65、二極體D62、穩壓二極體ZD2以及型號為VIPer12AS的單電源晶片U4，所述熔斷器F1的一端接電源輸入接口的NIN端，該熔斷器F1的另一端與二極體D61的正極端相連，二極體D61的負極經扼流線圈L1連接到所述單電源晶片U4的6/7/8/9輸入腳，所述單電源晶片U4的1/2輸出腳一邊經過扼流線圈L2向外輸出電壓級別為15V的直流電源，另一邊經過電容C13接3號反饋腳，同時單電源晶片U4的1/2輸出腳還經過電容C14和二極體D62後接4號供電管腳，單電源晶片U4的1/2輸出腳還經過二極體D64反向接地，在單電源晶片U4的1/2輸出腳和4號供電管腳還連接有電容C12，在單電源晶片U4的3號反饋腳和二極體D62的正極之間還連接有穩壓二極體ZD2，在扼流線圈L2的輸出端與二極體D62的正極之間還正向連接有二極體D65，在扼流線圈L1的兩端還分別經過電容C10和電容C11接地；扼流線圈L2的輸出端輸出電壓級別為15V的直流電源，該直流電源經過一電源轉換晶片U6後轉換為另一級別的直流電源3V3。能輸出多個不同的電壓，給不同模塊提供相應的供電電壓。
本實用新型提供的按鍵式智能電源開關有兩種控制方式，一種是通過按動按鍵產生按鍵信號，將按鍵信號送入處理器模塊；另一種是通過射頻模塊接收主控機的控制信號，然後將控制信號送入處理器模塊，通過處理器模塊控制開關控制模塊，實現該按鍵式智能電源開關電源的通斷；市電從電源輸入接口的火線輸入接口LIN接口和零線輸入接口NIN接口經電源轉換模塊為處理器模塊供電，電源輸出端第一火線輸出接口LOUT1、第二火線輸出接口LOUT2、第三火線輸出接口LOUT3經三個繼電器RL1、RL2、RL3連接處理器模塊，從而通過觸點模塊產生的按鍵信號和射頻模塊接收的主控機控制信號來控制三路電源的通斷情況；大大地提高了電源開關使用的便利性，而且該按鍵式智能電源開關控制靈敏度高、結構簡單、成本較低。
在本申請的描述中，需要理解的是，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。
本實用新型的說明書中，說明了大量具體細節。然而，能夠理解，本實用新型的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，並未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。
最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求和說明書的範圍當中。