DesignSpark Electrical Logo
  • Brought to you by
  • RS Components
  • Allied Electronics
Jon_TE_Connectivity

November 11, 2016 06:15

如何利用家庭自动化来改变我的生活

我是 Jonathan Catchpole,是 TE Connectivity (TE) 智能建筑团队的一名工程师。最近,我的职务有所改变,调任到一个更具战略意义的职位,主要负责家庭自动化。我已掌握了一些由 RF 遥控器控制的开关式接线板。遥控的意思是说,我不必从沙发上起身就能开灯。你可能会说我懒,但是将开关模式电源与主电源分开也能帮我省钱。随着对这一领域的进一步探索,我在家庭自动化方面的知识越来越丰富,对小发明也越来越着迷。

title

关于物联网 (IoT) 的新闻对这方面的探讨已经非常广泛。在家庭自动化行业中,可以将 IoT 视为一组设备,用于控制家庭的各个方面。这些设备通常经过路由器连接至云端,让用户可以通过移动设备来控制这些设备。

title

(British Gas 的 Hive 智能恒温器)

我着手开发的第一款设备是具有 IoT 功能的智能恒温器,它能够更好地控制取暖,并且提供了远程可访问性。在一月份的丹麦,外出之后回到家中立即就能感受到温暖,这绝对是冬日的一大享受。以这一家庭自动化为例,我选择的是 Hive,它并不是市面上最具吸引力的恒温器,但当时在英国只能找到这一款产品。更重要的是,它让我能够控制符合我生活方式的中央供暖器。我需要的时候就能让家里变得温暖,不需要的时候不会耗费任何能源。

 新增的这种供暖控制让我一年的燃料开支节省了 120 英镑。

title

(Belkin 的 WEMO Insight 开关)

这时我已经沉迷在其中,省下的钱被我用来进一步定制自己的红外遥控电源插座,改为使用包含运动传感器的 IoT 型号。为此,我购买了 Belkin Wemo 开关和 Insight 开关。它们都比较大,但是白色塑料的主体在房间内显得毫无违和感。现在天黑后,当我双手拎满东西回到家里时,灯就会自动打开。我出国时,云控制系统会在不同的时间打开和关闭灯光,让人以为有人在家中。我又在这套系统中增加了一条电动窗帘导轨,自己制作了控制系统,但仍然利用了 IoT 电源插座。现在,楼下的窗帘会在我下楼之前拉开,每天早上都让我享受到阳光的愉悦。

IoT 也有自己的缺点,因为我住的地方宽带连接不是很理想。即使通过 Wifi 将 Wemo 设备连接到我的局域网,将我的手机也连接到同一个局域网,所有控制还是通过云端来完成。所以灯光的开关并不总是像我希望的那样快,一旦断网就无法控制,就只能独自坐在黑暗中了。

title

(Qivicon 的 Home Base)

随着家用集线器在市面上的涌现,这一问题得到了解决。其中一款比较有趣的产品来自一家名为 Qivicon 的德国公司。有了家用集线器,所有智能和控制功能都在硬件中而不是云端实现。这样即使没有网络,也仍然可以完全控制。我以前从来没有用过这种硬件,之所以说它有趣,是因为与它合作的品牌。不仅仅有 Netatmo、Osram、Philips、Samsung,还有 T Mobile、Miele、Sonos 和 EnBW。有了如此广泛的合作伙伴,实现全面互连化家具变得前所未有的容易。

我在这里所说的是家庭自动化,它彻底改变了居家环境,让它变得更有活力。无论您是想节省燃料成本、提高日常工作的效率、实现基本居家安全,还是仅仅想改善房屋的状况,总有一款家庭自动化产品能够提供帮助。此外,越来越多的人认识到了实现更广泛定制、与居家环境互动的必要性,使家庭自动化市场呈现了爆炸性的增长。

结合不断涌现的家庭自动化产品,IoT 和大数据等众多市场推动因素为这些新兴公司带来了全新的创新机会。

有如此之多的供应商可以选择,重要的是找到合适的部件,让您的设计在外观和功能方面出类拔萃。TE 针对这一市场推出了大量产品,我很乐意带你了解一下如何利用它们来推动实现家庭自动化。

title

(TE Connectivity 的 RT1 继电器)

照明是决定居家环境好坏的一个重要部分,随着 LED 装置的日趋流行,由于驱动器电容性负载而造成的高涌电流呈增长趋势。RT1 浪涌和浪涌电源继电器的设计采用了先进的触点技术,使其能够切换高达 165A 的浪涌,成为建筑物控制器和智能电源插座的理想之选。这些插座和控制器可以为灯泡和灯光供电,为您的家庭带来温暖和光明。

title

(TE Connectivity 的 IM 继电器)

现在的智能恒温器重点不在于开关电源,而在于视觉设计。随着家庭自动化的兴起,“墙上粉刺”一词开始引起人们关注。我们的墙上挂了太多的大型设备,白色方形恒温器的时代已经所剩无几。前面说过我有 Hive,并且刚刚更新为新型号的恒温器模块进行了更新。这一新型号出自 Jambox 的设计师之手,看上去很棒,但总体来说,我更喜欢德国公司 Tado 简洁、优雅的设计。进入 21 世纪,光滑、小巧的设计越来越受欢迎。TE 的 IM 和 PE 继电器具有小巧的外形,可以帮助满足这些需求。

title

(TE Connectivity 的 TS 温差电偶)

智能恒温器正在进入“大数据”时代,可以收集关于家庭设备使用方式的信息。新一代的恒温器不仅可以检测温度,还可以检测湿度以及是否有人居住。检测是否有人居住以前是通过 PIR 传感器来完成,但是真的有人认为这种解决方案足够好了吗?即使在理想状态下,PIR 传感器也无法提供必要程度的控制,我经常得坐在办公室里疯狂地摇动手臂,才能让灯重新亮起来。所以说 PIR 传感器只能检测运动,不能检测是否有人。可行的解决方案是使用温差电偶来代替 PIR 传感器。 在其最简单的状态下,温差电偶是一些串行连接的热电偶,使用一个热敏电阻作为参照来进行封装。因此它可以检测房间内的温度差异,并且可用于检测是否有人,而无论其是否正在移动。

title

(TE Connectivity 的 PTH)

在同一个封装内测量温度和湿度是节省空间的常用方法,但是为何不在同一块芯片上使用 TE 的 PTH 增加压力以增加功能呢?此产品具有极低的功耗,是电池供电型产品的理想选择,同时仍然能在 SMD 封装中使用。

随着家庭内的无线节点数量不断增加,电池寿命已成为极其重要的设计考虑因素,没有人愿意把生命浪费在更换电池上。在无线交换机以及门窗传感器上,已经采用了能量采集技术。TE 的 Piezo 膜片元件能产生少量能量,可用于将无线信号发送回中央集线器。Piezo 膜片为装置提供电力,因此无需使用电池。TE Piezo 膜片的灵敏程度适用于检测振动,这是一项在家里检测运动的创新分立式方法。

title

 

(TE Connectivity 的 FSM 触觉开关)

由于家庭自动化产品通常需要根据家居情况进行改装,因此通常都使用无线连接。在设置期间,必须将它们与中央集线器或路由器配对。我们的 FSM 系列触觉开关是触发硬件的理想方法。FSM 系列具有表面安装、小型、6x6mm 和 4.5x2.5mm 封装尺寸型号。该系列使工程师能够灵活地为其家庭自动化产品设计极具吸引力的室外壳体。已投入使用的此类产品示例是 Amazon Dash Button,这是一种极具创意的吸引购物方法。该装置基本上是一个带有 wifi 无线电的触摸式开关。您可以将其放在消费物品的旁边,例如您喝的咖啡。只需按下按钮,订单就会直接发送到 Amazon。可惜的是该产品不在欧洲销售,只能寄希望于未来了。

title

(TE Connectivity 的堆叠连接器)

在家庭自动化市场中,大多数设备都很大,使“墙上粉刺”现象更加严重。以前没有哪种因素能够推动使这些设备更紧凑;但是后来,一家云服务提供商要求制造一种尺寸只有原来一半大小的智能电源插座。这就提出了一个难题:如何才能在满足所有功能需求的同时保持在物理限制之内?TE 可以通过互联设备来解决这些问题。首先推出的是我们的板到板连接器系列。0.4mm 的堆叠连接器是一款小巧的双行连接器,可采用多种定位方式。如果您需要更大间距的设备,我们的标准 AMPMODU 排针和插孔提供了 2.54mm 间距和多种定位选择。如需减少元件数量,可以考虑使用我们的压缩式板到板连接器。这些单侧连接器使用弹簧触点连接到相邻 PCB 上的垫片,同时将 2 安的电流传导至 2 到 10 个位置。

title

(TE Connectivity 的 FPC 连接器)

显示屏通常被用作人机接口 (HMI),其精细的间距灵活电路需要连接至 PCB。TE 的 FPC 间距从 0.25mm 到 1.25mm 不等,提供了多种定位方式。根据您的装配流程,需要选择低插拔力 (LIF) 或零插拔力 (ZIF) 型号。家庭自动化产品一般都不使用电线,除非是连接电池或使用简单的导线天线。在此情况下,需要执行线到板连接。Micro SLP 或 AMPSLIM 连接器是理想的选择,可以提供只有 1.4mm 的配对高度。以这种方式建立电线连接之后,就能单独生产电缆装配体,并且可以将连接器的配对零件再流焊到 PCB。这样,操作员就可以快速、简单地将配对零件卡在一起,而不必将电线焊接到 PCB 上,从而在制造流程中节省时间和成本。

每天都有实现家庭自动化的创新产品推出,而这些产品又需要同样具有创新性的元件。希望我的介绍能够让您认识到,TE 广泛的电子元件产品组合对这些新兴技术发挥了补充和推动作用。令我极其兴奋的是,这一市场具有无限的潜力,唯一的限制只有我们的想象力。

查看 TE CONNECTIVITY 的元件系列

Jon_TE_Connectivity

Mechanical Engineer by trade but have worked the last 20 years on electrical components. Have been an engineer at TE Connectivity developing new products from interconnect, power resistors, sensors, modular wiring to 25kV rail components for 14 years.