CN213990667U - 一种可切换无线通信方式的通信中转器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无线数据传输技术领域，尤其公开了一种可切换无线通信方式的通信中转器，包括绝缘壳体、电连接器、天线单元、控制模块及电源模块；屏蔽壳包覆固定在绝缘壳体的外侧；稳压单元用于稳定输出电压值，控制芯片用于调控外界的智能终端设备经由短距离无线单元或远距离无线单元进行数据传输；借助短距离无线单元、远距离无线单元的设置，满足智能单元的多种无线数据传输需求；借助电源模块的配置，避免供电源断电而无法正常数据传输；借助屏蔽壳的设置，一方面降低电磁场对无线传输的信号干扰，另一方面增强通信中转器的强度，降低通信中转器受到碰撞而损伤的几率。

Description

一种可切换无线通信方式的通信中转器

技术领域

本实用新型涉及无线数据传输技术领域，尤其公开了一种可切换无线通信方式的通信中转器。

背景技术

蓝牙技术作为一种10m～20m范围内的短距离无线通信技术，因其具有使用方便、低功耗和高性能被广泛应用。

2.4G无线技术工作在全球开放的ISM频段，免许可证使用，具有特小体积、低电压、高效率、低成本和双向高速数据传输的特点，同时具有快速跳频、前向纠错、校验等功能，同样得到了广泛的应用。

2.4G无线技术相较于蓝牙技术拥有更低的功耗和更远的传输距离；而蓝牙使用方便，点对点传输的安全性相较于2.4G更具优势，但两者都是通过各自网络协议形成局域网，较难与外网进行通信。而WIFI无线网络传输技术则可以将穿戴设备、电脑、手机、平板等智能终端设备以无线方式互相连接。

从功耗、体积、成本、舒适度等方面考虑，常规的可穿戴终端设备大多使用蓝牙技术或2.4G无线技术进行无线数据传输，但由于无法与互联网直接通信，使得可穿戴终端设备的监测数据无法上传至互联网服务器，限制了可穿戴终端设备的使用范围。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种可切换无线通信方式的通信中转器，借助短距离无线单元、远距离无线单元的设置，满足智能单元的多种无线数据传输需求，提升数据传输的多样性；借助电源模块的配置，避免供电源断电而无法正常数据传输；借助屏蔽壳的设置，一方面降低电磁场对无线传输的信号干扰，另一方面增强通信中转器的强度，降低通信中转器受到碰撞而损伤的几率。

为实现上述目的，本实用新型的一种可切换无线通信方式的通信中转器，包括绝缘壳体、设置于绝缘壳体外的电连接器及天线单元、设置于绝缘壳体内的控制模块及电源模块；还包括屏蔽壳，屏蔽壳包覆固定在绝缘壳体的外侧，天线单元、电连接器均显露出屏蔽壳；控制模块包括控制芯片、短距离无线单元、远距离无线单元及稳压单元，外界的供电源经由电连接器对控制模块供电、对电源模块充电，电源模块用于对控制模块供电，稳压单元用于稳定输出电压值，控制芯片用于调控外界的智能终端设备经由短距离无线单元或远距离无线单元进行数据传输。

其中，短距离无线单元包括并联设置的蓝牙无线单元及2.4G无线单元。

其中，电连接器突伸出屏蔽壳并用于插接外界的对接连接器，天线单元包括与绝缘壳体或/和屏蔽壳卡扣连接的防护壳、位于防护壳内的天线体，天线单元、电连接器分别显露出屏蔽壳彼此远离的两端。

其中，防护壳包括空心筒、设置于空心筒同一端的两个弹性扣、设置于两个弹性扣彼此远离两侧的卡凸，空心筒用于容设天线体，屏蔽壳设有用于容设两个弹性扣的卡孔，屏蔽壳夹持在空心筒及卡凸之间。

其中，电连接器为USB连接器。

其中，稳压电路包括电压标准电路、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，第一三极管的发射极与电压输入端连接，第一三极管的集电极与电压输出端连接，电压标准电路的阴极经由第三电阻与电压输入端连接，电压标准电路的阳极经由第一电阻、第二电阻与电压输出端连接，电压标准电路的比较输入极连接于第一电阻与第二电阻之间，电压标准电路的比较输入极经由第二电阻与电压输出端连接，第二三极管的基极经由第四电阻连接于第三电阻与电压标准电路的阴极之间，第二三极管的集电极经由第五电阻与第一三极管的基极连接，第二三极管的发射极连接于第一电阻与电压标准电路的阳极之间，电压标准电路的阳极、第二三极管的发射极及第一电阻均连接至接地端。

其中，稳压电路还包括电容及第六电阻，电压标准电路的比较输入极经由电容、第六电阻连接于第三电阻与第四电阻之间。

本实用新型的有益效果：本实用新型的可切换无线通信方式的通信中转器借助短距离无线单元、远距离无线单元的设置，满足智能单元的多种无线数据传输需求，提升数据传输的多样性；借助电源模块的配置，避免供电源断电而无法正常数据传输；借助屏蔽壳的设置，一方面降低电磁场对无线传输的信号干扰，另一方面增强通信中转器的强度，降低通信中转器受到碰撞而损伤的几率。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的原理框图；

图3为本实用新型的防护壳的结构示意图；

图4为本实用新型的稳压电路的电路图。

附图标记包括：

1—绝缘壳体 2—电连接器 3—天线单元

4—电源模块 5—屏蔽壳 6—控制芯片

7—远距离无线单元 8—蓝牙无线单元 9—2.4G无线单元

11—防护壳 12—空心筒 13—弹性扣

14—卡凸。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

请参阅图1至图4所示，本实用新型的一种可切换无线通信方式的通信中转器，包括绝缘壳体1、安装设置在绝缘壳体1外的电连接器2及天线单元3、设置在绝缘壳体1内的控制模块及电源模块4；绝缘壳体1采用绝缘塑料制成，电连接器2主要包括绝缘件及安装设置在绝缘件上的导电端子构成，根据实际需要，绝缘件与绝缘壳体1可以为一体式构造。

通信中转器还包括屏蔽壳5，屏蔽壳5包覆固定在绝缘壳体1的外侧，天线单元3、电连接器2均显露出屏蔽壳5；控制模块包括控制芯片6、短距离无线单元、远距离无线单元7及稳压单元，外界的供电源经由电连接器2 对控制模块供电、对电源模块4充电，电源模块4配置有蓄电池，电源模块 4的蓄电池用于对控制模块、短距离无线单元、远距离无线单元7及电连接器2供电，稳压单元用于稳定输出电压值，控制芯片6用于调控外界的智能终端设备经由短距离无线单元或远距离无线单元7进行数据传输。

本实用新型的可切换无线通信方式的通信中转器借助短距离无线单元、远距离无线单元7的设置，满足智能单元的多种无线数据传输需求，提升数据传输的多样性。借助电源模块4的配置，避免供电源断电而无法正常数据传输，即当外界的供电源断电之后，利用电源模块4对各个电子配件供电，确保通信中转器可以持续进行数据传输。借助屏蔽壳5的设置，一方面降低电磁场对无线传输的信号干扰，确保通信中转器信号传输的稳定性；另一方面增强通信中转器的强度，降低通信中转器受到碰撞而损伤的几率，延长通信中转器的使用寿命。

短距离无线单元包括并联设置的蓝牙无线单元8及2.4G无线单元9。

蓝牙无线单元8主要有蓝牙核心MCU芯片、天线匹配模块组成。蓝牙核心MCU芯片为CC2640R2F，CC2640R2F使用Arm内核，支持蓝牙4.0、 4.2、5.0协议；而且功耗对比同类型的低功耗蓝牙芯片要更加优秀。使用 CC2640R2F无线MCU，蓝牙4.2协议栈在ROM中，为用户应用程序代码释放80+KB的闪存。蓝牙无线单元8以蓝牙主机模式自动搜索连接设置为蓝牙从机模式的智能终端设备(例如无线可穿戴终端设备等)，一个通信中转器的蓝牙无线单元8可以连接至少5个智能终端设备。

2.4G无线单元9通过SPI接口与蓝牙无线单元8双向通信，主要由蓝牙无线单元8的蓝牙核心MCU芯片控制，一个通信中转器的2.4G无线单元9 可连接20个智能终端设备，智能终端设备会自动搜索附近信号最强的通信中转器进行数据上传。

优选地，远距离无线单元7为WIFI无线单元，WIFI无线单元主要由 WIFI芯片、天线匹配模块组成。WIFI无线单元核心处理器为ESP8266，在较小尺寸封装中集成了业界领先的Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，支持URAT/GPIO/ADC/PWM/IIC接口，主频支持80MHz和160MHz，支持RTOS，集成WIFI MAC/BB/RF/PA/LNA。

其中，蓝牙无线单元8的蓝牙核心MCU芯片和WIFI无线单元之间通过串口进行双向通讯，蓝牙无线数据和2.4G无线数据均通过串口传输至WIFI 无线单元。其中，蓝牙无线单元8的蓝牙核心MCU芯片的TXD与WIFI无线单元的RXD接口对应，蓝牙无线单元8的蓝牙核心MCU芯片的RXD接口与WIFI无线单元的TXD接口对应。WIFI无线单元预置了AT指令集，蓝牙无线单元8的蓝牙核心MCU芯片通过预置AT指令集控制WIFI无线单元的初始化，设置WIFI无线单元的透传模式、服务器IP、端口指令、路由器密码等操作。

电连接器2突伸出屏蔽壳5并用于插接外界的对接连接器，天线单元3 包括与绝缘壳体1或/和屏蔽壳5卡扣连接的防护壳11、位于防护壳11内的天线体，天线单元3、电连接器2分别显露出屏蔽壳5彼此远离的两端，避免两者在使用过程中互相碰触干扰而使用不良。

借助防护壳11与屏蔽壳5卡扣连接，方便天线单元3的安装或拆卸，无需借助外界的螺钉等固定件实现安装，提升天线单元3的安装效率或拆卸效率。借助防护壳11遮盖防护天线体，避免天线体受到碰撞而损坏，延长天线体的使用寿命。

防护壳11包括空心筒12、设置在空心筒12同一端上的两个弹性扣13、设置在两个弹性扣13彼此远离两侧的卡凸14，空心筒12用于容设天线体，屏蔽壳5设有用于容设两个弹性扣13的卡孔，屏蔽壳5夹持在空心筒12及卡凸14之间。

在防护壳11与屏蔽壳5安装的过程中，使得两个弹性扣13彼此靠近发生弹性形变，直至弹性扣13伸入卡孔内，两个弹性扣13在弹性恢复力作用下复位，借助空心筒12与卡凸14夹持住屏蔽壳5，防止防护壳11与屏蔽壳 5彼此脱开。当然，当需要拆卸掉防护壳11时，挤压两个弹性扣13使得两个弹性扣13彼此靠拢，卡凸14不再抵触挡止屏蔽壳5的内表面，随后即可将防护壳11从屏蔽壳5拔出。当然，根据实际安装空间需要，使用者还可以转动防护壳11，进而改变天线单元3与屏蔽壳5之间的相对角度，满足天线单元3的多样性需求。

电连接器2为USB连接器，借助USB连接器的热插拔特性，提升通信中转器的使用性能。优选地，USB连接器为通用USB2.0接口，可应用场景十分广泛；USB连接器仅作5V供电功能使用。

稳压电路用于稳定施加在控制模块、电连接器2、天线单元3的实际电压值，防止因电路中的电压波动而损伤控制模块、电连接器2及天线单元3；稳压电路包括电压标准电路D3、第一三极管D1、第二三极管D2、第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5，第一三极管 D1的发射极与电压输入端连接，第一三极管D1的集电极与电压输出端连接，电压标准电路D3的阴极经由第三电阻R3与电压输入端连接，电压标准电路 D3的阳极经由第一电阻R1、第二电阻R2与电压输出端连接，电压标准电路D3的比较输入极连接于第一电阻R1与第二电阻R2之间，电压标准电路 D3的比较输入极经由第二电阻R2与电压输出端连接，第二三极管D2的基极经由第四电阻R4连接于第三电阻R3与电压标准电路D3的阴极之间，第二三极管D2的集电极经由第五电阻R5与第一三极管D1的基极连接，第二三极管D2的发射极连接于第一电阻R1与电压标准电路D3的阳极之间，电压标准电路D3的阳极、第二三极管D2的发射极及第一电阻R1均连接至接地端。

当电压输出端的输出电压增大时，经第一电阻R1和第二电阻R2分压的电压也随之增大，该输出电压流入电压标准电路D3的比较输入极与电压标准电路D3内部的基准电压进行比较，由于该分压增大，会使流入电压标准电路D3的阴极的电流增大，就会导致第三电阻R3的电压降增加，进而使第四电阻R4的电压降减少，就会使流入第二三极管D2的基极的基极电流减小，经第二三极管D2放大后，流入第二三极管D2的集电极的集电极电流亦会减小，由于第二三极管D2集电极电流经第五电阻R5控制第一三极管D1基极的基极电流，因此第二三极管D2的集电极电流的减小就会导致经第一三极管D1放大后从其发射极端流向集电极的集电极电流相应减小，从而使得输出电压相应减小，直至输出电压重新恢复到预先设定的稳压值，从而实现了输出电压的稳定，避免因输出电压变大而损伤控制模块、电连接器2及天线单元3。

反之亦然，当电压输出端的输出电压减小时，则通过与上述过程相反的调控，使得第一三极管D1发射极流向集电极的集电极电流相应增大，从而使得输出电压相应增加至重新恢复到预先设定的稳压值，同样实现了输出电压的稳定，避免因输出电压变小而损伤控制模块、电连接器2及天线单元3。

所述稳压电路还包括电容C及第六电阻R6，电压标准电路D3的比较输入极经由电容C、第六电阻R6连接在第三电阻R3与第四电阻R4之间，电容C位于电压标准电路D3的比较输入极与第六电阻R6之间；通过增设电容C与第六电阻R6，改善稳压电路的闭环回路特性，避免稳压电路产生输出振荡，同时改善稳压电路的输出响应特性。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种可切换无线通信方式的通信中转器，包括绝缘壳体、设置于绝缘壳体外的电连接器及天线单元、设置于绝缘壳体内的控制模块及电源模块；其特征在于：还包括屏蔽壳，屏蔽壳包覆固定在绝缘壳体的外侧，天线单元、电连接器均显露出屏蔽壳；控制模块包括控制芯片、短距离无线单元、远距离无线单元及稳压单元，外界的供电源经由电连接器对控制模块供电、对电源模块充电，电源模块用于对控制模块供电，稳压单元用于稳定输出电压值，控制芯片用于调控外界的智能终端设备经由短距离无线单元或远距离无线单元进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：短距离无线单元包括并联设置的蓝牙无线单元及2.4G无线单元。

3.根据权利要求1所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：电连接器突伸出屏蔽壳并用于插接外界的对接连接器，天线单元包括与绝缘壳体或/和屏蔽壳卡扣连接的防护壳、位于防护壳内的天线体，天线单元、电连接器分别显露出屏蔽壳彼此远离的两端。

4.根据权利要求3所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：防护壳包括空心筒、设置于空心筒同一端的两个弹性扣、设置于两个弹性扣彼此远离两侧的卡凸，空心筒用于容设天线体，屏蔽壳设有用于容设两个弹性扣的卡孔，屏蔽壳夹持在空心筒及卡凸之间。

5.根据权利要求1所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：电连接器为USB连接器。

6.根据权利要求1所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：稳压电路包括电压标准电路、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及第五电阻，第一三极管的发射极与电压输入端连接，第一三极管的集电极与电压输出端连接，电压标准电路的阴极经由第三电阻与电压输入端连接，电压标准电路的阳极经由第一电阻、第二电阻与电压输出端连接，电压标准电路的比较输入极连接于第一电阻与第二电阻之间，电压标准电路的比较输入极经由第二电阻与电压输出端连接，第二三极管的基极经由第四电阻连接于第三电阻与电压标准电路的阴极之间，第二三极管的集电极经由第五电阻与第一三极管的基极连接，第二三极管的发射极连接于第一电阻与电压标准电路的阳极之间，电压标准电路的阳极、第二三极管的发射极及第一电阻均连接至接地端。

7.根据权利要求6所述的可切换无线通信方式的通信中转器，其特征在于：稳压电路还包括电容及第六电阻，电压标准电路的比较输入极经由电容、第六电阻连接于第三电阻与第四电阻之间。

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