基于金升陽(yáng)電源的智能窗簾控制器的設計

1 背景
     隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及云計算技術(shù)的發(fā)展，人們對智能生 活方式的追求越來(lái)越高。近年來(lái)，各式新穎技術(shù)的提出及發(fā) 展，智能生活離我們也越來(lái)越近了。智能家居是比較熱門(mén)的 概念之一，該概念已經(jīng)成熟，目前處于爆發(fā)期階段，各個(gè)廠(chǎng) 家都爭相推出智能家居平臺，并且給出對應的方案，讓下游 實(shí)現者更容易地對智能家居進(jìn)行大力的推廣。智能家居其實(shí) 就是以住宅為平臺，利用諸如無(wú)線(xiàn)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音 視頻技術(shù)、安全防范技術(shù)等技術(shù)，將住宅設施及日常事務(wù)很 好地融合，達到安全、智能、方便、環(huán)保的目的。
一般而言，智能家居中不可避免地會(huì )利用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng) 絡(luò )，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行光電等信號感知及轉換，然后利 用無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行傳輸，進(jìn)而達到遠程遙控及管理的目的。無(wú) 線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )一般采用電池供電的方式，供電環(huán)境通常比較惡 劣，而且數量比較龐大，電源的利用率也很低，不夠環(huán)保節 能，不夠智能。另外，電池組的更換也經(jīng)常成為困擾人們的 難題。所以，本文針對上述不足和缺點(diǎn)，提出一種更加智 能、環(huán)保節能的供電電路方案。該方案應用于智能窗簾控 制器的設計中，通過(guò)控制供電電路的斷開(kāi)以節約用電，而 當 有 指 令將 其 喚 醒 時(shí) ， 則 接 通 供 電 電 路 以 保 證 系 統 的 正 常 工 作 。當 然 ， 本文所提出的方案也可以用于智能家居的其他應用場(chǎng)景中。

圖1  智能窗簾控制器架構

2 智能窗簾控制器的硬件設計
本文提出的方案主要包括如下若干模塊：供電模塊、 電源模塊、控制窗簾升降模塊、無(wú)線(xiàn)傳感模塊、系統控制模 塊等，如圖1所示。
1、電源各路開(kāi)關(guān)控制模塊：用于控制電源的開(kāi)關(guān)，以 便更好地對電源進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，更好地使用電源，達到節能 的目的。圖2給出了一種利用場(chǎng)效應管實(shí)現的電源開(kāi)關(guān)的控 制結構，當然，可以根據系統的需求設計不同的電源開(kāi)關(guān)結 構。
2、金升陽(yáng)AD-DC電源模塊：本設計選擇金升陽(yáng)AD-DC 電源模塊（例如LS03系列），對于輸入端，由于供電端是交 流電220VAC，供電電壓不太穩定，正常情況下會(huì )有±10%的 波動(dòng)范圍，而在比較偏遠的地區嚴重的情況下會(huì )達到±30% 的波動(dòng)范圍，因此需要開(kāi)關(guān)電壓有較寬的輸入電壓范圍， LS03系列產(chǎn)品的工作電壓范圍是85V～264V AC，很好地適 應了電網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍，使產(chǎn)品工作不受影響。另一方 面，電網(wǎng)不會(huì )單純只給一個(gè)設備供電，還會(huì )有其他電子設 備，如果接入功率很大的設備一起使用該電網(wǎng)，那么大功率 設備啟動(dòng)或工作過(guò)程中很可能導致周?chē)渌O備受到干擾， 類(lèi)似于EMC中的快速瞬變脈沖群、浪涌等情況，所以在輸 入端都會(huì )建議增加防護電路，保證系統不受外界干擾影響。 輸出端：由于LS03系列產(chǎn)品本身具備過(guò)流保護和短路保護功 能，因此無(wú)需在輸出端設計保護電路就可以直接給負載電路 供電，處理器通過(guò)處理按鍵或無(wú)線(xiàn)接收模塊等輸入信息，然
后通過(guò)光耦等信號隔離器件把控制信息傳輸給繼電器組，進(jìn)而控制馬達改變窗簾的狀態(tài)。

圖2 一種電源開(kāi)關(guān)方案    

圖3  開(kāi)關(guān)特性曲線(xiàn)

圖4   電源模塊

圖5   智能窗簾控制系統雛形
3、處理器（MCU）：用于對系統進(jìn)行控制和協(xié)調，例 如利用轉換的無(wú)線(xiàn)信號控制窗簾的升降操作。處理器可以選 用傳統的單片機方案，也可以選擇ARM系列芯片。為了使 整個(gè)系統的性能更為完善，優(yōu)選選擇ARM系列芯片，因為 ARM在工業(yè)控制、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)中有很多的應用案例 可以參考，另外ARM的性能比較強勁，可以進(jìn)行各種復雜 的操作控制。
4、無(wú)線(xiàn)光感網(wǎng)絡(luò )：用于感受光的強度，然后轉換為無(wú) 線(xiàn)信號，光的強度可以用于判斷天亮、天黑，進(jìn)而用來(lái)判斷 是否進(jìn)行窗簾的升降操作。本模塊當然也可以利用光傳感器 加上無(wú)線(xiàn)傳輸模塊來(lái)實(shí)現。
5、無(wú)線(xiàn)接收信號：接收無(wú)線(xiàn)光感網(wǎng)絡(luò )的信號，然后傳 送給處理器進(jìn)行相應的處理。
6 、 按 鍵 輸 入 ： 通 過(guò) 按 鍵 的 方 式 控 制 窗 簾 的 升 降 ， 這 個(gè) 模 塊 的 目 的 主 要

圖6  智能家居的一種模式（參考網(wǎng)絡(luò )）
是滿(mǎn)足用戶(hù)的特別需求， 譬如晚
上選擇將窗簾打開(kāi)。
7、高速光耦組、繼電器組及 電機用于對窗簾進(jìn)行升降操作。
整個(gè)“ 智能窗簾控制器的硬 件架構” 基于處理 器、 電源、 傳 感器實(shí)現智能、 節能、 方便的目 的， 不僅僅局限于窗簾的應用， 經(jīng)適當的更改同樣可以應用于智
能家居的其他場(chǎng)景中。
3    智能窗簾控制器雛形的設計
為了驗證本文提出的“ 智能 窗簾控制器” 方案的可行性， 本 文給出了如下的雛形設計結果。 整 個(gè) 系 統 硬 件 結 構 采 用 上 述 方案，在實(shí)現的過(guò)程中選擇了比較重要的幾個(gè)模塊進(jìn)行了雛形驗證，以確保整個(gè)方案的可行性。
電源模塊參考了金升陽(yáng)電源的設計方案，由于金升陽(yáng) AC-DC模塊電源LS系列產(chǎn)品在小體積芯片的基礎上滿(mǎn)足了 安規設計規范，同時(shí)，在無(wú)浪涌、脈沖群等EMC要求的條 件下，LS03系列按照上文描述的電路在輸入和輸出端外接一 個(gè)濾波電容便可以實(shí)現AC輸入與DC輸入兩用?？梢詽M(mǎn)足電 力儀表、智能家居等不同行業(yè)客戶(hù)的應用，為本文的設計布 局提供了很大的便利。

4  總結
隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的強勢崛起，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技 術(shù)的大力推廣，21世紀以后所有的產(chǎn)品都要和智能聯(lián)系到一 起。而智能家居將是日后改變人類(lèi)生活的一種新型模式，智 能家居最基本的目標是為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便和 高效的生活環(huán)境。這個(gè)過(guò)程中，它會(huì )摒棄掉那些華而不實(shí)、 只能充作擺設的功能，智能家居產(chǎn)品將以實(shí)用性、易用性、 智能性和人性化為主。本文提出的一種“基于金升陽(yáng)電源的 智能窗簾控制器的設計”很好地滿(mǎn)足了人們的需求，該方案 不僅滿(mǎn)足智能的需求，同時(shí)能夠達到節能的效果，通過(guò)對方 案的略加更改，可以快速移植到智能家居的其他平臺中，為 加速智能化生活提供了一定的參考意義。