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基于金升阳电源的智能窗帘控制器的设计

作者:尚壮壮时间:2017-03-20来源:电子产品世界

1 背景
     随着物联网技术及云计算技术的发展,人们对智能生 活方式的追求越来越高。近年来,各式新颖技术的提出及发 展,智能生活离我们也越来越近了。智能家居是比较热门的 概念之一,该概念已经成熟,目前处于爆发期阶段,各个厂 家都争相推出智能家居平台,并且给出对应的方案,让下游 实现者更容易地对智能家居进行大力的推广。智能家居其实 就是以住宅为平台,利用诸如无线技术、自动控制技术、音 视频技术、安全防范技术等技术,将住宅设施及日常事务很 好地融合,达到安全、智能、方便、环保的目的。
一般而言,智能家居中不可避免地会利用无线传感网 络,通过无线传感网络进行光电等信号感知及转换,然后利 用无线技术进行传输,进而达到远程遥控及管理的目的。无 线传感网络一般采用电池供电的方式,供电环境通常比较恶 劣,而且数量比较庞大,的利用率也很低,不够环保节 能,不够智能。另外,电池组的更换也经常成为困扰人们的 难题。所以,本文针对上述不足和缺点,提出一种更加智 能、环保节能的供电电路方案。该方案应用于智能窗帘控 制器的设计中,通过控制供电电路的断开以节约用电,而 当 有 指 令将 其 唤 醒 时 , 则 接 通 供 电 电 路 以 保 证 系 统 的 正 常 工 作 。当 然 , 本文所提出的方案也可以用于智能家居的其他应用场景中。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201703/345453.htm

图1  智能窗帘架构

2 智能窗帘的硬件设计
本文提出的方案主要包括如下若干模块:供电模块、 模块、控制窗帘升降模块、无线传感模块、系统控制模 块等,如图1所示。
1、各路开关控制模块:用于控制电源的开关,以 便更好地对电源进行开关控制,更好地使用电源,达到节能 的目的。图2给出了一种利用场效应管实现的电源开关的控 制结构,当然,可以根据系统的需求设计不同的电源开关结 构。
2、金升阳AD-DC电源模块:本设计选择金升阳AD-DC 电源模块(例如LS03系列),对于输入端,由于供电端是交 流电220VAC,供电电压不太稳定,正常情况下会有±10%的 波动范围,而在比较偏远的地区严重的情况下会达到±30% 的波动范围,因此需要开关电压有较宽的输入电压范围, LS03系列产品的工作电压范围是85V~264V AC,很好地适 应了电网电压的波动范围,使产品工作不受影响。另一方 面,电网不会单纯只给一个设备供电,还会有其他电子设 备,如果接入功率很大的设备一起使用该电网,那么大功率 设备启动或工作过程中很可能导致周围其他设备受到干扰, 类似于EMC中的快速瞬变脉冲群、浪涌等情况,所以在输 入端都会建议增加防护电路,保证系统不受外界干扰影响。 输出端:由于LS03系列产品本身具备过流保护和短路保护功 能,因此无需在输出端设计保护电路就可以直接给负载电路 供电,处理器通过处理按键或无线接收模块等输入信息,然
后通过光耦等信号隔离器件把控制信息传输给继电器组,进而控制马达改变窗帘的状态。

图2 一种电源开关方案    

图3  开关特性曲线

图4   电源模块


图5   智能窗帘控制系统雏形
3、处理器(MCU):用于对系统进行控制和协调,例 如利用转换的无线信号控制窗帘的升降操作。处理器可以选 用传统的单片机方案,也可以选择ARM系列芯片。为了使 整个系统的性能更为完善,优选选择ARM系列芯片,因为 ARM在工业控制、智能家居、物联网中有很多的应用案例 可以参考,另外ARM的性能比较强劲,可以进行各种复杂 的操作控制。
4、无线光感网络:用于感受光的强度,然后转换为无 线信号,光的强度可以用于判断天亮、天黑,进而用来判断 是否进行窗帘的升降操作。本模块当然也可以利用光传感器 加上无线传输模块来实现。
5、无线接收信号:接收无线光感网络的信号,然后传 送给处理器进行相应的处理。
6 、 按 键 输 入 : 通 过 按 键 的 方 式 控 制 窗 帘 的 升 降 , 这 个 模 块 的 目 的 主 要

图6  智能家居的一种模式(参考网络)
是满足用户的特别需求, 譬如晚
上选择将窗帘打开。
7、高速光耦组、继电器组及 电机用于对窗帘进行升降操作。
整个“ 智能窗帘的硬 件架构” 基于处理 器、 电源、 传 感器实现智能、 节能、 方便的目 的, 不仅仅局限于窗帘的应用, 经适当的更改同样可以应用于智
能家居的其他场景中。
3    智能窗帘控制器雏形的设计
为了验证本文提出的“ 智能 窗帘控制器” 方案的可行性, 本 文给出了如下的雏形设计结果。 整 个 系 统 硬 件 结 构 采 用 上 述 方案,在实现的过程中选择了比较重要的几个模块进行了雏形验证,以确保整个方案的可行性。
电源模块参考了金升阳电源的设计方案,由于金升阳 AC-DC模块电源LS系列产品在小体积芯片的基础上满足了 安规设计规范,同时,在无浪涌、脉冲群等EMC要求的条 件下,LS03系列按照上文描述的电路在输入和输出端外接一 个滤波电容便可以实现AC输入与DC输入两用。可以满足电 力仪表、智能家居等不同行业客户的应用,为本文的设计布 局提供了很大的便利。

4  总结
随着移动互联网的强势崛起,物联网技术、云计算技 术的大力推广,21世纪以后所有的产品都要和智能联系到一 起。而智能家居将是日后改变人类生活的一种新型模式,智 能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和 高效的生活环境。这个过程中,它会摒弃掉那些华而不实、 只能充作摆设的功能,智能家居产品将以实用性、易用性、 智能性和人性化为主。本文提出的一种“基于金升阳电源的 智能窗帘控制器的设计”很好地满足了人们的需求,该方案 不仅满足智能的需求,同时能够达到节能的效果,通过对方 案的略加更改,可以快速移植到智能家居的其他平台中,为 加速智能化生活提供了一定的参考意义。



关键词: 电源 控制器

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