基于金升阳电源的智能窗帘控制器的设计

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，电源的利用率也很低，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。

图1  智能窗帘控制器架构

2 智能窗帘控制器的硬件设计
本文提出的方案主要包括如下若干模块：供电模块、 电源模块、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、电源各路开关控制模块：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“ 智能窗帘控制器的硬 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。