CN211427333U - 下位机、连接器、下位机组件及通信系统 - Google Patents

下位机、连接器、下位机组件及通信系统 Download PDF

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Abstract

本公开内容涉及下位机、连接器、下位机组件及通信系统。根据本公开内容的一个实施方式，一种用于连接设备和上位机的下位机，包括：USB端口，具有第一至第五引脚；电源开关，与第一引脚及第四引脚连接；RS232模块，被构造成基于RS232标准对要向设备发送的信号及从设备接收的信号的电平进行转换；电阻器，连接在第四、五引脚之间；以及电源，具有正极端子；其中，正极端子与第一引脚连接；RS232模块经由电源开关和第一引脚连接；并且电源开关被构造成响应于第四引脚处的电位为高电位，电源开关接通正极端子与RS232模块之间的导电路径。本公开内容的技术方案具有至少如下之一的有益技术效果：节约电能、结构紧凑、安全以及提供设备和上位机之间的可靠通信。

Description

下位机、连接器、下位机组件及通信系统
技术领域
本公开内容总体上涉及对设备的监控，更具体地涉及下位机、连接器、下位机组件及通信系统。
背景技术
在设备控制领域，通常使用计算机来控制、监视以及维护设备。通常通用计算机不能直接和设备通信，而是将计算机设置为上位机，经由下位机实现设备和上位机之间的通信。
实用新型内容
在下文中将给出关于本公开内容的简要概述，以便提供关于本公开内容的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并不是关于本公开内容的穷举性概述。以下概述并不是意图确定本公开内容的关键或重要部分，也不是意图限定本公开内容的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些构思，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
上位机通常具有各种常用端口，并且安装有不同用途的多种应用软件。设备的输入/输出信号满足特定规格。因此，提供设备与上位机之间的连接装置以实现设备与上位机之间的通信是繁琐的。提供合适的连接方案，以使得上位机和下位机安全、有效的连接以彼此可靠通信，并且节能，这些都是期望的。
根据本公开内容的一方面，提供了一种用于连接设备和上位机的下位机，包括：USB端口，其具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚；电源开关，其与第一引脚及第四引脚连接；RS232模块，其被构造成基于RS232标准对要向设备发送的信号及从设备接收的信号的电平进行转换；电阻器，其连接在第四引脚与第五引脚之间；以及电源，其具有正极端子；其中，正极端子与第一引脚连接；RS232模块经由电源开关和第一引脚连接；并且电源开关被构造成响应于第四引脚处的电位为高电位，电源开关接通正极端子与RS232模块之间的导电路径。
根据本公开内容的一方面，提供了一种用于连接下位机和上位机的连接器，包括：第一端口，用于连接下位机；第二端口，用于连接上位机；其中，第一端口为USB端口；USB端口具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚；并且第一引脚与第四引脚短路连接。
根据本公开内容的一方面，提供了一种用于连接设备和上位机的下位机组件，包括：根据前述下位机；以及前述连接器；其中，下位机的USB端口和连接器的第一端口被构造成彼此可移除地电连接。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种通信系统，包括：设备；上述下位机组件；以及上位机；其中，下位机组件被构造成使得所述设备能够经由下位机组件连接到上位机，以实现上位机与设备之间的通信。
本公开内容的技术方案具有至少如下之一的有益技术效果：节约电能、结构紧凑、安全以及提供设备和上位机之间的可靠通信。
应当注意，本文描述的效果不一定受限制，并且本公开内容中描述的任何效果都是可能的。
附图说明
本公开可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解。应当明白的是附图不必按比例绘制。在附图中：
图1是根据本公开内容的一个实施例的下位机的示意性框图；
图2是根据本公开内容的一个实施例的连接器的示意性框图；
图3是根据本公开内容的一个实施例的连接器与下位机连接状态的示意性框图；
图4是根据本公开内容的一个实施例的连接器的示意性框图；
图5是根据本公开内容的一个实施例的连接器的示意性框图；
图6是根据本公开内容的一个实施例的下位机组件的示意性框图；
图7是根据本公开内容的一个实施例的通信系统的示意性框图；以及
图8是根据本公开内容的一个实施例的通信系统的示意性框图。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本公开内容的示例性实施方式进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该理解，在开发任何这种实际实施方式的过程中可以做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，并且这些决定可能会随着实施方式的不同而有所改变。
在此，还需要注意的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本公开内容，在附图中仅仅示出了与根据本公开内容的方案密切相关的装置结构，而省略了与本公开内容关系不大的其他细节。
本公开内容的一个方面涉及一种用于连接设备和上位机的下位机。设备例如为医用输注泵或营养泵。上位机可以为安装有各种软件的计算机。软件例如为供医院使用商用软件或供维护人员使用的维护软件。商用软件可以用于控制、监视设备的工作状态等。维护软件可以供维护人员维护设备，例如更改设备的缺省参数或调试设备。该下位机包括USB端口、电源开关、RS232模块和电源。下面参照图1对该下位机进行示例性描述。
图1是根据本公开内容的一个实施例的下位机100的示意性框图。下位机100包括：USB端口101、电源开关103、RS232模块105、电阻器R和电源。USB端口101具有第一引脚P1、第二引脚P2、第三引脚P3、第四引脚P4和第五引脚P5。电源开关103与第一引脚P1及第四引脚P4连接。RS232模块被构造成基于RS232标准对要向设备(图中未示出)发送的信号及从设备接收的信号的电平进行转换，使得下位机能够与设备通信。例如，RS232模块的功能可以包括实现TTL(逻辑门电路)电平与RS232电平的相互转换。例如将来自设备的具有TTL电平的信号转换为具有RS232电平的信号并将转换后的信号向外传输，以及将接收到的具有RS232电平的信号转换为具有TTL电平的信号并将其向设备发送。电阻器R充当下拉电阻。电源的主体在图中未示出，仅示出了电源的正极端子T+。例如，正极端子T+可以提供5V的电压。如图1中所示，正极端子T+与第一引脚P1连接；第四引脚P4经由电阻器R与第五引脚P5连接；RS232模块105经由电源开关103和第一引脚P1连接；并且电源开关103被构造成响应于第四引脚P4处的电位为高电位，电源开关103接通正极端子T+与RS232模块105之间的导电路径。即，第四引脚P4为电压开关103提供切换电源开关的状态的使能信号，当第四引脚P4处的电位为高电位时，电源开关接通，从而为RS232模块105提供电力，从而RS232模块105被激活；当第四引脚P4处的电位为低电位时，电源开关103断开，RS232模块105因缺乏电力而处于非工作状态。电源开关103可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS管)，以作为受控开关。
下位机100的USB端口可以是各种类型的USB端口。为了使下位机小型化或结构紧凑，USB端口可以为mini USB端口。
第五引脚P5可以是接地(GND)引脚；第二引脚P2、第三引脚P3可以是传送数据的引脚(RX、TX)。即，第二引脚P2和第三引脚P3可以用于分别与RS232模块105的相应引脚连接以传递数据信号。
通过以上构造，可以方便地利用第四引脚P4上的电位控制至RS232模块的电力供应。在不需要进行通信时，仅需要使第四引脚上的电位为低电位(例如，零电位)，就可以使至RS232模块的电力供应停止，从而节省电力。
需要注意的是，虽然图1中示出了第一引脚至第五引脚之间的示例性的特定相对位置关系，但本公开内容的下位机的USB端口的引脚布置并不限于这种特定位置关系，并且还可以按照其他类型的标准USB端口布置各引脚。
考虑到上述下位机在与上位机通信时，需要使用匹配的连接器，本公开内容还提供这种匹配的连接器。考虑这种连接器和本公开内容的下位机在功能和结构上相互支持，可以认为这种连接器和本公开内容的下位机属于同一构思，并且如下所述，它们具有相应的技术特征。下面参照图2对本公开内容的连接器进行示例性描述。
图2是根据本公开内容的一个实施例的连接器200的示意性框图。连接器200用于连接下位机和上位机。连接器200包括：第一端口201和第二端口203。第一端口201用于连接下位机。第二端口203用于连接上位机。第一端口201可以为USB端口；并且USB端口具有第一引脚P1’、第二引脚P2’、第三引脚P3’、第四引脚P4’和第五引脚P5’。与常规USB端口不同，如图2中虚线椭圆内注释的，为了与本公开内容的下位机配合使用，第一端口201的第一引脚P1’与第四引脚P4’短路连接。第一端口201与第二端口203之间存在传输信号的线缆，以实现上位机与设备之间的通信。可见，连接器200中的作为第一端口的USB端口是定制的USB端口，而非常规USB端口。
需要注意的是，虽然图2中示出了第一引脚至第五引脚之间的示例性的特定相对位置关系，但本公开内容的连接器的USB端口的引脚布置并不限于这种特定位置关系，并且还可以按照其他类型的标准USB端口布置各引脚。
图3是根据本公开内容的一个实施例的连接器200与下位机100连接状态的示意性框图，其中，为了清楚起见，示出的状态仅为相应引脚彼此部分接触的状态。如图3中所示，通过连接器200中的短路设置，当连接器200的第一端口201与下位机100的USB端口101连接后，下位机100的USB端口101中的第一引脚P1与第四引脚P4短路连接，第四引脚P4与正极端子T+连接，第四引脚P4的电位为高电位，电源开关103接通正极端子T+与RS232模块105之间的导电路径(即，如图3中所示，电源开关103处于接通状态)，从而为RS232模块105提供工作所需的电力，以实现设备与下位机之间的通信。当不需要进行设备与上位机的通信时，可以将第一端口201从下位机移除，第四引脚P4将处于与第一引脚P1断开电连接的状态，第四引脚P4的电位变为低电位，从而电源开关103处于断开状态(如图1中所示)，正极端子T+将不再能为RS232模块供电。从而实现合理的电能控制。
如图3中所示，USB端口101与第一端口201在结构上彼此匹配，以通过插接方式实现电连接。例如，在电连接状态，USB端口101充当插座，并且第一端口201充当插头。
根据要连接的上位机通信端口的情况，本公开内容的连接器可以被构造成传输符合RS232标准的信号，而不对信号进行转换。图4是根据本公开内容的一个实施例的连接器400的示意性框图。
如图4中所示，连接器400包括第一端口201及DB9端口403。即，用DB9端口403来充当图2中的第二端口。如图4中所示，第一端口201与DB9端口403之间存在线缆连接。线缆上传输符合RS232标准的信号。DB9端口403可以与上位机的RS232端口连接。上位机可以是安装有供医院使用的商用软件的计算机。作为示例，可以选择用三根导线将DB9端口403的3个引脚(例如引脚2、引脚3和引脚5)分别与第一端口201的第二引脚P2’、第三引脚P3’及第五引脚P5’连接，其中，连接第二引脚P2’、第三引脚P3’的两根导线被构造成双绞线。
根据要连接的上位机通信端口的情况，本公开内容的连接器可以传输符合USB标准的信号，此时，需要对来自下位机的符合RS232标准的信号进行转换，以保证上位机的安全。图5是根据本公开内容的一个实施例的连接器500的示意性框图。
如图5中所示，连接器500包括第一端口201、USB A型端口503及在第一端口201和USB A型端口503之间的转换器505。转换器505用于实现符合RS232标准的信号与符合USB标准的信号之间的转换。转换器505工作所需的电力可以来自图1中的正极端子T+。USB A型端口503具有第一引脚P1”、第二引脚P2”、第三引脚P3”和第四引脚P4”。上位机可以是安装有维护设备的软件的计算机。USB A型端口503为常规USB A型端口，以便于与通用计算机上的USB端口连接。选择这样的USB A型端口503也有利于降低成本，并且保证连接器的通用性。
也就是说，图2中的连接器200可以被具体实现为图4中的连接器400或图5中的连接器500。
本公开内容还涉及一种用于连接设备和上位机的下位机组件。下面参照图6对本公开内容的下位机组件进行示例性描述。
图6是根据本公开内容的一个实施例的下位机组件600的示意性框图。如图6中所示，下位机组件600包括下位机100和连接器200。下位机100的USB端口101和连接器200的第一端口201被构造成彼此可移除地电连接。图6中示出的是下位机100和连接器200未电连接时的状态。在USB端口101和第一端口201连接时，第一引脚P1和P1’彼此接触；第二引脚P2、P2’彼此接触；第三引脚P3、P3’彼此接触；第四引脚P4、P4’彼此接触；并且第五引脚P5、P5’彼此接触。
下面参照附图，示例性说明本公开内容的通信连接的整体布置。该整体布置构成一种通信系统，该通信系统包括：设备、下位机组件以及上位机；其中，下位机组件被构造成使得设备能够经由下位机组件连接到上位机，以实现上位机与设备之间的通信。通过通信，能够实现上位机对下位机的监视和控制。
图7是根据本公开内容的一个实施例的通信系统70的示意性框图。如图7中所示，通信系统70包括设备910、下位机100、连接器400和上位机920，其中，下位机100和连接器400构成下位机组件。下位机100被构造成使得设备910能够与下位机100连接以基于RS232标准彼此通信。例如，从设备910输出的信号的起始位、数据位及停止位的布置满足RS232标准，但是信号的电平为TTL电平；并且该信号经过下位机100的RS232转换模块处理后，信号的电平变为RS232电平。例如，TTL电平为5V以内的逻辑电平，其中，2.0V以上电平代表“1”，0.8V以下的电平代表“0”)；并且，对于RS232电平，-3至-15V的电平代表“1”，3至15V的电平代表“0”。下位机100与连接器400连接，以在彼此间按照RS232标准传输信号，其中USB端口101与第一端口201被构造成能够彼此接触以电连接。连接器400与上位机920连接，以在彼此间按照RS232标准传输信号，其中，连接器400的DB9端口与上位机920的DB9端口921被构造成能够彼此接触以电连接。如图7中所示，上位机的DB9端口921传输符合RS232标准的信号。可见，下位机组件被构造成使得设备910能够经由下位机组件连接到上位机920，以实现上位机920与设备910之间的通信。通过通信，能够实现上位机920对下位机910的监视和控制。
图8是根据本公开内容的一个实施例的通信系统80的示意性框图。如图8中所示，通信系统80包括设备910、下位机100、连接器500和上位机930，其中，下位机100和连接器500构成下位机组件。下位机组件被构造成使得设备910能够与下位机100连接以基于RS232标准彼此通信。例如，从设备910输出的信号的起始位、数据位及停止位的布置满足RS232标准，但是信号的电平为TTL电平；并且该信号经过下位机100的RS232转换模块处理后，信号的电平变为RS232电平。例如，TTL电平为5V以内的逻辑电平，其中，2.0V以上电平代表“1”，0.8V以下的电平代表“0”)；并且，对于RS232电平，-3至-15V的电平代表“1”，3至15V的电平代表“0”。下位机100与连接器500连接，以在彼此间按照RS232标准传输信号，其中USB端口101与第一端口201被构造成能够彼此接触以电连接。连接器500能够经由转换器505和USBA型端口503与上位机930连接，以在彼此间按照USB标准通信，其中，连接器500的USB A型端口503与上位机930的USB A型端口931被构造成能够彼此接触以电连接。USB A型端口931具有第一引脚p1”、第二引脚p2”、第三引脚p3”和第四引脚p4”。如图8中所示，上位机930的USBA型端口931传输符合USB标准的信号。可见，下位机组件被构造成使得设备910能够经由下位机组件连接到上位机930，以实现上位机930与设备910之间的通信。通过通信，能够实现上位机930对下位机910的监视和控制。
即使本公开内容的下位机被错误的插入常规USB连接线，上位机也不会有危险，即，上位机是安全的。这是因为，在下位机与常规USB连接线连接的情况下，下位机的USB端口的第四引脚的电位为低电位，因而电源开关处于断开状态，RS232模块不会工作，不会有符合RS232标准的信号向上位机传输。在这种情况下，下位机不会因为错误操作而耗费电能。
另外，当不需要下位机与上位机通信的情况下(例如，仅利用下位机提供电力)，下位机仍然可以使用，而不需要将本公开内容的连接器插入下位机。因此，本公开内容的下位机并不会由于定制化而使其功能减少或弱化。
如上所示，发明人通过对常规下位机及连接器的有效的改造，得到了本公开内容的下位机和连接器。本公开内容的下位机和连接器能够配合使用，实现设备和上位机的可靠、安全、有效的通信，同时还能合理节约电能。
应该理解的是，如果没有相反指示，在可行的情况下，本文描述的不同实施方式或特征可以进行组合。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素或组件的存在或附加。
尽管上面已经通过对本公开内容的具体实施方式的描述对本公开内容进行了披露，但是，应该理解，本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本公开内容的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本公开内容的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于连接设备和上位机的下位机，其特征在于包括：
USB端口，其具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚；
电源开关，其与所述第一引脚及第四引脚连接；
RS232模块，其被构造成基于RS232标准对要向所述设备发送的信号及从所述设备接收的信号的电平进行转换；
电阻器，其连接在所述第四引脚与所述第五引脚之间；以及
电源，其具有正极端子；
其中，所述正极端子与所述第一引脚连接；
所述RS232模块经由所述电源开关和所述第一引脚连接；并且
所述电源开关被构造成响应于所述第四引脚处的电位为高电位，所述电源开关接通所述正极端子与所述RS232模块之间的导电路径。
2.根据权利要求1所述下位机，其特征在于，所述USB端口为mini USB端口。
3.根据权利要求1所述下位机，其特征在于，所述第五引脚为接地引脚。
4.根据权利要求1所述下位机，其特征在于，所述第二引脚和所述第三引脚分别与所述RS232模块的相应引脚连接以传递数据信号。
5.一种用于连接下位机和上位机的连接器，其特征在于包括：
第一端口，用于连接所述下位机；以及
第二端口，用于连接所述上位机；
其中，所述第一端口为USB端口；
所述USB端口具有第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚和第五引脚；并且
所述第一引脚与所述第四引脚短路连接。
6.根据权利要求5所述连接器，其特征在于，所述USB端口为mini USB端口。
7.根据权利要求5所述连接器，其特征在于，所述第二端口为DB9端口。
8.根据权利要求5所述连接器，其特征在于，所述第二端口为USB A型端口。
9.根据权利要求8所述连接器，其特征在于，还包括设置在所述第一端口和所述第二端口之间的转换器；
其中，所述转换器被构造成用于实现符合RS232标准的信号与符合USB标准的信号之间的转换。
10.一种用于连接设备和上位机的下位机组件，其特征在于包括：
根据权利要求1所述的下位机；以及
根据权利要求6至9中的一项所述的连接器；
其中，所述下位机的USB端口和所述连接器的第一端口被构造成能够彼此可移除地电连接。
11.一种通信系统，其特征在于包括：
设备；
根据权利要求10所述的下位机组件；以及
上位机；
其中，所述下位机组件被构造成使得所述设备能够经由所述下位机组件连接到所述上位机，以实现所述上位机与所述设备之间的通信。
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