CN101834524A - 路由器专用自控电源开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路由器专用自动控制电源开关。为了解决局域网中共享路由器电源不能以上网的需要实现自动控制而长年不间断供电方式的弊端，本发明路由器专用自控电源开关，提供一种采用检测网线信号的有无来实现自动控制电源的开关。其优点在于1、有上网信号即自动供电，无信号自动断电，2、控制距离与网线传输距离同步，3、通过无源隔离耦合的形式获得网络信号作自动信号源对网络不产生侵扰影响，4、是完全独立于网络之外的一个网络配套设备自动控制不改变原有操作，5、实现按需用电降耗节能延长设备寿命。实现ROUTER路由器和MODEM调制解调器的电源完全自动化控制，节电省钱安全。

Description

路由器专用自控电源开关

所属技术领域

本发明涉及局域网络配套设备，为共享ROUTER路由器和MODEM调制解调器HUB集线器等局域网络设备电源的自动控制开关。

背景技术

现今通过ROUTER路由器和MODEM调制解调器共享网络的用户都有一个共同的愿望就是急需要解决电源自动控制，因为不能自动控制的情况下要保证局域网中各共享户随意上网，就必须给共享网络设备全天候的供电。这也就使得ROUTER路由器和MODEM调制解调器以及两个电源适配器长期带电，特别是在炎热的夏天集中在一起发热真是令人堪忧。虽说小小的路由器功耗不大，可是24小时永无休止的通电运行，除了不可或缺的上网需要外，大多数时间存在共享户大家都不在线的时候PC电脑也都已关机了，ROUTER路由器和MODEM调制解调器仍处在长期供电而未能断电仍在吞食着电费，不仅会浪费用电资源，而且无谓的消耗也会缩短这些网络设备的使用寿命。事实上任何一个局域网中都不可能24小时都在使用PC电脑上网，从全国来说这是一个很大的浪费。以4端口的ROUTER路由器和MODEM调制解调器配置局域网的总能耗在30W左右没有使用时也这样白白的耗着是极大的浪费。设备长期带电散热不畅而过热也易于加快老化。目前家庭网络设备还没有象PC电脑有“睡眠”模式(电脑在不用时即进入低能耗模式可以将能耗降低到1/3以下)当然PC电脑转到“睡眠”状态的耗电也远大于ROUTER路由器和MODEM调制解调器的总耗电，但毕竟PC电脑在节电上是有措施的。通常我们弥补这些没有节电技术支持的用电设备的节电方法就是要提倡我们大家养成良好的使用习惯，在不上网时随手关掉网络设备的电源开关，或拔掉电源适配器要用时再开。这在仅一个家庭内组网还是可行的，但对于多个散开用户共享ROUTER路由器时就不能一关了之。你把电关了人家就不能上网了，既然共享就不能限制他人上网的自由。这就需要有一个在共享局域网里能根据上网的需要来自动断开或接通ROUTER路由器和MODEM调制解调器的电源的设备。才能解决处在常年通电状态下其中又有相当多的时间处在空载白白耗能的ROUTER路由器和MODEM调制解调器减少不必要的工作时间，降耗节能延长设备使用寿命。实现按需用电就象人走灯灭一样既节电省钱又安全。

发明内容

目前还尚无采用通过检测网络信号来实现控制ROUTER路由器自动开关电源的设备。多年来在网上讨论提出的多种方案包括已经中国专利公告(专利号：200820116639.6)的MODEM路由器电源自动控制器，都是通过利用10M/100M百兆网线中暂不用的芯线接通直流电或交流电来操作继电器进行有线控制的。用这种方法是网络连接的最大忌讳，网络连接无论是点到点或是端到端都是采用网络变压器进行无源隔离耦合的，所以它具有防雷和抗干扰等优点。专家指出造成计算机网络硬件损坏和运行不正常的主要因素，为雷击、谐波干扰、地电位扰动，以及强弱电线路并行导体之间分布电容耦合干扰等四个方面。把局域网中本无直接连接的几台PC又通过网线进行物理连接捆绑在一起就有可能导致运行混乱、出错、死机，甚至毁机事故。从隔离效果来考虑，少一路物理连接也会少引入一个干扰隐患。从强电的角度来说低电压的传输不能及远，线路的长度受限制，线损造成的电压降限制了传输距离，超长就会严重影响到设备的稳定性和可靠性。我们研究解决自动控制的问题也主要是针对远距离的共享户，如果这一点做不到就失出了实际意义。

为了解决现有局域网络设备共享电源不能根据需要实现自动控制的不足，本发明路由器专用自控电源开关提供一种采用检测网线信号的有无来实现自动控制电源的开关。该自控开关在无人值守下的局域网中任何时候有PC电脑上网，路由器专用自控电源开关接到PC网线的探寻信号就会立即启动继电器为ROUTER路由器和MODEM调制解调器接通电源，使PC电脑与ROUTER路由器握手。当局域网上最后一台PC电脑下线路由器专用自控电源开关延时关机。实现ROUTER路由器和MODEM调制解调器的电源完全自动化的控制开与关而不会改变你原有的操作电脑的习惯。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：网线上的上网信号的采取是通过PC电脑的网线插接到本发明的路由器专用自控电源开关的RJ45网线接口后，从另一个RJ45接口通过一短网线转插到ROUTER路由器的LAN局域网接口上。一进一出的两个网线接口RJ45为一对，在PCB板上串联连接裸口上引出各网线上的1、2脚两个发送端TX+、TX-信号分别接至由网络变压器、二极管、电容、场效应管组成的无源组件的输入端。无源组件的输出端依次串联组成逻辑或门连接光电耦合器控制三极管驱动继电器的吸合达到接通和断开交流电的电源插口。电路采用微耗电的电容降压稳压直流电源为电路提供工作电源。任一PC电脑启的信号就会自动控制电源插口供电，网线上没有信号即插口断电。从而达到自动控制电源开关的目的。

与现有技术相比本发明的有益效果是，通过网线信号作自动控制的信号源它对距离限制小，只要网络信号能到的地方控制都能实现。它与网络传输距离同步而又没有直接的联系，它是通过无源隔离耦合的形式获得网络信号作自动信号源。它对网络数据信号没有任何影响，是一个完全独立于网线之外的一个网络配套设备。在不改变网络原在技术也无需任何变动操作的前提下增加实现自动控制功能。

附图说明

本发明由下列实施例及附图给出具体结构及工作原理。

图1是路由器专用自控电源开关原理方框图；

图2是路由器专用自控电源开关电原理图；

图3是路由器专用自控电源开关的PCB印刷电路板图；

图4是路由器专用自控电源开关实施例前视图；

图5是路由器专用自控电源升关实施例后视图；

图6是路由器专用自控电源开关实施例府视图。

图1是本发明的原理方框图其中(1)网络信号引入接口电路，(2)网络变压器信号耦合电路，(3)D/A数模转换电路，(4)逻辑门电路，(5)继电器开关电路，(6)电容降压直流稳压电路，(7)自动控制电源输出插口电路。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。图2是路由器专用自控电源开关电原理图其工作原理是(1)由RJ45网线接口作引入网络信号电路，具体实施是以每两个RJ45网线接口为一对串联，本例中1-J1/J2、1-J3/J4、1-J5/J6、1-J7/J8分别为4对。共享局域网内的PC电脑网线可选其中任意一对中的任意一个RJ45插入后从该对的另一个RJ45插口引出再插到ROUTER路由器LAN局域网插口。其目的是通过2个RJ45接口来续接网线以达到一个裸口，能顺利地从中引出每条网线的TX+、TX-即1、2两个发送端。图中1-J1/J2、1-J3/J4、1-J5/J6、1-J7/J8分别4对为4台PC电脑网线的进出接口。从中引出的每条网线的1、2两个发送端再分别接(2)网络变压器的T1、T2、T3、T4的初级端，从次级可以得到(变比为1∶2)被提升的感应信号对应进入(3)中4路由二极管D1-D4、C1-C4组成的D/A数模转换电路检波整流，整流后信号电压分别加到(4)场效应管Q1、Q2、Q3、Q4各管的GS栅源极间，信号电压在电容上形成上负下正的栅源极负向偏置电压，同时电容以积分的形式累积电压至场效应管GS栅源极VP夹断电压时，场效应管DS漏源极间电阻变大，由开始的无网线信号GS栅源电压为0V时DS漏源间的电阻200Ω变到50KΩ.这就是本发明的独有的核心技术，即由无源器件网络变压器T、电容器C和有源器件二极管D、场效应管Q组构成无源组件。构成4个信号通道，完成对网线上的数字信号转换为模拟信号形成GS栅源电压。在无网线信号时GS无栅源电压，场效应管的DS漏源极间电阻很小只有200Ω左右，在有网线信号时GS栅源电压建立，同时由于电容的累积电压使GS栅源电压达到VP夹断电压时场效应管的DS漏源电阻变得很大50KΩ。如果把200Ω视为导通50KΩ视为阻断那么上述变化可以理解为由导通变为阻断。亦为无信号导通有信号阻断。原理图中是以4口ROUTER路由器为例用4个无源组件的输入端T1、T2、T3、T4分别引入4台PC电脑的网线信号。而4个输出端也就是4个场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的DS漏源极则依次串接起来使之成为逻辑门电路。此处因电路特殊产生的效果实际为逻辑或门电路效果。其电路原理是4个场效应管串联内阻无信号时200Ω×4＝800Ω、有信号时50KΩ×4＝200KΩ。电路设计时场效应管Q1、Q2、Q3、Q4串接后再串入限流电阻R4(750Ω)控制(5)继电器开关电路的光耦合器的发光二极管的点亮与熄灭，电路中设定直流12V÷(800Ω+750Ω+2000Ω)＝0.003A＝3mmA光耦二极管点亮。一般发光二极管内阻为2000Ω，点亮电流2mmA，这里计算得3mmA更能可靠点亮。光电耦合器中的二极管点亮后耦合器内部的光敏三极管导通，由电位器W分压使三极管Q5基极箝位在正电位上，用作开关的三极管Q5是一个PNP型晶体管，基极受正偏压时截止。因此Q5不导通继电器不吸合，动闭触点A、B常开，使(7)自动控制电源插口电路中插座7-P1与7-P2未接通电源而无输出。图(2)中7-P1、7-P2的一端已与电源接通，另一端通过7-SW开关接通触点A，触点B是与7-AC交流电的另一端相接的，A、B触点不闭合电源插座7-P1、7-P2没有交流电源输出。所以在没有网线信号时插座7-P1、7-P2是没有电源输出的。当局域网的共享户中有任意一台PC电脑启动，电脑通过网卡发出的探寻信号会在相应的无源组件输入端获得电压信号，输出端的场效应管的DS漏源极电阻变大为50KΩ。由于4个场效应管Q1、Q2、Q3、Q4是串接的，当其中任意个管的电阻是50KΩ总电阻200Ω×3+50000Ω+750Ω+2000Ω＞(200Ω×4+750Ω+2000KΩ)。则12V÷(200Ω×3+50000Ω+750Ω+2000Ω)＝0.0002A＝0.2mmA，远小于点亮电流3mmA而熄灭于是光电耦合器的光敏三极管截止。电位器W上电位由正变负Q5基极获负电位导通。继电器K通电吸合，触点A、B接通，7-P1、7-P2通过7-SW接通输出交流220V电压。插入7-P1、7-P2两插座中的两个电源适配器得电分别向ROUTER路由器和MOTEM调制解调器供电。以上所述过程，就是网线上有信号自动供电，无信号时自动切断电源断电实现自动控制的全过程的电原理。因为路由器专用自控电源开关不是机械开关它是电子技术的自动开关，所以它仍然需要电源支持，为了考虑降低成本缩小体积同时也因为电路本身耗电极微，所以直流电源电路(7)采用了电容降压稳压电源。原理图中从JP1进来的市电经过C5降压后到D5，D5完成半波整流，C6对整流后的脉动直流滤波，D8稳压，输出稳定的直流电压给负载。C7的作用是吸收开关管关断瞬间外电路的电磁干扰。R1是电源关闭后C5的电荷泄放电阻。D6是为了在市电的负半周给C5提供充放电通路。因为要保证C5在整个交流电周期内都是工作的。D7起隔离作用当火线是从D7进时可以起到降低电场电势的作用。D9是继电器线圈断电后产生的反电势的泄放通路。6-D10发光二极管经R2降压跨接在12V电源里作电源指示，6-D11发光二极管经R3降压跨接在交流电与触点A之间，A、B触点接通6-D11点亮指示路由器专用自控电源开关启用。

图3是路由器专用自控电源开关的PCB印刷电路板图，原理图中的(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)电子元件全部焊装在该印刷电路板上。

图4是路由器专用自控电源开关实施例外形前视图，图中(8)外壳上盖，(9)外壳底合，原理图(7)中的翅板开关7-WS装在(8)外壳上盖前面板中央，左侧7-AC为交流电插头。前面板圆孔显示的6-D10、6-D11发光二极管分别为原理图(6)中的电源指示灯和自动电源启动指示灯。

图5是路由器专用自控电源开关实施例外形后视图。原理图(1)中的4对RJ45网线接口分别为图中示出的1-J1/J2、1-J3/J4、1-J5/J6、1-J7/J8。焊接在附图3的PCB板上在(8)外壳上盖的后面板窗孔露出。

图6是路由器专用自控电源开关外形实施例府视图。图中示出原理图(7)部分的自动控制的交流输出插口7-P1、7-P2。安装在(8)外壳上盖的顶部。左侧安装7-AC电源插头。

由以上所述原理及电子元器件组构路由器专用自控电源开关整体。电路中路由器专用自控电源开关正常使用就是继电器接通，此时的总耗电约28毫安左右一天24小时也只8瓦时电度，按上网使用率30％，本发明的路由器专用自控电源开关一年耗电仅1度左右。如果继电器不接通的情况下为待机，其耗电仅是光耦和电源指示耗一点电约5毫安左右。全年待机只有半度电。远远低于国际能源暑待机“一瓦”计划的指标。

Claims (19)

1.一种路由器专用自控电源开关。由网络信号引入接口电路(1)，网络变压器信号耦合电路(2)，D/A数模转换电路(3)，逻辑门电路(4)，继电器开关电路(5)，电容降压直流稳压电路(6)，自动控制电源输出插口电路(7)，的电子元件组构为整件。

2.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述网络信号引入接口电路的具体实施是以每两个RJ45网线接口为一对串联，在2个RJ45网线接口续接网线的裸口中，引出网线1、2两个发送端TX+、TX-的信号。

3.如权利要求1或2所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于配合4口路由器有4对所述的RJ45网线接口，1-J1/J2、1-J3/J4、1-J5/J6、1-J7/J8。

4.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的网络变压器信号耦合电路采用1∶2升压。

5.如权利要求1或4所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于配合4口路由器有所述的网络变压器4只，T1、T2、T3、T4。

6.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的D/A数模转换电路是由二极管和电容组成检波整流器，以电容积分的形式累积电压。通过所述网络变压器信号耦合电路采用1∶2升压在所述电容上能得到场效应管的VP夹断电压。

7.如权利要求1或6所述的路由器专用自控电源开关。基特征在于配合4口路由器所述的二极管有4个D1、D2、D3、D4。所述的电容有4个C1、C2、C3、C4。

8.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的逻辑门电路采用场效应管，4个场效应管串联形似与门电路实际产生或门电路效果。

9.如权利要求1或8所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于配合4口路由器所述的场效应管有4个Q1、Q2、Q3、Q4。每个单管的DS漏源极无信号时单管内阻200Ω串联总内电阻200Ω×4＝800Ω。

10.如权利要求1或3、4、5所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的网络变压器和所述的二极管、所述的电容所述的场效应管组成的信号通道构成无源组件。

11.如权利要求1或10所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的网络变压器和所述的二极管、所述的电容所述的场效应管构成的无源组件有4个。

12.如权利要求1或9、10、11所述的路由器专用自控电源开关。4个无源组件有输入端和输出端，输入端分别是T1、T2、T3、T4的初级。输出端Q1、Q2、Q3、Q4串联后其特征在于串联总内电阻是200Ω×4＝800Ω，任意输入端有信号时相应的输出场效应管内电阻变值为50KΩ。大于无信号时的串联总内电阻800Ω。

13.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的继电器开关电路是用光电耦合器控制三极管驱动继电器的吸合接通触点A、B达到接通和断开交流电的。三极管基极电容大于330UF吸收电磁干扰。

14.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的电容降压稳压直流电源体积小功耗小能满足所述继电器正常工作。

15.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)中的电子元件全部焊接在图3的路由器专用自控电源开关的PCB印刷电路板上。

16.如权利要求1或9所述的路由器自控电源开关。其特征在于所述的印刷电路安装在图4路由器专用自控电源开关实施例中的(8)外壳上盖和(9)外壳底合之中。

17.如权利要求1所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的(7)自动控制电源输出插口电路元件分别安装在所述(8)外壳上盖。所述(8)外壳上盖顶部安装嵌入插口7-P1、7-P2，前面板安装嵌入7-WS翅板开关，左侧连接交流电源插头7-AC。

18.如权利要求1或9所述的路由器自控电源开关，其特征在于电源指示发光二极管6-D10与自动电源启动指示发光二极管6-D11分别在所述(8)外壳上盖前面板左、右圆孔显示。

19.如权利要求1或2、9所述的路由器专用自控电源开关。其特征在于所述的网络信号接口电路采用8个RJ45网线接口每两个为一对1-J1/J2、1-J3/J4、1-J5/J6、1-J7/J8在所述的(8)外壳上盖后面板窗孔露出。

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