CN214225917U - 嵌入式模块化工业主板 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了嵌入式模块化工业主板，包括主板、设于主板侧边上的子卡扩展排针、架设于主板顶部且与子卡扩展排针插接配合的扩展子卡、设于主板中部的POE扩展排针、与POE扩展排针插接配合的POE模块、设于主板上位于POE模块侧边的CPU、设于主板上位于CPU侧边的板载内存颗粒、设于主板背面的Mini PCI‑E扩展接口、以及设于主板背面的内存扩展接口。本实用新型实现了工业主板高度集成化和扩展功能模块化设计。

Description

嵌入式模块化工业主板

技术领域

本实用新型属于工业主板技术领域，尤其涉及一种嵌入式模块化工业主板。

背景技术

嵌入式工业主板是基于X86架构按照工业等级要求设计的一种电脑主板，是嵌入式工控机、工业平板电脑和定制化工控机的核心部件，具有高可靠性，低功耗，电子集成度高和多功能扩展应用接口等功能。可以适用于高低温，电磁干扰强，震动大，粉尘多的工作环境，工控机广泛应用于工业自动化、智能车载、环保监测等领域。

一般嵌入式工控机部分扩展子卡是通过主板内部扩展口和引线来扩展相关功能，引线在高低温和震动环境中容易造成老化和接触不良，引起通讯故障，增加设备故障率。工业主板一般采用外插内存的方式来实现拓展不同容量的内存，传统的内存插口设置和PCI-E接口均布置在主板表面，造成内部布置拥挤，排线困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，而提供嵌入式模块化工业主板，从而实现工业主板高度集成化和扩展功能模块化设计。为了达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

嵌入式模块化工业主板，包括主板、设于主板侧边上的子卡扩展排针、架设于主板顶部且与子卡扩展排针插接配合的扩展子卡、设于主板中部的POE扩展排针、与POE扩展排针插接配合的POE模块、设于主板上位于POE模块侧边的CPU、设于主板上位于CPU侧边的板载内存颗粒、设于主板背面的Mini PCI-E扩展接口、以及设于主板背面的内存扩展接口。

具体的，所述主板的左侧边依序设有多个双层USB端子、多个LAN端子、第一COM端子、开关按钮、电源输入端子；所述第一COM端子的后侧设有POE扩展排针。

具体的，所述主板的右侧边依序设有板载硬盘颗粒、板载内存颗粒、液晶背光电源、LVDS端子、触摸屏连接端子、音频扩展插座、功放插座。

具体的，所述主板的前侧边依序设有电源输出端子、LED灯扩展接口、USB扩展接口。

具体的，所述主板的后侧边依序设有并口扩展排针、GPIO扩展排针、SIM卡插座。

具体的，所述CPU的表面设有导热块，位于CPU的后方设有SATA连接座和mSATA连接座。

具体的，所述主板的顶部安装有用于导向硬盘安装位置的抽拉框架，硬盘可沿抽拉框架内水平移动，硬盘与SATA连接座或mSATA连接座对接。

具体的，所述扩展子卡包括并排设于子卡PCB板上的多个第二COM端子、多个VGA端子、以及音频端子，子卡PCB板的底部设有子卡扩展排母，子卡扩展排母与子卡扩展排针相对应插接配合。

与现有技术相比，本实用新型嵌入式模块化工业主板的有益效果主要体现在：

主板在设计上完全采用工业等级的设计要求研制，既考虑到在各种工业现场恶劣环境下连续运行的可靠性，又兼顾到高度集成化和扩展功能模块化设计；主板可作为嵌入式工控机、工业平板电脑、工业物联网终端、定制化工控机周边产品等嵌入式计算设备核心部件，可广泛应用于工业4.0智能化工厂设备和物联网嵌入式设备中，具有以下特点：高度集成设计、模块化功能扩展、多功能接口设计；具体的，高度集成设计涵盖：板载CPU，板载内存，板载触摸屏控制器芯片，板载宽压电源模块，内置功放和音频输入输出信号，自弹取式SIM卡槽，板载4个USB，板载2个自定义串口，板载2个Intel千兆网功能；高度集成化设计丰富了产品功能，显著提高了产品可靠性和适用范围；SATA连接座可实现无线缆方式连接硬盘，无需通过内部硬盘信号线和供电线连接硬盘；内存扩展接口和Mini PCI-E扩展接口均布置在主板背面，有效调节主板内各接口的位置关系，合理排布。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主板正面结构示意图；

图2为本实施例中主板背面结构示意图；

图3为本实施例中硬盘装配结构示意图；

图4为本实施例中POE模块装配结构示意图；

图5为本实施例中扩展子卡装配结构示意图；

图6为本实施例中扩展子卡结构示意图；

图中数字表示：

1主板、11硬盘、12抽拉框架、2子卡扩展排针、21子卡扩展排母、3扩展子卡、31子卡PCB板、32第二COM端子、33VGA端子、34音频端子、4POE扩展排针、41POE模块、5CPU、51板载内存颗粒、52Mini PCI-E扩展接口、53内存扩展接口、54导热块、55SATA连接座、56mSATA连接座、6双层USB端子、61LAN端子、62第一COM端子、63开关按钮、64电源输入端子、7板载硬盘颗粒、71液晶背光电源、72LVDS端子、73触摸屏连接端子、74音频扩展插座、75功放插座、8电源输出端子、81LED灯扩展接口、82USB扩展接口、9并口扩展排针、91GPIO扩展排针、92SIM卡插座。

具体实施方式

下面对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例：

参照图1-6所示，本实施例为嵌入式模块化工业主板，包括主板1、设于主板1侧边上的子卡扩展排针2、架设于主板1顶部且与子卡扩展排针2插接配合的扩展子卡3、设于主板1中部的POE扩展排针4、与POE扩展排针4插接配合的POE模块41、设于主板1上位于POE模块41侧边的CPU5、设于主板1上位于CPU5侧边的板载内存颗粒51、设于主板1背面的MiniPCI-E扩展接口52、以及设于主板1背面的内存扩展接口53。

本实施例中主板1的方形板体结构，主板1的左侧边依序设有多个双层USB端子6、多个LAN端子61、第一COM端子62、开关按钮63、电源输入端子64。第一COM端子62的后侧设有POE扩展排针4。

主板1的右侧边依序设有板载硬盘颗粒7、板载内存颗粒51、液晶背光电源71、LVDS端子72、触摸屏连接端子73、音频扩展插座74、功放插座75。

主板1的前侧边依序设有电源输出端子8、LED灯扩展接口81、USB扩展接口82。

主板1的后侧边依序设有并口扩展排针9、GPIO扩展排针91、SIM卡插座92。

CPU5的表面设有导热块54，位于CPU5的后方设有SATA连接座55和mSATA连接座56。

主板1的顶部安装有用于导向硬盘11安装位置的抽拉框架12，硬盘11可沿抽拉框架12内水平移动，硬盘11与SATA连接座55或mSATA连接座56对接。

扩展子卡3包括并排设于子卡PCB板31上的多个第二COM端子32、多个VGA端子33、以及音频端子34，子卡PCB板31的底部设有子卡扩展排母21，子卡扩展排母21与子卡扩展排针2相对应插接配合。

本实施例中板载内存颗粒51设置于主板1上，有效解决了空气氧化、震动环境和兼容性问题，提高了嵌入式主板在工业，领域长期工作的可靠性。

本实施例中CPU5为板载低功耗Intel Apollo Lake J3455 1.5GHz型号,根据不同的应用要求，可以更换为Intel Apollo Lake J3355 2.0GHz和Intel Apollo Lake J42051.5GHz CPU。

本实施例中主板1正面可以通过mSATA和SATA两种接口来安装固态硬盘和2.5寸硬盘。安装SATA硬盘可通过无线缆方式实现，无需通过内部硬盘信号线和供电线连接硬盘，简化了内部接线，避免了线材接触不良和老化造成的硬盘使用故障，从而提高了主板连续工作的可靠性。

本实施例中主板1内部预留了可通过第一COM端子62和第二COM端子32实现主板1板载4个串口和6个串口的扩展功能，扩展的串口采用了无接线的方法，可以有效满足主板同外围设备通讯的串口数量要求，可在工业平板电脑或嵌入式工控机上满足串口多样化的设计需求，并且提高了串口通讯的可靠性。

本实施例中主板1扩展安装1个POE专用模块后，该主板1网口可实现2路或4路POE相机的通讯和供电。

本实施例中主板1的LVDS端子72可以同各种不同尺寸和规格的液晶屏幕信号连接和给液晶屏供电，实现数字点屏的功能，支持18bit和24bit屏幕，通过此功能，主板1可以作为工业平板电脑和一体机的核心主板部件使用。

本实施例中触摸屏连接端子73能使得主板1有效集成触摸屏控制器，可以适用于四线制和五线制电阻触摸屏，通过手指操作触摸屏代替鼠标，避免工业平板电脑和一体机连接触摸屏时需要单独安装触摸屏电路板，解决了兼容性不好的问题，同时节省了主板内部USB接口或者RS-232串口资源。

本实施例中通过GPIO扩展排针91使得主板1集成了8路GPIO接口，该接口配合IO信号放大板共同使用时，在工业自动化设备使用中可实现4路数字量输入信号采集和4路数字量输出控制功能。

本实施例中PCI-E扩展接口安装4G全网通模块后，SIM卡插座92可实现在设备外部方便快捷安装和拆卸中国移动电信联通3G/4G的手机卡，从而使用该嵌入式主板的设备可以在无人值守的应用情况下依托于移动网络将现场监测的数据实时上传到管理中心，从而达到无线联网数据上传的目的。

应用本实施例时，主板1在设计上完全采用工业等级的设计要求研制，既考虑到在各种工业现场恶劣环境下连续运行的可靠性，又兼顾到高度集成化和扩展功能模块化设计；主板1可作为嵌入式工控机、工业平板电脑、工业物联网终端、定制化工控机周边产品等嵌入式计算设备核心部件，可广泛应用于工业4.0智能化工厂设备和物联网嵌入式设备中，具有以下特点：高度集成设计、模块化功能扩展、多功能接口设计；具体的，高度集成设计涵盖：板载CPU，板载内存，板载触摸屏控制器芯片，板载宽压电源模块，内置功放和音频输入输出信号，自弹取式SIM卡槽，板载4个USB(其中3个是USB3.0总线)，板载2个自定义串口，板载2个Intel千兆网(支持EtherCAT硬件总线通讯协议)功能；高度集成化设计丰富了产品功能，显著提高了产品可靠性和适用范围；SATA连接座55可实现无线缆方式连接硬盘11，无需通过内部硬盘信号线和供电线连接硬盘；内存扩展接口53和Mini PCI-E扩展接口52均布置在主板1背面，有效调节主板1内各接口的位置关系，合理排布。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.嵌入式模块化工业主板，其特征在于：包括主板、设于主板侧边上的子卡扩展排针、架设于主板顶部且与子卡扩展排针插接配合的扩展子卡、设于主板中部的POE扩展排针、与POE扩展排针插接配合的POE模块、设于主板上位于POE模块侧边的CPU、设于主板上位于CPU侧边的板载内存颗粒、设于主板背面的Mini PCI-E扩展接口、以及设于主板背面的内存扩展接口。

2.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述主板的左侧边依序设有多个双层USB端子、多个LAN端子、第一COM端子、开关按钮、电源输入端子；所述第一COM端子的后侧设有POE扩展排针。

3.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述主板的右侧边依序设有板载硬盘颗粒、板载内存颗粒、液晶背光电源、LVDS端子、触摸屏连接端子、音频扩展插座、功放插座。

4.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述主板的前侧边依序设有电源输出端子、LED灯扩展接口、USB扩展接口。

5.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述主板的后侧边依序设有并口扩展排针、GPIO扩展排针、SIM卡插座。

6.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述CPU的表面设有导热块，位于CPU的后方设有SATA连接座和mSATA连接座。

7.根据权利要求6所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述主板的顶部安装有用于导向硬盘安装位置的抽拉框架，硬盘可沿抽拉框架内水平移动，硬盘与SATA连接座或mSATA连接座对接。

8.根据权利要求1所述的嵌入式模块化工业主板，其特征在于：所述扩展子卡包括并排设于子卡PCB板上的多个第二COM端子、多个VGA端子、以及音频端子，子卡PCB板的底部设有子卡扩展排母，子卡扩展排母与子卡扩展排针相对应插接配合。

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