CN110392382A - 无线自组网双备份自切换智能电源装置 - Google Patents

无线自组网双备份自切换智能电源装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，包括无线通讯模块、供电电路模块、天线自切换模块、微控制单元主芯片，第一供电电路模块为第一无线通讯模块供电，第二供电电路模块为第二无线通讯模块供电，微控制单元主芯片控制无线自切换模块将天线连接第一无线通讯模块或第二无线通讯模块，微控制单元主芯片控制供电电路模块。本发明提供了一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，设置有两组无线通讯模块，其中一组作为备用；设置对应的两组供电电路模块分别为两组无线通讯模块供电，当一组无线通讯模块出现故障时自动切换至另一组无线通讯模块；同时通过使两个无线通讯模块共用天线，解决两个天线之间信号干扰的问题。

Description

无线自组网双备份自切换智能电源装置
技术领域
本发明涉及一种无线自组网双备份自切换智能电源装置。
背景技术
在无线通讯技术领域，工业灯联网是指使用无线通讯组网技术将照明场所所有具有通信功能的灯具连接组网，组成工业灯联网。工业灯联网对控制范围内的每一套智能灯具进行开关、调光、定位控制，并可对每一套灯具的运行状况进行监控。工业灯联网系统的智能照明终端由智能电源和灯具构成。
电源作为常用的电器控制器件，但现有技术中的电源存在下面缺陷，其一，当只具有单一的无线通讯模块，当该无线通讯模块出现故障时，系统服务器与智能照明终端将无法正常通讯，严重影响正常作业进程；其二，当采用两组无线通讯模块，虽然解决了单一无线通讯模块出现故障时系统无法正常通讯这一问题，但是两组无线通讯模块及两组无线通讯模块的天线之间，存在信号相互干扰的问题，而且距离越近，干扰越严重。因此，如体提高通讯的质量成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明为提高通讯的质量，提供一种无线自组网双备份自切换智能电源装置。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，包括无线通讯模块、供电电路模块、天线自切换模块、微控制单元主芯片，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述供电电路模块包括第一供电电路模块和第二供电电路模块，所述第一供电电路模块为所述第一无线通讯模块供电，所述第二供电电路模块为所述第二无线通讯模块供电，所述天线自切换模块上设置有天线，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块都通过所述无线自切换模块连接至所述天线，所述微控制单元主芯片控制所述无线自切换模块将所述天线连接所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块分别与所述微控制单元主芯片电连接，所述微控制单元主芯片控制所述供电电路模块。
根据本实施例的一个技术方案，所述微控制单元主芯片检测到第一无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第二通讯模块。
根据本实施例的一个技术方案，所述微控制单元主芯片检测到第二无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第一通讯模块。
根据本实施例的一个技术方案，所述无线安装在天线座上。
根据本实施例的一个技术方案，所述天线座为表面贴装器件型IPEX天线座。
根据本实施例的一个技术方案，所述天线座的数量为两组，两组所述天线座并联设置。
根据本实施例的一个技术方案，所述无线通讯模块为LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、Thread、NFC、UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块。
根据本实施例的一个技术方案，所述无线通讯模块为ZigBee模块。
根据本实施例的一个技术方案，所述无线通讯模块采用芯片的型号为IC－F8913S－E－S。
根据本实施例的一个技术方案，所述供电电路模块采用芯片的型号为IC－SGM2019－3.3V。
根据本实施例的一个技术方案，所述天线自切换模块采用芯片的型号为IC－AS179－92。
本发明提供一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，设置有两组无线通讯模块，其中一组作为备用，解决现有技术单一无线通讯模块出现故障时，智能电源无法正常通讯的问题；设置对应的两组供电电路模块分别为两组无线通讯模块供电，当一组无线通讯模块出现故障时自动切换至另一组无线通讯模块，且有故障的一组无线通讯模块的供电电源自动拉低停止供电，解决两组无线通讯模块之间出现信号干扰的问题，确保了通讯品质。同时通过使两个无线通讯模块共用设置在天线自切换模块上的天线，解决两个无线通讯模块之间各自安装天线时，出现两个天线之间信号干扰的问题，进一步确保了信号质量。
附图说明
图1为实施例的第一无线通讯模块的电路示意图；
图2为实施例的第一供电电路模块的电路示意图；
图3为实施例的第二无线通讯模块的电路示意图；
图4为实施例的第二供电电路模块的电路示意图；
图5为实施例的天线自切换模块的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述：
本实施提供了一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，包括无线通讯模块、供电电路模块、天线自切换模块和微控制单元(MCU，Micro Controller Unit)主芯片，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，所述供电电路模块包括第一供电电路模块和第二供电电路模块，所述第一供电电路模块为所述第一无线通讯模块供电，所述第二供电电路模块为所述第二无线通讯模块供电，所述天线自切换模块上设置有天线，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块都通过所述天线自切换模块连接至所述天线，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第一天线通讯模块或所述第二无线通讯模块，所述第一通讯模块和所述第二无线通讯模块分别与所述微控制单元主芯片电连接，所述微控制单元主芯片控制所述供电电路模块。
所述无线通讯模块为LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、Thread、NFC、UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块，从而满足不同的通讯要求。无线通讯模块使各类终端设备具备联网信息传输能力，是各类智能终端得以接入物联网的信息入口，其是连接物联网感知层和网络层的关键环节，所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通讯模块汇聚至网络层，进而可通过云端管理平台对设备进行远程管控。
微控制单元主芯片又称为单片微型计算机或单片机，将多个功能整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合作不同组合控制，可与各模块进行交互通讯连接，常用的微控制单元主芯片包括STM32、ARM7TDMI或ARM9TDMI，本实施例中各器件或模块之间的连接方式均包括现有技术中的电连接方式，本领域技术人员根据相应的输入端、输出端或相对应的接口进行电连接，本发明的方案可实现在不同通讯环境下的要求，提高了通讯的品质。
在本实施例中，所述无线通讯模块为ZigBee模块。所述无线通讯模块采用芯片的型号为IC－F8913S－E－S，无线通讯模块上具有休眠控制，快速实现模块的休眠与唤醒，无线通讯模块还包括网络状态和状态指示端口，从而通过端口的电压信息得知网络状态的上线或下线以及得知休眠或唤醒状态；所述供电电路模块采用芯片的型号为IC－SGM2019－3.3V；所述天线自切换模块采用芯片的型号为IC－AS179－92。
具体的，如图1和图2所示，第一无线通讯模块和第一供电电路模块的电路示意图，第一无线通讯模块包括芯片U102M，第一供电电路模块包括芯片U107M，芯片U107M的电压输入端与电容CM06的一端、电容CM03的一端、电阻RM01的一端、芯片U107M的第一脚相连，电容CM06的另一端和电容CM03的另一端分别接地，电阻RM01的另一端与芯片U107M的第三脚相连，芯片107M的第三脚与微控制单元主芯片的ZB_OFF_M管脚相连，从而由微控制单元主芯片进行控制，芯片U107M的第二脚接地，芯片107M的第四脚与电容CM04的一端相连，电容CM04的另一端电容CM05的一端、电容CM07的一端相连，电容CM05的另一端和电容CM07的另一端皆与芯片U107M的第五脚相连，芯片U107M的第五脚还与电容CM01的一端、电容CM02的一端及第一通讯模块的电源输入端V33_ZB_M相连，从而可为第一通讯模块供电，电容CM01的另一端与电容CM02的另一端相连的接地。
具体的，如图3和图4所示，第二无线通讯模块和第二供电电路模块的电路示意图，第二无线通讯模块包括芯片U102A，第二供电电路模块包括芯片U107A，芯片U107A的电压输入端与电容CA06的一端、电容CA03的一端、电阻RA01的一端、芯片U107M的第一脚相连，电容CA06的另一端和电容CA03的另一端分别接地，电阻RA01的另一端与芯片U107A的第三脚相连，芯片107A的第三脚与微控制单元主芯片的ZB_OFF_A管脚相连，从而由微控制单元主芯片进行控制，芯片U107A的第二脚接地，芯片U107A的第四脚与电容CA04的一端相连，电容CA04的另一端与电容CA05的一端、电容CA07的一端相连，电容CA05的另一端和电容CA07的另一端皆与芯片U107A的第五脚相连，芯片U107A的第五脚还与电容CA01的一端、电容CA02的一端及第一通讯模块的电源输入端V33_ZB_A相连，从而可为第二通讯模块供电，电容CA01的另一端与电容CA02的另一端相连后接地。
具体的，如图5所示，天线自切换模块的芯片U106的第一脚经电容CP04连接第二无线通讯模块的无线端F8913D-E-S-2.4G-A，芯片U106的第二脚接地，芯片U106的第三脚经电容CP05连接第一无线通讯模块的天线端F7813D-E-S-2.4G-M，芯片U106的第四脚与电容CP03的一端、电阻RP02的一端相连，电容CP03的另一端接地，电阻RP02的另一端与微控制单元主芯片的RF1-ANT-CH管脚相连，从而由微控制单元主芯片进行控制，芯片U106的第五脚与电容CP111的一端、电阻RP03的一端相连，电容CP111的另一端接地，电阻RP03的另一端与电容CP112的一端、无线座相连，所述无线安装在无线座上，也就是芯片U106的第五脚接入天线ANT-2，电容CP112的另一端接地，芯片U106的第五脚与电容CP02的一端、电阻RP01的一端相连，电容CP02的另一端接地，电阻RP01的另一端与微控制单元主芯片的RF2-ANT-CH管脚相连，从而由微控制单元主芯片进行控制。
优选地，所述天线座为表面贴装器件(SMD、Surface Mounted Devices)型IPEX天线座，IPEX天线是一种作为射频电路和天线的接口，通过天线自切换模块的设计，使两个无线通讯模块之间共用一个天线，可解决两个无线通讯模块之间各自安装天线时出现两个天线之间信号干扰的问题，从而确保了信号质量。进一步的，所述天线座的数量为两组，两组所述天线座并联设置，防止其中一组损坏，另一组可作为备用，也不会影响正常的通讯。
所述微控制单元主芯片检测到第一无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第二通讯模块；所述微控制单元主芯片检测到第二无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第一通讯模块。
在本实施例中，当上行通讯单元发送多于两次(优选为三次)请求信号给第一无线通讯模块，但未得到响应，一方面微控制单元主芯片控制第一供电电路模块停止对第一无线通讯模块供电，并可向上行通讯单元发送故障报警信号，另一方面微控制单元主芯片控制第二供电电路模块为第二无线通讯模块供电，微控制单元主芯片控制第二无线通讯模块的天线端与天线自切换模块的天线连通；
当上行通讯单元发送多于两次请求信号给第二无线通讯模块，但未得到响应，一方面微控制单元主芯片控制第二供电电路模块停止对第二无线通讯模块供电，并向上行通讯单元发送故障报警信号，另一方面微控制单元主芯片控制第一供电电路模块为第一无线通讯模块供电，微控制单元主芯片控制第一无线通讯模块的天线端与天线自切换模块的天线连通，从而可确保正常通讯。
本发明提供一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，设置有两组无线通讯模块，其中一组作为备用，解决现有技术单一无线通讯模块出现故障时，智能电源无法正常通讯的问题；设置对应的两组供电电路模块分别为两组无线通讯模块供电，当一组无线通讯模块出现故障时自动切换至另一组无线通讯模块，且有故障的一组无线通讯模块的供电电源自动拉低停止供电，解决两组无线通讯模块之间出现信号干扰的问题，确保了通讯品质。同时通过使两个无线通讯模块共用设置在天线自切换模块上的天线，解决两个无线通讯模块之间各自安装天线时，出现两个天线之间信号干扰的问题，进一步确保了信号质量。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (11)

1.一种无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述无线自组网双备份自切换智能电源装置包括：
无线通讯模块，所述无线通讯模块包括第一无线通讯模块和第二无线通讯模块；
供电电路模块，所述供电电路模块包括第一供电电路模块和第二供电电路模块，所述第一供电电路模块为所述第一无线通讯模块供电，所述第二供电电路模块为所述第二无线通讯模块供电；
天线自切换模块，所述天线自切换模块上设置有天线，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块都通过所述天线自切换模块连接至所述天线；
微控制单元主芯片，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第一无线通讯模块或所述第二无线通讯模块，所述第一无线通讯模块和所述第二无线通讯模块分别与所述微控制单元主芯片电连接，所述微控制单元主芯片控制所述供电电路模块。
2.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述微控制单元主芯片检测到第一无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第二通讯模块。
3.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述微控制单元主芯片检测到第二无线通讯模块故障时，所述微控制单元主芯片关闭所述第二供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片打开所述第一供电电路模块的供电，所述微控制单元主芯片控制所述天线自切换模块将所述天线连接所述第一通讯模块。
4.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述无线安装在天线座上。
5.根据权利要求4所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述天线座为表面贴装器件型IPEX天线座。
6.根据权利要求4或5所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述天线座的数量为两组，两组所述天线座并联设置。
7.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述无线通讯模块为LoRa、ZigBee、wifi、lifi、NBIOT、WinSon、Sigfox、Z-ware、SUb-1GHz、433MHz、2.4GHz、ZETA、Thread、NFC、UWB、蓝牙、4G、5G中的一种模块。
8.根据权利要求7所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述无线通讯模块为ZigBee模块。
9.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用芯片的型号为IC－F8913S－E－S。
10.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述供电电路模块采用芯片的型号为IC－SGM2019－3.3V。
11.根据权利要求1所述的无线自组网双备份自切换智能电源装置，其特征在于，所述天线自切换模块采用芯片的型号为IC－AS179－92。
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