CZ38953U1

CZ38953U1 - Smart home control module

Info

Publication number: CZ38953U1
Application number: CZ2025-43233U
Authority: CZ
Inventors: Radovan Zvolský
Original assignee: NAXTER DEV s.r.o.
Priority date: 2025-09-23
Filing date: 2025-09-23
Publication date: 2025-11-18

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.The Industrial Property Office does not determine in the registration procedure whether the subject matter of the utility model meets the conditions for eligibility for protection pursuant to Section 1 of Act No. 478/1992 Coll.

Řídicí modul pro chytrou domácnostSmart home control module

Oblast technikyTechnical area

Technické řešení se týká oblasti řízení více zařízení současně za použití chytrého modulu s variabilními funkcemi.The technical solution concerns the area of controlling multiple devices simultaneously using a smart module with variable functions.

Dosavadní stav technikyState of the art

V současném stavu techniky je známo použití modulů s mikroprocesory, které zajišťují zpracování signálů ze senzorů a následné řízení výstupních akčních členů. Tyto moduly často nacházejí uplatnění například v průmyslové automatizaci, inteligentních domácnostech, dopravních systémech nebo energetických aplikacích. Známá jsou řešení, v nichž je řídicí jednotka propojena se senzory sledujícími provozní podmínky zařízení, a na základě těchto dat je upravováno řízení výstupních prvků. Taková řešení však bývají často navržena jako účelová a uzavřená, tedy s omezenou možností připojení dalších zařízení nebo rozšíření funkcionality bez zásahu do konstrukce či softwaru zařízení.In the current state of the art, it is known to use modules with microprocessors that process signals from sensors and subsequently control output actuators. These modules are often used, for example, in industrial automation, smart homes, transport systems or energy applications. Solutions are known in which the control unit is connected to sensors monitoring the operating conditions of the device, and based on this data, the control of the output elements is adjusted. However, such solutions are often designed as purpose-built and closed, i.e. with limited possibilities for connecting additional devices or expanding functionality without interfering with the design or software of the device.

Bylo by tedy vhodné přijít s řešením, které výše uvedené nedostatky řeší.It would therefore be appropriate to come up with a solution that addresses the above shortcomings.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Nedostatky řešení známých ze stavu techniky do jisté míry odstraňuje řídicí modul pro chytrou domácnost zahrnující hlavní řídicí jednotku, množinu elektronických komponent spojených s hlavní řídicí jednotkou a alespoň jeden senzor komunikačně spojený s hlavní řídicí jednotkou. Množina elektronických komponent zahrnuje alespoň jeden výkonový elektricky ovládaný spínač obsahující dvě výkonové svorky pro připojení externího zařízení, přičemž hlavní řídicí jednotka je nakonfigurovaná pro ovládání spínače podle dat ze senzoru. Množina elektronických komponent zahrnuje alespoň jedno volné rozhraní pro připojení dalších zařízení.The shortcomings of the solutions known from the prior art are to some extent eliminated by a control module for a smart home comprising a main control unit, a plurality of electronic components connected to the main control unit and at least one sensor communicatively connected to the main control unit. The plurality of electronic components comprises at least one power electrically operated switch comprising two power terminals for connecting an external device, wherein the main control unit is configured to control the switch according to data from the sensor. The plurality of electronic components comprises at least one free interface for connecting other devices.

Řídicí modul zahrnuje hlavní řídicí jednotku, alespoň jeden senzor a množinu elektronických komponent, přičemž senzor i elektronické komponenty jsou spojeny s hlavní řídicí jednotkou. Elektronické komponenty zahrnují alespoň jeden výkonový elektricky ovládaný spínač. Hlavní řídicí jednotka ovládá spínač podle dat přijatých ze senzoru a může tak výhodně v reálném čase reagovat na aktuální stav prostředí. Množina elektronických komponent dále zahrnuje alespoň jedno volné rozhraní, přes které lze připojit k řídicímu modulu další zařízení.The control module comprises a main control unit, at least one sensor and a plurality of electronic components, wherein both the sensor and the electronic components are connected to the main control unit. The electronic components comprise at least one power electrically operated switch. The main control unit operates the switch according to data received from the sensor and can thus advantageously respond in real time to the current state of the environment. The plurality of electronic components further comprises at least one free interface via which further devices can be connected to the control module.

Předkládané řešení tedy umožňuje automatické spínání externích zařízení bez nutnosti lidského zásahu. Díky využití výkonového spínače je výkonová část oddělena od řídicí, takže řídicí jednotka a senzory jsou chráněny před spínaným napětí, které může být výrazně vyšší, než jaké by tyto řídicí komponenty vydržely. Pomocí výkonových svorek však řídicí modul umožňuje přímé elektrické spojení s externím zařízením při zachování výše zmíněné bezpečnosti. Tím se zjednodušuje zapojení do stávající elektrické sítě. Spínač na řídicím modulu umožňuje eliminaci dalších součástek - např. není nutné mezi řídicí modul a externí zařízení vkládat další spínač. Externí zařízení může být vybráno z množiny zahrnující např. topná tělesa, chladicí zařízení, čerpadla, ventily, osvětlení, alarmy, signalizační zařízení, motory a pohony (např. pro automatické žaluzie), domácí spotřebiče apod.The presented solution therefore enables automatic switching of external devices without the need for human intervention. Thanks to the use of a power switch, the power part is separated from the control part, so the control unit and sensors are protected from the switched voltage, which can be significantly higher than what these control components can withstand. However, using power terminals, the control module allows a direct electrical connection with an external device while maintaining the aforementioned safety. This simplifies connection to the existing electrical network. The switch on the control module allows the elimination of additional components - for example, it is not necessary to insert another switch between the control module and the external device. The external device can be selected from a set including, for example, heaters, cooling devices, pumps, valves, lighting, alarms, signaling devices, motors and drives (e.g. for automatic blinds), household appliances, etc.

Senzor může být vybraný z množiny zahrnující např. teplotní senzory, vlhkostní senzory, tlakové senzory, senzory koncentrace plynů, senzory světla, pohybové senzory, senzory hladiny kapalin, senzory vibrací či náklonu, senzory elektrického napětí, proudu nebo výkonu apod.The sensor can be selected from a set including, for example, temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors, gas concentration sensors, light sensors, motion sensors, liquid level sensors, vibration or tilt sensors, electrical voltage, current or power sensors, etc.

- 1 CZ 38953 U1- 1 CZ 38953 U1

Součástí řídicího modulu je volné rozhraní, výhodně může být součástí řídicího modulu více volných rozhraní. Volná rozhraní mohou být např. volné piny nebo neosazené konektory pro připojení dalších elektronických komponent nebo externích zařízení. Uživatel tak může dle své potřeby výhodně k řídicímu modulu připojit např. ventilátory, lampy, externí měřáky (např. napětí) apod. Díky volným rozhraním se zvyšuje využitelnost řídicího modulu. Uživatel si jej může téměř libovolně upravit a přidat vlastní zařízení nebo komponenty pro příslušnou aplikaci řídicího modulu. Tím je dosaženo vysoké modulárnosti technického řešení a řídicí modul může být zároveň základním stavebním prvkem inteligentních aplikací, např. zabezpečení, zavlažování apod.The control module includes a free interface, preferably the control module can include multiple free interfaces. Free interfaces can be, for example, free pins or unpopulated connectors for connecting other electronic components or external devices. The user can thus conveniently connect, for example, fans, lamps, external meters (e.g. voltage) etc. to the control module according to his needs. The free interfaces increase the usability of the control module. The user can modify it almost arbitrarily and add his own devices or components for the respective application of the control module. This achieves a high modularity of the technical solution and the control module can also be a basic building block of intelligent applications, e.g. security, irrigation etc.

Hlavní řídicí jednotka je centrem řídicího modulu. Hlavní řídicí jednotka představuje centrální procesní prostředek celého zařízení. V hlavní řídicí jednotce probíhá přijímání, vyhodnocování a koordinace dat z jednotlivých komponent řídicího modulu.The main control unit is the center of the control module. The main control unit represents the central processing unit of the entire device. The main control unit receives, evaluates and coordinates data from the individual components of the control module.

Hlavní řídicí jednotka může být např. mikrokontroler, mikroprocesor nebo jiný integrovaný obvod s výpočetní kapacitou. Výhodně může být hlavní řídicí jednotka fyzicky umístěna uprostřed ostatních elektronických komponent, pro jednodušší vzájemné propojení. Hlavní řídicí jednotka může mít výhodně vnitřní paměť (např. RAM paměť a flash paměť) a může být rozšířena o externí paměť. Vnitřní paměť hlavní řídicí jednotky může být určena pro výpočty v rámci zpracování signálu hlavní řídicí jednotkou. Ve vnitřní paměti také může být výhodně spuštěn program - firmware - podle kterého hlavní řídicí jednotka a celý řídicí modul pro chytrou domácnost funguje. Kombinace vnitřní a vnější paměti může tvořit kompletní paměťový systém. Takové uspořádání je využitelné např. v aplikacích tzv. internetu věcí (Internet of Things) - propojování více zařízení do sítě společně s řídicí jednotkou, která jednotlivá zařízení ovládá a/nebo s nimi komunikuje (sbírá data, ukládá je, spouští napojená zařízení dle zadaných parametrů atd.), a připojení těchto zařízení k internetu.The main control unit may be, for example, a microcontroller, a microprocessor or another integrated circuit with computing capacity. The main control unit may advantageously be physically located in the middle of other electronic components, for easier interconnection. The main control unit may advantageously have internal memory (e.g. RAM memory and flash memory) and may be extended with external memory. The internal memory of the main control unit may be intended for calculations within the framework of signal processing by the main control unit. A program - firmware - according to which the main control unit and the entire control module for a smart home operates can also advantageously be run in the internal memory. The combination of internal and external memory may form a complete memory system. Such an arrangement is useful, for example, in applications of the so-called Internet of Things - connecting multiple devices to a network together with a control unit that controls and/or communicates with individual devices (collects data, stores it, starts connected devices according to specified parameters, etc.), and connecting these devices to the Internet.

Hlavní řídicí jednotka může být výhodně propojena s množinou periferií - elektronických komponent. Elektronické komponenty mohou být např. senzory, externí moduly, elektrická zařízení apod. Elektronické komponenty jsou napojeny na hlavní řídicí jednotku, spojení může být vodivé a/nebo komunikační. Mezi elektronickými komponentami a hlavní řídicí jednotkou tedy probíhá přenos dat a signálu. Přenos může probíhat oběma směry - elektronické komponenty vysílají data směrem k hlavní řídicí jednotce a hlavní řídicí jednotka odesílá signál elektronickým komponentám. Hlavní řídicí jednotka tedy může přijímat informace z elektronických komponent a také těmto elektronickým komponentám odesílat signály. Hlavní řídicí jednotka může elektronické komponenty ovládat - spínat, odpojovat od zdroje napětí, restartovat apod.The main control unit can be advantageously connected to a set of peripherals - electronic components. Electronic components can be, for example, sensors, external modules, electrical devices, etc. Electronic components are connected to the main control unit, the connection can be conductive and/or communication. Data and signal transmission therefore takes place between the electronic components and the main control unit. Transmission can take place in both directions - electronic components transmit data towards the main control unit and the main control unit sends a signal to the electronic components. The main control unit can therefore receive information from the electronic components and also send signals to these electronic components. The main control unit can control the electronic components - switch, disconnect from the voltage source, restart, etc.

Řídicí modul dále zahrnuje senzor, výhodně může řídicí modul zahrnovat dva a více senzorů v závislosti na požadované aplikaci. Senzory mohou být analogové nebo digitální. Senzory mohou např. měřit okolní teplotu, složení vzduchu, světelné podmínky v okolí řídicího modulu, hluk apod. Senzory mohou být zvlášť pro každou měřenou veličinu nebo řídicí modul může výhodně zahrnovat kombinované senzory, které měří více veličin současně.The control module further comprises a sensor, preferably the control module may comprise two or more sensors depending on the desired application. The sensors may be analog or digital. The sensors may, for example, measure ambient temperature, air composition, light conditions in the vicinity of the control module, noise, etc. The sensors may be separate for each measured variable or the control module may advantageously comprise combined sensors that measure multiple variables simultaneously.

Senzor je komunikačně spojený s hlavní řídicí jednotkou. Data naměřená senzorem jsou odesílána do hlavní řídicí jednotky, kde dochází k jejich vyhodnocování. Data ze senzorů můžou být ve formě digitálního nebo analogového signálu. Řídicí modul nebo hlavní řídicí jednotka může výhodně zahrnovat alespoň jeden převodník pro převod analogového signálu na digitální - AD převodník. Jsou-li data ze senzorů v analogové podobě, AD převodník umožňuje tento signál převést na digitální signál, který hlavní řídicí jednotka dokáže přečíst. V případě použití analogových senzorů může řídicí modul výhodně zahrnovat děliče napětí, které snižují napětí vstupující do mikrokontroleru a chrání tak mikrokontroler.The sensor is communicatively connected to the main control unit. The data measured by the sensor is sent to the main control unit, where it is evaluated. The data from the sensors can be in the form of a digital or analog signal. The control module or the main control unit can advantageously include at least one converter for converting an analog signal to a digital one - an AD converter. If the data from the sensors is in analog form, the AD converter allows this signal to be converted to a digital signal that the main control unit can read. In the case of using analog sensors, the control module can advantageously include voltage dividers that reduce the voltage entering the microcontroller and thus protect the microcontroller.

Hlavní řídicí jednotka může být výhodně nakonfigurována k průběžnému ukládání naměřených dat, např. do cloudového úložiště. Taková konfigurace je zvláště výhodná pro kontinuální monitoring, např. při sledování podmínek ve skleníku, v budově, sledování výkyvů napětí v elektrické síti apod.The main control unit can be conveniently configured to continuously store measured data, e.g. to a cloud storage. Such a configuration is particularly advantageous for continuous monitoring, e.g. when monitoring conditions in a greenhouse, in a building, monitoring voltage fluctuations in the electrical network, etc.

- 2 CZ 38953 U1- 2 CZ 38953 U1

Data ze senzorů jsou tedy vyhodnocována v hlavní řídicí jednotce. Hlavní řídicí jednotka může výhodně zahrnovat komparátor, pomocí kterého jsou data ze senzorů porovnána s předem nastavenými hodnotami. Hlavní řídicí jednotka podle přijatých dat ze senzorů ovládá alespoň některé elektronické komponenty z množiny elektronických komponent.The data from the sensors are therefore evaluated in the main control unit. The main control unit may advantageously include a comparator by means of which the data from the sensors are compared with preset values. The main control unit controls at least some of the electronic components from the set of electronic components according to the data received from the sensors.

Hlavní řídicí jednotka může být se senzory propojena přímo přes své piny nebo může být hlavní řídicí jednotka výhodně propojena se senzory pomocí komunikační sběrnice. Spojení může být zajištěno např. sběrnicí typu I2C, 1-wire, UART apod.The main control unit can be connected to the sensors directly via its pins or the main control unit can be conveniently connected to the sensors via a communication bus. The connection can be provided, for example, by a bus of the I2C, 1-wire, UART type, etc.

Řídicí modul zahrnuje alespoň jeden výkonový elektricky ovládaný spínač, výhodně může řídicí modul zahrnovat dva spínače. Spínače mohou být výhodně propojeny s externími zařízeními - např. s centrálním topením pro regulaci teploty v místnosti, elektromotorem pro úpravu náklonu fotovoltaických panelů, výstražným systémem pro zvukovou a světelnou signalizaci apod.The control module comprises at least one power electrically operated switch, preferably the control module may comprise two switches. The switches may be advantageously connected to external devices - e.g. with central heating for regulating the temperature in the room, an electric motor for adjusting the tilt of photovoltaic panels, a warning system for sound and light signaling, etc.

Spínačem mohou být např. relé, tranzistory, kombinace relé a tranzistorů, polovodičové relé apod. Zvolení konkrétního spínače závisí na zařízeních, která jsou spínačem spouštěna. Volba adekvátního spínače může být provedena odborníkem v oboru.The switch can be, for example, relays, transistors, combinations of relays and transistors, solid-state relays, etc. The choice of a particular switch depends on the devices that are triggered by the switch. The selection of an adequate switch can be made by a person skilled in the art.

Hlavní řídicí jednotka ovládá spínač. Hlavní řídicí jednotka zpracovává data přijatá ze senzorů a zpracovává hodnoty měřených veličin. Hlavní řídicí jednotka může být se spínačem propojena např. vodivě přes své výstupní piny. Na základě nastavených parametrů může výhodně hlavní řídicí jednotka zapínat spínač a tím spouštět zařízení, která jsou na spínač připojená. Zařízení mohou být zapojená v sériovém nebo paralelním zapojení.The main control unit controls the switch. The main control unit processes the data received from the sensors and processes the values of the measured quantities. The main control unit can be connected to the switch, for example, conductively via its output pins. Based on the set parameters, the main control unit can advantageously switch on the switch and thereby start the devices that are connected to the switch. The devices can be connected in series or parallel.

Řídicí modul může kromě převodníku pro převod analogového signálu na digitální výhodně dále zahrnovat dělič napětí. Analogový signál ze senzoru je upraven pomocí tohoto čipu, děliče napětí a poté vstupuje do hlavní řídicí jednotky. Hlavní řídicí jednotka tak dostává signál, se kterým dokáže pracovat a v intenzitě, která hlavní řídicí jednotku nepoškodí.The control module may advantageously further comprise, in addition to the converter for converting the analog signal to digital, a voltage divider. The analog signal from the sensor is conditioned by this chip, the voltage divider, and then enters the main control unit. The main control unit thus receives a signal with which it can work and at an intensity that will not damage the main control unit.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat např. druhou řídicí jednotku. Tím může být část výpočetní náročnosti přesunuta z hlavní řídicí jednotky, např. při napojení dalších elektronických komponent na řídicí modul. Druhá řídicí jednotka může poté ovládat část elektronických komponent.The control module may advantageously include, for example, a second control unit. This allows some of the computational effort to be shifted from the main control unit, for example when connecting additional electronic components to the control module. The second control unit may then control some of the electronic components.

Druhá řídicí jednotka i čip pro převod analogového signálu můžou být výhodně komunikačně propojeny s hlavní řídicí jednotkou např. přes I2C sběrnici.The second control unit and the analog signal conversion chip can be conveniently connected to the main control unit via an I2C bus.

Množina elektronických komponent v řídicím modulu může kromě elektricky ovládaného spínače zahrnovat např. ventilátor, měřiče vstupního napětí, prvky pro signalizaci stavu elektronických komponent, moduly pro vysílání Wi-Fi signálu apod. Hlavní řídicí jednotka může být propojena s elektronickými komponentami např. přes komunikační sběrnici, vodivé spoje apod. Řídicí modul může dále zahrnovat např. tlačítka, která usnadňují uživateli zacházení a vedou k intuitivnímu používání.The set of electronic components in the control module may, in addition to the electrically operated switch, include, for example, a fan, input voltage meters, elements for signaling the status of electronic components, modules for transmitting a Wi-Fi signal, etc. The main control unit may be connected to the electronic components, for example, via a communication bus, conductive connections, etc. The control module may further include, for example, buttons that facilitate user handling and lead to intuitive use.

Řídicí modul zahrnuje alespoň jedno volné rozhraní, které je určeno pro připojení dalších zařízení k řídicímu modulu. Volná rozhraní mohou zahrnovat např. volné porty s různým typem rozhraní pro napojení různých konektorů, neosazené piny pro přiletování libovolných zařízení, programovatelné piny pro personalizaci řídicího modulu apod. Díky volným rozhraním je možné k řídicímu modulu připojit např. tiskárny, IP kamery, další ventilátory, další senzory a měřiče, osvětlovací prvky jako diody, a jiná zařízení dle potřeb uživatele. Druhá řídicí jednotka může např. výhodně ovládat připojené ventilátory na základě příkazů z hlavní řídicí jednotky.The control module includes at least one free interface, which is intended for connecting other devices to the control module. Free interfaces may include, for example, free ports with different types of interfaces for connecting different connectors, unpopulated pins for soldering any devices, programmable pins for personalizing the control module, etc. Thanks to the free interfaces, it is possible to connect, for example, printers, IP cameras, other fans, other sensors and meters, lighting elements such as diodes, and other devices according to the user's needs to the control module. The second control unit can, for example, advantageously control the connected fans based on commands from the main control unit.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat desku plošných spojů. Na desce plošných spojů může být výhodně umístěna hlavní řídicí jednotka, čímž je bezpečně a pevně uchycena vzhledem ke svým periferiím - připojeným komponentám. Deska plošných spojů může zahrnovat např. patici proThe control module may advantageously comprise a printed circuit board. The main control unit may advantageously be located on the printed circuit board, whereby it is securely and firmly attached with respect to its peripherals - connected components. The printed circuit board may comprise, for example, a socket for

- 3 CZ 38953 U1 zasunutí hlavní řídicí jednotky. Hlavní řídicí jednotku je tak možné velmi jednoduše vyjmout, čímž se zvyšuje uživatelská přívětivost. Elektrické komponenty mohou být výhodně upevněny na desku plošných spojů. Celý řídicí modul může díky tomuto uspořádání být malý a kompaktní. Řídicí modul je poté možné umístit např. do krabičky nebo upevnit na požadované místo.- 3 CZ 38953 U1 insertion of the main control unit. The main control unit can thus be removed very easily, which increases user-friendliness. The electrical components can be conveniently mounted on a printed circuit board. The entire control module can be made small and compact thanks to this arrangement. The control module can then be placed, for example, in a box or mounted at the desired location.

Volné rozhraní na řídicím modulu může výhodně být ethernetový port. Ethernetový port může být výhodně používán např. k nahrání nového firmwaru nebo jeho aktualizaci, k začlenění do IoT řešení apod. Dále může ethernetový port využitelný výhodně k připojení externího zařízení - tiskárny, počítače, chytré televize, routeru, dalšího řídicího modulu (např. Arduino nebo Raspberry Pi) apod.A free interface on the control module can advantageously be an Ethernet port. The Ethernet port can advantageously be used, for example, to upload new firmware or update it, to integrate it into an IoT solution, etc. Furthermore, the Ethernet port can advantageously be used to connect an external device - a printer, a computer, a smart TV, a router, another control module (e.g. Arduino or Raspberry Pi), etc.

V případě připojení chytré televize je např. možné nastavit časovač pro zobrazení upozornění při překročení nastavené doby sledování, připojený router je možné na dálku výhodně restartovat (např. pomocí spínače napojeného mezi napájení routeru a řídicí modul) apod. Přes ethernetový port je možné připojit i zařízení, která přes ethernetový port přenáší nejen data, ale i napájení - tzv. PoE - Power over Ethernet.In the case of connecting a smart TV, for example, it is possible to set a timer to display a notification when the set viewing time is exceeded, the connected router can be conveniently restarted remotely (e.g. using a switch connected between the router's power supply and the control module), etc. It is also possible to connect devices via the Ethernet port that transmit not only data but also power - so-called PoE - Power over Ethernet.

Přítomností ethernetového portu se navyšují možnosti využití celého řídicího modulu a atraktivita pro uživatele.The presence of an Ethernet port increases the possibilities of using the entire control module and its attractiveness to users.

Senzor řídicího modulu může být výhodně senzor pro měření teploty a/nebo senzor tlaku a/nebo senzor pro měření vlhkosti a/nebo senzor pro měření vzdálenosti. Senzory pro měření uvedených veličin můžou výhodně sloužit k zaznamenávání stavu prostředí v okolí řídicího modulu. Senzory mohou být také umístěny na jiné zařízení pro monitoring daného zařízení - např. senzor teploty může být umístěn na serverovou skříň, na stěnu pokoje, senzor měření vlhkosti může být umístěn na stěnu místnosti, na stěnu rozvodové skříně apod.The sensor of the control module may preferably be a temperature sensor and/or a pressure sensor and/or a humidity sensor and/or a distance sensor. The sensors for measuring the above-mentioned quantities may preferably serve to record the state of the environment around the control module. The sensors may also be placed on other equipment for monitoring the given equipment - e.g. a temperature sensor may be placed on a server cabinet, on a room wall, a humidity sensor may be placed on a room wall, on a distribution cabinet wall, etc.

Zapojené senzory mohou být jakékoliv pro potřebnou aplikaci řídicího modulu, řídicí modul může zahrnovat např. světelný senzor nebo senzor pohybu, senzor složení okolního vzduchu apod. Díky variabilitě je tak možné řídicí modul přizpůsobit konkrétní aplikaci a potřebám uživatele - např. bezpečnostní systém u vchodových dveří, monitoring obsahu oxidu uhličitého apod. Hlavní řídicí jednotka může výhodně zahrnovat volná rozhraní pro napojení těchto senzorů. V závislosti na využití řídicího modulu uživatel použije integrovaný obvod s příslušným počtem volných rozhraní a odpovídající typ senzorů.The connected sensors can be any for the required application of the control module, the control module can include, for example, a light sensor or a motion sensor, a sensor of the composition of the ambient air, etc. Thanks to the variability, it is possible to adapt the control module to a specific application and the needs of the user - for example, a security system at the entrance door, monitoring of the carbon dioxide content, etc. The main control unit can advantageously include free interfaces for connecting these sensors. Depending on the use of the control module, the user will use an integrated circuit with the appropriate number of free interfaces and the corresponding type of sensors.

K hlavní řídicí jednotce mohou být připojeny jednotlivé senzory pro teplotu, pro vlhkost, pro tlak, pro vzdálenost, nebo můžou být senzory kombinované. Jeden senzor poté může měřit více požadovaných veličin. Tím je výhodně ušetřen prostor pro celý řídicí modul a zvyšuje se tak využitelnost v rámci běžných aplikací např. v domácnostech.Individual sensors for temperature, humidity, pressure, distance, or sensors can be connected to the main control unit. One sensor can then measure multiple desired quantities. This advantageously saves space for the entire control module and increases usability in common applications, e.g. in households.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat ventilátor a druhou řídicí jednotku pro ovládaní ventilátoru. Druhá řídicí jednotka může být výhodně komunikačně propojena s hlavní řídicí jednotkou. Druhá řídicí jednotka a hlavní řídicí jednotka můžou být výhodně propojeny a vyměňovat si informace. Druhá řídicí jednotka je nakonfigurována pro nastavení otáček ventilátoru - vyhodnocuje informace poslané z hlavní řídicí jednotky a odesílá signál elektromotoru ventilátoru a zajišťuje otáčení lopatek. Otáčky ventilátoru mohou být např. omezeny nastavenými parametry od uživatele.The control module may advantageously include a fan and a second control unit for controlling the fan. The second control unit may advantageously be communicatively connected to the main control unit. The second control unit and the main control unit may advantageously be interconnected and exchange information. The second control unit is configured to set the fan speed - it evaluates the information sent from the main control unit and sends a signal to the electric motor of the fan and ensures the rotation of the blades. The fan speed may, for example, be limited by parameters set by the user.

Hlavní řídicí jednotka může výhodně vyhodnocovat data přijatá ze senzoru pro měření teploty a vlhkosti a srovnávat je s přednastavenými hodnotami. Pokud naměřené hodnoty překročí stanovenou mez, může hlavní řídicí jednotka odeslat signál druhé řídicí jednotce k zapnutí ventilátoru. Druhá řídicí jednotka může výhodně zahrnovat set předem stanovených hodnot odstupňovaných např. vzestupně. S vyšší hodnotou vlhkosti nebo teploty poté druhá řídicí jednotka může spouštět ventilátor s vyššími otáčkami. Při vyšší naměřené teplotě se tak může ventilátor otáčet intenzivněji. Taková konstrukce senzorů a řídicích jednotek je zvláště výhodná pro regulaci okolního prostředí okolo řídicího modulu. Při umístění řídicího modulu např. v serverové skříni jeThe main control unit can advantageously evaluate the data received from the temperature and humidity sensor and compare them with preset values. If the measured values exceed a predetermined limit, the main control unit can send a signal to the second control unit to switch on the fan. The second control unit can advantageously include a set of predetermined values, graduated, for example, in an ascending order. With a higher humidity or temperature value, the second control unit can then start the fan at a higher speed. At a higher measured temperature, the fan can thus rotate more intensively. Such a design of sensors and control units is particularly advantageous for regulating the environment around the control module. When the control module is placed, for example, in a server cabinet,

- 4 CZ 38953 U1 zajištěna optimální cirkulace vzduchu a regulace teploty pro správné fungování serveru.- 4 CZ 38953 U1 ensures optimal air circulation and temperature control for proper server operation.

Druhá řídicí jednotka může výhodně zahrnovat vnitřní teplotní čidlo pro měření teploty hlavní řídicí jednotky. Otáčky ventilátoru tak zcela řídí druhá řídicí jednotka a hlavní řídicí jednotka využívá celou svou kapacitu na komunikaci s ostatními elektrickými komponentami. V případě selhání komunikace s hlavní řídicí jednotkou může být druhá řídicí jednotka výhodně nakonfigurována pro autonomní režim - samostatně udržovat chlazení ventilátorem na základě zadaných hodnot teploty nebo vlhkosti. To je výhodné např. při umístění řídicího modulu v uzavřeném prostoru, kde je určen pro udržení stálého prostředí.The second control unit may advantageously include an internal temperature sensor for measuring the temperature of the main control unit. The fan speed is thus completely controlled by the second control unit and the main control unit uses its full capacity to communicate with other electrical components. In the event of a communication failure with the main control unit, the second control unit may advantageously be configured for autonomous mode - to independently maintain cooling with the fan based on set temperature or humidity values. This is advantageous, for example, when placing the control module in an enclosed space where it is intended to maintain a constant environment.

Druhá řídicí jednotka může být např. čip, mikrokontroler nebo jiný integrovaný obvod s adekvátními parametry pro příslušnou aplikaci řídicího modulu.The second control unit can be, for example, a chip, microcontroller or other integrated circuit with adequate parameters for the respective application of the control module.

Výhodně může být druhý ventilátor umístěn v blízkosti výkonového elektricky ovládaného spínače. Vzduch dodávaný ventilátorem tak proudí přímo na spínač, prodlužuje jeho životnost a funkčnost řídicího modulu. Ventilátor tak může výhodně chladit zároveň spínač, prouděním vzduchu regulovat vlhkost a teplotu v okolí řídicího modulu a chladit i hlavní řídicí jednotku.The second fan can be conveniently located near the power electrically operated switch. The air supplied by the fan thus flows directly onto the switch, extending its service life and the functionality of the control module. The fan can thus advantageously cool the switch at the same time, regulate the humidity and temperature around the control module by air flow, and also cool the main control unit.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat alespoň jeden analogový měřič pro měření vstupního napětí datově propojený s hlavní řídicí jednotkou. Rozšířením řídicího modulu o takový prvek je možné sledovat hodnotu napětí, které vstupuje do řídicího modulu. Analogový měřič může zahrnovat napěťový dělič a analogově digitální převodník pro převod analogového signálu na digitální. Analogový měřič vstupního napětí může být např. voltmetr nebo měřicí karta.The control module may advantageously include at least one analog meter for measuring the input voltage, data-connected to the main control unit. By extending the control module with such an element, it is possible to monitor the value of the voltage entering the control module. The analog meter may include a voltage divider and an analog-to-digital converter for converting the analog signal to digital. The analog input voltage meter may be, for example, a voltmeter or a measurement card.

Měření vstupního napětí je výhodné pro monitorování napájecích podmínek a průběžné vyhodnocování vstupního napětí. Díky tomu je možné detekovat odchylky mimo normální provozní rozsah - přepětí nebo podpětí - a podle toho nastavit preventivní ochranné reakce systému. Hlavní řídicí jednotka může být výhodně nakonfigurována k automatické reakci na základě naměřených hodnot vstupního napětí. Elektronické komponenty tak mohou být chráněny v případě výkyvů sítě (např. při napájení pomocí solárních panelů) bez nutnosti zásahu uživatele. Naměřené hodnoty lze ukládat a archivovat, např. v cloudovém úložišti. Naměřená data je tak možné sledovat v delším časovém horizontu, což je zvláště výhodné pro sledování trendů, analýzu sítě, servisní zásahy, nastavení ochranných systémů řídicího modulu apod. Dále se tak zjednodušuje správa řídicího modulu.Input voltage measurement is advantageous for monitoring power supply conditions and continuously evaluating the input voltage. This makes it possible to detect deviations outside the normal operating range - overvoltage or undervoltage - and set preventive protection responses of the system accordingly. The main control unit can be advantageously configured to react automatically based on the measured input voltage values. Electronic components can thus be protected in the event of grid fluctuations (e.g. when powered by solar panels) without the need for user intervention. The measured values can be saved and archived, e.g. in cloud storage. The measured data can thus be monitored over a longer time horizon, which is particularly advantageous for trend monitoring, network analysis, service interventions, setting the control module's protection systems, etc. This also simplifies the management of the control module.

Hlavní řídicí jednotka může být výhodně nakonfigurována např. pro přepínání řídicího modulu mezi provozními režimy a úpravu napájení jednotlivých elektrických komponent. Při podpětí - nižší vstupní napětí než nastavená minimální hodnota - může hlavní řídicí jednotka např. deaktivovat periferní obvody, přepnout systém do úsporného režimu nebo vyslat výstražný signál (zvukový nebo vizuální). Při přepětí - vyšší vstupní napětí nad nastavenou hranici - může hlavní řídicí jednotka např. odpojit výkonový spínač pro ochranu připojených zařízení, vydat výstražné hlášení, aktivovat ochranný obvod apod. Hlavní řídicí jednotka může např. řídicí modul zcela odpojit od napájení, pokud hodnoty vstupního napětí překračují kritickou mez. Všechny naměřené hodnoty vstupního napětí můžou být výhodně ukládány na cloudové úložiště pro pozdější zhodnocení stavu řídicího modulu.The main control unit can be advantageously configured, for example, to switch the control module between operating modes and adjust the power supply of individual electrical components. In the event of undervoltage - lower input voltage than the set minimum value - the main control unit can, for example, deactivate peripheral circuits, switch the system to power saving mode or send a warning signal (audible or visual). In the event of overvoltage - higher input voltage above the set limit - the main control unit can, for example, disconnect the power switch to protect the connected devices, issue a warning message, activate a protective circuit, etc. The main control unit can, for example, completely disconnect the control module from the power supply if the input voltage values exceed a critical limit. All measured input voltage values can advantageously be stored in a cloud storage for later evaluation of the control module status.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat manuální ovládací prvky pro ovládání alespoň jedné komponenty z množiny elektronických komponent. Manuální ovládací prvky můžou být výhodně komunikačně spojené s hlavní řídicí jednotkou. Přidáním manuálních ovládacích prvků je výhodně do řídicího modulu přidáno další uživatelské rozhraní pro pohodlnější práci a personalizaci řídicího modulu.The control module may advantageously include manual controls for controlling at least one component of the plurality of electronic components. The manual controls may advantageously be communicatively coupled to the main control unit. The addition of the manual controls advantageously adds an additional user interface to the control module for more convenient operation and personalization of the control module.

Manuální ovládací prvky mohou být např. tlačítka, spínače, otočené voliče apod. Tlačítkem uživatel volí mezi dvěma stavy (zapnuto/vypnuto), spínačem nebo otočným voličem uživatel může výhodně volit mezi více stavy (zapnuto/vypnuto/manuální režim/automatický režim).Manual control elements can be, for example, buttons, switches, rotary selectors, etc. With a button, the user selects between two states (on/off), with a switch or rotary selector the user can advantageously select between multiple states (on/off/manual mode/automatic mode).

- 5 CZ 38953 U1- 5 CZ 38953 U1

Manuálními ovládacími prvky je možné výhodně ovládat např. výkonový spínač. Spínač může být nastaven do automatického režimu, kdy hlavní řídicí jednotka vysílá signály ke spínači a spínač zapíná napojené externí zařízení. Díky manuálním ovládacím prvkům uživatel může spínač přepnout např. do režimu trvalého zapnutí - např. pro stálé zapnutí ventilátoru nebo servisní úkony - nebo do režimu vypnutí - např. při očekávaných výkyvech v síti a hrozbě poškození elektrických komponent nebo řídicího modulu.Manual controls can be used to conveniently control, for example, a power switch. The switch can be set to automatic mode, where the main control unit sends signals to the switch and the switch switches on the connected external device. Thanks to the manual controls, the user can switch the switch, for example, to permanent on mode - e.g. for permanent fan switching or service operations - or to off mode - e.g. in the event of expected fluctuations in the network and the threat of damage to electrical components or the control module.

Manuální ovládací prvky mohou být propojené s jakoukoliv elektrickou komponentou. Řídicí modul může zahrnovat např. tlačítko pro výkonový spínač, jedno tlačítko pro každý spínač nebo např. jeden otočný volič společný pro všechny spínače. Řídicí modul může dále zahrnovat např. tlačítko pro spuštění ventilátoru, tlačítko pro restartování celého řídicího modulu, otočný volič pro regulování intenzity osvícení apod.Manual controls can be connected to any electrical component. The control module can include, for example, a button for the power switch, one button for each switch, or, for example, one rotary selector common to all switches. The control module can also include, for example, a button for starting the fan, a button for restarting the entire control module, a rotary selector for regulating the intensity of the lighting, etc.

Tlačítka, spínače nebo otočné voliče mohou být výhodně vyvedena mimo řídicí modul. Uživatel tak pro ovládání některé elektrické komponenty nemusí být v blízkosti řídicího modulu. Řídicí modul tak může být umístěn např. v blízkosti zdroje napájení a tlačítka mohou být vyvedena např. k pracovnímu stolu.The buttons, switches or rotary selectors can advantageously be brought out from outside the control module. Thus, the user does not have to be near the control module to operate some electrical components. The control module can thus be placed, for example, near the power source and the buttons can be brought out, for example, to the workbench.

Manuální ovládací prvky mohou být výhodně propojeny s hlavní řídicí jednotkou. Úpravami ve firmwaru řídicího modulu je tak uživatel schopen nastavit funkci jednotlivých manuálních ovládacích prvků. Tím je výhodně podpořena modularita řídicího modulu a rozšířeny možnosti použití.The manual controls can be conveniently connected to the main control unit. By modifying the firmware of the control module, the user is able to set the function of the individual manual controls. This advantageously supports the modularity of the control module and expands the possibilities of use.

Použitím manuálních ovládacích prvků se dále zvyšuje uživatelská přívětivost celého řídicího modulu. Uživatel může pohodlně ovládat elektronické komponenty nebo řídicí modul pomocí intuitivních ovladačů. Na uživatele tak nevznikají vysoké nároky pro používání řídicího modulu, ovládání je jednoduché a intuitivní.The use of manual controls further increases the user-friendliness of the entire control module. The user can conveniently operate the electronic components or the control module using intuitive controls. This means that the user does not have to make high demands on the use of the control module, and operation is simple and intuitive.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat světelné prvky pro signalizaci stavu alespoň jedné elektronické komponenty z množiny elektronických komponent, přičemž světelné prvky jsou spojené s hlavní řídicí jednotkou. Vizuální indikátory provozního stavu příslušné elektrické komponenty výhodně přispívají k lepší srozumitelnosti pro uživatele, bezpečnosti řídicího modulu a přehledně zobrazují provoz příslušných komponent. Světelné prvky mohou výhodně měnit barvu v závislosti na stavu elektronických komponent a uživatel tak pohodlně rozpozná aktuální nastavení a stav celého zařízení.The control module may advantageously include light elements for signaling the status of at least one electronic component from the plurality of electronic components, the light elements being connected to the main control unit. Visual indicators of the operating status of the respective electrical component advantageously contribute to better user understanding, safety of the control module and clearly display the operation of the respective components. The light elements may advantageously change color depending on the status of the electronic components, and the user may thus conveniently recognize the current settings and status of the entire device.

Světelné prvky mohou indikovat např. aktivní a neaktivní elektronické komponenty, poruchové nebo výstražné stavy, vizualizovat režim provozu elektronické komponenty (zapnuto/vypnuto/automat/manuál) apod. Světelné prvky mohou měnit barvu v závislosti na stavu příslušné elektronické komponenty nebo může světelný prvek např. blikat.Light elements can indicate, for example, active and inactive electronic components, fault or warning states, visualize the operating mode of an electronic component (on/off/automatic/manual), etc. Light elements can change color depending on the state of the relevant electronic component or the light element can, for example, flash.

Světelných prvků může být stejně jako elektrických komponent a každá elektrická komponenta může mít svůj světelný prvek. Světelných prvků může být méně než elektrických komponent, nebo může mít více elektrických komponent jeden společný světelný prvek - např. stejný typ elektrických komponent může mít jeden společný světelný prvek. Např. výkonový spínač (nebo spínače) mohou mít jeden světelný prvek, porty mohou mít jeden světelný prvek apod.There can be as many light elements as there are electrical components, and each electrical component can have its own light element. There can be fewer light elements than there are electrical components, or multiple electrical components can have one common light element - e.g. the same type of electrical components can have one common light element. For example, a power switch (or switches) can have one light element, ports can have one light element, etc.

Světelné prvky můžou být např. světelné pásky, jednotlivé světelné diody, tříbarevné - RGB - nebo dvoubarevné. Tříbarevné diody výhodně umožňují větší variabilitu signalizace stavu.Lighting elements can be, for example, light strips, individual light-emitting diodes, tri-color - RGB - or bi-color. Tri-color diodes advantageously allow for greater variability in status signaling.

Světelná signalizace může být alternativně zajištěna např. světelnými optickými vlákny napojenými na světelné diody a vyvedené mimo řídicí modul, nebo např. pomocí displeje - segmentový tvořený jednotlivými diodami, OLED, LCD apod.Light signaling can alternatively be provided, for example, by optical fibers connected to light-emitting diodes and led outside the control module, or, for example, by a display - segmented display made up of individual diodes, OLED, LCD, etc.

- 6 CZ 38953 U1- 6 CZ 38953 U1

Řídicí modul může výhodně zahrnovat rádiový modul a anténu pro vysílání Wi-Fi signálu. Díky rádiovému modulu může řídicí modul výhodně vytvářet Wi-Fi síť, případně se připojit k existující Wi-Fi síti. Řídicí modul tak může přijímat data, komunikovat s uživatelem nebo s cloudovým úložištěm, komunikovat s jinými zařízeními v síti apod. K řídicímu modulu se díky tomu může připojit např. chytrý telefon nebo podobné zařízení, a uživatel se výhodně může bezdrátově připojit k řídicímu modulu a upravovat interní nastavení, aktualizovat systém, vzdáleně ovládat řídicí modul nebo jednotlivé elektronické komponenty apod. Řídicí modul může díky připojení k Wi-Fi síti např. odesílat provozní data na server, kde mohou být následně výhodně využita ke správě řídicího modulu, sledování trendů, servisním úkonům apod.The control module may advantageously include a radio module and an antenna for transmitting a Wi-Fi signal. Thanks to the radio module, the control module may advantageously create a Wi-Fi network, or connect to an existing Wi-Fi network. The control module may thus receive data, communicate with the user or with a cloud storage, communicate with other devices in the network, etc. This allows, for example, a smartphone or similar device to connect to the control module, and the user may advantageously connect to the control module wirelessly and modify internal settings, update the system, remotely control the control module or individual electronic components, etc. Thanks to the connection to the Wi-Fi network, the control module may, for example, send operating data to a server, where it may subsequently be advantageously used for managing the control module, monitoring trends, servicing operations, etc.

Rádiový modul může být napojený externě mimo hlavní řídicí jednotku ve formě Wi-Fi čipu, nebo může být rádiový modul výhodně součástí hlavní řídicí jednotky. Tím je ušetřen celkový prostor nutný pro řídicí modul. Anténa může být integrovaná, připojitelná, externí odnímatelná apod.The radio module can be connected externally outside the main control unit in the form of a Wi-Fi chip, or the radio module can advantageously be part of the main control unit. This saves the overall space required for the control module. The antenna can be integrated, attachable, external detachable, etc.

Wi-Fi připojení je výhodné např. pro prvotní nastavení celého řídicího modulu, kde si jej může uživatel nakonfigurovat dle svých potřeb, např. upravit parametry pro senzory. Díky možnosti bezdrátové administrativy se dále zvyšuje pohodlnost užívání řídicího modulu.Wi-Fi connection is advantageous, for example, for the initial setup of the entire control module, where the user can configure it according to their needs, e.g. adjust parameters for sensors. Thanks to the possibility of wireless administration, the convenience of using the control module is further increased.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat programovatelné komunikační rozhraní. Programovatelné komunikační rozhraní může být např. pin GPIO - general-purpose input/output. Uživatel může na takové rozhraní připojit jakoukoliv další elektronickou komponentu, která odpovídá požadované aplikaci. Na takové rozhraní je možné připojit např. adresovatelné LED osvětlení, další senzor, další tlačítko apod. Pomocí naprogramovaného tlačítka a adekvátně nakonfigurovaného firmwaru je tak možné např. přepínat módy řídicího modulu - např. mód 1 pro měření teploty a spouštění ventilátoru, mód 2 pro snímání pohybu a spouštění výstražného zařízení. Uživatel může mezi těmito módy přepínat např. v závislosti na své přítomnosti v domě.The control module may advantageously include a programmable communication interface. The programmable communication interface may be, for example, a GPIO pin - general-purpose input/output. The user may connect any other electronic component to such an interface that corresponds to the desired application. It is possible to connect, for example, addressable LED lighting, another sensor, another button, etc. to such an interface. Using a programmed button and adequately configured firmware, it is possible, for example, to switch the modes of the control module - for example, mode 1 for measuring temperature and starting a fan, mode 2 for detecting movement and starting an alarm device. The user may switch between these modes, for example, depending on his presence in the house.

Řídicí modul výhodně zahrnuje desku plošných spojů, která nese alespoň jednu z komponentu z množiny elektronických komponent. Na desce plošných spojů (DPS) můžou být výhodně upevněny elektronické komponenty. Elektronické komponenty mohou být např. připájené.The control module preferably includes a printed circuit board that carries at least one of a plurality of electronic components. Electronic components may preferably be mounted on the printed circuit board (PCB). The electronic components may be, for example, soldered.

Elektronické komponenty mohou být jakékoliv ze zmíněných výše v textu. K DPS může být připojen ethernetový port pro připojení např. počítače. To je výhodné zejména při aktualizaci firmwaru hlavní řídicí jednotky. Dále může být ethernetovým konektorem připojen např. router, tiskárna, jiný mikrokontroler apod.Electronic components can be any of those mentioned above. An Ethernet port can be connected to the PCB for connecting, for example, a computer. This is especially convenient when updating the firmware of the main control unit. Furthermore, an Ethernet connector can be used to connect, for example, a router, a printer, another microcontroller, etc.

Senzory pro měření - např. senzor teploty, vlhkosti apod. - mohou být výhodně umístěny na kraji DSP. Díky tomu pak nedochází k ovlivnění měření provozní teplotou hlavní řídicí jednotky.Sensors for measurement - e.g. temperature, humidity, etc. - can be conveniently placed on the edge of the DSP. This prevents the measurement from being affected by the operating temperature of the main control unit.

Deska plošných spojů může také výhodně zahrnovat patici pro zasunutí hlavní řídicí jednotky - mikrokontroleru. V takové konstrukci je obzvláště jednoduchá výměna hlavní řídicí jednotky. To dále zvyšuje uživatelskou modularitu řídicího modulu.The printed circuit board may also advantageously include a socket for inserting the main control unit - a microcontroller. In such a design, the main control unit is particularly easy to replace. This further increases the user modularity of the control module.

Umístění komponent na desku plošných spojů přispívá k vyššímu pohodlí při užívání řídicího modulu. Při použití DPS je možné zmenšit celkové rozměry řídicího modulu a tím vytvořit malé kompaktní zařízení. Takové zařízení je možné uzavřít např. do krabičky. Používání takového řídicího modulu je pro uživatele pohodlné a jednoduché.Placing components on a printed circuit board contributes to greater convenience in using the control module. When using a PCB, it is possible to reduce the overall dimensions of the control module and thus create a small, compact device. Such a device can be enclosed, for example, in a box. Using such a control module is convenient and simple for the user.

Technickým řešením je tedy řídicí modul výhodně využitelný pro chytrou domácnost. Řídicí modul zahrnuje hlavní řídicí jednotku spojenou s alespoň jedním senzorem a s množinou elektronických komponent. Množina elektronických komponent zahrnuje alespoň jeden výkonový elektricky ovládaný spínač. Výhodně může řídicí modul zahrnovat např. dva senzory, přičemž tyto senzory mohou snímat jednu veličinu, nebo mohou senzory být kombinované a snímat více veličin současně. Výhodně může řídicí modul zahrnovat např. dva výkonové elektricky ovládané spínače.The technical solution is therefore a control module advantageously usable for a smart home. The control module comprises a main control unit connected to at least one sensor and to a plurality of electronic components. The plurality of electronic components comprises at least one power electrically operated switch. Advantageously, the control module may comprise, for example, two sensors, wherein these sensors may sense one quantity, or the sensors may be combined and sense multiple quantities simultaneously. Advantageously, the control module may comprise, for example, two power electrically operated switches.

- 7 CZ 38953 U1- 7 CZ 38953 U1

Spínačem může být např. elektromagnetický spínač - relé. Hlavní řídicí jednotka je nakonfigurovaná k ovládání spínače na základě dat přijatých ze senzoru nebo senzorů. Hlavní řídicí jednotka může být např. mikrokontroler typu ESP32, ESP32-P4, ESP32-S3, STM32, Raspberry Pi Compute Module apod.The switch can be, for example, an electromagnetic switch - a relay. The main control unit is configured to control the switch based on data received from the sensor or sensors. The main control unit can be, for example, a microcontroller such as ESP32, ESP32-P4, ESP32-S3, STM32, Raspberry Pi Compute Module, etc.

Řídicí modul může být výhodně např. součástí chytré domácnosti. Řídicí modul může snímat např. teplotu a vlhkost v místnosti. Hodnoty ze senzorů jsou odesílány do hlavní řídicí jednotky, kde jsou vyhodnoceny vzhledem k přednastavené hodnotě. Senzory mohou dále snímat např. hladinu oxidu uhličitého, těkavých organických látek (Volatile Organic Compounds), vlhkosti půdy, pohybová čidla, proudové a napěťové měřiče apod. Řídicí jednotka na základě vyhodnocení odešle signál ke spínači. Ke spínači může být výhodně připojené další zařízení, např. externí ventilátor, klimatizace, vysoušeč vzduchu apod. Příslušné zařízení má uživatelem přednastavené parametry a s tímto nastavením čeká na pokyn ze spínače. Napojením na řídicí modul jsou tato zařízení automaticky spouštěna bez nutnosti zásahu uživatele. Spínačem na řídicím modulu může být např. relé, MOSFET spínače, polovodičové relé (solid state relay), dále může řídicí modul ovládat např. stykače, servomotory, krokové motory apod.The control module can advantageously be part of a smart home. The control module can sense, for example, the temperature and humidity in the room. The values from the sensors are sent to the main control unit, where they are evaluated in relation to a preset value. The sensors can also sense, for example, the level of carbon dioxide, volatile organic compounds, soil moisture, motion sensors, current and voltage meters, etc. Based on the evaluation, the control unit sends a signal to the switch. Another device can advantageously be connected to the switch, for example, an external fan, air conditioner, air dryer, etc. The relevant device has parameters preset by the user and with this setting waits for an instruction from the switch. By connecting to the control module, these devices are automatically started without the need for user intervention. The switch on the control module can be, for example, a relay, MOSFET switches, solid state relay, and the control module can also control, for example, contactors, servo motors, stepper motors, etc.

Řídicí modul dále zahrnuje alespoň jedno volné rozhraní pro připojení dalších externích zařízení. Volná rozhraní se mohou nacházet např. na desce plošných spojů, která může nést elektronické komponenty řídicího modulu. Volná rozhraní mohou být např. volné piny, neosazené konektory, ethernetový port apod. K řídicímu modulu je tak možné připojit např. počítač pro nahrání aktualizovaného programu do hlavní řídicí jednotky, tiskárnu, nebo připojit např. přídavné ventilátory pro regulaci teploty v prostoru okolo řídicího modulu, měřáky pro sledování napětí v okolních větvích obvodu apod. Řídicí modul může být s externími zařízeními propojen dále např. pomocí modulu GSM/4G/5G, LTE-M/NB-IoT, LoRa, ZigBee, Bluetooth LE apod. Volná rozhraní výhodně zvyšují modularitu celého řídicího modulu a zvyšují uživatelskou přívětivost. Součástí může být i programovatelné rozhraní. Uživatel si tak může řídicí modul upravit dle svých potřeb a požadavků a připojit téměř libovolná externí zařízení.The control module further includes at least one free interface for connecting other external devices. Free interfaces may be located, for example, on a printed circuit board that may carry the electronic components of the control module. Free interfaces may be, for example, free pins, unpopulated connectors, an Ethernet port, etc. It is thus possible to connect, for example, a computer to upload an updated program to the main control unit, a printer, or to connect, for example, additional fans for temperature control in the area around the control module, meters for monitoring voltage in the surrounding branches of the circuit, etc. The control module may be further connected to external devices, for example, using a GSM/4G/5G, LTE-M/NB-IoT, LoRa, ZigBee, Bluetooth LE module, etc. Free interfaces advantageously increase the modularity of the entire control module and increase user-friendliness. A programmable interface may also be included. The user can thus customize the control module according to their needs and requirements and connect almost any external devices.

Řídicí modul může výhodně zahrnovat již zabudovaný ventilátor ovládaný hlavní řídicí jednotkou nebo může řídicí modul zahrnovat druhou řídicí jednotku pro ovládání ventilátoru. Tento ventilátor může být nastaven tak, že chladí hlavní řídicí jednotku a zabraňuje tak jejímu přehřívaní. Řídicí modul může dále výhodně zahrnovat např. tlačítka pro ovládání spínačů pro manuální nastavení. Spínače tak mohou být např. neustále zapnuté a nemusí být závislé na datech posílaných z hlavní řídicí jednotky. Výhodně může řídicí modul zahrnovat např. LED osvětlení pro signalizaci stavu jednotlivých elektronických komponent. Dále je tak podpořena možnost personálního nastavení řídicího modulu podle potřeb uživatele a díky LED světlům vylepšeno komfortní užívání.The control module may advantageously include an already built-in fan controlled by the main control unit or the control module may include a second control unit for controlling the fan. This fan may be set to cool the main control unit and thus prevent it from overheating. The control module may further advantageously include, for example, buttons for controlling switches for manual adjustment. The switches may thus be, for example, constantly switched on and may not depend on data sent from the main control unit. The control module may advantageously include, for example, LED lighting for signaling the status of individual electronic components. Furthermore, the possibility of personalizing the control module according to the user's needs is supported and, thanks to the LED lights, comfortable use is improved.

Řídicí modul může být napájen např. ze sítě, z baterií (Li-Ion, LiFePO4) apod.The control module can be powered, for example, from the mains, from batteries (Li-Ion, LiFePO4), etc.

Použití řídicího modulu není omezeno pouze na instalaci v chytré domácnosti. Řídicí modul je možné použít např. jako prvek vzdáleného monitorování zařízení - řídicí modul umožňuje kontinuální sběr dat, jejich ukládání do vzdáleného úložiště, např. na cloudové úložiště. Řídicí modul lze využít např. při průmyslové automatizaci, automatizaci budov, monitoringu IT struktury, zemědělství (řízení zavlažování, klimatu ve sklenících), v bezpečnostních systémech, nabíjecích stojanech, interaktivních kioscích pro zákazníky, dále např. u pásových nebo kolových vozítek s automatickým řízením nebo dálkovým ovládáním, robotických systémů pro interakci se zvířaty (např. tréninkové pomůcky nebo podavače krmiva) apod.The use of the control module is not limited to installation in a smart home. The control module can be used, for example, as an element of remote device monitoring - the control module allows continuous data collection, their storage in a remote storage, e.g. in a cloud storage. The control module can be used, for example, in industrial automation, building automation, IT structure monitoring, agriculture (irrigation control, greenhouse climate), in security systems, charging stands, interactive kiosks for customers, as well as, for example, in tracked or wheeled vehicles with automatic control or remote control, robotic systems for interaction with animals (e.g. training aids or feed feeders), etc.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Podstata technického řešení je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:The essence of the technical solution is further explained by examples of its implementation, which are described using the attached drawings, where:

- 8 CZ 38953 U1 obr. 1 je schematicky znázorněn řídicí modul s elektronickými komponentami, obr. 2 je schematicky znázorněna hlavní řídicí jednotka.- 8 CZ 38953 U1 Fig. 1 shows a schematic representation of the control module with electronic components, Fig. 2 shows a schematic representation of the main control unit.

Příklady uskutečnění technického řešeníExamples of implementing a technical solution

Technické řešení - řídicí modul 1 pro chytrou domácnost - bude dále objasněno na příkladu uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy.The technical solution - control module 1 for a smart home - will be further explained using an example of implementation with reference to the relevant drawings.

První příkladné provedení technického řešení - řídicího modulu 1 pro chytrou domácnost - je schematicky zobrazeno na obr. 1 - 2. V prvním příkladném provedení řídicí modul 1 zahrnuje hlavní řídicí jednotku 2, množinu elektrických komponent spojených s hlavní řídicí jednotkou 2 a dva senzory 3 pro měření okolního prostředí okolo řídicího modulu 1. Jeden senzor 3 je určen pro měření teploty, vlhkosti a tlaku, druhý senzor 3 je určen pro měření vzdálenosti. Oba senzory 3 jsou komunikačně spojené s hlavní řídicí jednotkou 2. Elektrické komponenty spojené s hlavní řídicí jednotkou 2 zahrnují dva výkonové elektricky ovládané spínače 4, USB-C port 10, druhou řídicí jednotku 6 spojenou s ventilátorem 7, analogový měřič 8, manuální ovládací prvky 9 pro ovládání relé, světelné prvky 13 pro signalizaci sepnutého relé, rádiový modul a anténu 14 pro vysílání signálu Wi-Fi a Bluetooth, programovatelné komunikační rozhraní 15 a volná rozhraní 5. Hlavní řídicí jednotka 2 společně se senzory 3 a elektronickými komponentami je uložena na desce 16 plošných spojů (DPS). Řídicí modul 1 je schematicky zobrazen na obr. 1.The first exemplary embodiment of the technical solution - a control module 1 for a smart home - is schematically shown in Fig. 1 - 2. In the first exemplary embodiment, the control module 1 includes a main control unit 2, a set of electrical components connected to the main control unit 2 and two sensors 3 for measuring the environment around the control module 1. One sensor 3 is intended for measuring temperature, humidity and pressure, the second sensor 3 is intended for measuring distance. Both sensors 3 are communicatively connected to the main control unit 2. The electrical components connected to the main control unit 2 include two power electrically operated switches 4, a USB-C port 10, a second control unit 6 connected to a fan 7, an analog meter 8, manual controls 9 for controlling the relay, light elements 13 for signaling a closed relay, a radio module and antenna 14 for transmitting Wi-Fi and Bluetooth signals, a programmable communication interface 15 and free interfaces 5. The main control unit 2, together with the sensors 3 and electronic components, is placed on a printed circuit board 16 (DPS). The control module 1 is schematically shown in Fig. 1.

Hlavní řídicí jednotkou 2 je v prvním příkladném provedení modul typu ESP32-ETH02-8M (zkráceně ESP32). Tento mikrokontroler zahrnuje dvoujádrový výpočetní systém pro výpočetní procesy řídicího modulu 1. Mikrokontroler je zasunutý v patici 17 uprostřed desky plošných spojů 16. Mikrokontroler zahrnuje vnitřní paměť pro výpočty a paměť pro uložení a aktualizaci firmwaru. Flash paměť má v prvním příkladném provedení velikost 8 MB.The main control unit 2 is in the first exemplary embodiment a module of the ESP32-ETH02-8M type (abbreviated ESP32). This microcontroller includes a dual-core computing system for the computing processes of the control module 1. The microcontroller is inserted into a socket 17 in the middle of the printed circuit board 16. The microcontroller includes an internal memory for calculations and a memory for storing and updating firmware. The flash memory has a size of 8 MB in the first exemplary embodiment.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení zahrnuje AD převodník 18 pro převod analogového signálu ze senzorů 3 na digitální signál pro hlavní řídicí jednotku 2. Vstup analogového signálu do řídicího modulu 1 (tedy vstupy ze senzorů 3) jsou v prvním příkladném provedení dále opatřeny děličem napětí (není zobrazen). Kombinací AD převodníku 18 a děliče napětí je do hlavní řídicí jednotky 2 dodán adekvátně intenzivní signál ve zpracovatelné podobě. AD převodník 18 je na řídicím modulu 1 v prostoru patice 17. Po zasunutí mikrokontroleru ESP32 tak AD převodník 18 není vidět. Pro zajištění přehlednosti je na obr. 1 schematicky zobrazen řídicí modul 1 bez hlavní řídicí jednotky 2. Hlavní řídicí jednotka 2 je zobrazena zvlášť.The control module 1 in the first exemplary embodiment includes an AD converter 18 for converting the analog signal from the sensors 3 to a digital signal for the main control unit 2. The analog signal input to the control module 1 (i.e. the inputs from the sensors 3) are in the first exemplary embodiment further provided with a voltage divider (not shown). By combining the AD converter 18 and the voltage divider, an adequately intense signal in a processable form is supplied to the main control unit 2. The AD converter 18 is on the control module 1 in the space of the socket 17. After inserting the ESP32 microcontroller, the AD converter 18 is not visible. For the sake of clarity, Fig. 1 schematically shows the control module 1 without the main control unit 2. The main control unit 2 is shown separately.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení zahrnuje dále analogový měřič 8 pro měření vstupního napětí. Analogový měřič 8 je určen k měření napětí ze solárních panelů, pro ochranu hlavní řídicí jednotky 2 a detekci napěťových změn ve síti spínaných zdrojích. Hlavní řídicí jednotka 2 - modul ESP32 - je schematicky znázorněna na obr. 2.The control module 1 in the first exemplary embodiment further includes an analog meter 8 for measuring the input voltage. The analog meter 8 is intended for measuring the voltage from the solar panels, for protecting the main control unit 2 and detecting voltage changes in the network of switched power supplies. The main control unit 2 - the ESP32 module - is schematically shown in Fig. 2.

Mikrokontroler ESP32 je vybaven integrovaným rádiovým modulem a anténou 14 pro vysílání a přijímání Wi-Fi a Bluetooth signálu a prvním ethernetovým portem 11. První ethernetový port 11 je uzpůsoben pro připojení síťového kabelu s konektorem RJ45. Pomocí prvního ethernetového portu 11 je řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení propojen s routerem.The ESP32 microcontroller is equipped with an integrated radio module and antenna 14 for transmitting and receiving Wi-Fi and Bluetooth signals and a first Ethernet port 11. The first Ethernet port 11 is adapted for connecting a network cable with an RJ45 connector. The control module 1 in the first exemplary embodiment is connected to a router via the first Ethernet port 11.

Vysílání Wi-Fi signálu je určeno pro bezdrátové připojení externího zařízení a správu řídicího modulu 1. Mikrokontroler ESP32 vysílá Wi-Fi signál v režimu přístupového bodu pro bezdrátový přístup do administrace celého zařízení, nastavování parametrů, aktualizaci firmwaru apod. Rádiový modul a anténa 14 vysílá Wi-Fi síť, ke které se uživatel připojí pomocí chytrého telefonu. Po připojení na tuto Wi-Fi síť uživatel zadá do vyhledávače a vstoupí do webového rozhraní hlavní řídicí jednotky 2. Zde je možné sledovat a konfigurovat nastavení řídicího modulu 1. Uživatel také může přes webové rozhraní vstoupit do cloudového úložiště po přihlášení zadanými údaji. V cloudovém rozhraní je možné sledovat a ovládat řídicí modul 1, sledovat data ze senzorů 3Wi-Fi signal transmission is intended for wireless connection of an external device and management of the control module 1. The ESP32 microcontroller transmits a Wi-Fi signal in access point mode for wireless access to the administration of the entire device, parameter setting, firmware update, etc. The radio module and antenna 14 transmit a Wi-Fi network to which the user connects using a smartphone. After connecting to this Wi-Fi network, the user enters into the search engine and enters the web interface of the main control unit 2. Here it is possible to monitor and configure the settings of the control module 1. The user can also access the cloud storage via the web interface after logging in with the entered data. In the cloud interface, it is possible to monitor and control the control module 1, monitor data from sensors 3

- 9 CZ 38953 U1 a v reálném čase upravovat nastavení řídicího modulu 1.- 9 CZ 38953 U1 and adjust the settings of control module 1 in real time.

Mikrokontroler ESP32-ETH02-8M zahrnuje volné piny k propojení s elektronickými komponentami řídicího modulu 1. Konkrétní elektronické komponenty budou popsány níže v textu.The ESP32-ETH02-8M microcontroller includes free pins for connection to the electronic components of the control module 1. The specific electronic components will be described below in the text.

Řídicí modul 1 dále zahrnuje v prvním příkladném provedení sběrnici I²C. Přes tuto dvouvodičovou sběrnici je hlavní řídicí jednotka 2 - mikrokontroler - propojena se senzory 3. Řídicí modul 1 dále zahrnuje výše zmíněný AD převodník 18 a druhou řídicí jednotku 6. S druhou řídicí jednotkou 6 je hlavní řídicí jednotka 2 spojena také přes I²C sběrnici.The control module 1 further includes, in the first exemplary embodiment, an I ² C bus. Via this two-wire bus, the main control unit 2 - a microcontroller - is connected to the sensors 3. The control module 1 further includes the above-mentioned AD converter 18 and a second control unit 6. The main control unit 2 is also connected to the second control unit 6 via an I ² C bus.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení dále zahrnuje dva senzory 3. Senzor 3 typu BME280 je určen k měření teploty, tlaku a vlhkosti, senzor 3 typu VL53L1CX je určen k měření vzdálenosti. Senzor BME280 měří teplotu v rozmezí -40 °C až +85 °C, vlhkost v rozmezí 0 až 100 % relativní vlhkosti (RH), tlak v rozmezí 300 až 1100 hPa. Senzor VL53L1CX je určen k měření vzdálenosti s dosahem až 4 m. Senzor VL53L1CX umožňuje dva hlavní režimy měření - měření vzdálenosti do 1,3 m s vyšší přesností.The control module 1 in the first exemplary embodiment further includes two sensors 3. The sensor 3 of the BME280 type is intended for measuring temperature, pressure and humidity, the sensor 3 of the VL53L1CX type is intended for measuring distance. The BME280 sensor measures temperature in the range of -40 °C to +85 °C, humidity in the range of 0 to 100% relative humidity (RH), pressure in the range of 300 to 1100 hPa. The VL53L1CX sensor is intended for measuring distance with a range of up to 4 m. The VL53L1CX sensor enables two main measurement modes - measuring distances up to 1.3 m with higher accuracy.

Na základě dat přijatých ze senzorů 3 hlavní řídicí jednotka posílá 2 informace druhé řídicí jednotce 6 k úpravě otáček ventilátoru 7. Senzory 3 jsou umístěny na okraji DPS 16, aby měřené hodnoty nebyly ovlivněny teplotou hlavní řídicí jednotky 2.Based on the data received from the sensors 3, the main control unit sends 2 information to the second control unit 6 to adjust the fan speed 7. The sensors 3 are located on the edge of the PCB 16 so that the measured values are not affected by the temperature of the main control unit 2.

Řídicí modul 1 zahrnuje dva výkonové elektricky ovládané spínače 4. V prvním příkladném provedení jsou oba spínače 4 relé.The control module 1 includes two power electrically operated switches 4. In the first exemplary embodiment, both switches 4 are relays.

Každé relé je určeno k napojení dalšího externího zařízení prostřednictvím dvou výkonových svorek, na které lze toto zařízení připojit. Sepnutí relé tak uzavře obvod s externím zařízením a jeho zdrojem napětí. V tomto případě je zdrojem napětí síť se standardním 230V napětím a externím zařízením je pro jedno relé zvukové výstražné zařízení (není zobrazeno) a pro druhé relé klimatizační jednotka (není zobrazena). Data ze senzoru 3 pro měření vzdálenosti jsou odesílána do hlavní řídicí jednotky 2, zde jsou vyhodnocována a na základě vyhodnocení hlavní řídicí jednotka 2 spouští výstražné zařízení. Data ze senzoru 3 pro měření teploty, vlhkosti a tlaku jsou odesílána do hlavní řídicí jednotky 2, zde jsou vyhodnocována a na základě vyhodnocení hlavní řídicí jednotka 2 spouští spínač 4 a ten spouští klimatizační jednotku. Řídicí modul zahrnuje světelné prvky 8 pro obě relé - každé relé má stavovou diodu pro signalizaci svého stavu. Vedle každého relé se na desce plošných spojů 16 nachází manuální ovládací prvky 9 - tři piny - AUTO, středový, ON. Tyto piny umožňují manuální i automatický režim sepnutí relé. Je-li středový pin propojen s pinem ON, relé je trvale nastaveno do zapnutého stavu. Je-li středový pin propojen s pinem AUTO, chod relé závisí na hlavní řídicí jednotce 2 - mikrokontroleru ESP32. Obě relé se nachází na okraji desky plošných spojů 2.Each relay is intended for connecting another external device via two power terminals to which this device can be connected. Switching on the relay thus closes the circuit with the external device and its voltage source. In this case, the voltage source is a network with a standard 230V voltage and the external device is an audible warning device (not shown) for one relay and an air conditioning unit (not shown) for the other relay. Data from the sensor 3 for measuring the distance is sent to the main control unit 2, where it is evaluated and based on the evaluation, the main control unit 2 triggers the warning device. Data from the sensor 3 for measuring the temperature, humidity and pressure are sent to the main control unit 2, where it is evaluated and based on the evaluation, the main control unit 2 triggers the switch 4 and this triggers the air conditioning unit. The control module includes light elements 8 for both relays - each relay has a status diode to signal its status. Next to each relay, there are manual control elements 9 on the printed circuit board 16 - three pins - AUTO, center, ON. These pins enable manual and automatic relay switching modes. If the center pin is connected to the ON pin, the relay is permanently set to the on state. If the center pin is connected to the AUTO pin, the relay operation depends on the main control unit 2 - the ESP32 microcontroller. Both relays are located on the edge of the printed circuit board 2.

Řídicí model 1 zahrnuje druhý ethernetový port 12 pro připojení dalších externích zařízení. V prvním příkladném provedení je ke druhému ethernetovému port 12 připojen další modul s relé pro spínání dalších zařízení v domácnosti. Druhý ethernetový port 12 je umístěn na okraji desky plošných spojů 17, na protilehlé straně k relé. Druhý ethernetový port 12 zahrnuje v prvním příkladném provedení další programovatelná komunikační rozhraní 15.The control model 1 includes a second Ethernet port 12 for connecting other external devices. In the first exemplary embodiment, another module with a relay for switching other devices in the home is connected to the second Ethernet port 12. The second Ethernet port 12 is located on the edge of the printed circuit board 17, on the opposite side to the relay. The second Ethernet port 12 includes in the first exemplary embodiment additional programmable communication interfaces 15.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení zahrnuje USB-C port 10 určený k přívodu napětí do řídicího modulu 1. USB-C port 10 tedy slouží jako napájecí port pro přivedení napětí 5 V do řídicího modulu 1, o proudu 2 A. Řídicí modul 1 je v prvním příkladném provedení napájen solárními panely.The control module 1 in the first exemplary embodiment includes a USB-C port 10 intended for supplying voltage to the control module 1. The USB-C port 10 therefore serves as a power port for supplying a voltage of 5 V to the control module 1, with a current of 2 A. The control module 1 is powered by solar panels in the first exemplary embodiment.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení zahrnuje druhou řídicí jednotku 6, ke které je připojen ventilátor 7. Druhá řídicí jednotka 6 je umístěna vedle hlavní řídicí jednotky 2 - mikrokontroleru. Druhá řídicí jednotka 6 přijímá signály od hlavní řídicí jednotky 2The control module 1 in the first exemplary embodiment includes a second control unit 6 to which a fan 7 is connected. The second control unit 6 is located next to the main control unit 2 - a microcontroller. The second control unit 6 receives signals from the main control unit 2

- 10 CZ 38953 U1 a spouští, vypíná nebo upravuje otáčky ventilátoru 7. Ventilátor 7 je namířen na mikrokontroler ESP32, čímž je zajištěno chlazení tohoto mikrokontroleru. V prvním příkladném provedení zahrnuje řídicí modul 1 volná rozhraní 5 - dva volné konektory pro připojení dalších dvou ventilátorů 7 a jeden neosazený pin pro připojení čtvrtého ventilátoru 7.- 10 CZ 38953 U1 and starts, stops or adjusts the speed of the fan 7. The fan 7 is directed at the ESP32 microcontroller, which ensures cooling of this microcontroller. In the first exemplary embodiment, the control module 1 includes free interfaces 5 - two free connectors for connecting two more fans 7 and one unoccupied pin for connecting the fourth fan 7.

V prvním příkladném provedení zahrnuje řídicí modul 1 programovatelné komunikační rozhraní 15 - volný programovatelný univerzální vstupně-výstupní pin (GPIO - General Purpose Input Output). GPIO pin se nachází přímo na okraji desky plošných spojů 16, která tvoří stavební základ řídicího modulu 1. GPIO pin je určen k personalizaci celého řídicího modulu 1 podle potřeb uživatele. Signál přijatý z GPIO pinu vede do hlavní řídicí jednotky 2, kde je vyhodnocován a podle toho je následně řízeno chování řídicího modulu 1.In the first exemplary embodiment, the control module 1 includes a programmable communication interface 15 - a free programmable universal input-output pin (GPIO - General Purpose Input Output). The GPIO pin is located directly on the edge of the printed circuit board 16, which forms the structural basis of the control module 1. The GPIO pin is intended for personalizing the entire control module 1 according to the user's needs. The signal received from the GPIO pin leads to the main control unit 2, where it is evaluated and the behavior of the control module 1 is subsequently controlled accordingly.

V prvním příkladném provedení je GPIO pin určen k ovládání adresovatelného LED pásku WS2812B (není zobrazen). Pásek zahrnuje jednovodičovou sběrnici a čip pro každou diodu v pásku. Tento adresovatelný RGBW (red, green, blue, white) pásek umožňuje zobrazení různých barev nebo vzorů a zároveň šetří místo na desce plošných spojů 16.In the first exemplary embodiment, the GPIO pin is designed to control an addressable WS2812B LED strip (not shown). The strip includes a single-wire bus and a chip for each diode in the strip. This addressable RGBW (red, green, blue, white) strip allows for the display of different colors or patterns while saving space on the PCB 16.

Další GPIO pin se také nachází v druhém ethernetovém portu 12.Another GPIO pin is also located on the second Ethernet port 12.

Řídicí modul 1 v prvním příkladném provedení zahrnuje další manuální ovládací prvky 9 - tlačítko 1 a programovatelné tlačítko.The control module 1 in the first exemplary embodiment includes additional manual control elements 9 - button 1 and a programmable button.

Tlačítko 1 se nachází na okraji desky plošných spojů 16. V prvním příkladném provedení je nakonfigurováno pro restartování řídicího modulu 1 a obnovení továrního nastavení. Je zahloubeno pod úrovní hlavní řídicí jednotky 2 jako prevence proti nechtěnému stisknutí.The button 1 is located on the edge of the printed circuit board 16. In the first exemplary embodiment, it is configured to restart the control module 1 and restore factory settings. It is recessed below the level of the main control unit 2 to prevent accidental pressing.

Programovatelné tlačítko se nachází na okraji DPS 16. V prvním příkladném provedení je nakonfigurováno pro spínání relé při manuálním režimu.The programmable button is located on the edge of the PCB 16. In the first exemplary embodiment, it is configured to switch the relay in manual mode.

V prvním příkladném provedení zahrnuje řídicí modul 1 další volná rozhraní 5 - volný pin pro připojení senzoru otevření víka (je-li řídicí modul 1 uložen v krabičce) na kraji DPS 16, volný neosazený pin pro připojení libovolného zařízení, volný pin pro připojení externího analogového měřiče napětí až do 28 V (na okraji DPS 16 pod senzory 3) a volný pin k napojení druhého tlačítka. Druhé tlačítko je určeno k manuálnímu spínání relé.In the first exemplary embodiment, the control module 1 includes additional free interfaces 5 - a free pin for connecting a lid opening sensor (if the control module 1 is stored in a box) on the edge of the PCB 16, a free unoccupied pin for connecting any device, a free pin for connecting an external analog voltage meter up to 28 V (on the edge of the PCB 16 under the sensors 3) and a free pin for connecting a second button. The second button is intended for manual relay switching.

Pin pro napojení druhého tlačítka se nachází vedle hlavní řídicí jednotky 2. Druhé tlačítko je možné vyvést mimo řídicí modul 1, např. do vzdálenosti 1 m od řídicího modulu 1. Druhé tlačítko se tedy fyzicky nenachází na řídicím modulu 1, ale je s řídicím modulem 1 propojené. V prvním příkladném provedení zahrnuje deska plošných spojů 16 i světelný prvek 13 pro druhé tlačítko - stavovou diodu.The pin for connecting the second button is located next to the main control unit 2. The second button can be led out of the control module 1, e.g. up to a distance of 1 m from the control module 1. The second button is therefore not physically located on the control module 1, but is connected to the control module 1. In the first exemplary embodiment, the printed circuit board 16 also includes a light element 13 for the second button - a status diode.

Volné piny pro osazení dalšími ventilátory a druhý ethernetový port 12 byly popsány výše.The free pins for fitting additional fans and the second Ethernet port 12 were described above.

Řídicí modul 1 je v prvním příkladném provedení uložen v uzavíratelné krabičce s magneticky uchyceným perforovaným víkem. Víko s otvory zajišťuje proudění vzduchu, který je rozháněn ventilátorem 7.In the first exemplary embodiment, the control module 1 is housed in a lockable box with a magnetically attached perforated lid. The lid with holes ensures the flow of air, which is dispersed by the fan 7.

Alternativní provedeníAlternative design

V alternativním provedení je hlavní řídicí jednotkou 2 v řídicím modulu 1 mikrokontroler ESP32-ETH02-16M. Flash paměť hlavní řídicí jednotky 2 je v tomto případě 16 MB. V jiném provedení je hlavní řídicí jednotkou 2 mikrokontroler ESP32-ETH02-4M. Flash paměť hlavní řídicí jednotky 2 je v tomto případě 4 MB. Ostatní elektronické komponenty jsou totožné.In an alternative embodiment, the main control unit 2 in the control module 1 is a microcontroller ESP32-ETH02-16M. The flash memory of the main control unit 2 in this case is 16 MB. In another embodiment, the main control unit 2 is a microcontroller ESP32-ETH02-4M. The flash memory of the main control unit 2 in this case is 4 MB. The other electronic components are identical.

Claims

1. A control module (1) for a smart home comprising a main control unit (2), a plurality of electronic components connected to the main control unit (2) and at least one sensor (3) communicatively connected to the main control unit (2), characterised in that the plurality of electronic components comprises at least one power electrically operated switch (4) comprising two power terminals for connecting an external device, the main control unit (2) being configured to control the switch (4) according to data from the sensor (3), the plurality of electronic components further comprising at least one free interface (5) for connecting other devices.

2. Control module (1) according to claim 1, characterized in that at least one free interface (5) is an Ethernet port (12).

3. Control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor (3) is a temperature sensor and/or a pressure sensor and/or a humidity sensor and/or a distance sensor.

4. A control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a fan (7) and a second control unit (6) for controlling the fan (7), the second control unit (6) being communicatively connected to the main control unit (2).

5. Control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it includes at least one analog meter (8) for measuring input voltage, data-connected to the main control unit (2).

6. A control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises manual control elements (9) for controlling at least one component from a plurality of electronic components, the manual control elements being communicatively connected to the main control unit (2).

7. The control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises light elements (13) for signaling the state of at least one component from the plurality of electronic components, the light elements being connected to the main control unit (2).

8. The control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a radio module and an antenna (14) connected to the main control unit for transmitting a Wi-Fi signal.

9. A control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a programmable communication interface connected to the main control unit (15).

10. A control module (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a printed circuit board (16) which carries at least one component from a plurality of electronic components.