一种机械智能开关装置

杨振洁++赵富康++席泽雅++王赛赛

摘 要本文要介绍的是关于电灯开关技术领域，它一种外置机械智能开关装置。目前，智能电灯市场发展迅速，在电灯开关的智能产品上，主流方案是将原有的普通开关更换为带遥控和继电器的开关，通过遥控和继电器来控制电灯是否通电。实现该电灯的遥控开关是将电灯线路接入继电器，然后通过改变红外遥控或蓝牙可控制继电器的通断状态。而这种技术方案具有较高的安装成本，安装过程也较为复杂，还需请电工帮助改装等问题。而且，由于红外接收器、继电器等能模块集中在开关内部，造成这些开关功能单一，一般只具备遥控功能，应用场景受限。本文介绍的是一种外置机械智能开关装置通过舵盘来动作开关，免除拆卸更换智能开关的问题，免除重新布线和接线的麻烦，能够在不拆卸除开关、不改变本来电路的情况下，实现电灯的智能化开关，具有良好的应用前景。

【关键词】智能化 机械开关 传感器

在21世纪，节能环保在生活中放在一个越来越重要的位置上，此外，智能化发展也越来越迅速。因此将节能环保与智能化结合起来，出现了家居的智能化发展，它不仅体现出现代科技的发展，也在一定程度上实现了节能环保。例如，我们出门后忘记关灯，空调等电器设备，排气扇装在洗手间，当人離开后，可能还需要一段时间才可以排除异味，这样就需要人走后延时一段时间可以自动关闭。诸如此类，会造成能源的浪费。所以对于家用电器，就需要智能化的开关与之相匹配。

1 总体设计方案

总体上，这种外置机械智能开关装置，包括壳体，壳体内设有电路板、舵机和电池，在壳体上设有多种传感器接口，传感器接口上安装有相应的传感器，舵机通过导线和电路板连接传感器接口部分，且舵机上的舵盘位于壳体的外部。传感器接口部分具体是一种红外接收传感器接口，红外接收传感器接口上安装有红外接收传感器，并配带有红外遥控器，并配带有已设置开灯键和关灯键的红外遥控器。

此外，传感器接口部分可以根据用户需求添加光敏传感器接口、声音检测传感器接口和生物检测传感器接口中的一种或多种，安装的传感器对应为光敏传感器、声音检测传感器和生物检测传感器中的一种或多种。壳体上设有舵盘高度调节旋钮和舵盘角度调节按键。舵盘可为一字舵盘或十字舵盘。

电池为可充电电池，壳体上设有充电接口。

2 功能效果

安装时将该外置机械智能开关装置直接安装在电灯开关的旁边，并使舵盘靠近电灯开关上的按键，使舵盘的中心轴的高度与电灯开关按键的中心高度基本持平，传感器实时监测房间内的相关信号，当信号大于其预设的阈值时，电路板控制舵机运转，带动舵盘转动，从而实现对电灯的智能开关控制。

3 硬件设计

3.1 传感器

把传感器接口设在壳体上，在传感器接口上安装有传感器，传感器接口部分包括红外接收传感器接口，红外接收传感器接口上安装有红外接收传感器，通过红外线检测进行开关控制。该机械智能传感器还可以根据具体需求，安装声音检测传感器、光敏传感器和人体检测传感器中的一种或多种，这样就可以实现遥控、声控、光控、人体感应等多种功能的智能控制电灯开关。通过设置不用的接口，丰富了可选择的功能，实现功能模块的DIY，需要用到什么功能接上什么传感器即可，解决了传统电灯智能化过程中繁琐的过程，具有安装简单、适用范围广等优点。

3.2 舵盘

该外置机械智能开关装置上设有舵盘高度调节旋钮和舵盘角度调节按键，能够适用于不同大小、高度的开关。舵盘控制电灯开关，正转一定角度可实现开灯动作，反转一定角度可实现关灯动作；正常情况下舵盘居中，不妨碍人为动作开关。

4 信号处理

传感器接口与STC12C5A60S2最小系统I/O口相连，STC12C5A60S2接收信号后，根据不同的信号来处理。

4.1 对红外遥控信号

当“开”端口为高电平时，控制舵盘正转，然后回正。当“关”端口为高电平时，控制舵盘反转，然后回正。

4.2 对光敏传感器信号

当为上升沿信号时，控制舵盘正转，然后回正。当为下降沿信号时，控制舵盘反转，然后回正。

对声音检测传感器信号，当为高电平信号时，控制舵盘正转，然后回正。并在一定时间内不动作。之后若继续为高电平信号，则继续保持一定时间内不动作；若为低电平信号，则控制舵盘反转，然后回正。可实现无声音时自动关灯。

4.3 对人体检测传感器信号

当为高电平信号时，控制舵盘正转，然后回正。并在一定时间内不动作。之后若继续为高电平信号，则继续保持一定时间内不动作；若为低电平信号，则控制舵盘反转，然后回正。可实现无人时自动关灯。

5 总结

现在，在地球的不同地方都存在着很多的环境污染，能源紧张的问题，我们不能一味不加节制地向大自然索取，那么资源总会有枯竭的一天，我们现在应该认识到节能环保不仅仅停留于口中，而应该切实得行动起来，用行动证明我们在节约能源，生活中养成一个良好的习惯是很困难，所以我们可以用科技来帮助人们更好的实现节能环保。科学技术一直都在飞速发展，本设计机械智能开关可以将科学技术融入人们的生活中，一方面为人们的生活带来了便利，另一方面也可以体现节能环保意识，与人们的生活密切相关，因此具有较好的应用前景。

参考文献

[1]周炳生.一种家用节能自动旋转式电源刀开关装置[Z].百度学术，2012.

[2]匡少林.电力需求侧通信网络设计及可靠性评估[Z].中国优秀硕士学位论文全文数据库，2015.

作者单位

1.河北农业大学 河北省保定市 071000

2.长安大学 陕西省西安市 710016