CN207882899U - 一种电子设备多级互联装置和互联系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设备多级互联技术领域，提供了一种电子设备多级互联装置和互联系统。其中，装置包括PCB板，所述PCB板上设置有传感器芯片，所述PCB板上还设置有一组电信号入口和一组电信号出口，所述一组电信号入口和一组电信号出口之间按照预设的规则一一建立电信号通路，具体的：所述PCB板上还包括一节点数据输出口S，所述节点数据输出口S连接所述传感器芯片，用于传输所述传感器芯片的输出数据；其中，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口；所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道。本实用新型所提出的装置和方法带来无差别更换的便捷性，以及降低了成本，增加了可靠性。

Description

一种电子设备多级互联装置和互联系统

【技术领域】

本实用新型涉及电子设备多级互联技术领域，特别是涉及一种电子设备多级互联装置和互联系统。

【背景技术】

随着当前技术的发展，电子设备的多级互联的需求较大。在某些特定应用中，要求电子设备拆装方便，连接稳定，同时满足多级电子设备的供电和信号传输的需求，例如：最典型应用为基于惯性传感的动作捕捉系统。

在有线连接中，目前最常用的方法是铺设一条总线，从总线中引出端口或者底座，并与电子设备相连，其也被称总线并联法。

另一种方法为电子设备间一级一级互联，通过电子设备中的处理器实现数据从末端往主机方向进行传输，其也被称处理器转接法。

现有的这种方案在某些应用场景下都有一定的局限性。以惯性动作捕捉为例，传感器需要遍布人体全身的关键节点，如果采用总线并联法的方式，则会导致安装穿戴太复杂，而且更换部件不易。

如果采用处理器转接法，则对每一级传感器有特定的要求，每一级的传感器顺序不可随意更换；同时可靠性低，当上级电子设备失效时，会导致下级的所有电子设备无法进行信号传输。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是上述总线并联法存在的穿戴复杂，并且进行扩展时需要重新设计总线的问题；对于处理器转接法来说，则存在上级电子设备失效会影响下级所有电子设备无法进行信号传输的可靠性低的问题。

本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种电子设备多级互联装置，装置包括PCB 板，所述PCB板上设置有传感器芯片，所述PCB板上还设置有一组电信号入口和一组电信号出口，所述一组电信号入口和一组电信号出口之间按照预设的规则一一建立电信号通路，具体的：

所述PCB板上还包括一节点数据输出口S，所述节点数据输出口S连接所述传感器芯片，用于传输所述传感器芯片的输出数据；其中，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口；所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道。

优选的，所述一组电信号入口和一组电信号出口，其对应端口数量根据多级互联测试系统中所要级联的传感器数量所设定。

优选的，电信号入口的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、A_n进行标识，表示独立有差别的信号入口；电信号出口的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、 B_n进行标识，表示独立有差别的信号出口；其中，n为大于2的自然数，则所述一组电信号入口和一组电信号出口之间按照预设的规则一一建立电信号通路，具体包括：

按照A_i连接B_i+1的顺序，依次建立电信号通路，其中i的取值范围为[1,n-1]；

Ai以及Bi中的每一路信号所包含的线路包括各路信号中的关键有差别信号线路以及相关保护线路。

优选的，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口，具体为：

所述节点数据输出口S用于连接另一多级互联装置的A₁电信号入口；

所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道，具体为：

当前多级互联装置的B₁、B₂、…、B_n-1口依次与下一级的多级互联装置的A₂、 A₃、…、A_n相连。

优选的，装置中对于每一条电信号入口和电信号出口之间建立的电信号通路上设置有电信号检测电路，并且，对应每一条电信号通路的检测电路上设置有显示LED灯；

其中，所述显示LED灯在其检测的电信号通路上没有获取到电信号时，则处于熄灭状态；而在其检测的电信号通路上获取到电信号时，则处于光亮状态；或者，所述显示LED灯在其检测的电信号通路上没有获取到电信号时，则处于光亮状态；而在其检测的电信号通路上获取到电信号时，则处于熄灭状态。

优选的，所述电信号检测电路为一三极管构成的开关电路，其中，三极管的基极连接一支电信号通路，所述三极管的集电极连接静态工作电压，所述三极管的发射极串联所述LED灯后接地。

优选的，所述传感器具体为用于惯性动作捕捉的传感器。

优选的，所述多级互联装置上还设置有通用线路端口，所述通用线路端口用于实现基础供电的传输。

第二方面，本实用新型还提供了一种电子设备多级互联系统，互联方法使用了第一方面所提出的所述的多级互联装置，其中，电信号入口的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、A_n进行标识；电信号出口的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、B_n进行标识，所述互联方法具体包括：

当前互联装置的电信号出口B₁、B₂、…、B_n-1依次与下一级互联装置的电信号入口A₂、A₃、…、A_n相连；

当前互联装置的节点数据输出口S与下一级互联装置的电信号入口A1相连。

本实用新型所提出的多级互联装置和多级互联系统能够实现整个多级互联方案，并表现为物理上的携带有传感器芯片的PCB板之间的串联，并且在电路逻辑上各电信号通路是以并联形式存在。其中，多级互联装置承担了一部分连接线的作用，由此带来了相比较现有技术中的优势：多级互联中的节点(即各多级互联装置)或连接线(即用于连接各多级互联装置的导线或者排线)在出现故障时是可以无差别更换的。也就是说节点与连接线的电路只需要设计一种，就可以实现多级互联。

进一步的，可由本实用新型所提出的方案除了可以带来上述无差别更换的便捷性之外，所能带来的效果还包括：

1)降低了成本。实现本实用新型所提出的互联方案，只需要设计一种通用的节点电路(即多级互联装置)，不需要针对每一级单独设计制造。

2)增加可靠性。这种互联在电学逻辑上是并联的，对比用信号转接的方式，本实用新型的方案中有节点内部传感器电路失效时不会影响整个系统。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联装置的结构的局部特征细化图；

图3是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联装置的结构应用后的局部特征细化图；

图4是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联装置的结构应用局部特征细化图；

图5是本实用新型实施例提供的另一种电子设备多级互联装置的结构的局部特征细化图；

图6是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联系统的架构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种带LED显示功能的多级互联装置结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种电子设备多级互联装置使用的效果示意图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本实用新型的限制。

此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1:

本实用新型实施例1提供了一种电子设备多级互联装置，如图1所示，装置包括PCB板1，所述PCB板1上设置有传感器芯片2，所述PCB板1上还设置有一组电信号入口3和一组电信号出口4，所述一组电信号入口3和一组电信号出口4之间按照预设的规则一一建立电信号通路5，具体的：

所述PCB板1上还包括一节点数据输出口S，所述节点数据输出口S连接所述传感器芯片2，用于传输所述传感器芯片2的输出数据；其中，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口；所述电信号出口4 以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道。

图中1所示多级互联装置中的电信号入口3和电信号出口4连接示意图，虚线表示多级互联方案包括但不局限于图中所示的直连方式。

由本实用新型实施例所提出的多级互联装置能够实现整个多级互联方案上，表现为物理上的携带有传感器芯片的PCB板之间的串联，但是在电路逻辑上各电信号通路是以并联形式存在。其中，多级互联装置承担了一部分连接线的作用，由此带来了相比较现有技术中的优势：多级互联中的节点(即各多级互联装置)或连接线(即用于连接各多级互联装置的导线或者排线)在出现故障时是可以无差别更换的。也就是说节点与连接线的电路只需要设计一种，就可以实现多级互联。

本实用新型实施例正是利用了多级互联装置的电信号输入口与电信号输出口采用规律错位方式，实现了多级互联系统中的来自个传感器采集信号的多级互联。本实用新型实施例1所提出的多级互联装置只有最大级数限制，即其中电信号入口3和电信号出口4的数量，决定了由该多级互联装置所构建的多级互联系统中所包含的级数。在本实用新型各实施例中，均以一个多级互联装置作为一级来进行阐述的，例如：由2个多级互联装置连接得到的多级互联系统，其级数即为2级；其它级数的结构和描述以此类推。在本实用新型实施例中对于多级互联系统的认定也是可以灵活操作的，例如可以存在一种多级互联系统，以惯性传感的动作捕捉系统为参照，不同手臂所采用的多级互联系统可以是独立的，则相应的在描述多级互联系统的时候可以加上其所在的手臂进行区分和限定，由此，级数的认定就可以以手臂为单位进行划定，在各自手臂所在的多级互联系统中选择多级互联装置所具备电信号入口3和电信号出口4的数量，在此不再赘述。

基于上述分析，结合本实用新型实施例中的多级互联传感器，所述一组电信号入口3和一组电信号出口4，其对应端口数量根据多级互联测试系统中所要级联的传感器数量所设定。

接下来，本实用新型实施例将通过带标识的方式，从电信号入口3和电信号出口4之间的互联方式，介绍一种实现本实用新型实施例所述多级互联系统的可行的方案。具体的，电信号入口3的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、 A_n进行标识，表示独立有差别的信号入口；电信号出口4的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、B_n进行标识，表示独立有差别的信号出口；其中，n为大于 2的自然数，则所述一组电信号入口3和一组电信号出口4之间按照预设的规则一一建立电信号通路5，如图2所示，具体包括：

按照A_i连接B_i+1的顺序，依次建立电信号通路5，其中i的取值范围为[1,n-1]；

Ai以及Bi中的每一路信号(如图3中A1-B1所示一路信号)所包含的线路包含各路信号中的关键有差别信号线路以及相关保护线路(如图3中L1和L3 为有差别信号线路，L2和L4为保护线路)。

进一步，以图3为例，为图2所示连接方法的一种细化的应用实例。A1～A4， B1～B4,以及S信号中，每一路信号包含4根线(L1,L2,L3,L4)，其中2根为承载信号的信号线(L1,L3)，2根为保护信号的稳定性的屏蔽线(L2,L4)，该方式是较为常规的实现方式。其中，线路的数量的多少可以预先根据需求进行设置，上述4条线路仅仅是为了方便阐述而提供的，并不能作为本实用新型保护范围的限缩。

进一步，若本实用新型实施例中所提出的多级互联装置采用的外部供电时 (优选的是采用钮扣电池供电)，以图4为例，对于多级互联中的通用线路(如电源、接地等)，通过通用线路入口C-in进入，从通用线路出口C-out输出。相对于图3中有差别的信号中，可以将共用的信号线路(如接地信号)放入通用线路中。为了描述上的简便，本实用新型实施例中其它附图均未标注通用线路口，但是，依据上述内容，可知均能够在各连接结构基础上配置相应通用线路端口。

在实际操作过程中，本实用新型实施例除了提供如图2所示，实用性较高的电信号通路5的方式外，还提供了如图5所示的可选的电信号通路5构建方式，该方式可以作为多级互联的链路中最后一级用于连接处理终端时设置，起到调整传感器接入到处理终端时的先后顺序作用。其它由本实用新型实施例所提供的框架所想到的电信号通路5构建方式均属于本实用新型实施例的保护范围内。

本实用新型实施例到目前为止仅提涉及到多级互联装置内部的电信号通路 5的搭建，而由此建立的对于多级互联装置之间的电路通道如何连接却还没展开来说，因此，在本实用新型实施例中尤其对应于图2所示的多级互联装置，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口3，具体为：

所述节点数据输出口S用于连接另一多级互联装置的A₁电信号入口3。

所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道，具体为：

当前多级互联装置的B₁、B₂、…、B_n-1口依次与下一级的多级互联装置的A₂、 A₃、…、A_n相连。如图6所示，为完成相应连接后的多级互联链路的效果示意图。从图6可以了解到，对于多级互联系统中，各多级互联装置之间可以通过排线完成串联，而最终各多级节点上的多级互联装置的传感器采集数据从左到右C1、C2、C3和C4依次由如图6所示的多级互联装置C5中的电信号出口B4、B3、B2 和B1完成输出。从而实现了表现为物理上的携带有传感器芯片的多级互联装置之间的串联，但是在电路逻辑上各电信号通路是以并联形式通过上述B4、B3、 B2和B1完成输出。

在本实用新型实施例实现过程中，所述电信号入口3和电信号出口4之间的电信号通路5相对于各传感器所在的电路结构来说，可以是一种松散耦合的形式存在，即所述电信号通路5可以是无监控状态的。然而，更优的实现方式则是将各多级互联装置中的电信号通路5的状态监控起来，因为，在本实用新型实施例中所述多级互联装置中的电信号通路5相对于整个系统来说还起到一部分连接线的作用。因此，结合本实用新型实施例还存在一种优选的实现方案，具体的装置中对于每一条电信号入口3和电信号出口4之间建立的电信号通路5 上设置有电信号检测电路，并且，对应每一条电信号通路5的检测电路上设置有显示LED灯；

其中，所述显示LED灯在其检测的电信号通路5上没有获取到电信号时，则处于熄灭状态；而在其检测的电信号通路5上获取到电信号时，则处于光亮状态；或者，所述显示LED灯在其检测的电信号通路5上没有获取到电信号时，则处于光亮状态；而在其检测的电信号通路5上获取到电信号时，则处于熄灭状态。

如图7所示为本实用新型实施例提供的可以监控某一条电信号通路的信号传输状态的效果示意图，其中在Vin端口采集到其所监测的电信号入口3和电信号出口4有电信号通过时，便能导通三极管而触发LED灯工作，而当其连接的电信号入口3和电信号出口4之间没有电信号通过时，图7中的LED灯便处于熄灭状态。其中，利用三极管的Vin端高阻抗的特性，避免了对正常电信号通路中的正常信号的传输造成影响。

本实用新型实施例所述多级互联装置最直接的一个使用领域便是，其中，传感器具体为用于惯性动作捕捉的传感器的应用场景。如图8所示，其中，多级互联装置a和多级互联装置b通过排线完成互联。图8作为简单的示例，其中，多级互联装置a和多级互联装置b可以二选一的作为初始级的多级互联装置，而另一个则可以作为最终级的多级互联装置，构成一个由两个多级互联装置构成的简单系统。由于最终极的多级互联装置需要将数据传输给处理终端，因此，如图6所示的多级互联装置C5的电信号出口可以通过明线的方式连接到处理终端的数据端口，也可以将所述多级互联装置C5的电信号出口连接到一无线收发器上，并通过该无线收发器将传输自多级互联装置C1、C2、C3和C4的电信号发送给处理终端，在此，对于传输方式不做过多的限定。

实施例2：

本实用新型实施例除了提供实施例1所述的多级互联装置外，还提供了一种电子设备多级互联系统，所述多级互联系统包括了多个实施例1所述的多级互联装置(以惯性动作捕捉为例，系统中多级互动装置的数量由确定的采集动作复杂度、采集动作的幅度等因素确定)，其中，电信号入口3的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、A_n进行标识；电信号出口4的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、B_n进行标识(例如图5所示的，其中n为4的情况)，所述多级互联系统具体包括：

当前多级互联装置的电信号出口B₁、B₂、…、B_n-1依次与下一级的多级互联装置的电信号入口A₂、A₃、…、A_n相连。例如图6所示，在当前多级互联装置为 C1时，则下一级多级互联装置为C2，相应的多级互联装置为C1的电信号出口 B₁、B₂和B₃，依次与多级互联装置为C2的电信号入口A₂、A₃和A₄相连。

当前多级互联装置的节点数据输出口S与下一级多级互联装置的电信号入口A1相连。例如图6中多级互联装置为C1和多级互联装置为C2之间的S端口与A1端口连接示意图所示。

由本实用新型实施例所提出的多级互联系统能够实现整个多级互联方案上，表现为物理上的携带有传感器芯片的PCB板之间的串联，但是在电路逻辑上各电信号通路是以并联形式存在。其中，多级互联装置承担了一部分连接线的作用，由此带来了相比较现有技术中的优势：多级互联中的节点(即各多级互联装置)或连接线(即用于连接各多级互联装置的导线或者排线)在出现故障时是可以无差别更换的。也就是说节点与连接线的电路只需要设计一种，就可以实现多级互联。这种多级互联方式只有最大级数限制，可以灵活应用不同级数。

在本实用新型实施例实现过程中，按照上述多级互联系统建立完多级互联通道后，处于最后一级的多级互联装置的电信号出口依次连接到处理终端的信号输入口；

按照最后一级的多级互联装置的电信号出口顺序，以及附带最后一级的多级互联装置自身的节点数据输出口S完成排列，并依次连接到处理终端的信号输入口；最后一级的多级互联装置的电信号出口B₁、B₂、…、B_x依次代表各级中传感器芯片2的采集数据传输端口；其中x为多级互联链路中所包含的除所述最后一级的多级互联装置以外的其它多级互联装置的数量。以图6所述级联架构为例，其中x的取值具体为4。

在确认多级互联链路中所需设置的传感器节点的数量后，选择PCB板1上电信号出口和入口与所述传感器节点的数量相匹配的多级互联装置，以及与之传感器节点的数量相匹配的排线；其中，所述排线用于连接相邻的多级互联装置。

结合本实用新型实施例，在具有LED等显示电信号通路5状态时，还存在一种可能的突发情况，相应的突发情况下方法处理过程具体表现为：根据LED 灯的显示状态，确认位于第j级的多级互联装置中用于连接电信号入口3和电信号出口4的电信号通路5出现故障，则所述方法还包括：

选择与当前多级互联链路中各多级互联装置型号相同的多级互联装置，替换当前故障的多级节点，从而使得多级互联链路恢复正常；

其中，不同的多级互联装置型号所包含的电信号入口3和电信号出口4的数量和/或传感器型号之间互不相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电子设备多级互联装置，其特征在于，装置包括PCB板，所述PCB板上设置有传感器芯片，所述PCB板上还设置有一组电信号入口和一组电信号出口，所述一组电信号入口和一组电信号出口之间按照预设的规则一一建立电信号通路，具体的：

所述PCB板上还包括一节点数据输出口S，所述节点数据输出口S连接所述传感器芯片，用于传输所述传感器芯片的输出数据；其中，所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口；所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道；

电信号入口的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、A_n进行标识，表示独立有差别的信号入口；电信号出口的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、B_n进行标识，表示独立有差别的信号出口；其中，n为大于2的自然数，则所述一组电信号入口和一组电信号出口之间按照预设的规则一一建立电信号通路，具体包括：

按照A_i连接B_i+1的顺序，依次建立电信号通路，其中i的取值范围为[1,n-1]；

Ai以及Bi中的每一路信号所包含的线路包括各路信号中的关键有差别信号线路以及相关保护线路；

所述节点数据输出口S还用于连接另一多级互联装置的指定电信号入口，具体为：

所述节点数据输出口S用于连接另一多级互联装置的A₁电信号入口；

所述电信号出口以预设的映射关系与下一级的多级互联装置建立电路通道，具体为：

当前多级互联装置的B₁、B₂、…、B_n-1口依次与下一级的多级互联装置的A₂、A₃、…、A_n相连。

2.根据权利要求1所述的电子设备多级互联装置，其特征在于，所述一组电信号入口和一组电信号出口，其对应端口数量根据多级互联测试系统中所要级联的传感器数量所设定。

3.根据权利要求1或2所述的电子设备多级互联装置，其特征在于，装置中对于每一条电信号入口和电信号出口之间建立的电信号通路上设置有电信号检测电路，并且，对应每一条电信号通路的检测电路上设置有显示LED灯；

其中，所述显示LED灯在其检测的电信号通路上没有获取到电信号时，则处于熄灭状态；而在其检测的电信号通路上获取到电信号时，则处于光亮状态；或者，所述显示LED灯在其检测的电信号通路上没有获取到电信号时，则处于光亮状态；而在其检测的电信号通路上获取到电信号时，则处于熄灭状态。

4.根据权利要求3所述的电子设备多级互联装置，其特征在于，所述电信号检测电路为一三极管构成的开关电路，其中，三极管的基极连接一支电信号通路，所述三极管的集电极连接静态工作电压，所述三极管的发射极串联所述LED灯后接地。

5.根据权利要求1或2所述的电子设备多级互联装置，其特征在于，所述多级互联装置上还设置有通用线路端口，所述通用线路端口用于实现基础供电的传输。

6.根据权利要求1或2所述的电子设备多级互联装置，其特征在于，所述传感器具体为用于惯性动作捕捉的传感器。

7.一种电子设备多级互联系统，其特征在于，多级互联系统中包括了如权利要求1-6任一所述的多级互联装置，其中，电信号入口的端口从下到上排列，依次以A₁、A₂、…、A_n进行标识；电信号出口的端口从下到上排列，依次以B₁、B₂、…、B_n进行标识，所述多级互联系统具体包括：

当前多级互联装置的电信号出口B₁、B₂、…、B_n-1依次与下一级多级互联装置的电信号入口A₂、A₃、…、A_n相连；

当前多级互联装置的节点数据输出口S与下一级多级互联装置的电信号入口A1相连。