[發明專利]基于FPGA+Arduino的新式家庭用電控制系統

在審

• 申請號: 201811642957.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109510315A
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 盧良偉;吳瑞坤;趙海軍;李偉;付爽
• 申請（專利權）人: 福建師范大學福清分校
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02H7/26;H02H11/00;H02J3/00;H02J3/14
• 代理公司: 福州市眾韜專利代理事務所(普通合伙) 35220
• 代理人: 陳智雄;黃秀婷

本發明涉及一種基于FPGA+Arduino的新式家庭用電控制系統。該系統采用低壓控制系統避免不必要的觸電事故發生；采用輸入輸出分離模式，輸入輸出之間通過FPGA芯片進行現場配置，只要有需求可以配置成N路控制1路輸出模式，例如大廳主燈可以在任意房間內對其進行控制，通過Arduino芯片的介入可以方便實現局域網甚至遠程遙控，為智能家居應用奠定夯實的硬件基礎；解決現有環境中大功率設備供電控制難以遠程控制等問題。

技術領域

本發明涉及一種新一代智能家居應用的控制系統技術領域，具體涉及一種新式家庭用電控制系統。

背景技術

現有市面上雖然已經有很多類智能家居產品的用電控制系統，但目前還沒有針對這種類型的產品的完善的解決方案。現有技術中涉及該類型的產品的做法主要分以下兩種：第一種做法是大多采用在傳統布線系統基礎上進行系統升級改造而來的，即直接將原有的機械控制面板更換成可以遠程控制的電子開關。該類供電控制系統在開關面板上均存在帶電、漏電或者零火線接錯等問題；同時對于有多控開關的場所，實施難度大(例如雙控開關常見，但對同一盞燈進行4控實施難度比較大)；對已經施工后的線路幾乎難以改造；另一種常用做法是使用大型PLC進行控制，但該方案成本極高，并不適合普通家庭的大面積推廣和使用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于FPGA+Arduino的新式家庭用電控制系統。該系統采用低壓控制系統避免不必要的觸電事故發生；采用輸入輸出分離模式，輸入輸出之間通過FPGA芯片進行現場配置，只要有需求可以配置成N路控制1路輸出模式，例如大廳主燈可以在任意房間內對其進行控制，通過Arduino芯片的介入可以方便實現局域網甚至遠程遙控，為智能家居應用奠定夯實的硬件基礎；解決現有環境中大功率設備供電控制難以遠程控制等問題。

一種基于FPGA+Arduino的新式家庭用電控制系統，包括：

系統供電模塊，用于將12V供電轉換成FPGA芯片和Arduino主控芯片所需的專用供電，保證系統穩定無故障運行；

可編程邏輯關系模塊，采用FPGA芯片，用于系統的輸入輸出之間的可編程邏輯關系的配置；

低壓開關輸入模塊，用于對輸入FPGA芯片和Arduino主控芯片的電平控制；

高壓供電輸出模塊，用于對外帶載的供電輸出控制；

MCU主控模塊，采用Arduino控制芯片，用于使系統能夠精確定時定點控制。

進一步地，所述系統供電模塊采用雙12V冗余供電系統，兩路供電分別從J1和J2兩個接口輸入，在其中某一個電源模塊故障時另一個電源仍能正常工作，保證系統穩定無故障運行；電源分別通過接口P13和P14后鏈接熔斷電阻R256和R257進入防反接保護模塊，該防反接保護模塊采用兩個肖特基二極管D56與D58、D57與D59分別組成，當供電接反無法通過正向二極管D56和D57，當正向二極管故障短路之后反向二極管D58和D59仍能保證反向電壓不能正常進去DC12V電源網絡中。本系統采用的肖特基二極管具有正常工作電流大，正向導通電阻小等特點，保證不因部件損耗過大而造成的發熱、低效率等問題。