CN211506723U - 一种无线射频网络控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无线射频网络控制器，包括：电源模块、控制模块、无线射频网络通信模块、A/D采集模块、8路光电隔离数字输入模块和继电器输出模块；电源模块包括24V/15V电源转换电路、15V/5V电源转换电路和5V/3.3V电源转换电路,8路光电隔离数字输入模块包括具有8个接入端子的I/O接口，所述8个接入端子分别对应8个光耦合器；继电器驱动芯片电连接有多个LED灯和一个控制继电器。本实用新型通过单片机与无线射频网络通信模块，可有效实现与自动化中央控制系统的通讯网络连接，便于应用的二次开发和功能拓展等。

Description

一种无线射频网络控制器

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种无线射频网络控制器。

背景技术

自动化控制是最早应用于工业生产技术领域中，常规的控制器具有一下缺陷：

1、基本都不具有无线射频网络通信功能；

2.进行升级时只能应用厂方提供的专用设备在控制器现场进行下载或更新；

3、控制性能过于简单，不具有面向对象的应用开发能力；

4、控制器的通信速率低，系统实时性差，系统控制响应时间在10秒以上。

随着无线信息技术的发展，将传统的控制器与无线通信设备结合将是大势所趋。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种便于功能拓展的无线射频网络控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种无线射频网络控制器，包括：电源模块、控制模块、无线射频网络通信模块、A/D采集模块、8路光电隔离数字输入模块和继电器输出模块；

所述控制模块包括单片机，所述单片机电连接有晶振电路、BOOT电路、复位电路、JTAG接口；

所述电源模块包括24V/15V电源转换电路、15V/5V电源转换电路和5V/3.3V电源转换电路,所述24V/15V电源转换电路将输入的24V直流电源转换为15V直流电源并输入15V/5V电源转换电路，所述5V/3.3V电源转换电路将输入的5V直流电源转换为3.3V直流电源并输出；

所述A/D采集模块电连接至所述控制模块的ADC输入端口；

所述8路光电隔离数字输入模块包括具有8个接入端子的I/O接口，所述8个接入端子分别对应8个光耦合器并与对应的光耦合器的输入端电连接，所述8个光耦合器的输出端电连接至所述控制模块上对应的8个I/O输入端口；

所述继电器输出模块包括继电器驱动芯片，所述控制模块的串口通信端、继电器信号端以及无线射频网络通信模块的串口通信端均电连接至所述继电器驱动芯片的输入端，所述继电器驱动芯片的输出端分别电连接有用于显示所述控制模块和无线射频网络通信模块数据收发状态的多个LED灯和一个控制继电器。

作为优选的技术方案，所述24V/15V电源转换电路包括第一电源芯片，所述第一电源芯片的型号是RT8289，所述第一电源芯片的输入端VIN与24V电源电连接，所述24V电源电连接有第一电容和第二电容，所述第一电源芯片的EN端通过第一电阻与24V电源电连接且通过第九电容接地，其输出端SW通过第一电感和并联设置的第三电容、第四电容、第二十五电容和第二十四电容电连接至15V电源端；其FB端通过第三电阻与其输出端SW电连接并通过第四电阻接地，其输出端SW还电连接有第一保护二极管。

作为优选的技术方案，所述15V/5V电源转换电路包括第二电源芯片，所述第二电源芯片的型号是RT8289，所述第一电源芯片的输入端VIN与15V电源端电连接，所述15V电源电连接有第五电容和第六电容，所述第二电源芯片的EN端通过第二电阻与15V电源端电连接且通过第十电容接地，其输出端SW通过第二电感和并联设置的第七电容、第八电容、第三蓄能电容电连接至5V电源端；其FB端通过第五电阻与其输出端SW电连接并通过第六电阻接地，其输出端SW还电连接有第二保护二极管。

作为优选的技术方案，所述5V/3.3V电源转换电路包括第三电源芯片，所述第三电源芯片的型号是AMS1117-3.3，所述5V电源端通过并联设置的第十三电容、第十四电容和第十五电容电连接至所述第三电源芯片的输入端，所述第三电源芯片的输出端通过并联设置的第十六电容、第十七电容和第四电解电容电连接至3.3V电源端。

作为优选的技术方案，还包括用于为所述8路光电隔离数字输入模块提供稳定电压的稳压模块，所述稳压模块包括稳压芯片B0505S-2WR2，所述5V电源端电连接至所述稳压芯片的输入端，所述稳压芯片的输出端电连接至所述光耦合器的输入端。

作为优选的技术方案，A/D采集模块包括AD接口、第一场效应管、第二场效应管、第一三极管和运算放大器芯片，所述控制模块的第一使能端和第二使能端分别电连接至所述第一场效应管和第二场效应管的栅极，所述第一场效应管的漏极通过上拉电阻与15V电源端电连接，所述第一场效应管的漏极与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与AD接口电连接；所述第二场效应管的漏极与所述ADC输入端口电连接，所述所述AD接口通过滤波电路电连接至所述运算放大器芯片的同相输入端，所述运算放大器芯片的输出端电连接至所述所述控制模块的ADC输入端口。

作为优选的技术方案，所述控制模块的串口通信端还电连接有485接口电路，所述485接口电路包括RS485收发器芯片，所述控制模块的串口通信端与所述RS485收发器芯片的TXD端和RXD端电连接，所述RS485收发器芯片的A端和B端分别通过第五电感和第一压敏电阻以及第六电感和第二压敏电阻电连接至外部接口；所述所述RS485收发器芯片的A端和B端还电连接有放电管。

由于采用了上述技术方案，本实用新型通过单片机与无线射频网络通信模块，实现了无线数据通信，可有效实现与自动化中央控制系统的通讯网络连接，便于应用的二次开发和功能拓展等。

具有8路数字I/O输入、AD数据采集功能和继电器控制功能，可实现I/O输入/输出功能、模拟量数据的采集和开关控制，可使其广泛应用于各类机电设备控制、阀门控制，系统的二次开发功能、模拟量的二次曲线运算模型及多种系统运行模式的支特，可使控制器按实际需要实现对机电设备的现场自动化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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性的前提下，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的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的电源模块的原理图；

图3是本实用新型实施例中控制模块的原理图；

图4是本实用新型实施例中无线射频网络通信模块的原理图；

图5是本实用新型实施例中A/D采集模块的原理图；

图6是本实用新型实施例中继电器驱动芯片的原理图；

图7是本实用新型实施例中8路光电隔离数字输入模块的原理图；

图8是本实用新型实施例中稳压模块的原理图；

图9是本实用新型实施例中485接口电路的原理图。

具体实施方式

如图1至9所示，一种无线射频网络控制器，包括：电源模块、控制模块、无线射频网络通信模块、A/D采集模块、8路光电隔离数字输入模块和继电器输出模块。

其中，控制模块采用单片机STM32F103C8T6，单片机的5、6管脚电连接有晶振电路，44和20管脚电连接有BOOT电路，7管脚电连接有复位电路，34、37管脚电连接有JTAG接口，10、38、3管脚电连接A/D采集模块，29至33管脚电连接无线射频网络通信模块，本实施例中采用无线射频驱动器E32-433T30S，单片机的29至33管脚与无线射频驱动器E32-433T30S的1至5管脚电连接，单片机的14至17管脚以及25至28管脚电连接8路光电隔离数字输入模块，46管脚用于驱动控制继电器。

电源模块包括24V/15V电源转换电路、15V/5V电源转换电路和5V/3.3V电源转换电路,24V/15V电源转换电路将输入的24V直流电源转换为15V直流电源并输入15V/5V电源转换电路，5V/3.3V电源转换电路将输入的5V直流电源转换为3.3V直流电源并输出。

24V/15V电源转换电路采用电源芯片U1，型号为RT8289，电源芯片U1的VIN端与24V电源电连接，24V电源电连接有电容C1和电容C2，电源芯片U1的EN端通过电阻R1与24V电源电连接且通过电容C9接地，其输出端SW通过电感L1和并联设置的电容C3、C4、C24和C25电连接至15V电源端；电源芯片U1的FB端通过电阻R3与SW端电连接并通过电阻R4接地，SW端还电连接有保护二极管D1。

15V/5V电源转换电路包括电源芯片U2，型号为RT8289，电源芯片U2的输入端VIN与15V电源端电连接，15V电源电连接有电容C5和电容C6，电源芯片U2的EN端通过电阻R2与15V电源端电连接且通过电容C10接地，电源芯片U2的SW端通过电感L2和并联设置的电容C7、电容C8、蓄能电容EC3电连接至5V电源端；其FB端通过电阻R5与SW端电连接并通过电阻R6接地，其SW端还电连接有保护二极管D2。

5V/3.3V电源转换电路包括电源芯片U3，电源芯片U3的型号是AMS1117-3.3，5V电源端通过并联设置的电容c13、电容c14和电容C15电连接至电源芯片U3的VIN端，电源芯片U3的VOUT端通过并联设置的电容C16、电容和电解电容EC4电连接至3.3V电源端。

8路光电隔离数字输入模块包括具有8个接入端子的I/O接口，如图7中所示出的其中1个接入端子D10_IN与光耦合器O1的管脚2电连接，管脚1连接电源，光耦合器的输出管脚8电连接至单片机的14，其它接入端子的连接与D10_IN原理相同

继电器输出模块包括继电器驱动芯片ULN2003A，单片机的串口通信端21和22管脚、继电器信号端46管脚以及E32-433T30S的串口通信端2和3管脚均电连接至继电器驱动芯片ULN2003A的输入端，继电器驱动芯片的输出端分别电连接有用于显示控制模块和无线射频网络通信模块数据收发状态的多个LED灯和一个控制继电器。

为了保证信号的稳定性，8路光电隔离数字输入模块采用稳压模块供电，稳压模块包括稳压芯片B0505S-2WR2，5V电源端电连接至稳压芯片的VIN端，稳压芯片的VOUT端电连接至光耦合器的输入端。

A/D采集模块包括AD接口AIO_IN、第一场效应管Q6、第二场效应管Q8、第一三极管Q7和运算放大器芯片LM358DR，单片机的第一使能端AIO_EN1(管脚38)和第二使能端AIO_EN2(管脚3)分别电连接至第一场效应管Q6和第二场效应管Q8的栅极，第一场效应管Q6的漏极通过上拉电阻与15V电源端电连接，第一场效应管Q6的漏极与第一三极管Q7的基极电连接，第一三极管Q7的集电极与AD接口电连接；第二场效应管Q8的漏极与ADC输入端口电连接，AD接口通过滤波电路电连接至运算放大器芯片的同相输入端3管脚，运算放大器芯片的输出端1管脚电连接至单片机的ADC输入端口(管脚10)。

控制模块的串口通信端还电连接有485接口电路，485接口电路包括RS485收发器芯片ADM2483，单片机的串口通信端与RS485收发器芯片的TXD端和RXD端电连接，RS485收发器芯片的A端和B端分别通过电感L5和第一压敏电阻R76以及第六电感L6和第二压敏电阻R77电连接至外部接口；RS485收发器芯片的A端和B端还电连接有放电管GDT1。

本实用新型具有标准自动的I/O输入、AD数据采集功能，IO输出功能及应用的可二次开发功能等，可使其广泛应用于各类机电设备控制、阀门控制，系统的二次开发功能、模拟量的二次曲线运算模型及多种系统运行模式的支特，可使控制器按实际需要实现对机电设备的现场自动化控制。

具有基于无线射频通讯接口，可有效实现与自动化中央控制系统的通讯网络连接。

控制器的FreeOS内核，面向对象化控数据通信应用规程，在相应的网络服务支特下，实现设备相关数据及状态的实时上传，实现中央控制命令的接收与响应。

控制器软件的内核与应用相分离特征，FLASH对象化管理及网络通信的数据块下载功能，使其能通过其网络总线实现现场控制应用程序的远程下载，实现系统应用的远程修改与升级。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种无线射频网络控制器，其特征在于，包括：电源模块、控制模块、无线射频网络通信模块、A/D采集模块、8路光电隔离数字输入模块和继电器输出模块；

所述控制模块包括单片机，所述单片机电连接有晶振电路、BOOT电路、复位电路、JTAG接口；

所述电源模块包括24V/15V电源转换电路、15V/5V电源转换电路和5V/3.3V电源转换电路,所述24V/15V电源转换电路将输入的24V直流电源转换为15V直流电源并输入15V/5V电源转换电路，所述5V/3.3V电源转换电路将输入的5V直流电源转换为3.3V直流电源并输出；

所述A/D采集模块电连接至所述控制模块的ADC输入端口；

所述8路光电隔离数字输入模块包括具有8个接入端子的I/O接口，所述8个接入端子分别对应8个光耦合器并与对应的光耦合器的输入端电连接，所述8个光耦合器的输出端电连接至所述控制模块上对应的8个I/O输入端口；

所述继电器输出模块包括继电器驱动芯片，所述控制模块的串口通信端、继电器信号端以及无线射频网络通信模块的串口通信端均电连接至所述继电器驱动芯片的输入端，所述继电器驱动芯片的输出端分别电连接有用于显示所述控制模块和无线射频网络通信模块数据收发状态的多个LED灯和一个控制继电器。

2.如权利要求1所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：所述24V/15V电源转换电路包括第一电源芯片，所述第一电源芯片的型号是RT8289，所述第一电源芯片的输入端VIN与24V电源电连接，所述24V电源电连接有第一电容和第二电容，所述第一电源芯片的EN端通过第一电阻与24V电源电连接且通过第九电容接地，其输出端SW通过第一电感和并联设置的第三电容、第四电容、第二十五电容和第二十四电容电连接至15V电源端；其FB端通过第三电阻与其输出端SW电连接并通过第四电阻接地，其输出端SW还电连接有第一保护二极管。

3.如权利要求2所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：所述15V/5V电源转换电路包括第二电源芯片，所述第二电源芯片的型号是RT8289，所述第一电源芯片的输入端VIN与15V电源端电连接，所述15V电源电连接有第五电容和第六电容，所述第二电源芯片的EN端通过第二电阻与15V电源端电连接且通过第十电容接地，其输出端SW通过第二电感和并联设置的第七电容、第八电容、第三蓄能电容电连接至5V电源端；其FB端通过第五电阻与其输出端SW电连接并通过第六电阻接地，其输出端SW还电连接有第二保护二极管。

4.如权利要求3所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：所述5V/3.3V电源转换电路包括第三电源芯片，所述第三电源芯片的型号是AMS1117-3.3，所述5V电源端通过并联设置的第十三电容、第十四电容和第十五电容电连接至所述第三电源芯片的输入端，所述第三电源芯片的输出端通过并联设置的第十六电容、第十七电容和第四电解电容电连接至3.3V电源端。

5.如权利要求1所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：还包括用于为所述8路光电隔离数字输入模块提供稳定电压的稳压模块，所述稳压模块包括稳压芯片B0505S-2WR2，所述5V电源端电连接至所述稳压芯片的输入端，所述稳压芯片的输出端电连接至所述光耦合器的输入端。

6.如权利要求1所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：A/D采集模块包括AD接口、第一场效应管、第二场效应管、第一三极管和运算放大器芯片，所述控制模块的第一使能端和第二使能端分别电连接至所述第一场效应管和第二场效应管的栅极，所述第一场效应管的漏极通过上拉电阻与15V电源端电连接，所述第一场效应管的漏极与所述第一三极管的基极电连接，所述第一三极管的集电极与AD接口电连接；所述第二场效应管的漏极与所述ADC输入端口电连接，所述AD接口通过滤波电路电连接至所述运算放大器芯片的同相输入端，所述运算放大器芯片的输出端电连接至所述控制模块的ADC输入端口。

7.如权利要求1所述的一种无线射频网络控制器，其特征在于：所述控制模块的串口通信端还电连接有485接口电路，所述485接口电路包括RS485收发器芯片，所述控制模块的串口通信端与所述RS485收发器芯片的TXD端和RXD端电连接，所述RS485收发器芯片的A端和B端分别通过第五电感和第一压敏电阻以及第六电感和第二压敏电阻电连接至外部接口；所述RS485收发器芯片的A端和B端还电连接有放电管。

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