[发明专利]基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统

说明书

本发明涉及一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统。该系统采用低压控制系统避免不必要的触电事故发生；采用输入输出分离模式，输入输出之间通过FPGA芯片进行现场配置，只要有需求可以配置成N路控制1路输出模式，例如大厅主灯可以在任意房间内对其进行控制，通过Arduino芯片的介入可以方便实现局域网甚至远程遥控，为智能家居应用奠定夯实的硬件基础；解决现有环境中大功率设备供电控制难以远程控制等问题。

技术领域

本发明涉及一种新一代智能家居应用的控制系统技术领域，具体涉及一种新式家庭用电控制系统。

背景技术

现有市面上虽然已经有很多类智能家居产品的用电控制系统，但目前还没有针对这种类型的产品的完善的解决方案。现有技术中涉及该类型的产品的做法主要分以下两种：第一种做法是大多采用在传统布线系统基础上进行系统升级改造而来的，即直接将原有的机械控制面板更换成可以远程控制的电子开关。该类供电控制系统在开关面板上均存在带电、漏电或者零火线接错等问题；同时对于有多控开关的场所，实施难度大(例如双控开关常见，但对同一盏灯进行4控实施难度比较大)；对已经施工后的线路几乎难以改造；另一种常用做法是使用大型PLC进行控制，但该方案成本极高，并不适合普通家庭的大面积推广和使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统。该系统采用低压控制系统避免不必要的触电事故发生；采用输入输出分离模式，输入输出之间通过FPGA芯片进行现场配置，只要有需求可以配置成N路控制1路输出模式，例如大厅主灯可以在任意房间内对其进行控制，通过Arduino芯片的介入可以方便实现局域网甚至远程遥控，为智能家居应用奠定夯实的硬件基础；解决现有环境中大功率设备供电控制难以远程控制等问题。

一种基于FPGA+Arduino的新式家庭用电控制系统，包括：

系统供电模块，用于将12V供电转换成FPGA芯片和Arduino主控芯片所需的专用供电，保证系统稳定无故障运行；

可编程逻辑关系模块，采用FPGA芯片，用于系统的输入输出之间的可编程逻辑关系的配置；

低压开关输入模块，用于对输入FPGA芯片和Arduino主控芯片的电平控制；

高压供电输出模块，用于对外带载的供电输出控制；

MCU主控模块，采用Arduino控制芯片，用于使系统能够精确定时定点控制。

进一步地，所述系统供电模块采用双12V冗余供电系统，两路供电分别从J1和J2两个接口输入，在其中某一个电源模块故障时另一个电源仍能正常工作，保证系统稳定无故障运行；电源分别通过接口P13和P14后链接熔断电阻R256和R257进入防反接保护模块，该防反接保护模块采用两个肖特基二极管D56与D58、D57与D59分别组成，当供电接反无法通过正向二极管D56和D57，当正向二极管故障短路之后反向二极管D58和D59仍能保证反向电压不能正常进去DC12V电源网络中。本系统采用的肖特基二极管具有正常工作电流大，正向导通电阻小等特点，保证不因部件损耗过大而造成的发热、低效率等问题。