wifi智能插座的製作方法
2023-05-28 02:01:51
專利名稱:wifi智能插座的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種wifi智能插座，所述wifi智能插座由wifi模塊、電源模塊、繼電器驅動模塊和控制模塊組成，Wifi模塊為集成了TCP/IP協議棧和wifi驅動的EMW3180高速率串口的wifi傳輸模塊，可以輕鬆實現串口設備的無線網絡功能；電源模塊主要是把交流市電轉變成可用直流電，為插座內部相關電路提供電源；繼電器驅動模塊包括一繼電器及其驅動電路；控制模塊包括STM32晶片，數據發送組件，數據接收組件及時鐘控制系統。本實用新型提供的wifi智能插座結構簡單，方便實用，節能效果明顯。
【專利說明】wifi智能插座
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種插座，具體涉及一種wifi智能插座。
【背景技術】
[0002] 根據國際經濟合作組織的一項調查顯示，各國因用電器待機而消耗的能量約佔能 耗總數的3%?13% [1]。目前我國城市家庭用電器平均待機能耗已經佔到了家庭總能耗 的10%左右，相當於每個家庭使用著一盞15-30W的"長明燈"。待機能耗像一隻隱形的吸 血蟲，在浪費能源的同時形成了巨大的環保壓力。各種電器的節能勢在必行，是節能環保之 要求，而家用電器很難把便捷生活和節能兩者結合到一起，人們在面對便捷舒適生活與節 能時，往往也會選擇前者。物聯網的出現，彌補了上述情況的不足。物聯網作為一種新興的 技術與概念，在各行各業都有著極其廣闊的應用和不可比擬的優勢。物聯網能夠提供給用 戶一種普適計算的環境，在不知不覺中服務於用戶，使其獲得良好的用戶體驗。利用物聯網 全面感知、可靠傳遞和智能處理等特性，可以為人們的生活提供很大的便利。wifi智能插座 就是通過物聯網組建起來的，在為人們生活帶來便利同時又能有效避免家用電器的待機耗 能，但現在市場上常見的wifi智能插座又存在結構複雜，製造成本過高等問題。 實用新型內容
[0003] 基於上述問題，本實用新型提供了一種結構簡單、經濟實用的wifi智能插座。
[0004] 為了達到上述設計目的，本實用新型採用的技術方案如下：
[0005] -種wifi智能插座，由wifi模塊、電源模塊、繼電器驅動模塊和控制模塊組成，其
[0006] Wifi模塊為集成了 TCP/IP協議棧和wifi驅動的EMW3180高速率串口的wifi傳 輸模塊，可以輕鬆實現串口設備的無線網絡功能；其wifi模塊包括與主機連接，通過UART 接口傳輸命令和數據的第一引腳部分，用來設置模塊工作模式的第二引腳部分；
[0007] 電源模塊主要是把交流市電轉變成可用直流電，為插座內部相關電路提供電源； 其電源模塊包括將交流市電轉變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉換成單一方向的脈衝電 壓的整流電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩壓電路；
[0008] 繼電器驅動模塊包括一繼電器及其驅動電路，其繼電器通過三極體驅動，通過二 極管為繼電器斷開時提供放電迴路，在驅動電路中還設有用於限流的限流電阻，及用於避 免繼電器誤動作的下拉電阻；
[0009] 控制模塊包括對接到的wifi信號進行分析、處理後進入相應的程序，控制繼電器 的吸合和釋放的STM32晶片，用於數據發送的數據發送組件，用於數據接收的數據接收組 件，及用於改變波特率的時鐘控制系統。
[0010] 進一步，所述控制模塊中的數據發送組件包括有用於存儲內核或DM外設內存數 據的發送數據寄存器、用於加載發送數據寄存器數據的發送移位寄存器、用於存儲發送數 據寄存器向發送移位寄存器發送數據信息的狀態寄存器。
[0011] 進一步，控制模塊中的數據接收組件包括逆向接收串口數據的接收移位寄存器， 用於接收接收移位寄存器數據的接收數據寄存器，接收數據寄存器用內核指令或DMA讀取 到內存中。
[0012] 本實用新型的有益效果：控制模塊的STM32晶片會不停地執行掃描程序，通過收 發控制方式，不停地掃描和監測wifi模塊是否接收到來自家用無線路由器的信號。wifi模 塊把接收到來自家用無線路由器的信號，通過串口通訊的方式把信息送到STM32晶片中。 STM32晶片對接到的信號進行分析、處理後進入相應的程序，控制繼電器的吸合和釋放，從 而達到控制電器通斷電的功能。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型wifi插座的整體使用組建結構示意圖；
[0014] 圖2為本實用新型中wifi模塊的硬體連接圖；
[0015] 圖3為wifi模塊的工作模式切換流程示意圖；
[0016]圖4為本實用新型中電源模塊的電路圖；
[0017]圖5為本實用新型中繼電器模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合說明書附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細描述。顯然，所描述的 實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提 下所獲取的其它實施例，都屬於本實用新型的保護範圍。
[0019] 如圖1所示本實用新型提供的一種wifi智能插座，由wifi模塊、電源模塊、繼電 器驅動模塊和控制模塊組成，其Wifi模塊為集成了 TCP/IP協議棧和wifi驅動的EMW3180 高速率串口的wifi傳輸模塊，可以輕鬆實現串口設備的無線網絡功能；其wifi模塊包括與 主機連接，通過UART接口傳輸命令和數據的第一引腳部分，用來設置模塊工作模式的第二 引腳部分（如圖2所示，第一引腳部分（RX、TX、nCTS、nRTS)與主機之間通過UART接口傳 輸命令和數據；第二引腳部分（nRESET、STATUS、WAKE_UP、101、BOOT)用來設置模塊的工作 模式。wifi的驅動被保存在STM32晶片中的Flash中，wifi晶片的通信收發過程及數據都 由STM32晶片處理，所以大部分的數據過程都由STM32晶片完成，無需編寫複雜的wifi驅 動和TCP/IP協議棧，只要調用廠家提供的API，然後設置EMW3180的工作模式就可以完成 wifi通信任務。wifi模塊有四種工作模式，工作方式如下。（1)固件升級模式：升級模塊 的固件。（2)命令控制模式：使用廠家定義的EMSP命令配置模塊，命令通過串口發送到模 塊中。⑶強制命令控制模式：與命令制模式類似，但不需要通過STATUS切換模式。⑷透 明傳輸模式：進入該模式後，模塊會自動把串口接收到的數據打包通過wifi發送出去，對 於主機來說，相當於用串口連接到網絡一樣，wifi模塊的工作模式切換流程如圖3所示）； 電源模塊主要是把交流市電轉變成可用直流電，為插座內部相關電路提供電源，其電源模 塊包括將交流市電轉變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉換成單一方向的脈衝電壓的整流 電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩壓電路；（如圖4所示，於本實用新型中變壓器把市 電降壓為9V交流電後，再通過整流電路將正弦波電壓轉換成單一方向的脈衝電壓，為了減 少電壓的脈動，再通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。雖然理想情況下是可以將交 流分量全部濾掉，但是因為受負載影響，加之濾波電路並不能達到理想效果，還需要加入穩 壓電路。電路中加入7805穩壓模塊，使輸出直流電壓基本不受電網電壓和負載電阻變化 的影響，保證在輸出電壓在5V左右，且變化不大）；繼電器驅動模塊包括一繼電器及其驅動 電路，其繼電器通過三極體驅動，通過二極體為繼電器斷開時提供放電迴路，在驅動電路中 還設有用於限流的限流電阻，及用於避免繼電器誤動作的下拉電阻（如圖5所示繼電器模 塊的驅動電路採用線圈側電壓為5V的繼電器，用8050三極體驅動繼電器，限流電阻R7起 到限流作用，下拉電阻R8可以避免繼電器誤動作，二極體D1為繼電器斷開時提供放電回 路。）；控制模塊包括對接到的wifi信號進行分析、處理後進入相應的程序，控制繼電器的 吸合和釋放的STM32晶片，用於數據發送的數據發送組件，用於數據接收的數據接收組件， 及用於改變波特率的時鐘控制系統，所述數據發送組件包括有用於存儲內核或DM外設內 存數據的發送數據寄存器、用於加載發送數據寄存器數據的發送移位寄存器、用於存儲發 送數據寄存器向發送移位寄存器發送數據信息的狀態寄存器，所述數據接收組件包括逆向 接收串口數據的接收移位寄存器，用於接收接收移位寄存器數據的接收數據寄存器，接收 數據寄存器用內核指令或DMA讀取到內存中。Wifi插座的具體使用方法 ：
[0020] 遠程控制終端（智慧型手機/平板電腦）通過家用無線路由器與智能插座連接在一 起。用戶可以操作遠程控制終端上的專用APP，通過遠程控制終端向雲端伺服器發送信號， 雲端伺服器經過查找目標路由器的IP，與目標路由器建立連接，把指令經過目標家用無線 路由器、智能插座裡的wifi模塊後傳輸給控制模塊的STM32晶片中。控制模塊的STM32芯 片接到wifi模塊的信號後，就進入相關程序，輸出高、低電平控制繼電器的吸合和釋放，從 而控制插座接通和斷開。控制模塊執行完程序後就會把正確執行的信息經過wifi模塊、家 用無線路由器、雲端伺服器快捷、迅速地反饋到遠程控制終端，用戶通過遠程控制終端上的 APP就可以了解到所有執行信息。
[0021] Wifi插座的效益分析：
[0022] 現今，物聯網的出現，為生活提供更好的服務，給生活更多的便捷，整個社會都對 物聯網持續關注。我們結合物聯網設計的wifi智能插座，不僅可以節能環保，還適應了 物聯網發展的潮流。在整個社會提倡節能減排的環境下，本作品每年能夠節約一戶家庭約 10 %的電，可有效緩解電能危機，具有良好效益前景。
[0023] 1能量效益
[0024] 結合分析一戶城鎮家庭的家用電器的待機功耗，經過統計得出如表1。
[0025] 表1 :家用電器待機耗能統計
[0026]
【權利要求】
1. 一種wifi智能插座，其特徵在於：所述wifi智能插座由wifi模塊、電源模塊、繼電 器驅動模塊和控制模塊組成，其 wifi模塊為集成了 wifi驅動的EMW3180高速率串口的wifi傳輸模塊，實現串口設備 的無線網絡功能；其wifi模塊包括與主機連接，通過UART接口傳輸命令和數據的第一引腳 部分，用來設置模塊工作模式的第二引腳部分； 電源模塊是把交流市電轉變成可用直流電，為插座內部相關電路提供電源；其電源模 塊包括將交流市電轉變交流電的變壓器，將正弦波電壓轉換成單一方向的脈衝電壓的整流 電路，使輸出電壓平滑的濾波電路及穩壓電路； 繼電器驅動模塊包括一繼電器及其驅動電路，其繼電器通過三極體驅動，通過二極體 為繼電器斷開時提供放電迴路，在驅動電路中還設有用於限流的限流電阻，及用於避免繼 電器誤動作的下拉電阻； 控制繼電器的吸合和釋放的STM32晶片，用於數據發送的數據發送組件，用於數據接 收的數據接收組件，及用於改變波特率的時鐘控制系統。2. 根據權利要求1所述wifi智能插座，其特徵在於：所述控制模塊中的數據發送組件 包括有用於存儲內核或DM外設內存數據的發送數據寄存器、用於加載發送數據寄存器數 據的發送移位寄存器、用於存儲發送數據寄存器向發送移位寄存器發送數據信息的狀態寄 存器。3. 根據權利要求1所述wifi智能插座，其特徵在於：控制模塊中的數據接收組件包括 逆向接收串口數據的接收移位寄存器，用於接收接收移位寄存器數據的接收數據寄存器， 接收數據寄存器用內核指令或DM讀取到內存中。
【文檔編號】H01R13-66GK204271376SQ201420464079
【發明者】朱文衛, 吳勝, 金士博, 易常樂, 黃 俊, 張弦 [申請人]朱文衛, 吳勝, 金士博, 易常樂, 黃 俊, 張弦