一種機械智能開關裝置

楊振潔++趙富康++席澤雅++王賽賽

摘 要本文要介紹的是關于電燈開關技術領域，它一種外置機械智能開關裝置。目前，智能電燈市場發展迅速，在電燈開關的智能產品上，主流方案是將原有的普通開關更換為帶遙控和繼電器的開關，通過遙控和繼電器來控制電燈是否通電。實現該電燈的遙控開關是將電燈線路接入繼電器，然后通過改變紅外遙控或藍牙可控制繼電器的通斷狀態。而這種技術方案具有較高的安裝成本，安裝過程也較為復雜，還需請電工幫助改裝等問題。而且，由于紅外接收器、繼電器等能模塊集中在開關內部，造成這些開關功能單一，一般只具備遙控功能，應用場景受限。本文介紹的是一種外置機械智能開關裝置通過舵盤來動作開關，免除拆卸更換智能開關的問題，免除重新布線和接線的麻煩，能夠在不拆卸除開關、不改變本來電路的情況下，實現電燈的智能化開關，具有良好的應用前景。

【關鍵詞】智能化 機械開關 傳感器

在21世紀，節能環保在生活中放在一個越來越重要的位置上，此外，智能化發展也越來越迅速。因此將節能環保與智能化結合起來，出現了家居的智能化發展，它不僅體現出現代科技的發展，也在一定程度上實現了節能環保。例如，我們出門后忘記關燈，空調等電器設備，排氣扇裝在洗手間，當人離開后，可能還需要一段時間才可以排除異味，這樣就需要人走后延時一段時間可以自動關閉。諸如此類，會造成能源的浪費。所以對于家用電器，就需要智能化的開關與之相匹配。

1 總體設計方案

總體上，這種外置機械智能開關裝置，包括殼體，殼體內設有電路板、舵機和電池，在殼體上設有多種傳感器接口，傳感器接口上安裝有相應的傳感器，舵機通過導線和電路板連接傳感器接口部分，且舵機上的舵盤位于殼體的外部。傳感器接口部分具體是一種紅外接收傳感器接口，紅外接收傳感器接口上安裝有紅外接收傳感器，并配帶有紅外遙控器，并配帶有已設置開燈鍵和關燈鍵的紅外遙控器。

此外，傳感器接口部分可以根據用戶需求添加光敏傳感器接口、聲音檢測傳感器接口和生物檢測傳感器接口中的一種或多種，安裝的傳感器對應為光敏傳感器、聲音檢測傳感器和生物檢測傳感器中的一種或多種。殼體上設有舵盤高度調節旋鈕和舵盤角度調節按鍵。舵盤可為一字舵盤或十字舵盤。

電池為可充電電池，殼體上設有充電接口。

2 功能效果

安裝時將該外置機械智能開關裝置直接安裝在電燈開關的旁邊，并使舵盤靠近電燈開關上的按鍵，使舵盤的中心軸的高度與電燈開關按鍵的中心高度基本持平，傳感器實時監測房間內的相關信號，當信號大于其預設的閾值時，電路板控制舵機運轉，帶動舵盤轉動，從而實現對電燈的智能開關控制。

3 硬件設計

3.1 傳感器

把傳感器接口設在殼體上，在傳感器接口上安裝有傳感器，傳感器接口部分包括紅外接收傳感器接口，紅外接收傳感器接口上安裝有紅外接收傳感器，通過紅外線檢測進行開關控制。該機械智能傳感器還可以根據具體需求，安裝聲音檢測傳感器、光敏傳感器和人體檢測傳感器中的一種或多種，這樣就可以實現遙控、聲控、光控、人體感應等多種功能的智能控制電燈開關。通過設置不用的接口，豐富了可選擇的功能，實現功能模塊的DIY，需要用到什么功能接上什么傳感器即可，解決了傳統電燈智能化過程中繁瑣的過程，具有安裝簡單、適用范圍廣等優點。

3.2 舵盤

該外置機械智能開關裝置上設有舵盤高度調節旋鈕和舵盤角度調節按鍵，能夠適用于不同大小、高度的開關。舵盤控制電燈開關，正轉一定角度可實現開燈動作，反轉一定角度可實現關燈動作；正常情況下舵盤居中，不妨礙人為動作開關。

4 信號處理

傳感器接口與STC12C5A60S2最小系統I/O口相連，STC12C5A60S2接收信號后，根據不同的信號來處理。

4.1 對紅外遙控信號

當“開”端口為高電平時，控制舵盤正轉，然后回正。當“關”端口為高電平時，控制舵盤反轉，然后回正。

4.2 對光敏傳感器信號

當為上升沿信號時，控制舵盤正轉，然后回正。當為下降沿信號時，控制舵盤反轉，然后回正。

對聲音檢測傳感器信號，當為高電平信號時，控制舵盤正轉，然后回正。并在一定時間內不動作。之后若繼續為高電平信號，則繼續保持一定時間內不動作；若為低電平信號，則控制舵盤反轉，然后回正?？蓪崿F無聲音時自動關燈。

4.3 對人體檢測傳感器信號

當為高電平信號時，控制舵盤正轉，然后回正。并在一定時間內不動作。之后若繼續為高電平信號，則繼續保持一定時間內不動作；若為低電平信號，則控制舵盤反轉，然后回正?？蓪崿F無人時自動關燈。

5 總結

現在，在地球的不同地方都存在著很多的環境污染，能源緊張的問題，我們不能一味不加節制地向大自然索取，那么資源總會有枯竭的一天，我們現在應該認識到節能環保不僅僅停留于口中，而應該切實得行動起來，用行動證明我們在節約能源，生活中養成一個良好的習慣是很困難，所以我們可以用科技來幫助人們更好的實現節能環保。科學技術一直都在飛速發展，本設計機械智能開關可以將科學技術融入人們的生活中，一方面為人們的生活帶來了便利，另一方面也可以體現節能環保意識，與人們的生活密切相關，因此具有較好的應用前景。

參考文獻

[1]周炳生.一種家用節能自動旋轉式電源刀開關裝置[Z].百度學術，2012.

[2]匡少林.電力需求側通信網絡設計及可靠性評估[Z].中國優秀碩士學位論文全文數據庫，2015.

作者單位

1.河北農業大學 河北省保定市 071000

2.長安大學 陜西省西安市 710016