发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种配网装置及配网方法,以解决现有智能产品的配网方式操作不方便以及适用的智能产品数量少的问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种配网装置,应用于移动终端对若干个待配网设备的配网设置,所述配网装置包括第一天线模块、第二天线模块以及设置于主板上的无线通讯模块;
所述无线通讯模块分别与所述第一天线模块以及所述第二天线模块电连接,所述无线通讯模块用于通过所述第一天线模块与所述移动终端配网、通过所述第二天线模块与指定方向上的所述待配网设备配网,以及配网完成后在所述移动终端与所述待配网设备之间的进行数据传输;
所述第一天线模块用于在所述移动终端与所述无线通讯模块之间进行信号转换和传递;
所述第二天线模块用于在所述待配网设备与所述无线通讯模块之间进行信号转换和传递。
进一步的,所述无线通讯模块包括通讯芯片,所述通讯芯片为蓝牙芯片、ZigBee芯片、Wi-Fi芯片、LoRa芯片、2.4G芯片的其中一种或多种。
进一步的,所述无线通讯模块包括第一蓝牙芯片和第二蓝牙芯片;
所述第一蓝牙芯片分别与所述第一天线模块以及所述第二蓝牙芯片电连接,所述第一蓝牙芯片用于与所述第二蓝牙芯片进行数据传输,以及通过所述第一天线模块与所述移动终端配网;
所述第二蓝牙芯片与所述第二天线模块电连接,所述第二蓝牙芯片用于通过所述第二天线模块与指定方向上的所述待配网设备配网。
进一步的,所述第一天线模块包括全向天线,所述全向天线与所述无线通讯模块电连接。
进一步的,所述第二天线模块包括八木天线,所述八木天线与所述无线通讯模块电连接。
进一步的,所述第二天线模块的频段为2.4G。
进一步的,所述第二蓝牙芯片的发射端设置有功率衰减器。
进一步的,还包括壳体、聚光杯以及信号范围指示灯,所述主板、八木天线、聚光杯以及所述信号范围指示灯均安装于所述壳体的内部;
所述聚光杯设置于所述壳体的其中一个端部,所述聚光杯的出光口位于所述壳体的外部;
所述信号范围指示灯连接所述聚光杯的进光口,以使光线通过所述聚光杯射出所述壳体外部,所述八木天线与所述信号范围指示灯对中设置并位于所述信号范围指示灯出光反向的另一侧。
一种应用于如上述任一项所述的配网装置的配网方法,包括步骤:
与移动终端进行连接配网;
获取所述移动终端对待配网设备进行预设置的配网信息;
与指定方向上的所述待配网设备连接并输出所述配网信息进行配网;
向所述移动终端回传所述待配网设备的状态信息。
进一步的,所述与指定方向上的所述待配网设备连接并输出所述配网信息进行配网的步骤包括:
通过指示灯光表示指定方向的扫描范围;
将所述指示灯光指向所述待配网设备,以扫描所述指示灯光范围内的所述待配网设备并进行连接配网。
本发明的有益效果在于:采用无线方式使配网装置分别和移动终端以及待配网设备连接,将移动终端上预设置的配网信息传输到待配网设备完成待配网设备的配网,有利于提高操作便利性,适用更多的智能产品。另外,通过设置第二天线模块,扫描指定方向上的待配网设备,可以实现移动终端与待配网设备点对点的通信配网,减少人力成本,提高配网效率。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
实施例
现有技术的第一种配网方式是移动终端发送GATT广播,扫描在蓝牙信号范围内的未配网设备(处于待配网状态下),逐一分别连接配网,配网后,再分别设置配网信息。该方法如果在蓝牙信号范围内的未配网设备数量比较多,用户是不知道所连接后设备对应的是那一个设备,这样就没有办法进行组建多网络、分组控制策略或场景模式设置。为了解决该问题,现有方法一是安装前给每个设备做好标记,写上MAC或UUID,手机连接后,查看手机上对应的设备MAC或UUID,去进行配网、组网、分组控制策略或场景模式设置;二是,手机连接后,用手机对每个设备进行操控一次后,达到对应的设备分别进行配网信息设置。在智能产品比较多,或如酒店商用时,多房间或多楼层复制相同的网络设置,非常耗费时间、人力。
第二种配网方式是在蓝牙Mesh智能设备上增加NFC(Near Field Communication,近场通信)标签芯片,用移动终端靠近智能设备上的NFC标签,通过NFC技术把配网信息直接传输给智能设备。这种方式无法应用于如灯具、壁挂式空调等,人够不着的地方,并且会增加智能设备的成本。
第三种配网方式是采用USB、串口等有线的方式,把配网、组网、分组控制策略或场景模式设置等信息,直接传输给智能设备。这种方式也无法应用于如灯具、壁挂式空调等,人够不着的地方或有些智能产品并没有外露接口,并且会增加智能设备的成本。
请参照图1至图10,本发明的实施例为:
请参照图1,一种配网装置300,应用于移动终端100对若干个待配网设备200的配网设置,所述配网装置300包括第一天线模块310、第二天线模块320以及设置于主板340上的无线通讯模块330;所述无线通讯模块330分别与所述第一天线模块310以及所述第二天线模块320电连接,所述无线通讯模块330用于通过所述第一天线模块310与所述移动终端100配网、通过所述第二天线模块320与指定方向上的所述待配网设备200配网,以及配网完成后在所述移动终端100与所述待配网设备200之间的进行数据传输;所述第一天线模块310用于在所述移动终端100与所述无线通讯模块330之间进行信号转换和传递;所述第二天线模块320用于在所述待配网设备200与所述无线通讯模块330之间进行信号转换和传递。
本实施例中的所述配网装置300的工作原理为:所述移动终端100和所述无线通讯模块330之间通过所述第一天线模块310进行连接配网,所述移动终端100向所述无线通讯模块330传输配网信息,所述无线通讯模块330通过第二天线模块320与指定方向上的所述待配网设备200进行连接,并传输所述配网信息进行配网。
可以理解的,本实施例采用无线方式使配网装置300分别和移动终端100以及待配网设备200连接,将移动终端100上预设置的配网信息传输到待配网设备200完成待配网设备200的配网,有利于提高操作便利性,适用更多的智能产品。另外,通过设置第二天线模块320,扫描指定方向上的待配网设备200,可以实现移动终端100与待配网设备200点对点的通信配网,减少人力成本,提高配网效率。
具体的,所述无线通讯模块包括通讯芯片,所述通讯芯片为蓝牙芯片、ZigBee芯片、Wi-Fi芯片、LoRa芯片、2.4G芯片的其中一种或多种。
可以理解的,所述配网装置300及所述配网方法可以应用于其他工作在2.4G频段或其他频段的无线智能产品的通讯配网。
请参照图2、图4以及图5,本实施例中,本实施例采用蓝牙Mesh通讯方式进行配网,所述无线通讯模块330包括第一蓝牙芯片U4和第二蓝牙芯片U2;所述第一蓝牙芯片U4分别与所述第一天线模块310以及所述第二蓝牙芯片U2电连接,所述第一蓝牙芯片U4用于与所述第二蓝牙芯片U2进行数据传输,以及通过所述第一天线模块310与所述移动终端100配网;所述第二蓝牙芯片U2与所述第二天线模块320电连接,所述第二蓝牙芯片U2用于通过所述第二天线模块320与指定方向上的所述待配网设备200配网。
可以理解的,本实施例通过设置所述第一蓝牙芯片U4和所述第二蓝牙芯片U2,分别与所述移动终端100和所述待配网设备200,可以不经过切换,具有稳定性高的优点。在其他实施例中,也可以采用单个蓝牙芯片分别与所述第一天线模块310和所述第二天线模块320电连接,同时设置射频开关,在配网过程中通过所述射频开关进行切换。
请参照图4,具体的,所述第一天线模块310包括全向天线A2,所述全向天线A2与所述无线通讯模块330电连接。其中,所述全向天线A2设置于主板340上,即板载全向天线A2,并且与所述第一蓝牙芯片U4电连接。在其他实施例中,所述全向天线A2也可以另外设置。
请参照图3和图5,具体的,所述第二天线模块320包括八木天线A1,所述八木天线A1与所述无线通讯模块330电连接。其中,所述八木天线A1与所述第二蓝牙芯片U2电连接,所述八木天线A1包括1个反向器、1个有源振子以及若干个无源引向器,引向器越多方向性越好,角度越小,可以通过增减所述引向器的数量来调节所述配网装置300的方向角大小。可以理解的,所述八木天线A1具有方向性,可以扫描指定范围内的单一的所述待配网设备200,将所述配网信息发送至该待配网设备200完成配网设置。具体的,所述第二天线模块320的频段为2.4G,本实施例中采用2.4G频段的所述八木天线A1,可以理解的,本实施例采用2.4G频段的定向天线,有利于所述配网装置300与所述待配网设备200之间精准地、点对点地通信配网。
本实施例中,所述配网装置300可以根据与所述待配网设备200之间的距离,自动调节内部的射频发射功率,还可以在所述第二蓝牙芯片U2的发射端设置功率衰减器,调节所述第二蓝牙芯片U2的工作距离。可以理解的,通过在所述第二蓝牙芯片U2的外部设置所述功率衰减器,配合蓝牙内部功率调节,可自动适应不同的场景以及不同工作距离的智能产品。
请参照图3,进一步的,所述配网装置300还包括壳体350、聚光杯360以及信号范围指示灯LED4,所述主板340、八木天线A1、聚光杯360以及所述信号范围指示灯LED4均安装于所述壳体350的内部;所述聚光杯360设置于所述壳体350的其中一个端部,所述聚光杯360的出光口位于所述壳体350的外部;所述信号范围指示灯LED4连接所述聚光杯360的进光口,以使光线通过所述聚光杯360射出所述壳体350外部,所述八木天线A1与所述信号范围指示灯LED4对中设置并位于所述信号范围指示灯LED4出光反向的另一侧。可以理解的,本实施例设置所述聚光杯360和所述发光体,形成指示所述八木天线A1信号范围的指示灯光,便于精准选中其中一个所述待配网设备200进行配网,有利于提高便捷性,减少操作难度。
请参照图3至图8,本实施例中,所述配网装置300还包括开关机按键341以及电池模块342,所述主板340还包括第一蓝牙电路347、第二蓝牙电路348、状态指示灯电路346、信号范围指示灯电路344、USB充电电路343以及蜂鸣器LS1电路。所述电池模块342包括锂电池380以及电池充电电路。所述开关机按键341包括机械按键S1和第十七电容C17,所述第十七电容C17为滤波电容,且与所述机械按键S1并联,所述开关机按键341连接所述第一蓝牙芯片U4,所述开关机按键341打开时,通过外部中断的方式唤醒所述第一蓝牙芯片U4,以开启所述配网装置300,所述第一蓝牙芯片U4发送蓝牙BLE广播,等待移动终端100连接。其中,所述配网装置300与所述移动终端100连接配网后,所述第一蓝牙芯片U4获取所述配网信息并通过串口通信方式传输给所述第二蓝牙芯片U2。所述第二蓝牙芯片U2,负责给每个所述待配网设备200配网,获取所述第一蓝牙芯片U4传输的所述配网信息,通过所述八木天线A1定向传输给指定的所述待配网设备200。另外,所述第一蓝牙芯片U4还用于USB充电检测、电池电量检测、状态指示灯390控制以及信号范围指示灯LED4控制。
请参照图4,所述第一蓝牙电路347包括所述第一蓝牙芯片U4、第一烧录口、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15以及第三电感L3,所述第十二电容C12至第十四电容C14以及第十六电容C16均为滤波电容,所述第十五电容C15和第三电感L3为用于阻抗匹配。所述第十二电容C12至第十四电容C14各自的一端均连接所述第一蓝牙芯片U4的第十四脚,所述第十二电容C12至第十四电容C14各自的另一端均接地。所述第十五电容C15的一端连接所述第一蓝牙芯片U4的ANT脚,所述第十五电容C15的另一端连接所述第三电感L3的一端,所述第三电感L3的另一端连接所述全向天线A2。所述第十六电容C16的一端分别连接所述第三电感L3的另一端以及所述全向天线A2,所述第十六电容C16的另一端接地。所述第一烧录口与所述第一蓝牙芯片U4连接,所述第一烧录接口J4用于所述第一蓝牙芯片U4的程序烧录。
请参照图5,所述第二蓝牙电路348包括所述第二蓝牙芯片U2、第二烧录接口J3、射频数字功率衰减器U3、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第一电感L1、第二电感L2以及第六电阻R6。所述第三电容C3至第七电容C7均为滤波电容,所述第十电容C10、第十一电容C11、第二电感L2以及第三电感L3均用于阻抗匹配,所述第三电容C3至第五电容C5各自的一端均连接所述第二蓝牙芯片U2的第十四脚,所述第三电容C3至第五电容C5各自的另一端均接地。所述第六电容C6和所述七电容各自的一端均连接所述第六电阻R6的一端,所述第六电容C6和所述第七电容C7各自的另一端均接地,所述第六电阻R6的另一端分别连接所述射频数字功率衰减器U3的第九脚以及所述第八电容C8的一端,所述第八电容C8的另一端连接所述第一电感L1的一端,所述第一电感L1的另一端分别连接所述第十电容C10的一端以及所述第二蓝牙芯片U2的ANT脚,所述第十电容C10的另一端接地。所述射频数字功率衰减器U3的第十六引脚连接所述第九电容C9的一端,所述第九电容C9的另一端连接所述第二电感L2的一端,所述第二电感L2的另一端分别连接所述八木天线A1以及所述第十一电容C11的一端,所述第十一电容C11的另一端接地。所述第二烧录口与所述第二蓝牙芯片U2连接,所述第二烧录接口J3用于所述第二蓝牙芯片U2的程序烧录。
所述射频数字功率衰减器U3的工作带宽在0.7GHz~2.7GHz,根据实际的工作距离,通过所述射频数字功率衰减器U3的第三脚至第七脚的高低电平进行设置,可以实现1dB~31dB共31个级别的衰减系数的功率调节。
请参照图6,所述USB充电电路343包括USB Type-C连接器J1、第一电容C1、第一电阻R1以及第四电阻R4,所述第一电阻R1的一端接入输入电压,且分别连接所述连接器J1的第二脚以及第五脚,所述第一电阻R1的另一端分别连接所述第一蓝牙芯片U4以及所述第四电阻R4的一端,所述第四电阻R4的另一端连接所述连接器J1的第六脚以及接地,所述第一电容C1为滤波电容,所述第一电容C1并联于所述连接器J1的第五脚和第六脚之间。所述USB充电电路343还包括充电芯片U1、连接座子J2、第五电阻R5,所述连接座子J2连接所述锂电池380,所述第五电阻R5的一端分别连接所述连接座子J2的第二脚、第三脚、第四脚以及接地,所述第五电阻R5的另一端分别连接所述充电芯片U1的第五脚以及所述第一蓝牙芯片U4的第九脚;所述连接座子J2的第一脚分别连接所述充电芯片U1的第五脚以及所述第一蓝牙芯片U4的第九脚;所述充电芯片U1的第七脚连接所述第一蓝牙芯片U4的第七脚。可以理解的,所述第一蓝牙芯片U4通过第九脚采集电池电压。
示例性的,所述USB充电器插入后,输入5V电压,所述第一蓝牙芯片U4采用3.7V的锂电池380供电,所以经过第一电阻R1分压得到3.3V的高电平中断信号输出至所述第一蓝牙芯片U4的第十三脚,提示开始充电。所述锂电池380的最大电压是4.2V,所述第一蓝牙芯片U4的参考电压是3V,通过设置第五电阻R5分压后输出至所述第一蓝牙芯片U4的第九脚。
请参照图7,所述信号范围指示灯电路344包括:所述信号范围指示灯LED4、N沟道的第四场效应管Q4、第十电阻R10以及第十四电阻R14,所述第十电阻R10和所述第十四电阻R14均为限流电阻,所述信号范围指示灯LED4的正极连接输入电流,所述信号范围指示灯LED4的负极通过第十电阻R10连接所述第四场效应管Q4的漏极,所述第四场效应管Q4的栅极通过第十四电阻R14连接所述第一蓝牙芯片U4,所述第一场效应管Q1的源极接地,所述第一蓝牙芯片U4通过控制所述第四场效应管Q4的导通和断开,从而点亮或熄灭所述信号范围指示灯LED4。具体的,所述信号范围指示灯LED4采用红色激光或者红色二极管发光,由所述电池模块342直接供电。
所述蜂鸣器LS1电路包括:蜂鸣器LS1、第十五电阻R15、第十六电阻R16以及N沟道的第五场效应管Q5,所述蜂鸣器LS1的第一脚连接所述连接座子J2的第一脚,由所述锂电池380直接供电,所述蜂鸣器LS1的第二脚通过所述第十五电阻R15连接所述第五场效应管Q5的漏极,所述第五场效应管Q5的栅极通过第十六电阻R16连接所述第一蓝牙芯片U4的第五脚,所述第五场效应管Q5的源极接地。所述蜂鸣器LS1在所述待配网设备200配网成功后,发出声音提示成功。
请参照图8,所述状态指示灯电路346包括:第一状态指示灯LED1至第三状态指示灯LED3、第七电阻R7至第九电阻R9、第十一电阻R11至第十三电阻R13以及均是N沟道的第一场效应管Q1至第三场效应管Q3。所述第一状态指示灯LED1的正极连接所述连接座子J2的第一脚,所述第一状态指示灯LED1的负极通过所述第七电阻R7连接所述第一场效应管Q1的漏极,所述第一场效应管Q1的栅极通过所述第十二电阻R12连接所述第一蓝牙芯片U4的第二脚,所述第一场效应管Q1的源极接地。所述第二状态指示灯LED2的正极连接所述连接座子J2的第一脚,所述第二状态指示灯LED2的负极通过所述第八电阻R8连接所述第二场效应管Q2的漏极,所述第二场效应管Q2的栅极通过所述第十一电阻R11连接所述第一蓝牙芯片U4的第一脚,所述第二场效应管Q2的源极接地。所述第三状态指示灯LED3的正极连接所述连接座子J2的第一脚,所述第三状态指示灯LED3的负极通过所述第九电阻R9连接所述第三场效应管Q3的漏极,所述第三场效应管Q3的栅极通过所述第十三电阻R13连接所述第一蓝牙芯片U4的第三脚,所述第三场效应管Q3的源极接地。可以理解的,所述第一蓝牙芯片U4通过独立控制三个场效应管的导通或关闭,以独立控制对应的状态指示灯390点亮或熄灭。
示例性的,所述第一状态指示灯LED1为绿色灯,在电池充电时,充满电量常亮;配网装置300未启动配网过程时,慢闪烁;启动配网装置300给待配网设备200配网过程中时,快闪烁;待配网设备200配网成功后常亮。所述第二状态指示灯LED2为红色灯,当电池电量较低时,慢闪烁;当充电器插入USB口充电时,常亮,充满电时,熄灭;当配网装置300给待配网设备200配网失败时,快闪烁。所述第三状态指示灯LED3为蓝色灯,配网装置300未连接移动终端100时,慢闪烁;配网装置300与移动终端100进行连接过程中,快闪烁;配网装置300与移动终端100连接成功时,常亮。
请参照图9和图10,本实施例还公开一种应用于如上述任一项所述的配网装置300的配网方法,包括步骤:
S1、与移动终端100进行连接配网;
本步骤之前需要在任意场景下开启所有需要配网的所述待配网设备200,在移动终端100上,根据场景内不同的房间、空间、楼层等地点创建若干个不同的子网,随后为每个所述子网预添加所需要的智能产品,即所述待配网设备200,再给预添加的每个所述智能产品设置配网信息,其中,所述配网信息包括每个智能产品设置相应的名称、分组控制策略或场景模式等。
本步骤中,按下所述配网装置300的开关机按键341,此时未连接移动终端100,第三状态指示灯LED3慢闪烁,此时所述配网装置300未启动与所述待配网设备200配网通讯,第一状态指示灯LED1慢闪烁。所述第一蓝牙芯片U4开始通过主板340上的所述全向天线A2发出蓝牙BLE广播的信标数据包,所述移动终端100再应用程序上启动蓝牙扫描,添加所述配网设备并连接所述第一蓝牙芯片U4。所述配网装置300与所述移动终端100连接过程中,所述第三状态指示灯LED3快闪烁;所述配网装置300与所述移动终端100连接成功时,第三状态指示灯LED3常亮。
S2、获取所述移动终端100对待配网设备200进行预设置的配网信息;
本步骤中,通过所述移动终端100选中其中一个子网,随后选中该子网中的所述待配网设备200设置项,且所述移动终端100自动把对应的配网信息通过蓝牙方式传输给所述配网装置300中的第一蓝牙芯片U4。
S3、与指定方向上的所述待配网设备200连接并输出所述配网信息进行配网;
本步骤包括如下步骤:
S31、通过指示灯光表示指定方向的扫描范围;
具体的,所述第一蓝牙芯片U4接收所述配网信息后,打开信号范围指示灯LED4,光线经过所述聚光杯360向外射出形成一个圆形光圈,所述第一蓝牙芯片U4通过串口指令开启第二蓝牙芯片U2,并把所述配网信息通过串口方式传输给第二蓝牙芯片U2。
S32、将所述指示灯光指向所述待配网设备200,以扫描所述指示灯光范围内的所述待配网设备200并进行连接配网。
具体的,通过将圆形光圈对准选中的所述待配网设备200,所述第二蓝牙芯片U2自动调节内部的射频发射功率或外部功率衰减器,并通过具有方向性的2.4G频段的八木天线A1,沿光圈区域发出蓝牙广播,寻找光圈范围内的所述待配网设备200,自动连接配网。
S4、向所述移动终端100回传所述待配网设备200的状态信息。
所述第二蓝牙芯片U2在进行配网时,把当前状态信息传输给所述第一蓝牙芯片U4,所述第一蓝牙芯片U4控制第一状态指示灯LED1快闪烁,并把所述当前状态信息传输至所述移动终端100。
当所述待配网设备200完成配网,且组网、分组控制策略或场景模式设置等成功后,将配网成功状态信息传输给第一蓝牙芯片U4,所述第一蓝牙芯片U4控制第一状态指示灯LED1常亮,并把配网成功状态信息传输给移动终端100。
当所述待配网设备200配网失败,所述第一蓝牙芯片U4控制第二状态指示灯LED2常亮,并把配网失败信息传输给移动终端100,所述移动终端100重新开始配网操作,所述配网装置300也重新进行一轮配网过程。
当第一个所述待配网设备200配网成功以及完成设置后,如果进行其他所述待配网设备200的配网操作,可以直接选择同一子网中的其他所述待配网设备200设置项,即可按照第一个所述待配网设备200的配网过程及配网信息进行连接配网,从而依次完成所有智能产品的配网及设置。
本实施例采用蓝牙Mesh通讯方式进行配网,如果有多个待配网设备200是需要组成一个网或分组,又或者是相同的分组控制策略或场景模式设置,则可以从步骤S3开始,用配网装置300对准下一个待配网设备200,配网装置300将自动完成,过程无需人工操作。
综上所述,本发明提供的配网装置及配网方法,采用无线方式使配网装置分别和移动终端以及待配网设备连接,将移动终端上预设置的配网信息传输到待配网设备完成待配网设备的配网,有利于提高操作便利性,适用更多的智能产品。另外,通过设置第二天线模块,扫描指定方向上的待配网设备,可以实现移动终端与待配网设备点对点的通信配网,减少人力成本,提高配网效率。
除此之外,采用蓝牙Mesh通讯方式进行配网,可以进一步简化操作步骤;采用灯光指示八木天线的信号扫描范围,有利于精准选中所需配网的智能产品;通过在所述第二蓝牙芯片的外部设置所述功率衰减器,配合蓝牙内部功率调节,可自动适应不同的场景以及不同工作距离的智能产品。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围。