CN207652455U - 一种支持多类型端口的通信管理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种支持多类型端口的通信管理装置，属于电力设备状态监测的技术领域；解决的技术问题为：提供一种具有多种通讯方式的通信管理装置；采用的技术方案为：包括CPU主控芯片、串行通信电路、微功率无线通信电路、以太网通信电路、振动检测电路、告警电路、电源电路、开关量输入电路和开关量输出电路；CPU主控芯片分别与串行通信电路、微功率无线通信电路、以太网通信电路双向连接，振动检测电路的输出端与CPU主控芯片的输入端相连，开关量输入电路的输出端与CPU主控芯片的输入端相连，CPU主控芯片的输出端与开关量输出电路的输入端相连，CPU主控芯片的输出端与告警电路的输入端相连；适用于电力系统。
Description
技术领域
本实用新型一种支持多类型端口的通信管理装置，属于电力设备状态监测的技术领域。
背景技术
随着我国经济的高速发展，发电和用电总量迅速增长，发电端和用电端各种设备的智能化也是当下时代的一种焦点。
随着智能化的普及，市场上现有的网关/数据转发设备支持设备数量少、通信端口种类少、质量参差不齐等缺陷也是越来越被重视，适用于多种智能化设备通信互连的需求也是越来越强烈。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种具有多种通讯方式的通信管理装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种支持多类型端口的通信管理装置，包括CPU主控芯片、串行通信电路、微功率无线通信电路、以太网通信电路、振动检测电路、告警电路、电源电路、开关量输入电路和开关量输出电路；所述CPU主控芯片的串行通信端口与串行通信电路双向连接，所述CPU主控芯片的无线通信端口与微功率无线通信电路双向连接，所述CPU主控芯片的以太网通信端口与以太网通信电路双向连接，所述振动检测电路的输出端与CPU主控芯片的输入端相连，所述开关量输入电路的输出端与CPU主控芯片的输入端相连，所述CPU主控芯片的输出端与开关量输出电路的输入端相连，所述CPU主控芯片的输出端与告警电路的输入端相连，所述电源电路为整个通信管理装置供电；所述开关量输入电路的输入端与外部电力设备的状态输出端相连，所述开关量输出电路的输出端与外部电力设备的状态输入端相连。
优选地，所述电源电路包括电源输入电路、降压电路和电源输出电路，所述电源输入电路的输入端与外部直流电源的输出端相连，所述电源输入电路的输出端通过降压电路与电源输出电路的输入端相连。
优选地，所述电源输入电路的电路结构为：包括电容C100和电容C33，所述电容C100的一端分别与二极管V30的负极、电容C33的一端、直流电源输入端相连，所述电容C100的另一端分别与电容C33的另一端、电感L2的一端连接后接地，所述二极管V30的正极串接保险丝F1后与压敏电阻RV1的一端、电源输入电路的电源输出端相连，所述电感L2的另一端与压敏电阻RV1的另一端连接后接地。
优选地，所述串行通信电路包括：光电耦合器BO16、光电耦合器BO17、光电耦合器BO18和接口芯片D9；
所述光电耦合器BO16的原边阳极串接电阻R46后与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO16的原边阴极串接电阻R50后与接口芯片D9的输出端RO相连，所述光电耦合器BO16的副边集电极分别与电阻R62的一端、CPU主控芯片的接收端RXD相连，所述电阻R62的另一端与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO16的副边发射极接地；
所述光电耦合器BO17的原边阳极串接电阻R66后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO17的原边阴极与CPU主控芯片的发射端TXD相连，所述光电耦合器BO17的副边集电极分别与电阻R54的一端、接口芯片D9的接收使能端RE、接口芯片D9的发射使能端DE相连，所述光电耦合器BO17的副边发射极接地；
所述光电耦合器BO18的原边阳极串接电阻R71后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO18的原边阴极与CPU主控芯片的使能端485_EN相连，所述光电耦合器BO18的副边集电极与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO18的副边发射极分别与电阻R58的一端、接口芯片D9的驱动输入端DI相连，所述电阻R18的另一端接地；
所述接口芯片D9的电源端VCC与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述接口芯片D9的差分信号发送端B分别与电阻R77的一端、放电管T3的一端、二极管V24的负极相连，所述电阻R77的另一端接地，所述放电管T3的另一端分别与接口芯片D9的差分信号发送端A、电阻R78的一端、二极管V25的负极相连，所述电阻R78的另一端接地，所述二极管V24的正极与二极管V25的正极连接后接地，所述接口芯片D9的接地端GND接地，所述电源输出电路的VCC2电源端串接电容C18后接地。
优选地，还包括：USB_HOST通信电路和USB_OTG通信电路，所述USB_HOST通信电路与CPU主控芯片双向连接，所述USB_OTG通信电路与CPU主控芯片双向连接。
优选地，还包括：机箱，所述CPU主控芯片、串行通信电路、微功率无线通信电路、以太网通信电路、振动检测电路、告警电路、电源电路、开关量输入电路和开关量输出电路均设置在机箱内。
优选地，所述机箱为防尘、防水机箱，且防护等级为IP65。
优选地，所述机箱由铝制材料制成。
优选地，所述直流电源输入端输入的电压为DC24V。
优选地，所述CPU主控芯片为型号EM9281的工控主板。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本实用新型通过多种方式的通信电路，可实现与外部电力设备的数据交互，其中，通过串行通信电路或以太网通信电路实现了与本地电力设备的数据连接，通过微功率无线通信电路实现了与外部无线终端以及后台系统的数据交互，实用性强。
2、本实用新型中，通过振动检测电路可监控本通信管理装置的振动情况，当设备处于正常工作模式且发生异常振动时，则判定设备处于异常状况，可能处于被盗窃或机箱处于异常状况，此时装置内的告警电路会发出告警尖叫声，极大的保护了设备的安全运行。
附图说明
下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。
图1为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置的电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置中电源输入电路的电路原理图；
图3为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置中串行通信电路的电路原理图；
图4为本实用新型实施例二提供的一种支持多类型端口的通信管理装置的电路结构示意图；
图中：101为CPU主控芯片，102为串行通信电路，103为以太网通信电路
104为微功率无线通信电路， 105为振动检测电路，106为告警电路，107为电源电路，108为开关量输入电路，109为开关量输出电路，1010为USB_HOST通信电路，1011为USB_OTG通信电路。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置的电路结构示意图；如图1所示，一种支持多类型端口的通信管理装置，包括CPU主控芯片101、串行通信电路102、微功率无线通信电路104、以太网通信电路103、振动检测电路105、告警电路106、电源电路107、开关量输入电路108和开关量输出电路109；所述CPU主控芯片101的串行通信端口与串行通信电路102双向连接，所述CPU主控芯片101的无线通信端口与微功率无线通信电路104双向连接，所述CPU主控芯片101的以太网通信端口与以太网通信电路103双向连接，所述振动检测电路105的输出端与CPU主控芯片101的输入端相连，所述开关量输入电路108的输出端与CPU主控芯片101的输入端相连，所述CPU主控芯片101的输出端与开关量输出电路109的输入端相连，所述CPU主控芯片101的输出端与告警电路106的输入端相连，所述电源电路107为整个通信管理装置供电；所述开关量输入电路108的输入端与外部电力设备的状态输出端相连，所述开关量输出电路109的输出端与外部电力设备的状态输入端相连。
本实施例中，串行通信电路102支持的通信速率范围是1200bps-119200bps，微功率无线通信电路104支持标准802.11b/g/n等无线协议，支持多种组网模式，支持快速联网设置等便捷功能，支持超低功耗工作模式，以太网通信电路103采用RJ45端子，内置变压器模块，具备隔离功能，保证以太网通信的安全可靠；
本实用新型通过多种方式的通信电路，可实现与外部电力设备的数据交互，其中，通过串行通信电路102或以太网通信电路103实现了与本地电力设备的数据连接，通过微功率无线通信电路104实现了与外部无线终端以及后台系统的数据交互；通过振动检测电路105可监控本通信管理装置的振动情况，当设备处于正常工作模式且发生异常振动时，则判定设备处于异常状况，可能处于被盗窃或机箱处于异常状况，此时装置内的告警电路106会发出告警尖叫声，极大的保护了设备的安全运行。
具体地，所述电源电路包括电源输入电路、降压电路和电源输出电路，所述电源输入电路的输入端与外部直流电源的输出端相连，所述电源输入电路的输出端通过降压电路与电源输出电路的输入端相连。
图2为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置中电源输入电路的电路原理图，如图2所示，所述电源输入电路的电路结构为：包括电容C100和电容C33，所述电容C100的一端分别与二极管V30的负极、电容C33的一端、直流电源输入端相连，所述电容C100的另一端分别与电容C33的另一端、电感L2的一端连接后接地，所述二极管V30的正极串接保险丝F1后与压敏电阻RV1的一端、电源输入电路的电源输出端相连，所述电感L2的另一端与压敏电阻RV1的另一端连接后接地。
本实施例中的电源输入电路，充分考虑了用电的安全性和EMC性能；使用压敏电阻RV1作为第一层浪涌保护，使用自恢复保险丝F1作为第二层的过流（短路）保护，使用单向二极管构成第三层的极性保护，使用电感L2提高电路的EMI性能，最后共模电感L2和电容C100、C33的组合构成一个LC电路，可以有效抑制外部输入的高频信号，起到稳定电源波形的作用，本电路充分考虑了器件响应速率、保护原理和布局顺序，电路结构合理可靠。
图3为本实用新型实施例一提供的一种支持多类型端口的通信管理装置中串行通信电路的电路原理图，如图3所示，所述串行通信电路102包括：光电耦合器BO16、光电耦合器BO17、光电耦合器BO18和接口芯片D9；所述光电耦合器BO16的原边阳极串接电阻R46后与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO16的原边阴极串接电阻R50后与接口芯片D9的输出端RO相连，所述光电耦合器BO16的副边集电极分别与电阻R62的一端、CPU主控芯片101的接收端RXD相连，所述电阻R62的另一端与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO16的副边发射极接地；所述光电耦合器BO17的原边阳极串接电阻R66后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO17的原边阴极与CPU主控芯片101的发射端TXD相连，所述光电耦合器BO17的副边集电极分别与电阻R54的一端、接口芯片D9的接收使能端RE、接口芯片D9的发射使能端DE相连，所述光电耦合器BO17的副边发射极接地；所述光电耦合器BO18的原边阳极串接电阻R71后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO18的原边阴极与CPU主控芯片101的使能端485_EN相连，所述光电耦合器BO18的副边集电极与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO18的副边发射极分别与电阻R58的一端、接口芯片D9的驱动输入端DI相连，所述电阻R18的另一端接地；所述接口芯片D9的电源端VCC与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述接口芯片D9的差分信号发送端B分别与电阻R77的一端、放电管T3的一端、二极管V24的负极相连，所述电阻R77的另一端接地，所述放电管T3的另一端分别与接口芯片D9的差分信号发送端A、电阻R78的一端、二极管V25的负极相连，所述电阻R78的另一端接地，所述二极管V24的正极与二极管V25的正极连接后接地，所述接口芯片D9的接地端GND接地，所述电源输出电路的VCC2电源端串接电容C18后接地。
本实施例中，所述电源输出电路的VCC2电源端输出的电压为DC5V。
本实施例中，充分考虑了电磁兼容可能造成的损坏，使用放电管T3作为一级防护电路，二极管V24和二极管V25实现对串行通讯信号的二级共模保护；接口芯片D9实现差分信号至TTL信号的电平转换，接收信号“RXDM”和发送信号“TXDM”、使能信号“TXD_ENM”经过光电耦合器BO16、BO17和BO18后隔离转换成LVTTL信号送至CPU主控芯片101。
图4为本实用新型实施例二提供的一种支持多类型端口的通信管理装置的电路结构示意图，在实施例一的基础上，还包括：USB_HOST通信电路1010和USB_OTG通信电路1011，所述USB_HOST通信电路1010与CPU主控芯片101双向连接，所述USB_OTG通信电路1011与CPU主控芯片101双向连接。
此外，本实用新型还包括：机箱，所述CPU主控芯片101、串行通信电路102、微功率无线通信电路104、以太网通信电路103、振动检测电路105、告警电路106、电源电路107、开关量输入电路108和开关量输出电路109均设置在机箱内。
所述机箱为防尘、防水机箱，且防护等级为IP65，所述机箱由铝制材料制成。
所述直流电源输入端输入的电压为DC24V，所述CPU主控芯片101为型号EM9281的工控主板。
本实用新型可应用于高压开关柜、电容器、发电机组等设备无线测温移动巡检系统的应用，同样也可适用于各种需要实现大量就地化智能设备数据的交互与上送的场合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：包括CPU主控芯片（101）、串行通信电路（102）、微功率无线通信电路（104）、以太网通信电路（103）、振动检测电路（105）、告警电路（106）、电源电路（107）、开关量输入电路（108）和开关量输出电路（109），所述CPU主控芯片（101）为型号EM9281的工控主板；
所述CPU主控芯片（101）的串行通信端口与串行通信电路（102）双向连接，所述CPU主控芯片（101）的无线通信端口与微功率无线通信电路（104）双向连接，所述CPU主控芯片（101）的以太网通信端口与以太网通信电路（103）双向连接，所述振动检测电路（105）的输出端与CPU主控芯片（101）的输入端相连，所述开关量输入电路（108）的输出端与CPU主控芯片（101）的输入端相连，所述CPU主控芯片（101）的输出端与开关量输出电路（109）的输入端相连，所述CPU主控芯片（101）的输出端与告警电路（106）的输入端相连，所述电源电路（107）为整个通信管理装置供电；
所述开关量输入电路（108）的输入端与外部电力设备的状态输出端相连，所述开关量输出电路（109）的输出端与外部电力设备的状态输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述电源电路包括电源输入电路、降压电路和电源输出电路，所述电源输入电路的输入端与外部直流电源的输出端相连，所述电源输入电路的输出端通过降压电路与电源输出电路的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述电源输入电路的电路结构为：包括电容C100和电容C33，所述电容C100的一端分别与二极管V30的负极、电容C33的一端、直流电源输入端相连，所述电容C100的另一端分别与电容C33的另一端、电感L2的一端连接后接地，所述二极管V30的正极串接保险丝F1后与压敏电阻RV1的一端、电源输入电路的电源输出端相连，所述电感L2的另一端与压敏电阻RV1的另一端连接后接地。
4.根据权利要求3所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述串行通信电路（102）包括：光电耦合器BO16、光电耦合器BO17、光电耦合器BO18和接口芯片D9；
所述光电耦合器BO16的原边阳极串接电阻R46后与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO16的原边阴极串接电阻R50后与接口芯片D9的输出端RO相连，所述光电耦合器BO16的副边集电极分别与电阻R62的一端、CPU主控芯片（101）的接收端RXD相连，所述电阻R62的另一端与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO16的副边发射极接地；
所述光电耦合器BO17的原边阳极串接电阻R66后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO17的原边阴极与CPU主控芯片（101）的发射端TXD相连，所述光电耦合器BO17的副边集电极分别与电阻R54的一端、接口芯片D9的接收使能端RE、接口芯片D9的发射使能端DE相连，所述光电耦合器BO17的副边发射极接地；
所述光电耦合器BO18的原边阳极串接电阻R71后与电源输出电路的3.3V电源端相连，所述光电耦合器BO18的原边阴极与CPU主控芯片（101）的使能端485_EN相连，所述光电耦合器BO18的副边集电极与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述光电耦合器BO18的副边发射极分别与电阻R58的一端、接口芯片D9的驱动输入端DI相连，所述电阻R18的另一端接地；
所述接口芯片D9的电源端VCC与电源输出电路的VCC2电源端相连，所述接口芯片D9的差分信号发送端B分别与电阻R77的一端、放电管T3的一端、二极管V24的负极相连，所述电阻R77的另一端接地，所述放电管T3的另一端分别与接口芯片D9的差分信号发送端A、电阻R78的一端、二极管V25的负极相连，所述电阻R78的另一端接地，所述二极管V24的正极与二极管V25的正极连接后接地，所述接口芯片D9的接地端GND接地，所述电源输出电路的VCC2电源端串接电容C18后接地。
5.根据权利要求3所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：还包括：USB_HOST通信电路（1010）和USB_OTG通信电路（1011），所述USB_HOST通信电路（1010）与CPU主控芯片（101）双向连接，所述USB_OTG通信电路（1011）与CPU主控芯片（101）双向连接。
6.根据权利要求5所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：还包括：机箱，所述CPU主控芯片（101）、串行通信电路（102）、微功率无线通信电路（104）、以太网通信电路（103）、振动检测电路（105）、告警电路（106）、电源电路（107）、开关量输入电路（108）和开关量输出电路（109）均设置在机箱内。
7.根据权利要求6所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述机箱为防尘、防水机箱，且防护等级为IP65。
8.根据权利要求7所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述机箱由铝制材料制成。
9.根据权利要求3所述的一种支持多类型端口的通信管理装置，其特征在于：所述直流电源输入端输入的电压为DC24V。
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