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基于WiFi的智能插座电路及原理分析

  硬件是电路的物质基础。它在软件的协调配合下运行,实现系统功能控制,完成控制任务。硬件包括:电源、变压器部分、控制部分、继电器部分等。控制系统的软件,指的是它的全部程序,包括系统软件和应用软件两大类。

  智能插座就是一个互联网时代赋予智能化的开关控制器。根据不同的控制介质,可以分为以下几种控制方式:

  1)红外遥控。红外技术出现年代久远,技术较为成熟。但其有方向局限性,而且家中过多的红外设备易被干扰,造成控制混乱。

  2)蓝牙遥控。一般采用手机控制。它相较于红外技术有传输速度快、距离远、安全性高等优势,但是想要进行远程控制就难以实现了。而且蓝牙信号容易被家中2.4Ghz的WiFi信号所干扰,影响其实际遥控范围。

  3)GSM技术。通过安装SIM卡的手机或其他通信工具向带有GSM通讯模块的插座发送指令来控制插座。优点是可以实现远程通信,但在通讯过程中会产生流量费用或短信费用,使用过程中会带来昂贵的开支。

  4)WiFi技术。手机电脑等设备通过无线模块连接无线信号,向指定的IP地址发送指令即可控制插座。此方式既可以实现远程控制,又不会产生额外的费用。

  综上所述,WiFi技术相对其他控制方式优势明显,而且具有成本较低、整合度高、安全性强、开发方便等优点。

  在硬件设计过程中,较多的考虑了最终产品的体积以及性能,决定使用AR9331芯片的开发板用作主控部分,用GPIO控制继电器继而控制插座的开关。硬件设计如下:

  AR9331是高通Atheros开发的WiFi芯片,支持路由和中继功能,具有高性能低功耗的特点。它支持多用户同时连接,可以接收手机、平板通过WIFI发送过来的控制信号,实现手机、平板的无线支持USB接口摄像头,可以实现图像和音频通过WIFI传输,实现手机、平板的远程监视功能。

  1.支持802.11b/g/n 无线.支持 ios 系统、android 系统、支持多用户操作(10个以上)

  继电器是一种控制器件,它是使用小电流来控制大电流的自动开关。按继电器的工作原理或结构特征分类可分为电磁继电器、固体继电器、温度继电器、舌簧继电器、时间继电器、高频继电器和极化继电器等。

  如图3.3所示,电磁式继电器由铁芯(iron core)、线圈(coil)、衔铁(Armature)、触点簧片(Contact)等部件组成的。当电磁继电器的线圈通电后,线圈中的铁心构成电磁铁,形成强大的电磁力。电磁力吸动衔铁,将触电簧片拨向常开触点。此时,电路导通。反之,线圈断电后,电磁力消失,触点簧片在弹簧的拉伸下回到常闭触点。此时,电路断开。

  如图3.4,两路继电器分别由AR9331主控模块的GPIO7、GPIO14控制。当GPIO输出高电平时,经过三极管放大,LED发光,继电器开启,插孔通电;当GPIO输出低电平时,三极管截至,LED熄灭,继电器关闭,插孔断电。


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