一种基于Arduino的远程开关装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于Arduino的远程开关装置，包括控制开关的控制端和给控制端发出指令的智能终端，其特征是，所述控制端和智能终端通过网关进行信息互通，所述控制端主要包括控制端Arduino控制芯片、控制端无线收发模块、继电器模块；所述网关主要包括网关Arduino控制芯片、网关无线收发模块、通信模块。优点：1）终端通过无线网络对控制器实现远程操作，大大加强装置的便捷性；2）控制器上传感器数据都可以返回给终端，可以实现实时监控。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Arduino的远程开关装置
本专利技术涉及一种基于Arduino的远程开关装置，属于控制

技术介绍
远程开关系统可以在人们出门在外时，可以通过电话、电脑来远程操控您的智能家居或者其他电子设备。远程开关可以通过多种不同方式进行操作，比如面板操作（保留原有的插座和开关）和智能手机远程控制，为用户省电节能。远程开关主要以无线信号发射的方式，无线智能开关或者插座接收信号，接收速度快且准确。远程开关使用无线传输技术。无线传输技术是2.4GHz，即非联网解决方案。2.4GHz无线技术是近年来新兴的无线传输技术。2.4GHz无线技术为双向传输，单向传输速率可达2Mbps，而且由于采用了自调频技术，使干扰的影响大为降低。在自动化电路中，开关发挥着重要的控制和保护作用。传统开关在停电时，你必须关闭所有开关才能离开，否则会造成电的浪费；遇到一些特殊情况，我们不能及时断开电源，存在很大的安全隐患。设计这种远程开关，我们使用移动设备对设备进行远程控制以及保护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于Arduino的远程开关机装置，用于实现对电路的远程控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于Arduino的远程开关装置，包括控制开关的控制端和给控制端发出指令的智能终端，其特征是，所述控制端和智能终端通过网关进行信息互通，所述控制端主要包括控制端Arduino控制芯片、控制端无线收发模块、继电器模块，所述控制端Arduino控制芯片分别连接控制端无线收发模块和继电器模块；所述网关主要包括网关Arduino控制芯片、网关无线收发模块、通信模块，所述网关无线收发模块、通信模块分别与所述网关Arduino控制芯片连接；所述网关通过通信模块接收智能终端的IP网络数据，网关Arduinomini控制芯片将的IP网络数据转换成串口数据，再通过网关无线收发模块传递给控制端无线收发模块；所述继电器模块主要包括继电器和传感器，所述继电器用于对装置所需要控制的用电器进行开关操作，所述传感器用于采集继电器进行开关操作的开关状态信息，并将开关状态信息传输给控制端Arduino控制芯片，再依次通过控制端无线收发模块、网关无线收发模块传输给网关。进一步的，还包括电源模块，用于保护整个电路的安全，并为装置的每个模块供电。进一步的，所述Arduino控制芯片采用MEGA328PArduinomini控制芯片。进一步的，所述通信模块采用ESP8266WIFI通信模块。进一步的，所述无线收发模块采用NRF2401+无线收发模块。进一步的，所述电源模块采用HLK-PM01将220V交流电转换成5V直流电为装置供电并保护整个装置的电路安全。进一步的，所述继电器的采用稳压管LE33ACZ作为驱动继电器的开关。进一步的，所述网关还设有串口通信模块，用于PC机直接给网关发出开机或者关机的指令。本专利技术所达到的有益效果：1）该装置支持自组织无线传感网络，使用ISM频段的单片无线收发器芯片，避免使用IEEE802.11无线协议，对WiFi信号无干扰。极大地降低了通信芯片的传输功耗。该装置的平均耗电量小于10uW。2）网关模块兼容TCP/IP协议，支持使用以太网、移动通信4G网进行远程控制，通用性较强。3）该装置硬件结构简单，可靠性高，使用的电子元件价格低廉，单个开关节点的成本可控制在30元以内。软件系统可以通过SPI接口升级，维护简单。附图说明图1图1为本专利技术实施例提供的一种远程开关方法的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种远程开关装置的框图；图3为本专利技术实施例提供的一种传感器节点与网关的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种远程开关装置的节点入网流程图；图5为本专利技术实施例提供的一种网关接收开关机指令并发送给控制器的流程图；图6为本专利技术实施例提供的一种远程开关装置网关初始化流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种远程开关装置处理串口数据流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的一种远程开关方法的示意图，该方法包括以下步骤：步骤101，网关接收终端发出的IP网络数据并转换成串口数据；步骤102，通过无线收发模块将串口数据发送给控制器；步骤103，控制器处理串口数据使用驱动单片机来驱动控制开关；步骤104，控制器收集开关状态信息并返回给网关。图2为本专利技术实施例提供的一种远程开关装置的硬件框图，该方法包含以下步骤：步骤201，USB串口为Arduino提供串口通信（烧录代码）以及5V供电的功能；步骤202，SPI接口是以主从方式工作的，允许一个主设备和多个从设备进行通信，主设备通过不同的SS信号线（用于主设备片选从设备,使被选中的从设备能够被主设备所访问）选择不同的从设备进行通信。SPI接口实现单片机Arduino与无线模块NRF2401+的通信；步骤203，利用三极管LE33ACZ放大电路驱动固态继电器开关；步骤204，继电器具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路），通常应用于自动化电路中，实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”。控制装置利用继电器模块作为220V的电源开关，实现电源控制功能（5v直流电与220v交流电之间的转换）；步骤205，为了能够提供整个控制模块的电源输入，使用超小型电源模块HLK-PM01，将220V交流电转换成5V的直流电给控制器的各个模块供电；步骤206，NRF2401+是一款新型单片射频收发器件,工作于2.4GHz～2.5GHzISM频段。内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。这个模块用于发送端与接收端之间的信号发送和接收；步骤207，ESP8266是个具有完整功能且成体系的Wi-Fi，该模块使用TCP/IP协议，单片机可对WIFI通信模块ESP8266进行网关的设置；步骤208，利用步骤207，终端设备接入Internet，通过ESP8266WIFI通信模块可使用服务器来远程控制单片机。步骤209，网关装置设置了与PC机的串口通信，PC机通过串口输入可以直接对网关发出串口数据。需要说明的是，在图2中，除了电源模块HLK-PM01在保护整个装置的电路安全之外，电路中另外加入了0.5A220V的保险管和470V的压敏电阻来进一步保证电路的安全。图3为本专利技术实施例提供的一种传感器节点与网关的示意图，该方式包含以下步骤：步骤301,每个节点分配一个唯一的传感器id或地址，用于点对点信息的发送和接收。可以通过程序分配一个静态id或者让控制器自动分配给传感器一个id;步骤302，传感器第一次启动，通过发出一个寻找父节点的信号来确定往返网关的路径，中继器或者网关会监听这些信号，并响应传感器的求助信号。他们会返回信号给传感器，并通知传感器和他们的距离，从而确定出传感器与网关的最短路径。无论是直接到网关还是通过最靠近网关的中继器节点。如果传感器节点随后与网关或中继器传感器节点失去联系，它将自动重复此过程以确定到网关的最佳路径。如果连续发送3个消息都失败，则认为传感器节点与网关的联系丢失；步骤303，网关或者中继点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Arduino的远程开关装置，包括控制开关的控制端和给控制端发出指令的智能终端，其特征是，所述控制端和智能终端通过网关进行信息互通，所述控制端主要包括控制端Arduino控制芯片、控制端无线收发模块、继电器模块，所述控制端Arduino控制芯片分别连接控制端无线收发模块和继电器模块；所述网关主要包括网关Arduino控制芯片、网关无线收发模块、通信模块，所述网关无线收发模块、通信模块分别与所述网关Arduino控制芯片连接；所述网关通过通信模块接收智能终端的IP网络数据，网关Arduino mini控制芯片将IP网络数据转换成串口数据，再通过网关无线收发模块传递给控制端无线收发模块；所述继电器模块主要包括继电器和传感器，所述继电器用于对装置所需要控制的用电器进行开关操作，所述传感器用于采集继电器进行开关操作的开关状态信息，并将开关状态信息传输给控制端Arduino控制芯片，再依次通过控制端无线收发模块、网关无线收发模块传输给网关。

【技术特征摘要】
1.一种基于Arduino的远程开关装置，包括控制开关的控制端和给控制端发出指令的智能终端，其特征是，所述控制端和智能终端通过网关进行信息互通，所述控制端主要包括控制端Arduino控制芯片、控制端无线收发模块、继电器模块，所述控制端Arduino控制芯片分别连接控制端无线收发模块和继电器模块；所述网关主要包括网关Arduino控制芯片、网关无线收发模块、通信模块，所述网关无线收发模块、通信模块分别与所述网关Arduino控制芯片连接；所述网关通过通信模块接收智能终端的IP网络数据，网关Arduinomini控制芯片将IP网络数据转换成串口数据，再通过网关无线收发模块传递给控制端无线收发模块；所述继电器模块主要包括继电器和传感器，所述继电器用于对装置所需要控制的用电器进行开关操作，所述传感器用于采集继电器进行开关操作的开关状态信息，并将开关状态信息传输给控制端Arduino控制芯片，再依次通过控制端无线收发模块、网关无线收发模块传输给网关。2.根据权利要求1所述的一种基于Arduino的远程开关装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，沈家欢，张晓飞，束晨晨，冯娇，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32