基于金升陽電源的智能窗簾控制器的設(shè)計

1 背景
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及云計算技術(shù)的發(fā)展，人們對智能生 活方式的追求越來越高。近年來，各式新穎技術(shù)的提出及發(fā) 展，智能生活離我們也越來越近了。智能家居是比較熱門的 概念之一，該概念已經(jīng)成熟，目前處于爆發(fā)期階段，各個廠 家都爭相推出智能家居平臺，并且給出對應(yīng)的方案，讓下游 實現(xiàn)者更容易地對智能家居進(jìn)行大力的推廣。智能家居其實 就是以住宅為平臺，利用諸如無線技術(shù)、自動控制技術(shù)、音 視頻技術(shù)、安全防范技術(shù)等技術(shù)，將住宅設(shè)施及日常事務(wù)很 好地融合，達(dá)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利用無線傳感網(wǎng) 絡(luò)，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行光電等信號感知及轉(zhuǎn)換，然后利 用無線技術(shù)進(jìn)行傳輸，進(jìn)而達(dá)到遠(yuǎn)程遙控及管理的目的。無 線傳感網(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(shù)量比較龐大，電源的利用率也很低，不夠環(huán)保節(jié) 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，提出一種更加智 能、環(huán)保節(jié)能的供電電路方案。該方案應(yīng)用于智能窗簾控 制器的設(shè)計中，通過控制供電電路的斷開以節(jié)約用電，而 當(dāng) 有 指 令將 其 喚 醒 時 ， 則 接 通 供 電 電 路 以 保 證 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 。當(dāng) 然 ， 本文所提出的方案也可以用于智能家居的其他應(yīng)用場景中。

圖1 智能窗簾控制器架構(gòu)

2 智能窗簾控制器的硬件設(shè)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、無線傳感模塊、系統(tǒng)控制模 塊等，如圖1所示。
1、電源各路開關(guān)控制模塊：用于控制電源的開關(guān)，以 便更好地對電源進(jìn)行開關(guān)控制，更好地使用電源，達(dá)到節(jié)能 的目的。圖2給出了一種利用場效應(yīng)管實現(xiàn)的電源開關(guān)的控 制結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，可以根據(jù)系統(tǒng)的需求設(shè)計不同的電源開關(guān)結(jié) 構(gòu)。
2、金升陽AD-DC電源模塊：本設(shè)計選擇金升陽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(wěn)定，正常情況下會有±10%的 波動范圍，而在比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)嚴(yán)重的情況下會達(dá)到±30% 的波動范圍，因此需要開關(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(yīng)了電網(wǎng)電壓的波動范圍，使產(chǎn)品工作不受影響。另一方 面，電網(wǎng)不會單純只給一個設(shè)備供電，還會有其他電子設(shè) 備，如果接入功率很大的設(shè)備一起使用該電網(wǎng)，那么大功率 設(shè)備啟動或工作過程中很可能導(dǎo)致周圍其他設(shè)備受到干擾， 類似于EMC中的快速瞬變脈沖群、浪涌等情況，所以在輸 入端都會建議增加防護(hù)電路，保證系統(tǒng)不受外界干擾影響。 輸出端：由于LS03系列產(chǎn)品本身具備過流保護(hù)和短路保護(hù)功 能，因此無需在輸出端設(shè)計保護(hù)電路就可以直接給負(fù)載電路 供電，處理器通過處理按鍵或無線接收模塊等輸入信息，然
后通過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(dá)改變窗簾的狀態(tài)。

圖2 一種電源開關(guān)方案

圖3 開關(guān)特性曲線

圖4電源模塊

圖5智能窗簾控制系統(tǒng)雛形

3、處理器（MCU）：用于對系統(tǒng)進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，例 如利用轉(zhuǎn)換的無線信號控制窗簾的升降操作。處理器可以選 用傳統(tǒng)的單片機(jī)方案，也可以選擇ARM系列芯片。為了使 整個系統(tǒng)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(yīng)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(fù)雜 的操作控制。
4、無線光感網(wǎng)絡(luò)：用于感受光的強度，然后轉(zhuǎn)換為無 線信號，光的強度可以用于判斷天亮、天黑，進(jìn)而用來判斷 是否進(jìn)行窗簾的升降操作。本模塊當(dāng)然也可以利用光傳感器 加上無線傳輸模塊來實現(xiàn)。
5、無線接收信號：接收無線光感網(wǎng)絡(luò)的信號，然后傳 送給處理器進(jìn)行相應(yīng)的處理。
6 、 按 鍵 輸 入 ： 通 過 按 鍵 的 方 式 控 制 窗 簾 的 升 降 ， 這 個 模 塊 的 目 的 主 要

圖6 智能家居的一種模式（參考網(wǎng)絡(luò)）

是滿足用戶的特別需求， 譬如晚上選擇將窗簾打開。
7、高速光耦組、繼電器組及 電機(jī)用于對窗簾進(jìn)行升降操作。
整個“ 智能窗簾控制器的硬 件架構(gòu)” 基于處理 器、 電源、 傳感器實現(xiàn)智能、節(jié)能、方便的目的，不僅僅局限于窗簾的應(yīng)用，經(jīng)適當(dāng)?shù)母耐瑯涌梢詰?yīng)用于智能家居的其他場景中。
3 智能窗簾控制器雛形的設(shè)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(shè)計結(jié)果。 整 個 系 統(tǒng) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 采 用 上 述 方案，在實現(xiàn)的過程中選擇了比較重要的幾個模塊進(jìn)行了雛形驗證，以確保整個方案的可行性。
電源模塊參考了金升陽電源的設(shè)計方案，由于金升陽 AC-DC模塊電源LS系列產(chǎn)品在小體積芯片的基礎(chǔ)上滿足了 安規(guī)設(shè)計規(guī)范，同時，在無浪涌、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 個濾波電容便可以實現(xiàn)AC輸入與DC輸入兩用?？梢詽M足電 力儀表、智能家居等不同行業(yè)客戶的應(yīng)用，為本文的設(shè)計布 局提供了很大的便利。

4 總結(jié)
隨著移動互聯(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(jì)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?nèi)祟惿畹囊环N新型模式，智 能家居最基本的目標(biāo)是為人們提供一個舒適、安全、方便和 高效的生活環(huán)境。這個過程中，它會摒棄掉那些華而不實、 只能充作擺設(shè)的功能，智能家居產(chǎn)品將以實用性、易用性、 智能性和人性化為主。本文提出的一種“基于金升陽電源的 智能窗簾控制器的設(shè)計”很好地滿足了人們的需求，該方案 不僅滿足智能的需求，同時能夠達(dá)到節(jié)能的效果，通過對方 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。