一种遥控型智能电热毯控制系统

【技术领域】

本发明涉及智能家居、小家电、家纺等技术领域，尤其涉及一种遥控型智能电热毯控制系统。

【背景技术】

电热毯使用范围很广泛，冬天必备伴侣，尤其是寒冷的冬天，电热毯为千家万户带来了温暖。另外,它对有风湿病痛的人有不错的保护效果，可以减少其发作的机会。对老人或体质特别虚弱的人，电热毯也可以提供比较好的呵护。目前电热毯主要有：1)普通电热合金丝式电热毯，该电热毯采用220V交流供电，采用机械式开关，可调节高、中、低三个档位，档位调节使用可控硅进行控制，调节导通角方式来调节档位大小；2)基于新型发热材料(碳纳米管，石墨烯或碳纤维等)的低压电热毯。控制系统一般由直流适配器、控制器、毯体电路(包括导线和温度传感器)等几部分组成。直流适配器将220V电源转换为低于36V直流电压，控制器控制电热毯加热档位，以及恒温控制。毯体电路里有温度传感器，可以和控制器形成温度闭环控制，更加精准控温。

但是上述的普通电热合金丝式电热毯的控制系统存在如下缺点：a)220V交流电供电，安全隐患大；b)功能较为单一，仅能够提供调温、定时等功能；c)开环调温，温度不能够自动控制，长时间加热很容易引起温度过高，甚至着火风险；d)大部分没有联网功能，限制了产品持续的升级性，用户体验较差。上述的低压型电热毯的典型为以石墨烯等新型加热材料为代表的电热毯，其消除了传统型高压危险因素，且实现了恒温控制，但其控制方式与传统电热毯无太大区别：控制器需要拖着长线，使用和收纳非常不便；没有考虑到会占用床头有限的插座资源，造成使用电热毯的时候可能手机充电不便；虽然部分增加了联网功能，但是仅是功能的简单拓展，没有将健康大数据思维融入其中；基本不配显示屏，无法及时直观看到温度数据及其变化；一般只针对单区或双区，超过双区的控制系统需要重新设计，兼容性差。

【发明内容】

本发明提供一种遥控型智能电热毯控制系统，以解决上述现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种遥控型智能电热毯控制系统，包括设于所述电热毯毯体内用于供热的电热模块、与所述电热模块信号连接的电热控制模块，以及与所述电热控制模块信号连接的无线遥控模块；所述电热模块包括若干电发热片和压电薄膜传感器，所述电发热片中均内置有温度传感器，所述电发热片、温度传感器和压电薄膜传感器均分别与所述电热控制模块电连接或无线连接，所述电发热片上还设有温度保护开关；所述无线遥控模块用于向电热控制模块传达调控指令，所述电热控制模块用于传达、执行所述无线遥控模块的指令，同时收集所述电热模块的数据信号，并向所述无线遥控模块及云端服务器进行传送。

优选地，所述电热模块还包括连接器和FPC柔性电路板，所述FPC柔性电路板上设有用于将所述电发热片、温度传感器和压电薄膜传感器分别与所述连接器电性连接的内置线路，所述电热模块通过所述连接器与所述电热控制模块电性连接。

优选地，所述电热控制模块包括与所述电热模块和无线遥控模块信号连通的MCU中央处理单元，以及设置在电源板上的主供电电路，所述主供电电路分别与所述电热模块和所述电热控制模块电性连接。

优选地，所述电热控制模块还包括分别与MCU中央处理单元信号连接的所述WiFi模组、天线匹配电路、Flash存储单元以及触摸显示屏，所述WiFi模组用于MCU中央处理单元与云服务器之间的数据信号交换；所述Flash存储单元通过SPI接口与所述MCU中央处理器连接，并用于对MCU中央处理器系统日志、异常信息及处理数据的存储；所述触摸显示屏用于显示MCU中央处理单元的反馈信息。

优选地，还包括与所述MCU中央处理单元信号连接的风扇、蜂鸣器、LED指示灯以及加速度传感器。

优选地，所述主供电电路包括集成在电源板上的AC-DC转换电路、分别与所述AC-DC转换电路电连接的DC-DC电路和无线充电发射电路，以及与所述DC-DC电路电连接的快充电路。

优选地，所述快充电路上至少设有两路USB输出端口，一路为支持QC快充协议的USB-A口，另一路为支持PD快充协议的USBType-C口。

优选地，所述无线遥控模块包括遥控器或/和智能终端APP，所述智能终端APP通过云端服务器与所述电热控制模块进行数据交互，所述电热控制模块通过路由器与所述云端服务器信号连接。

优选地，所述遥控器包括处理电路及遥控供电电路，所述处理电路包括与所述电热控制模块进行通讯的无线SOC芯片，还包括分别与所述无线SOC芯片电连接的蜂鸣器、指示灯以及显示屏，所述显示屏上设有控制按键；所述遥控供电电路包括充电电池、与所述充电电池电连接的无线充电接收电路，所述充电电池为所述处理电路中的元器件供电，所述无线SOC芯片与充电电池电连接并用于对所述充电电池电量的监测，所述充电电池与处理电路之间电连接有LDO稳压器。

优选地，所述电热毯毯体内分为多个独立的发热区，每个发热区内均设有电热模块。

本发明的有益效果至少包括：本发明通过电热模块、电热控制模块、以及无线遥控模块组成的遥控型智能电热毯控制系统，该系统可以支持多个发热区内的电热模块独立控制；采用多路温度传感器，实时检测各个位置温度，结合系统智能控制控温系统，保证电热毯温度稳定在设定温度；该系统配备了无线遥控器,摆脱传统遥控器线束的束缚，摆脱红外遥控器方向限制，无线遥控器可以利用无线方式充电，外观结构可以做到更好的防水防尘；电热控制模块中集成了USB输出，无线充电，液晶屏等功能，相比于传统产品是功能的重大革新；通过压电薄膜传感器与MCU中央处理单元的结合，方便采集大健康数据，如睡眠检测、在床、离床检测，呼吸、心率、打鼾等人体基本体征信息采集与分析。

【附图说明】

图1是电热毯系统的整体控制架构图；

图2是电热模块的整体框图；

图3是电热控制模块的整体框图；

图4是遥控器内部框图。

【具体实施方式】

下面通过具体实施例并结合附图，对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。

以下所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，所描述的步骤也不是用以限制其执行顺序，所描述的方向仅限于附图。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明要求的保护范围之内。

需要指出的是，下述的单个电路，均为现有电路，故而未提供详细的电路图。

一种遥控型智能电热毯控制系统，如图1～4所示，该系统包括设于电热毯毯体内用于供热的电热模块、与电热模块信号连接的电热控制模块，以及与电热控制模块信号连接的无线遥控模块；其中，无线遥控模块用于向电热控制模块传达调控指令，电热控制模块用于传达、执行无线遥控模块的指令，同时收集电热模块的数据信号，并向无线遥控模块及云端服务器进行传送。

电热毯毯体内分为多个独立的发热区，每个发热区内均设有电热模块，电热模块包括若干电发热片和压电薄膜传感器，电发热片中均内置有温度传感器，以起到实时监测电发热片温度的作用，电发热片、温度传感器和压电薄膜传感器均分别与电热控制模块电连接或无线连接，为了充分保证安全，还在每个发热区还单独加设了一个与电热片电连接的温度保护开关，该温度保护开关与电热控制模块相连接，具体与电热控制模块中的MCU中央处理器连接，MCU中央处理器内设有温度阈值，当温度保护开关的感应温度一旦超过设定的阈值，MCU中央处理器便会发出指令，自动切断供电电路，防止出现意外，温度传感器和温度保护开关构成双重安全保护机制。其中的压电薄膜传感器是一种新型的压力传感器，质地轻薄，能够在相同的外力下产生更强的压电效应；且其声阻抗低，与人体组织和水接近，这一系列特性使得压电薄膜传感器能灵敏地捕捉人体的活动信号，从而检测到人体鼾声、心率、睡眠状态等参数，进而将这些数据传输给相连接的MCU中央处理单元，便于数据的分析和储存。

进一步地，电热模块还包括连接器和FPC柔性电路板，FPC柔性电路板铺设于电热毯毯体内，主要起到集中走线的作用，可以减少毯体的异物感，同时能够扩展更多功能，FPC柔性电路板上设有用于将电发热片、温度传感器和压电薄膜传感器分别与连接器电性连接的内置线路，电热模块通过连接器与电热控制模块电性连接。

进一步地，所述电热控制模块包括与电热模块和无线遥控模块信号连通的集成在控制板上的MCU中央处理单元，以及设置在电源板上的主供电电路，主供电电路分别与电热模块和电热控制模块电性连接。其中的电源板具备过流、短路保护等功能，为后端提供安全保证。

进一步地，主供电电路包括集成在电源板上的AC-DC转换电路、分别与AC-DC转换电路电连接的DC-DC电路和无线充电发射电路，以及与DC-DC电路电连接的快充电路。其中的AC-DC转换电路可以将输入的交流电转换为低压直流电(＜36V，常见24V/32V)，进而供电给电热控制模块；其中的无线充电发射电路兼容Qi(WPC)、PMA和A4WP协议，最大支持15W无线充电。

其中的快充电路上至少设有两路USB输出端口，一路为支持QC快充协议的USB-A口，最大可支持18W(12V1.5A)输出，另一路为支持PD快充协议的USBType-C口，最大可支持24W(12V2A)输出。

进一步地，电热控制模块还包括设置在控制板上的、分别与MCU中央处理单元信号连接的WiFi模组、天线匹配电路、Flash存储单元以及触摸显示屏，WiFi模组用于MCU中央处理单元与云服务器之间的数据信号交换；Flash存储单元通过SPI接口与MCU中央处理器连接，并用于对MCU中央处理器系统日志、异常信息及处理数据的存储；触摸显示屏用于显示MCU中央处理单元的反馈信息。

其中的MCU中央处理单元使用了一个2.4G Wireless SoC，并通过iBeacon协议或私有协议和无线遥控模块进行通信；其中的触摸显示屏可以显示各加热区的温度等信息，并能够通过触屏功能切换查看不同数据；WiFi模组的设置，是系统连接IoT平台的桥梁，可根据不同需求选择不同IoT平台适配的WiFi模组，从而实现和天猫精灵、涂鸦、米家等IoT平台的连接和通信；Flash存储单元的设置，主要用来存储系统日志和异常信息，可以在APP端查看，主要用于售后维护。

在有些实施例中，还在MCU中央处理单元与电热模块之间设有MOSFET驱动电路，通过MCU中央处理单元输出PWM控制信号，控制MOSFET驱动电路，可最高效率的将温度加热至目的温度。加热过程中，实时检测加热电流值(使用大功率低阻抗的功率电阻作为电流检测点，通过高精度电流检测芯片对电流信号进行放大，将放大信号输出至MCU检测引脚)，当电流过大时，立即停止加热，防止造成意外损坏。通过电流检测以及PWM功率调整功能，可以有效控制设备总输出功率，满足不同加热材料实际生产一致性差异时，避免出现负载功率过高造成意外损坏等风险。

进一步地，电热控制模块内还包括与MCU中央处理单元信号连接的风扇、蜂鸣器、LED指示灯以及加速度传感器，其中的加速度传感器采用MEMS三轴加速度传感器，并和MCU中央处理单元之间通过I2C总线连接，以用来检测控制板是否受到猛烈撞击或跌落，在发生上述情况时，可以及时切断电热毯供电，充分保证安全；其中的LED指示灯采用RGB LED灯，有多种颜色可以选择使用，用以指示不同的模式、档位或状态。风扇可起到散热作用；MCU中央处理单元对AC-DC输出电压电流具有监测功能，可随时监测AC-DC模块输出的电压电流是否在正常范围内，如果异常，则可及时切断电热毯的输入电路并通过蜂鸣器进行报警。

进一步地，无线遥控模块包括遥控器或/和智能终端APP，智能终端APP通过云端服务器与电热控制模块进行数据交互，电热控制模块通过路由器与云端服务器信号连接。

进一步地，遥控器包括处理电路及遥控供电电路，处理电路包括与电热控制模块进行通讯的无线SOC芯片，还包括分别与无线SOC芯片电连接的蜂鸣器、指示灯以及显示屏，显示屏上设有控制按键，主要用于在遥控器的低功耗模式下(此时为省电会关闭液晶屏)做简单的调温和定时；而配备的蜂鸣器和RGB LED指示灯，用于不同档位或模式下的信息提示。如果发生异常情况，蜂鸣器或指示灯还能够通过鸣叫或闪烁报警。

其中的遥控供电电路包括200mAh的充电锂电池、与充电锂电池电连接的无线充电接收电路，充电锂电池为处理电路中的元器件供电，无线SOC芯片与充电电池电连接并用于对充电电池电量的监测，充电锂电池与处理电路之间电连接有LDO稳压器，可将充电锂电池输出的3.7V电压转换为3.0V，进而供给处理电路中的元器件。