CN114156705A - 一种基于opencpu方案的智能面板插座及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于OPENCPU方案的智能面板插座，包括外部的插座外壳主体，所述插座外壳主体上设置有互相间隔设置且结构相同的插孔模块，所述插座外壳主体内设置有电路板，所述电路板包括通信板和电源板，所述通信板和电源板上分别设置有接插件口，所述通信板上的接插件口和电源板上的接插件口之间通过排针电性连接，借此，本发明具有采用的OPENCPU方案可以使产品设计时不再依赖独立的MCU芯片做控制，大大降低了产品成本，减小了设计难度，避免了MCU芯片供应问题造成的生产供货问题的优点。

Description

一种基于OPENCPU方案的智能面板插座及其系统
技术领域
本发明属于电源开关控制及电量计量技术领域，特别涉及一种基于OPENCPU方案的智能面板插座及其系统。
背景技术
目前，市面上大多数两轮电动车充电桩采用集中式设计，需要一个网关控制插座，单个插座不具备独立控制和电量采集能力，造成设备安装成本高，设备故障高。而采用独立式设计的设备，虽具备独立控制插孔开关和电路采集的能力，但价格普遍较高，造成投资者的采购意愿不足。
目前充电桩设计主要采用MCU控制的电路设计方案，设计成本高，且在当前市场“缺芯”的情况下，普遍面临供货紧张甚至断供的问题。
目前市场上独立式设计的充电桩产品普遍体积较大，为设备安装及后期维护造成不便。
发明内容
本发明提出一种基于OPENCPU方案的智能面板插座及其系统，解决了现有技术中的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于OPENCPU方案的智能面板插座，包括外部的插座外壳主体，所述插座外壳主体上设置有互相间隔设置且结构相同的插孔模块，所述插座外壳主体内设置有电路板，所述电路板包括通信板和电源板，所述通信板和电源板上分别设置有接插件口，所述通信板上的接插件口和电源板上的接插件口之间通过排针电性连接。
采用横向两组插孔的分布格局，增加插孔间距离，进一步避免插孔间插拔造成影响，可以在86型面板大小的规格内实现两路具备独立控制和电量采集能力的两孔输出插孔。能够实现远程通断电控制，电量采集、支持空载、充满、计时、过温、过流和过载等多种断电方式等功能，满足电动车充电、共享电器开关控制的需求。本方面由电路板(包含电源板、通信板两部分)、外壳边框、外壳中壳、外壳底壳、插孔模块等部分组成。
作为一种优选的实施方式，该系统包括通信模组，与通信模组电性连接的SIM/eSIM卡驱动模块、天线接口、电源及网络状态指示灯、看门狗电路模块、程序烧录模块、继电器驱动电路模块、电源模块、插口状态指示灯、电量计量模块和两路输出插孔及控制继电器。
作为一种优选的实施方式，所述通信板上设置有OPENCPU模组电路，所述OPENCPU模组电路包括第一控制芯片U4，所述第一控制芯片U4的第二十九引脚第三十引脚之间通过二极管D3电性连接，所述第二十九引脚第三十引脚之间并联有电容C12、电容C13、电容C14和电容C15，所述第一控制芯片U4的第三十五引脚和第三十六引脚之间电性连接有电容C8、电容C10、电容C11和电容C9，所述第一控制芯片U4的第三十七引脚电性连接在电容C8上，所述第一控制芯片U4的第三十八引脚接地，所述第一控制芯片U4的第四十五引脚、第四十四引脚和第四十三引脚依次连接后接地，所述第一控制芯片U4的第四十六引脚上电性连接有芯片RF1，所述第一控制芯片U4的第四十七引脚接地，所述第一控制芯片U4的第五十五引脚上电性连接有芯片J1，所述芯片J1与第一控制芯片U4的第五十五引脚之间电性连接有二极管D2，所述二极管D2另一端接地，所述芯片J2上电性连接有电阻R5,所述电阻R5的另一端接地，所述第一控制芯片U4的第六十二引脚、第六十三引脚、第六十四引脚、第六十五引脚、第六十六引脚、第六十七引脚上分别电性连接有电容C7、电容C6、电容C5、电容C4、电容C3和电容C2，所述电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7另一端依次连接并接地，所述第一控制芯片U4的第七十三引脚接地，所述第一控制芯片U4的第七十四引脚电性连接电阻R2，所述电阻R2与第一控制芯片U4的第七十三引脚电性连接。
作为一种优选的实施方式，所述电源板上设置有电量计量模块，所述电量计量模块包括芯片U4，所述芯片U4的第一引脚上电性连接有电容C11，所述电容C11的另一端接地，所述芯片U4的第三引脚上并联有电容C7和电阻R10，所述电容C7的另一端接地，所述芯片U4的第四引脚上并联有电容C10和电阻R15，所述电阻R10的另一端与电阻R15的另一端之间通过电阻R11电性连接，所述电阻R10处设置有链接过孔N左，所述芯片U4的第五引脚上并联有电容C12和电阻R16，所述电容C12的另一端接地，所述芯片U4的第六引脚上并联有电容C13和电阻R22，所述电阻R16的另一端与电阻R22的另一端之间通过电阻R19电性连接电性连接，所述电阻R16的另一端设置有链接过孔N右，所述芯片U4的第七引脚上并联有电阻R25、电阻R30和电容C14，所述电容C14的另一端与电阻R30的另一端电性连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R25另一端分别电性连接有电阻R29、电阻R28、电阻R27和电阻R26，所述链接过孔N左和链接过孔N右处设置有两路插孔独立控制电路。
作为一种优选的实施方式，所述两路插孔独立控制电路包括与链接过孔N左相对应的第一插孔独立控制电路和与链接过孔N右相对应的第二插孔控制电路。
作为一种优选的实施方式，所述第一插孔控制电路包括串联的二极管D5和电阻R13,所述电阻R13一端电性连接有继电器JK1，所述继电器JK1的另一端与二极管D5电性连接，所述继电器JK1上设置有链接过孔L左，所述链接过孔L左与链接过孔N左相对应，所述第二插孔控制电路包括串联的二极管D6和电阻R20,所述电阻R20一端电性连接有继电器JK2，所述继电器JK2的另一端与二极管D6电性连接，所述继电器JK2上设置有链接过孔L右，所述链接过孔L右与链接过孔N右相对应。
作为一种优选的实施方式，所述通信板上设置有LED和继电器驱动电路，所述LED和继电器驱动电路包括第二控制芯片U5，所述第二控制芯片U5的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚上分别电性连接有电阻R14、电阻R13、电阻R12、电阻R11、电阻R10和电阻R9，所述电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14均与控制芯片U5第八引脚并接地。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
1、本发明采用的OPENCPU方案可以使产品设计时不再依赖独立的MCU芯片做控制，大大降低了产品成本，减小了设计难度，避免了MCU芯片供应问题造成的生产供货问题；
2、本发明通过合理且紧凑的设计，在86面板规格内实现了两路独立控制的输出插孔，进一步降低成本，使得本发明的的单口平均成本接近集中式设计的充电桩。
3、由于本发明采用86型面板规格设计，使得本发明的安装应用场景较普通充电桩更具有普适性；并且可以不局限于两轮电动车充电领域使用；
4、本发明的插座采用横向两组插孔的分布格局，增加插孔间距离，进一步避免插孔间插拔造成影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明通信板和电路板的结构示意图；
图3为本发明的系统原理框图；
图4为本发明的通信板电路原理图；
图5为本发明的电源板电路原理图；
图6为图4中使用模组OPENCPU的电路原理图；
图7为图5中电量计量的电路原理图；
图8为两路插孔独立控制的电路原理图；
图9为LED和继电器驱动的电路原理图。
图中，1-通信板；2-接插件口；3-电源板；4-插座外壳主体；5-插孔模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～图9所示，一种基于OPENCPU方案的智能面板插座，包括外部的插座外壳主体4，所述插座外壳主体4上设置有互相间隔设置且结构相同的插孔模块5，所述插座外壳主体4内设置有电路板，所述电路板包括通信板1和电源板3，所述通信板1和电源板3上分别设置有接插件口2，所述通信板1上的接插件口2和电源板3上的接插件口2之间通过排针电性连接。
采用横向两组插孔的分布格局，增加插孔间距离，进一步避免插孔间插拔造成影响，可以在86型面板大小的规格内实现两路具备独立控制和电量采集能力的两孔输出插孔。能够实现远程通断电控制，电量采集、支持空载、充满、计时、过温、过流和过载等多种断电方式等功能，满足电动车充电、共享电器开关控制的需求。本方面由电路板(包含电源板3、通信板1两部分)、外壳边框、外壳中壳、外壳底壳、插孔模块5等部分组成。
该系统包括通信模组，与通信模组电性连接的SIM/eSIM卡驱动模块、天线接口、电源及网络状态指示灯、看门狗电路模块、程序烧录模块、继电器驱动电路模块、电源模块、插口状态指示灯、电量计量模块和两路输出插孔及控制继电器。
所述通信板1上设置有OPENCPU模组电路，所述OPENCPU模组电路包括第一控制芯片U4，所述第一控制芯片U4的第二十九引脚第三十引脚之间通过二极管D3电性连接，所述第二十九引脚第三十引脚之间并联有电容C12、电容C13、电容C14和电容C15，所述第一控制芯片U4的第三十五引脚和第三十六引脚之间电性连接有电容C8、电容C10、电容C11和电容C9，所述第一控制芯片U4的第三十七引脚电性连接在电容C8上，所述第一控制芯片U4的第三十八引脚接地，所述第一控制芯片U4的第四十五引脚、第四十四引脚和第四十三引脚依次连接后接地，所述第一控制芯片U4的第四十六引脚上电性连接有芯片RF1，所述第一控制芯片U4的第四十七引脚接地，所述第一控制芯片U4的第五十五引脚上电性连接有芯片J1，所述芯片J1与第一控制芯片U4的第五十五引脚之间电性连接有二极管D2，所述二极管D2另一端接地，所述芯片J2上电性连接有电阻R5,所述电阻R5的另一端接地，所述第一控制芯片U4的第六十二引脚、第六十三引脚、第六十四引脚、第六十五引脚、第六十六引脚、第六十七引脚上分别电性连接有电容C7、电容C6、电容C5、电容C4、电容C3和电容C2，所述电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7另一端依次连接并接地，所述第一控制芯片U4的第七十三引脚接地，所述第一控制芯片U4的第七十四引脚电性连接电阻R2，所述电阻R2与第一控制芯片U4的第七十三引脚电性连接。
所述电源板3上设置有电量计量模块，所述电量计量模块包括芯片U4，所述芯片U4的第一引脚上电性连接有电容C11，所述电容C11的另一端接地，所述芯片U4的第三引脚上并联有电容C7和电阻R10，所述电容C7的另一端接地，所述芯片U4的第四引脚上并联有电容C10和电阻R15，所述电阻R10的另一端与电阻R15的另一端之间通过电阻R11电性连接，所述电阻R10处设置有链接过孔N左，所述芯片U4的第五引脚上并联有电容C12和电阻R16，所述电容C12的另一端接地，所述芯片U4的第六引脚上并联有电容C13和电阻R22，所述电阻R16的另一端与电阻R22的另一端之间通过电阻R19电性连接电性连接，所述电阻R16的另一端设置有链接过孔N右，所述芯片U4的第七引脚上并联有电阻R25、电阻R30和电容C14，所述电容C14的另一端与电阻R30的另一端电性连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R25另一端分别电性连接有电阻R29、电阻R28、电阻R27和电阻R26，所述链接过孔N左和链接过孔N右处设置有两路插孔独立控制电路。
所述两路插孔独立控制电路包括与链接过孔N左相对应的第一插孔独立控制电路和与链接过孔N右相对应的第二插孔控制电路。所述第一插孔控制电路包括串联的二极管D5和电阻R12,所述电阻R12一端电性连接有继电器JK1，所述继电器JK1的另一端与二极管D5电性连接，所述继电器JK1上设置有链接过孔L左，所述链接过孔L左与链接过孔N左相对应，所述第二插孔控制电路包括串联的二极管D6和电阻R21,所述电阻R21一端电性连接有继电器JK2，所述继电器JK2的另一端与二极管D6电性连接，所述继电器JK2上设置有链接过孔L右，所述链接过孔L右与链接过孔N右相对应。所述通信板上设置有LED和继电器驱动电路，所述LED和继电器驱动电路包括第二控制芯片U5，所述第二控制芯片U5的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚上分别电性连接有电阻R14、电阻R13、电阻R12、电阻R11、电阻R10和电阻R9，所述电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14均与控制芯片U5第八引脚并接地。
电路板包含电源板3和通信板1两块，强电电路和弱点电路分开设计，物理隔离，以保证电路安全稳定。其中电源板3主要为连接市电、将市电转化成电子元器件所需5V和3.3V电源、两路插孔开关控制、保险丝、电量采集、插孔状态指示灯等功能；采用两路电流一路电压采集能力的电量计量芯片，以实现两路插孔独立电量计量。采用两组继电器来分别控制1口、2口两组插孔，以实现两路插孔独立开关控制。通信板1主要为4G通信模组、继电器驱动、SIM卡槽或eSIM卡芯片、看门狗、状态指示灯、烧录串口等电路。通过采用移远EC600N模组的OPENCPU方案，将模组的CPU作为设备的主控CPU来使用；较市面现有的方案，可以减少一个主控CPU；不仅降低了成本，也避免了芯片“缺芯”的难题。通过电源板3和通信板1平行放置，并采用定制的接插件进行连接，以实现将电路板放置86型面板狭小的体积内，并保证电气安全。其中接插件起到供电、通信和位置固定的作用。通过加厚86型面板露出墙体部分的厚度，以放置两组平行的符合国标的带安全门两孔插孔模块5，两组插孔间接为10mm，以保证绝大部分充电器插头在两路插口同时充电时不相互影响。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于OPENCPU方案的智能面板插座，其特征在于，包括外部的插座外壳主体，所述插座外壳主体上设置有互相间隔设置且结构相同的插孔模块，所述插座外壳主体内设置有电路板，所述电路板包括通信板和电源板，所述通信板和电源板上分别设置有接插件口，所述通信板上的接插件口和电源板上的接插件口之间通过排针电性连接。
2.一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，包括如权利要求1所述的插座，其特征在于，该系统包括通信模组，与通信模组电性连接的SIM/eSIM卡驱动模块、天线接口、电源及网络状态指示灯、看门狗电路模块、程序烧录模块、继电器驱动电路模块、电源模块、插口状态指示灯、电量计量模块和两路输出插孔及控制继电器。
3.根据权利要求2所述的一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，其特征在于，所述通信板上设置有OPENCPU模组电路，所述OPENCPU模组电路包括第一控制芯片U4，所述第一控制芯片U4的第二十九引脚第三十引脚之间通过二极管D3电性连接，所述第二十九引脚第三十引脚之间并联有电容C12、电容C13、电容C14和电容C15，所述第一控制芯片U4的第三十五引脚和第三十六引脚之间电性连接有电容C8、电容C10、电容C11和电容C9，所述第一控制芯片U4的第三十七引脚电性连接在电容C8上，所述第一控制芯片U4的第三十八引脚接地，所述第一控制芯片U4的第四十五引脚、第四十四引脚和第四十三引脚依次连接后接地，所述第一控制芯片U4的第四十六引脚上电性连接有芯片RF1，所述第一控制芯片U4的第四十七引脚接地，所述第一控制芯片U4的第五十五引脚上电性连接有芯片J1，所述芯片J1与第一控制芯片U4的第五十五引脚之间电性连接有二极管D2，所述二极管D2另一端接地，所述芯片J2上电性连接有电阻R5,所述电阻R5的另一端接地，所述第一控制芯片U4的第六十二引脚、第六十三引脚、第六十四引脚、第六十五引脚、第六十六引脚、第六十七引脚上分别电性连接有电容C7、电容C6、电容C5、电容C4、电容C3和电容C2，所述电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电容C7另一端依次连接并接地，所述第一控制芯片U4的第七十三引脚接地，所述第一控制芯片U4的第七十四引脚电性连接电阻R2，所述电阻R2与第一控制芯片U4的第七十三引脚电性连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，其特征在于，所述电源板上设置有电量计量模块，所述电量计量模块包括芯片U4，所述芯片U4的第一引脚上电性连接有电容C11，所述电容C11的另一端接地，所述芯片U4的第三引脚上并联有电容C7和电阻R10，所述电容C7的另一端接地，所述芯片U4的第四引脚上并联有电容C10和电阻R15，所述电阻R10的另一端与电阻R15的另一端之间通过电阻R11电性连接，所述电阻R10处设置有链接过孔N左，所述芯片U4的第五引脚上并联有电容C12和电阻R16，所述电容C12的另一端接地，所述芯片U4的第六引脚上并联有电容C13和电阻R22，所述电阻R16的另一端与电阻R22的另一端之间通过电阻R19电性连接电性连接，所述电阻R16的另一端设置有链接过孔N右，所述芯片U4的第七引脚上并联有电阻R25、电阻R30和电容C14，所述电容C14的另一端与电阻R30的另一端电性连接，所述电容C14的另一端接地，所述电阻R25另一端分别电性连接有电阻R29、电阻R28、电阻R27和电阻R26，所述链接过孔N左和链接过孔N右处设置有两路插孔独立控制电路。
5.根据权利要求4所述的一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，其特征在于，所述两路插孔独立控制电路包括与链接过孔N左相对应的第一插孔独立控制电路和与链接过孔N右相对应的第二插孔控制电路。
6.根据权利要求5所述的一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，其特征在于，所述第一插孔控制电路包括串联的二极管D5和电阻R12,所述电阻R12一端电性连接有继电器JK1，所述继电器JK1的另一端与二极管D5电性连接，所述继电器JK1上设置有链接过孔L左，所述链接过孔L左与链接过孔N左相对应，所述第二插孔控制电路包括串联的二极管D6和电阻R21,所述电阻R21一端电性连接有继电器JK2，所述继电器JK2的另一端与二极管D6电性连接，所述继电器JK2上设置有链接过孔L右，所述链接过孔L右与链接过孔N右相对应。
7.根据权利要求3所述的一种基于OPENCPU方案的智能面板插座系统，其特征在于，所述通信板上设置有LED和继电器驱动电路，所述LED和继电器驱动电路包括第二控制芯片U5，所述第二控制芯片U5的第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚和第六引脚上分别电性连接有电阻R14、电阻R13、电阻R12、电阻R11、电阻R10和电阻R9，所述电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13和电阻R14均与控制芯片U5第八引脚并接地。
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