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)進行光電等信號感知及轉(zhuǎn)換，然后利 用無線技術(shù)進行傳輸，進而達到遠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 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 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 便更好地對電源進行開關(guān)控制，更好地使用電源，達到節(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，而在比較偏遠的地區(qū)嚴重的情況下會達到±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和短路保護功 能，因此無需在輸出端設(shè)計保護電路就可以直接給負載電路 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，進而控制馬達改變窗簾的狀態(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，進而用來判斷 是否進行窗簾的升降操作。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 電機用于對窗簾進行升降操作。
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?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。可以滿足電 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。