CN104185128A - 一种带usb接口的助听器编程器 - Google Patents

一种带usb接口的助听器编程器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种把RS-232接口的助听器编程器改造成USB接口的助听器编程器的方法,包括保留原有的编程电路,用USB技术替代RS-232技术实现与计算机间的通讯,用USB接口中5V电源替代220VAC电源为编程电路供电,既保留了RS-232接口的编程器成熟和可靠性,又减轻重量,更便于应用,还可用于制造USB接口的助听器编程器。

Description

一种带USB接口的助听器编程器
技术领域
助听器编程器。 
背景技术
助听器编程器是助听器验配时必须使用的工具,它一端连接计算机的串行数据接口,另一端通过专用的助听器编程线连接助听器。计算机上的助听器验配软件通过助听器编程器和助听器编程线调整助听器的内部参数,从而改变助听器的外部性能,以满足不同佩戴者的听力需求。 
助听器编程器可以通过USB或者RS-232接口与计算机连接。长期以来助听器行业使用的是带RS-232接口的助听器编程器(以下简称RS-232口编程器)。如图1所示,RS-232口编程器通过一根RS-232电缆与计算机连接,同时还需通过一根电力电缆与50Hz-220VAC的电力网连接。随着USB技术的推广应用,计算机的RS-232接口正在被USB接口替代。如图2所示,RS-232口编程器与计算机的USB接口连接时,需增加一个USB/RS-232转换器。如图3所示,新近出现了一种带USB接口的助听器编程器(以下简称USB口编程器)仅需一根USB电缆与计算机连接,轻巧而且方便。 
如图4所示,RS-232口编程器PCB板上的电路被一条电气绝缘的隔离带分隔为“安全区”和“电力区”两部分。 
所述RS-232口编程器包括一个编程电路、一个50HZ电路、一个电压调节电路、一个数据隔离器、一个RS-232电路、一个辅助电源电路和一个静电泄放电路。 
所述编程电路是RS-232口编程器的核心电路,它包括一个MCU芯片、两个用于插接编程线的编程插座L和编程插座R;所述MCU芯片包括一个UART接口和一个PO输出端;所述50HZ电路包括一个三芯的220VAC插座、一个220VAC电路、一个50Hz变压器和一个整流电路;所述220VAC电路包括电源开关、电源保险、电源滤波电路;所述电压调节电路包括一个W7805电路(两个芯片7805)、一个W7905电路(芯片7905)、一个W317电路(芯片317)和一个W337电路(芯片337);所述数据隔离器包括一个光隔离芯片(HCNW136)及其两侧的A端口(芯片74HC14)和B端口(芯片74HC14),形成两路方向相反的数据传输通道;所述RS-232电路包括一个RS-232插座、一个RS-232/TTL电路和一个UART接口,完成RS-232电平的数据流与UART数据流之间的转换;所述辅助电源电路包括一个辅助电源驱动电路、一个辅助电源变压器和一个辅助电源生成电路。 
所述隔离带两侧跨接所述50Hz变压器、所述数据隔离器、所述辅助电源变压器和所述静电泄放电路;所述50Hz变压器在所述电力区的端口为初级,在所述安全区的端口为次级;所述辅助电源变压器在所述安全区的端口为初级,在所述电力区的端口为次级;所述数据隔离器的A端口芯片位于所述安全区内,B端口芯片位于所述电力区内。 
所述220VAC插座的火线和零线连接所述220VAC电路的输入端,所述220VAC电路的输出端连接所述50Hz变压器的初级,所述50Hz变压器的次级连接所述整流电路的输入端,所述整流电路的四路输出分别连接所述W7805电路、所述W7905电路、所述W317电路和所述W337电路的输入端,所述W7805电路、所述W7905电路、所述W317电路和所述W337电路分别输出+5V、-5V、+Vh和-Vh电源,所述+5V、-5V、+Vh和-Vh电源连接所述编程电路的相应电源输入端;所述+5V电源也为所述辅助电源驱动电路和所述A端口芯片提供工作电源。 
所述MCU芯片的UART接口连接所述A端口,所述B端口连接所述RS-232/TTL电路的UART接口,所述MCU芯片的UART接口中的数据流TxD和RxD经过所述数据隔离器,最终分别连接所述RS-232插座的Rx和Tx端。 
所述MCU芯片的PO输出端连接所述辅助电源驱动电路的输入端,所述辅助电源驱动电路的输出端连接所述辅助电源变压器的初级,所述辅助电源变压器的次级连接所述辅助电源生成电路的输入端,所述辅助电源生成电路输出一个Vp电源,所述Vp电源为所述RS-232/TTL电路和所述B端口芯片提供工作电源。 
所述静电泄放电路的一端连接安全区一侧的电路地线GNDs,另一端连接电力区一侧的电路地线GNDp、所述220VAC插座的地线端和所述RS-232插座的外壳。 
发明内容
本发明的特征是,保留RS-232口编程器中所述编程电路,用USB技术替代RS-232技术实现所述编程电路与计算机间的通讯,用USB接口中的5V电源替代220VAC电源为所述编程电路供电。目的在于,使改造后的USB口编程器减轻重量,简化连线,更方便于使用;使新制做出的USB口编程器既保留了RS-232口编程器的技术成熟,性能稳定可靠的优点,又减轻重量和体积,简化连线,降低造价。 
为了实现上述目的,本发明的解决方案是: 
如图5所示,把现有的RS-232口编程器改造成为隔离型USB口编程器时,保留原电路板上的所述编程电路、所述数据隔离器、所述W317电路、所述W337电路和所述静电泄放电路,用一个USB电路替代所述RS-232电路。所述USB电路包括一个USB插座、一个USB/UART电路和一个UART接口,所述USB插座上的+V端和-V端提供了一个5V的工作电源,所述USB/UART电路实施USB数据流与UART数据流之间的转换;用一个隔离型DC/DC电路替代所述50HZ电路;所述隔离型DC/DC电路的输出为+5V、-5V、+24V和-24V;取消所述辅助电源电路、所述W7805电路和所述W7905电路。
所述USB电路的UART接口连接所述数据隔离器的B端口,所述数据隔离器的A端口连接所述MCU芯片的UART接口。 
所述USB电路的+V端和-V端连接所述隔离型DC/DC电路的输入端和所述B端口芯片的Vcc和Vss管脚;所述隔离型DC/DC电路输出+5V、-5V、+24V和-24V电源,所述+24V和-24V电源分别连接所述W317电路和所述W337电路的输入端;所述W317电路和所述W337电路分别输出+Vh和-Vh电源;所述+5V、-5V、+Vh和-Vh电源为所述编程电路提供工作电源。 
所述静电泄放电路在电力区一侧的接点连接所述USB电路的-V端和所述USB插座的外壳。 
由于电力网直接接入RS-232口编程器,所以RS-232口编程器的电路必须用隔离带将其分成安全区和电力区两部分,以满足设备的电气安全要求。在USB口编程器中的电路地线与计算机的地线相连。当计算机的电源部件的电气特性达到安全要求时,可以取消电气隔离措施,进一步简化电路。 
如图5所示,共地型USB编程器是在隔离型USB口编程器的基础上,进一步取消电路中所述隔离带、所述数据隔离器和所述静电泄放电路,用一个共地型DC/DC电路替代所述隔离型DC/DC电路。 
所述USB电路的UART接口直接连接所述MCU芯片的UART接口;所述USB电路的+V端和-V端连接所述共地型DC/DC电路的输入端;所述共地型DC/DC电路输出的+24V和-24V分别连接所述W317电路和所述W337电路的输入端,所述W317电路和所述W337电路分别输出+Vh和-Vh电源;所述+5V、-5V、+Vh和-Vh电源为所述编程电路提供电源;所述USB电路的-V端和USB插座的外壳。 
附图说明
图1是RS-232接口的助听器编程器与计算机RS-232接口的连接图 
图2是RS-232接口的助听器编程器与计算机USB接口的连接图
图3是USB口编程器与计算机USB接口的连接图
图4是RS-232接口的助听器编程器的原理框图
图5是一种隔离型USB口编程器的原理框图
图6是一种共地型USB口编程器的原理框图。
标号说明
隔离带     01    安全区 02         电力区 03
编程电路 1  MCU芯片   11
50HZ电路  2      整流电路   21
电压调节电路  3
W317电路 33      W337电路 34      W7805电路 35     W7905电路 36
数据隔离器 4      A端口  41         B端口  42
辅助电源电路  5      辅助电源生成电路  51
静电泄放电路  6
RS-232电路    71     RS-232/TTL电路   711    RS-232插座    712
USB电路       72
隔离型DC/DC电路 81      共地型DC/DC电路 82。
具体实施方式
如图5所示,本发明揭示由RS-232口编程器改造成为USB口编程器的实施过程是,在原有RS-232口编程器的电路板上保留编程电路1、数据隔离器4、静电泄放电路6、W317电路33和W337电路34;拆卸下RS-232电路71用USB电路72替代之,拆卸下50Hz电路2用隔离型DC/DC电路81替代之,拆卸下辅助电源电路5、W7805电路35和W7905电路36。 
USB电路72的UART接口连接B端口42;USB电路72的+V端和-V端连接隔离型DC/DC电路81的输入端和B端口42芯片的Vcc和Vss管脚;隔离型DC/DC电路81输出的+5V电源连接被拆卸下的W7805电路35的输出管脚焊盘,-5V电源连接被拆卸下的W7905电路36的输出管脚焊盘,+24V连接W317电路33的输入管脚焊盘,-24V连接W337电路34的输入管脚焊盘;静电泄放电路6在电力区一侧的接点连接USB电路72的-V端和USB插座外壳。 
一种简洁的实施过程,也是把RS-232口编程器改造成为隔离型USB口编程器必不可少的实施操作是,拆卸原电路板上的以下关键元器件:RS-232/TTL电路711 (芯片ADM202JN)、辅助电源生成电路51中的稳压管(7805)、W7805电路35中的稳压管、W7905电路36中的稳压管和整流电路21中的整流器件;在原有编程器机壳内,添加USB电路72和隔离型DC/DC电路81。 
USB电路72上的UART接口连接B端口42芯片;USB电路72输出的+V端和-V端连接隔离型DC/DC电路81的输入端和B端口42芯片的Vcc和Vss管脚;隔离型DC/DC电路81输出的+5V电源连接被拆卸下的W7805电路35的输出管脚焊盘,-5V电源连接被拆卸下的W7905电路36的输出管脚焊盘,+24V电源连接W317电路33的输入管脚焊盘,-24V电源连接W337电路34的输入管脚焊盘;静电泄放电路6在电力区一侧的接点连接USB电路72的-V端和USB插座外壳。 
如图6所示,把RS-232口编程器改造成为共地型USB口编程器的实施过程是,在原电路板上保留编程电路1、W317电路33和W337电路34;拆卸下RS-232电路71、数据隔离器4、辅助电源电路5、静电泄放电路6、50HZ电路2、W7805电路35和W7905电路36;添加USB电路72和共地型DC/DC电路 82。 
USB电路72上的UART接口直接与MCU芯片11的UART接口连接;USB电路72输出的+V端和-V端连接共地型DC/DC电路82的输入端;共地型DC/DC电路82输出的+5V电源连接被拆卸下的W7805电路35的输出管脚焊盘,-5V电源连接被拆卸下的W7905电路36的输出管脚焊盘,+24V电源连接W317电路33的输入管脚焊盘,-24V电源连接W337电路34的输入管脚焊盘;USB插座外壳连接USB电路72的-V端。 
制作隔离型USB口编程器的实施过程是,应用EDA工具对RS-232口编程器的电原理图进行修改,保留编程电路1、数据隔离器4、静电泄放电路6、W317电路33和W337电路34;删去RS-232电路71、50Hz电路2、辅助电源电路5、W7805电路35和W7905电路36;添加USB电路72、隔离型DC/DC电路81。 
USB电路72的UART接口连接B端口42芯片;USB电路72的+V端和-V端连接隔离型DC/DC电路81的输入端和B端口42芯片的Vcc和Vss管脚;隔离型DC/DC电路81输出的+5V和-5V电源分别连接编程电路1的+5V和-5V输入端,+24V电源和-24V电源分别连接W317电路33和W337电路34的输入管脚;W317电路33和W337电路34分别输出的+Vh和-Vh电源分别连接到编程电路1的+Vh和-Vh输入端;静电泄放电路6在电力区一侧的接点连接USB电路72的-V端和USB插座外壳。 
然后用EDA工具进行重新布局(Layout),重新调整PCB板上相关元器件分布和走线,生成新的PCB板,焊接上相应的元器件后就是制作出了隔离型USB口编程器的新电路板。 
制作共地型USB口编程器的过程是,应用EDA工具对RS-232口编程器的电路图进行修改,保留编程电路1、W317电路33和W337电路34;删去RS-232电路71、数据隔离器4、辅助电源电路5、静电泄放电路6、50HZ电路2、W7805电路35和W7905电路36;添加USB电路72和共地型DC/DC电路 82。 
USB电路72上的UART接口直接与MCU芯片11的UART接口连接;USB电路72输出的+V端和-V端连接共地型DC/DC电路82的输入端;共地型DC/DC电路82输出的+5V和-5V电源分别连接编程电路1的+5V输入端和-5V输入端,+24V电源和-24V电源分别连接W317电路33和W337电路34的输入管脚;W317电路33和W337电路34分别输出+Vh和-Vh,分别连接到编程电路1的+Vh和-Vh输入端;USB电路72的-V端和USB插座外壳。 
然后用EDA工具进行重新布局(Layout),重新调整PCB板上相关元器件分布和走线,生成新的PCB板,焊接上相应的元器件后就是制作出了共地型USB口编程器的新电路板。 
以上仅为本发明的优选实施方案,并非对本发明的保护范围的限定,凡与本发明的关键技术没有产生本质上的区别,对上述事实方式的推演或替代,均应被视为落入本案的保护范围之内。 
  

Claims (9)

1.一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:对带RS-232接口的助听器编程器进行改进,使之成为所述带USB接口的助听器编程器。
2.根据权利要求1所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:保留所述RS-232接口的助听器编程器中的编程电路、数据隔离器、静电泄放电路、电压调节电路,删除其中的辅助电源电路,删除其中的RS-232电路用USB电路予以替代,删除其中的50HZ电路用隔离型DC/DC电路予以替代;所述USB电路包括一个USB插座、一个USB/UART电路和一个UART接口;所述编程电路中MCU的UART数据流经过所述数据隔离器和所述USB电路与计算机进行数据通讯;所述USB电路中的5V电源连接所述隔离型DC/DC电路的输入端,所述隔离型DC/DC电路有四路输出,再经过所述电压调节电路生成所述编程电路所需的+5V、-5V、+Vh和-Vh工作电源。
3.根据权利要求2所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:在所述带RS-232接口的助听器编程器的电路板上,拆除所述RS-232电路、所述50HZ电路和所述辅助电源电路的元器件,添加带所述USB电路和所述隔离型DC/DC电路的电路板;所述USB电路的UART接口连接所述数据隔离器的B端口,所述USB电路中的5V电源连接所述隔离型DC/DC电路的输入,所述隔离型DC/DC电路的四路输出连接所述电压调节电路的输入。
4.根据权利要求2所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:在所述带RS-232接口的助听器编程器的电路板上,拆除所述RS-232/TTL电路的芯片(ADM202JN)、所述辅助电源生成电路中的稳压管(芯片7805)、所述50HZ电路中整流电路的整流器件、所述电压调节电路中的W7805电路中的稳压管(两个7805芯片)和W7905电路中的稳压管(芯片7905);添加带所述USB电路和所述隔离型DC/DC电路的电路板;所述USB电路的UART接口连接所述数据隔离器的B端口,所述USB电路中的5V电源连接所述隔离型DC/DC电路的输入,所述隔离型DC/DC电路输出+5V、-5V、+24V和-24V电源,所述+24V和-24V电源分别连接所述电压调节电路中W317电路和W337电路的输入管脚,所述+5V和-5V电源分别连接所述编程电路的+5V和-5V电源输入端。
5.根据权利要求1所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:保留所述RS-232接口的助听器编程器中的编程电路、电压调节电路,删除其中的数据隔离器、静电泄放电路、辅助电源电路,删除其中的RS-232电路用USB电路予以替代,删除其中的50HZ电路并用共地型DC/DC电路替代之;所述USB电路包括一个USB插座、一个USB/UART电路和一个UART接口;所述编程电路中MCU的UART数据流经过所述USB电路与计算机进行数据通讯;所述USB电路中的5V电源连接所述共地型DC/DC电路的输入端,所述共地型DC/DC电路有四路输出,再经过所述电压调节电路生成所述编程电路所需的+5V、-5V、+Vh和-Vh工作电源。
6.根据权利要求5所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:在所述带RS-232接口的助听器编程器的电路板上,拆除所述RS-232电路、所述50HZ电路、所述辅助电源电路和所述静电泄放电路的元器件,添加带所述USB电路和所述共地型DC/DC电路的电路板;所述USB电路的UART接口连接所述编程电路中MCU的UART接口,所述USB电路中的5V电源连接所述共地型DC/DC电路的输入,所述共地型DC/DC电路的四路输出连接所述电压调节电路的输入。
7.根据权利要求1所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:用EDA工具对带RS-232接口的助听器编程器的原理图进行修改,使之成为带USB接口的助听器编程器的原理图,从而制作出带USB接口的助听器编程器。
8.根据权利要求7所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:应用EDA工具对带RS-232接口的助听器编程器的原理图进行修改,保留其中的编程电路、数据隔离器、静电泄放电路、电压调节电路,删除其中的辅助电源电路,删除其中的RS-232电路用USB电路予以替代,删除其中的50HZ电路用隔离型DC/DC电路予以替代;所述USB电路包括一个USB插座、一个USB/UART电路和一个UART接口;所述USB电路的UART接口连接所述数据隔离器的B端口,所述USB电路中的5V电源连接所述隔离型DC/DC电路的输入端,所述隔离型DC/DC电路的四路输出连接所述电压调节电路输入端,所述电压调节电路输出的+5V、-5V、+Vh和-Vh连接所述编程电路的电源输入端;用改进后的原理图设计PCB板,再在PCB板上焊接元器件,从而完成隔离型助听器编程器的制作。
9.根据权利要求7所述一种带USB接口的助听器编程器,其特征在于:应用EDA工具对带RS-232接口的助听器编程器的原理图进行修改,保留其中的编程电路、电压调节电路,删除其中的数据隔离器、静电泄放电路、辅助电源电路,删除其中的RS-232电路用USB电路予以替代,删除其中的50HZ电路并用共地型DC/DC电路替代之;所述USB电路包括一个USB插座、一个USB/UART电路和一个UART接口;所述USB电路的UART接口连接所述编程电路中MCU的UART接口,所述USB电路中的5V电源连接所述共地型DC/DC电路的输入端,所述共地型DC/DC电路的四路输出连接所述电压调节电路输入端,所述电压调节电路输出的+5V、-5V、+Vh和-Vh连接所述编程电路的电源输入端;用改进后的原理图设计PCB板,再在PCB板上焊接元器件,从而完成共地型助听器编程器的制作。
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