一種基於鏡像控制的反饋型無線互控開關及無線控制系統的製作方法
2023-05-18 22:54:06
本實用新型涉及一種互控開關，尤其涉及一種基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，並涉及包括了該基於鏡像控制的反饋型無線互控開關的無線控制系統。
背景技術：
傳統機械式雙控、多控開關分別如圖2和圖3所示，其作用是兩地兩個開關或者多地多個開關控制同一個燈，這是過去異地控制照明燈具的主要方法，其特點是原理簡單、知識普及度高、普通電工都會實施且可靠性高，目前在各類裝修項目和所有照明場合，機械式雙控、多控開關的普及度非常高，其缺點是完全依靠敷設電纜線，需要刨牆、埋管、穿線和抹牆等等工序，不但消耗大量的建築材料，破壞建築，而且人力成本也很高。由於穿線用的PVC塑料管的直徑有限，因此拉線的距離往往不能很長，拐彎次數不能很多，大大限制了雙控和多控開關的作用距離；如果隔牆穿牆，管路的彎曲增加，施工難度大大增加，因此，機械式雙控多控開關往往不能夠隔牆使用。當施工結束，牆體掩埋完畢，拉線式的雙控、多控開關不可以修改，除非再次刨牆，其缺點是：1、布線過多；2、暗埋需要刨牆；3、穿牆的單獨非常高；4、兩點或者多點只能控制一個燈；5、一旦掩埋，很難更改；但是不容否認，目前在異地控制燈光方面，機械式雙控、多控開關具有絕對的優勢。
一般的遙控開關，如圖4所示，是由受控的牆壁開關和配套的遙控器組成，遙控器發射控制指令，而受控牆壁開關通過接收裝置接收控制指令，並執行操作命令，從而可實現單個遙控器控制多個受控牆壁開關。但是一般的遙控開關必須依賴於遙控器，增加了設備數量，而且遙控器往往需要使用電池，這是其不方便的之處。另一個不便之處為，一般來說，遙控開關都沒有做狀態反饋的功能，不能實時看到被控設備的狀態。總體來說，雖然遙控開關已經出現了很多年，但是在替代傳統機械式雙控、多控開關方面，取得的成效不明顯，市場的接受度也不高。
另一方面，帶主機的智能照明開關控制系統，還有依靠公共網絡的照明開關控制系統，如圖5所示，雖然能在一定的範圍內實現燈光的異地控制，但是設備系統過於複雜，操作複雜，設計施工複雜，可靠性達不到要求；照明開關之間不能直接互控，需要經過第三方設備，不符合傳統照明開關的使用習慣，增加了設備的數量。這種方式在控制的傳輸次數、距離方面，增加了傳輸的次數和距離，降低了可靠度；並且，若採用主機控制，所有的控制指令經過主機，使得主機成為系統的瓶頸，一旦主機故障，整個系統的功能將全部受影響。
技術實現要素：
本實用新型所要解決的技術問題是需要提供一種雙向且能夠自動實現狀態反饋功能的基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，並提供包括了該基於鏡像控制的反饋型無線互控開關的無線控制系統。
對此，本實用新型提供一種基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，包括：控制單元和電源單元，所述控制單元包括發射接收電路、微處理器、控制按鍵和狀態指示單元，所述發射接收電路、微處理器和控制按鍵分別與所述電源單元相連接，所述發射接收電路、控制按鍵和狀態指示單元分別與所述微處理器相連接，所述控制按鍵與所述狀態指示單元相連接；其中，所述控制按鍵包括分別與所述微處理器相連接的接收按鍵和發射按鍵。
本實用新型的進一步改進在於，還包括電源驅動單元，所述電源驅動單元分別與所述微處理器和電源單元相連接。
本實用新型的進一步改進在於，所述電源驅動單元包括電源驅動電路和繼電器組，所述微處理器通過電源驅動電路連接至所述電源單元，所述繼電器組分別與所述電源驅動單元和電源單元相連接。
本實用新型的進一步改進在於，所述發射接收電路為射頻發射接收電路。
本實用新型的進一步改進在於，所述發射接收電路還包括射頻天線，所述射頻天線與所述射頻發射接收電路相連接。
本實用新型的進一步改進在於，每一個控制按鍵均對應設置有一個狀態指示單元。
本實用新型的進一步改進在於，所述狀態指示單元為LED狀態指示燈。
本實用新型的進一步改進在於，所述微處理器為MCU。
本實用新型的進一步改進在於，所述接收按鍵為方形按鍵，所述發射按鍵為圓形按鍵。
本實用新型還提供一種無線控制系統，包括了如上所述基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，並包括智能執行器與智能操作終端；所述反饋型無線互控開關與智能執行器通過網關接入網際網路，並與網際網路中的智能操作終端相連接。
與現有技術相比，本實用新型的有益效果在於：無需重新布線，實現了分布式控制，不同的反饋型無線互控開關之間能夠直接相互控制，大大降低工程總造價，即所有的反饋型無線互控開關之間都是平等的，互為主從，使得所述無線控制系統沒有瓶頸性故障點，更加穩定可靠，易於維護。
與其他智能家居系統相比，本實用新型不需要任何其他設備，不依賴網絡、主機和手機，更加的簡潔、穩定、易用、適合大規模普及推廣；且能夠不受牆壁和距離的限制，具有超視距遙控和狀態反饋功能，控制點數更多，使得視線距離外的中遠距離無線互控成為可能；在施工階段無需刨牆、穿管、布線和抹牆，節省大量珍貴金屬和化工材料，免破壞建築，節省大量人力資源，節能、環保、易用且經濟效益明顯；實現方式簡潔有效，使得普通電工甚至普通人，不經過培訓就可以安裝、使用和維護；每一個反饋型無線互控開關既可以是主控也可以是被控，使得所述無線控制系統沒有瓶頸性故障點，更加穩定可靠，易於維護，從而具有大量普及的前景。
附圖說明
圖1是本實用新型一種實施例的系統結構示意圖；
圖2是現有技術中機械式雙控開關的接線原理示意圖；
圖3是現有技術中機械式三控開關的接線原理示意圖；
圖4是現有技術中搖控開關的接線原理示意圖；
圖5是現有技術中帶主機的智能照明開關控制系統原理圖；
圖6是本實用新型一種實施例的邏輯關係示意圖；
圖7是本實用新型一種實施例的系統原理圖；
圖8是本實用新型一種實施例的系統詳細結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本實用新型的較優的實施例作進一步的詳細說明。
如圖1、圖6和圖7所示，本例提供一種基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，包括：控制單元和電源單元5，所述控制單元包括發射接收電路1、微處理器2、控制按鍵和狀態指示單元，所述發射接收電路1、微處理器2和控制按鍵分別與所述電源單元5相連接，所述發射接收電路1、控制按鍵和狀態指示單元分別與所述微處理器2相連接，所述控制按鍵與所述狀態指示單元相連接；其中，所述控制按鍵包括分別與所述微處理器2相連接的接收按鍵3和發射按鍵4。
如圖8所示，本例還包括電源驅動單元，所述電源驅動單元分別與所述微處理器2和電源單元5相連接；所述電源驅動單元包括電源驅動電路6和繼電器組7，所述微處理器2通過電源驅動電路6連接至所述電源單元5，所述繼電器組7分別與所述電源驅動單元和電源單元5相連接。所述發射接收電路1優選為射頻發射接收電路，該射頻發射接收電路與射頻天線相連接。
本例所述發射接收電路1用於發送和接收無線射頻信號，以實現不同的反饋型無線互控開關之間的相互控制，並且反饋被控設備的狀態信息，使其在主控方及關聯方得以實現狀態顯示。所述接收按鍵3通過所述控制單元執行互控控制指令，顯示所述接收按鍵3所在開關迴路的狀態，並發送互控反饋指令至遙控關聯的發射按鍵4；所述發射按鍵4通過所述控制單元發送互控控制指令，接收遙控關聯的接收按鍵3的互控反饋指令並顯示被控的接收按鍵3所在開關迴路的狀態。
本例所述發射接收電路1用於發送和接收無線射頻信號，以實現不同的反饋型無線互控開關之間的相互控制，並且反饋被控設備的狀態信息，使其在主控方及關聯方得以實現狀態顯示。本例所述接收按鍵3與其所在反饋型無線互控開關的一個或多個發射按鍵4實現遙控關聯，並且，所述接收按鍵3與不同的反饋型無線互控開關的一個或多個發射按鍵4實現遙控關聯。另外一方面，所述發射按鍵4與其所在反饋型無線互控開關的一個或多個接收按鍵3實現遙控關聯，並且，所述發射按鍵4與不同的反饋型無線互控開關的一個或多個接收按鍵3實現遙控關聯。每一個控制按鍵均對應設置有一個狀態指示單元，所述狀態指示單元優選為LED狀態指示燈，在本例的圖1、圖7和圖8中，所述LED狀態指示燈為集成於所述控制按鍵中的一體化的控制按鍵，也就是說，所述控制按鍵直接帶有一個一一對應的LED狀態指示燈。
也就是說，該控制單元具有控制本地迴路的接收按鍵3，同時具有發射按鍵4，每個本地的接收按鍵3和發射按鍵4都具有配套的LED狀態指示燈。本地迴路除了本地控制之外，還具有接收其他反饋型無線互控開關的互控控制指令的功能；相應的，發射按鍵4則具有遙控其他反饋型無線互控開關的功能。本地迴路被遙控以後，向與其有遙控關聯（互控關係）關係的一個或多個反饋型無線互控開關反饋狀態信息；與其有遙控關聯（互控關係）的反饋型無線互控開關（主控方）接收被遙控的反饋型無線互控開關（被控方）的狀態信息並在本反饋型無線互控開關（主控方）相應的發射按鍵4上顯示其狀態信息。
歸納起來，本例具有以下幾個特徵：一、本例的發射接收是一體的，本地被遙控和發射主遙控是一體的，不同的反饋型無線互控開關之間是對等的；二、不同的反饋型無線互控開關之間能夠直接互相遙控控制，並直接反饋狀態信息至與對應控制按鍵相連接的狀態指示單元中，不通過更不依賴於其他設備；三、遙控其他反饋型無線互控開關可以接收對方發回來的狀態信息，並在本反饋型無線互控開關的控制按鍵上直接顯示對方的狀態，值得一提的是，本例所述反饋型無線互控開關之間可以預先實現遙控關聯（互控關係），使得即使不是主控方的其他反饋型無線互控開關，只要已經設定了遙控關聯（互控關係），就可以接受並顯示被控方發來的狀態信息; 四、每個基於鏡像控制的反饋型無線互控開關都同時具有主控方和被控方兩種角色，眾多的開關之間「互為主從」，形成「多主機，分布式主機」的無線控制系統；五、本地控制動作產生的狀態，主動發送給遙控關聯（互控關係）方，並在遙控關聯（互控關係）方的控制按鍵上顯示狀態；六、互控的控制關係可以根據實際需要進行設置、刪除和更改；七、由於採用射頻傳輸，互相遙控可以穿越牆壁。因此，歸結起來說，本例所述反饋型無線互控開關與反饋型無線互控開關之間是平等、對等和鏡像的，見圖7所示。
如圖7所示，控制按鍵及LED狀態指示燈集成為兩種組合。第一種是本地接收型按鍵（R，Receive），即接收按鍵3，具有以下兩種功能：1、執行本地控制並顯示開關迴路的狀態，並且將自身的狀態通過發射接收電路1的無線射頻模塊發送給遙控關聯（互控關係）方的發射按鍵4；2、也可以接收其他反饋型無線互控開關或自身所在反饋型無線互控開關或其他控制裝置的發射按鍵4的遙控指令，控制並顯示本迴路的狀態，並且將自身的狀態通過發射接收電路1的無線射頻發送給遙控關聯（互控關係）方的發射按鍵4。第二種發射型按鍵（T,Transmite），即發射按鍵4，同樣具有以下兩種功能：1、通過發射接收電路1發射無線射頻控制指令，遙控其他反饋型無線互控開關或自身所在反饋型無線互控開關的接收按鍵3及其燈具，並接收自身所在反饋型無線互控開關或者其他反饋型無線互控開關的接收按鍵3所發回來的狀態反饋信息，顯示被控的接收按鍵3所在迴路的狀態；2、當沒有主動發送指令時，當反饋型無線互控開關接收到遙控關聯（互控關係）方發射的狀態反饋信息，接收按鍵3也將對遙控關聯（互控關係）方的狀態進行顯示。
本例所述微處理器2為所述反饋型無線互控開關產生一個唯一的地址碼（ID），並為每一個控制按鍵生成一個唯一的按鍵地址碼(IDK)，作為該反饋型無線互控開關的及其控制按鍵的身份識別標誌。在一組相互遙控關聯（互控關係）的反饋型無線互控開關組當中，每一個反饋型無線互控開關的地址碼以及每一個控制按鍵的按鍵地址碼必須是唯一的。
本例所述微處理器2可預存和處理數百組遙控指令，所述遙控指令包括互控控制指令、互控反饋指令和情景控制指令，可以通過射頻無線電波的方式對外發射或者接收遙控指令。所述電源單元5根據該控制單元的本地指令或者接收按鍵3所接收的射頻信號指令，控制外部燈具開啟和關閉，該電源單元5用於為該燈具所在反饋型無線互控開關提供工作電源，並控制外部燈具。
本例所述控制單元具有一組控制按鍵及一組相同數量的LED狀態指示燈，連接於微處理器2。控制按鍵與LED狀態指示燈形成一一對應的分組關係，即一個控制按鍵與一個LED狀態指示燈形成一組，所述LED狀態指示燈固定用於顯示所對應的控制按鍵其所對應的開關迴路及其燈具的狀態。每一組控制按鍵及LED狀態指示燈所對應的開關迴路及其燈具，可能是本反饋型無線互控開關所連接的本地開關迴路及燈具，也可能是其他任何一個反饋型無線互控開關的一組開關迴路及燈具。
本例所述反饋型無線互控開關與其他反饋型無線互控開關組成員之間需要預存地址碼，從而形成相互的遙控關聯（互控關係）關係，並根據需要形成以下幾種指令：互控控制指令、互控反饋指令和情景控制指令。並可根據需要形成其他指令，例如對於數據處理等等。
在擁有了唯一的地址碼的基礎上，通過以下的指令格式，可以保證無線互控開關之間雙向直接帶反饋的互相控制。本例所述互控控制指令的格式為：被控的微處理器2的地址碼+主控的微處理器2的地址碼+互控控制碼；所述互控反饋指令的格式為：主控的微處理器2的地址碼+被控的微處理器2的地址碼+互控反饋碼；所述情景控制指令的格式為：主控的微處理器2的地址碼+情景控制碼。
即本例還優選包括情景控制指令，當所述發射按鍵4通過所述控制單元發射所述情景控制指令時，將以廣播方式向外發送指令，被控微處理器2在接收到與自己相關的情景控制指令時，將置於預先設定狀態，且不再發送互控反饋指令。即當所述接收按鍵3通過所述控制單元接收到所述情景控制指令時，被控微處理器2將所述接收按鍵3保持預先設定狀態，且不再發送互控反饋指令。
其中，互控控制指令，用於指令被控方執行反轉動作，並指令被控方反饋狀態。互控反饋指令，用於根據主控方的指令發送自身狀態給主控方以及遙控關聯（互控關係）方；或者當自身本地操作而導致狀態改變，主動發送自身狀態給遙控關聯（互控關係）方。情景控制指令，用於為了因應市場對於情景控制的需求，為了設置場景控制而制定，被控方將記住對地址碼設置時候的預先設定狀態，並在接收到該情景控制指令時，將狀態置於原始記憶的預先設定狀態，實現了不受數量限制一控多的默認設置控制。
總結起來，本例所述遙控指令分為「互控」和「情景」兩種，從而為實際的應用提供更多的功能選擇。為了在現場的使用方便，在控制單元設置了調整某一個發射按鍵4是互控功能或者是情景功能的選擇撥動開關。
當發射按鍵4設定為互控功能時，發射按鍵4要求被控方回饋狀態。如圖8所示，一個互控型的發射按鍵4優選可以遙控7個被控的接收按鍵3。當發射按鍵3設定為情景功能時，被控方將記住對碼時自身的預先設定狀態，在接收到該情景控制指令時，使自己處於預先設定狀態。情景控制不做狀態反饋，情景控制為廣播式，不限制被控制方的數量。
該反饋型無線互控開關與其他反饋型無線互控開關組成員之間需要預存地址碼，從而形成相互的遙控關聯（互控關係）關係。這種遙控關聯（互控關係）關係在長期的使用當中應保證長期穩定不變，除非人為的有計劃的改變。為此，本例還優選設定了鎖定按鍵，所述鎖定按鍵與微控制器2相連接。
為了便於客戶區分功能的區別，本例所述控制按鍵按照「天圓地方」的理念設計按鍵的形狀，如圖1所示，所述接收按鍵3為方形按鍵，所述發射按鍵4為圓形按鍵。
本例採用這種反饋型無線互控開關，眾多的照明開關既可以本地控制，也可以相互之間通過射頻無線電波互相遙控控制，並能反饋被控方的狀態，其具有直接、雙向、多點無線互相控制功能，具有控制結果實時狀態反饋的功能。每個反饋型無線互控開關都具有本地控、被遙控、主動遙控、反饋狀態、狀態顯示等功能，所有的反饋型無線互控開關是平等、對等的，具有鏡像的特徵。所有反饋型無線互控開關之間的控制是直接進行的，不依賴於公共網絡或者協議，也不需要藉助其他第三方設備。這保證了燈光無線控制系統具有很好的獨立性、抗幹擾性和可靠性，並且單純、簡單、可靠，因而可以廣泛地替代傳統機械式雙控、多控開關。而這種替代具有劃時代革命性的意義，具有巨大的經濟社會效益，節省資源，友好環境。
在此，本例通過一個簡單的應用舉例來說明。假定圖7所示的第一反饋型無線互控開關之T1按鍵為一發射按鍵4，第二反饋型無線互控開關之R1按鍵為一本地的接收按鍵3。現在按動第一反饋型無線互控開關的T1按鍵遙控第二反饋型無線互控開關之R1按鍵控制的燈具，則第一反饋型無線互控開關的MCU將遙控指令通過射頻發射接收電路1發送至空中；當第二反饋型無線互控開關接收到第一反饋型無線互控開關發出的指令並進行解讀，判定為發給自己的指令，第二反饋型無線互控開關的MCU指令將與R1按鍵相連接的燈具動作；與R1按鍵相連接的燈具動作後，與R1按鍵相連接的LED狀態指示燈顏色轉變。同時，第二反饋型無線互控開關的MCU將R1按鍵的狀態通過射頻發射接收電路1發送到空中。當第一反饋型無線互控開關接收到第二反饋型無線互控開關關於R1按鍵及其燈具的狀態反饋指令並進行判讀後，將第一反饋型無線互控開關的T1按鍵的LED狀態指示燈置於與第二反饋型無線互控開關的R1按鍵及其燈具對應的狀態。
同樣在上述兩個開關中，假定第二反饋型無線互控開關之T1按鍵為一發射按鍵4，第一反饋型無線互控開關之R1按鍵為一本地的接收按鍵3。現在按動第二反饋型無線互控開關的T1按鍵遙控第一反饋型無線互控開關之R1按鍵控制的燈具，則第二反饋型無線互控開關的MCU將遙控指令通過射頻發射接收電路1發送至空中。當第一反饋型無線互控開關接收到第二反饋型無線互控開關發出的指令並進行解讀，判定為發給自己的指令，第一反饋型無線互控開關的MCU指令將與其R1按鍵相連接的燈具動作；與第一反饋型無線互控開關的R1按鍵相連接的燈具動作後，與第一反饋型無線互控開關的R1按鍵相連接的LED狀態指示燈顏色轉變；同時，第一反饋型無線互控開關的MCU將第一反饋型無線互控開關的R1按鍵開關的狀態通過射頻發射接收電路1發送到空中。當第二反饋型無線互控開關接收到第一反饋型無線互控開關關於第一反饋型無線互控開關的R1按鍵及其燈具的狀態反饋指令並進行判讀後，將第二反饋型無線互控開關的T1按鍵的LED狀態指示燈置於與第一反饋型無線互控開關的R1按鍵及其燈具對應的狀態。
本例還提供一種無線控制系統，包括了如上所述基於鏡像控制的反饋型無線互控開關，並包括智能執行器和智能操作終端；所述反饋型無線互控開關與智能執行器通過網關接入網際網路，並與網際網路中的智能操作終端相連接。所述智能執行器包括但不限於：窗簾控制器、紅外轉發器、門鎖控制器、音響控制器、門窗控制器、溫度控制器、報警傳感器、閥門控制器以及機械手等等。
本例提供了一個以所述反饋型無線互控開關為主體構成的無線控制系統，其涵蓋更多的其他電器設備之間的無線互聯互控，並且，眾多的反饋型無線互控開關與互聯互控的眾多其他設備，可以通過網關接入網際網路，並與網際網路中的智慧型手機、電腦以及其他智能終端相互連接，構成一個無限延伸的無線控制系統。由於運行相同的控制協議，因此，也可以完成雙向且帶反饋的控制功能，從而實現基於網際網路的廣域設備互連的物聯網控制系統。
本例無需重新布線，實現了分布式控制，不同的反饋型無線互控開關之間能夠直接相互控制，大大降低工程總造價，即所有的反饋型無線互控開關之間都是平等的，互為主從，使得所述無線控制系統沒有瓶頸性故障點，更加穩定可靠，易於維護。
與其他智能家居系統相比，本例不需要任何其他設備，不依賴網絡、主機和手機，更加的簡潔、穩定、易用、適合大規模普及推廣；且能夠不受牆壁和距離的限制，具有超視距遙控和狀態反饋功能，控制點數更多，使得視線距離外的中遠距離無線互控成為可能；在施工階段無需刨牆、穿管、布線和抹牆，節省大量珍貴金屬和化工材料，免破壞建築，節省大量人力資源，節能、環保、易用且經濟效益明顯；實現方式簡潔有效，使得普通電工甚至普通人，不經過培訓就可以安裝、使用和維護；每一個反饋型無線互控開關既可以是主控也可以是被控，使得所述無線控制系統沒有瓶頸性故障點，更加穩定可靠，易於維護，從而具有大量普及的前景。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本實用新型的保護範圍。