CN215268319U - 智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通讯设备领域，公开了一种智能网关，包括单片机、无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口、路由器、云端服务器、远程控制终端和供电模块，所述单片机分别与所述无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口和供电模块连接，所述路由器与所述LAN网口连接，所述远程控制终端通过所述云端服务器与所述路由器连接；所述供电模块包括供电电源、带隙基准电压源、第一电位器、四路差动比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二三极管、第三三极管、单向晶闸管和电压输出端。实施本实用新型的智能网关，具有以下有益效果：电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

智能网关

技术领域

本实用新型涉及通讯设备领域，特别涉及一种智能网关。

背景技术

智能家居市场发展是越来越快，尤其是近几年，智能家居企业品牌是越来越多，产品也是种类繁多。包括智能窗帘、智能开关、智能电器、智能安防产品等等。智能家居讲究的就是互联互通，智能网关就是做中间的作用，所有的产品经过该智能网关进行联网统一控制。图1为传统智能网关的供电部分的电路原理图，从图1中可以看出，传统智能网关的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统智能网关的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：缺少限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的智能网关。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能网关，包括单片机、无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口、路由器、云端服务器、远程控制终端和供电模块，所述单片机分别与所述无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口和供电模块连接，所述路由器与所述LAN网口连接，所述远程控制终端通过所述云端服务器与所述路由器连接；

所述供电模块包括供电电源、带隙基准电压源、第一电位器、四路差动比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二三极管、第三三极管、单向晶闸管和电压输出端，所述供电电源分别与所述带隙基准电压源的第一引脚、第四电阻的一端、第一三极管的集电极、第二三极管的集电极和第三三极管的集电极连接，所述带隙基准电压源的第二引脚与所述第一电位器的一个固定端连接，所述第一电位器的滑动端与所述四路差动比较器的第三引脚连接，所述四路差动比较器的第一引脚分别与所述第二电阻的一端和第三电阻的一端连接，所述第一三极管的基极与所述第四电阻的另一端连接，所述第一三极管的发射极与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的一端和单向晶闸管的控制极连接，所述四路差动比较器的第四引脚分别与所述第三三极管的基极和单向晶闸管的阳极连接，所述第三三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接，所述四路差动比较器的第三引脚分别与所述第一电位器的另一个固定端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端、单向晶闸管的阴极和电压输出端的另一端连接。

在本实用新型所述的智能网关中，所述第一二极管的型号为E-123。

在本实用新型所述的智能网关中，所述供电模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述单向晶闸管的阳极连接。

在本实用新型所述的智能网关中，所述第五电阻的阻值为36kΩ。

在本实用新型所述的智能网关中，所述带隙基准电压源的型号为AD581，所述四路差动比较器的型号为LM339。

在本实用新型所述的智能网关中，所述第一三极管为NPN型三极管。

在本实用新型所述的智能网关中，所述第二三极管为NPN型三极管。

在本实用新型所述的智能网关中，所述第三三极管为NPN型三极管。

在本实用新型所述的智能网关中，所述无线通讯模块为5G通讯模块、4G通讯模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块和LoRa模块中任意一种或任意几种的组合。

实施本实用新型的智能网关，具有以下有益效果：由于设有单片机、无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口、路由器、云端服务器、远程控制终端和供电模块；供电模块包括供电电源、带隙基准电压源、第一电位器、四路差动比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二三极管、第三三极管、单向晶闸管和电压输出端，该供电模块与传统智能网关的供电部分相比，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第一二极管用于进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统智能网关的供电部分的电路原理图；

图2为本实用新型智能网关一个实施例中的结构示意图；

图3为所述实施例中供电模块的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型智能网关实施例中，该智能网关的结构示意图如图2所示。图2中，该智能网关包括单片机1、无线通讯模块2、RTC时钟模块3、LAN网口4、路由器5、云端服务器6、远程控制终端7和供电模块8，其中，单片机1分别与无线通讯模块2、RTC时钟模块3、LAN网口4和供电模块8连接，路由器5与LAN网口4连接，远程控制终端7通过云端服务器6与路由器5连接。

远程控制终端7通过网络通讯的形式将控制信号通过云端服务器6与路由器5连接，然后通过LAN网口4将控制信号传递到单片机1，再由单片机1根据远程控制终端7所传输的指令驱动其它模块的工作，从而实现远程控制的功能。

当该智能网关接收到报警信号时，可以通过无线通讯方式通知客户，提高使用便利。远程控制终端7可以是智能手机或平板电脑等。

本实施例中，无线通讯模块2为5G通讯模块、4G通讯模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块和LoRa模块中任意一种或任意几种的组合。通过设置多种无线通讯方式，不仅可以增加无线通讯方式的灵活性，还能满足不同用户和不同场合的需求。尤其是采用LoRa模块时，其通讯距离较远，且通讯性能较为稳定，适用于对通讯质量要求较高的场合。采用5G通讯方式可以达到高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

本实施例中，单片机1、RTC时钟模块3、LAN网口4、路由器5、云端服务器6和远程控制终端7均采用现有技术中的结构来实现，其工作原理采用的也是现有技术中的工作原理，此处不再详细獒述。

图3为本实施例中供电模块的电路原理图，图3中，该供电模块8包括供电电源VCC、带隙基准电压源U1、第一电位器RP1、四路差动比较器A1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一三极管Q1、第一二极管D1、第一电容C1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、单向晶闸管VS和电压输出端Vo，其中，供电电源VCC分别与带隙基准电压源U1的第一引脚、第四电阻R4的一端、第一三极管Q1的集电极、第二三极管Q2的集电极和第三三极管Q3的集电极连接，带隙基准电压源U1的第二引脚与第一电位器RP1的一个固定端连接，第一电位器RP1的滑动端与四路差动比较器A1的第三引脚连接，四路差动比较器A1的第一引脚分别与第二电阻R2的一端和第三电阻R3的一端连接，第一三极管Q1的基极与第四电阻R4的另一端连接，第一三极管Q1的发射极与第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极分别与第一电容C1的一端和单向晶闸管VS的控制极连接，四路差动比较器A1的第四引脚分别与第三三极管Q3的基极和单向晶闸管VS的阳极连接，第三三极管Q3的发射极与第二三极管Q2的基极连接，四路差动比较器A1的第三引脚分别与第一电位器RP1的另一个固定端、第三电阻R3的另一端、第一电容C1的另一端、单向晶闸管VS的阴极和电压输出端Vo的另一端连接。

该供电模块8与图1中传统智能网关的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第一二极管D1为限流二极管，用于对第一三极管Q1的发射极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第一三极管Q1的发射极电流较大时，通过该第一二极管D1可以降低第一三极管Q1的发射极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第一二极管D1的型号为E-123。当然，在实际应用中，第一二极管D1也可以采用其他型号具有相同功能的二极管。

本实施例中，供电电源VCC为220V市电经过整流降压后得到的24V脉动直流电。带隙基准电压源U1的型号为AD581，四路差动比较器A1的型号为LM339。第二三极管Q2和第三三极管Q3组成达林顿管。

该供电模块8的工作原理如下：正常情况下，四路差动比较器A1的第四引脚输出高电平，使得第三三极管Q3和第二三极管Q2相继导通，第一三极管Q1和单向晶闸管VS组成过流截止式保护电略，第四电阻R4可用于设定最大电流，当遇到过流情况时，经过第四电阻R4的电压使得第一三极管Q1的基极得电，第一三极管Q1导通，单向晶闸管VS的控制极得电触发，单向晶闸管VS导通，从而将第三三极管Q3的基极电位拉低，第三三极管Q3和第二三极管Q2均截止，达到过流保护的目的。第一电容C1用于防止电容性负载时保护电路频繁动作。四路差动比较器A1为过压保护检测元件，遇到过压情况时，经过第二电阻R2和第三电阻R3分压后的电压将四路差动比较器A1的第一引脚的电位拉高，从而使得四路差动比较器A1输出低电平，同样使得第三三极管Q3的基极电位下降，断开电压输出端Vo，达到过压保护的目的。

本实施例中，该第一三极管Q1为NPN型三极管，第二三极管Q2为NPN型三极管，第三三极管Q3为NPN型三极管。当然，在实际应用中，该第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3也可以均为PNP型三极管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块8还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第三三极管Q3的基极连接，第五电阻R5的另一端与单向晶闸管VS的阳极连接。第五电阻R5为限流电阻，用于对第三三极管Q3的基极电流进行限流保护。限流保护的原理如下：当第三三极管Q3的基极电流较大时，通过该第五电阻R5可以降低第三三极管Q3的基极电流的大小，使其保持在正常工作状态，而不至于因电流太大导致烧坏电路中的元器件，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第五电阻R5的阻值为36kΩ。当然，在实际应用中，第五电阻R5的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电模块8与传统智能网关的供电部分相比，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块8中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能网关，其特征在于，包括单片机、无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口、路由器、云端服务器、远程控制终端和供电模块，所述单片机分别与所述无线通讯模块、RTC时钟模块、LAN网口和供电模块连接，所述路由器与所述LAN网口连接，所述远程控制终端通过所述云端服务器与所述路由器连接；

所述供电模块包括供电电源、带隙基准电压源、第一电位器、四路差动比较器、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二三极管、第三三极管、单向晶闸管和电压输出端，所述供电电源分别与所述带隙基准电压源的第一引脚、第四电阻的一端、第一三极管的集电极、第二三极管的集电极和第三三极管的集电极连接，所述带隙基准电压源的第二引脚与所述第一电位器的一个固定端连接，所述第一电位器的滑动端与所述四路差动比较器的第三引脚连接，所述四路差动比较器的第一引脚分别与所述第二电阻的一端和第三电阻的一端连接，所述第一三极管的基极与所述第四电阻的另一端连接，所述第一三极管的发射极与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极分别与所述第一电容的一端和单向晶闸管的控制极连接，所述四路差动比较器的第四引脚分别与所述第三三极管的基极和单向晶闸管的阳极连接，所述第三三极管的发射极与所述第二三极管的基极连接，所述四路差动比较器的第三引脚分别与所述第一电位器的另一个固定端、第三电阻的另一端、第一电容的另一端、单向晶闸管的阴极和电压输出端的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的智能网关，其特征在于，所述第一二极管的型号为E-123。

3.根据权利要求2所述的智能网关，其特征在于，所述供电模块还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第五电阻的另一端与所述单向晶闸管的阳极连接。

4.根据权利要求3所述的智能网关，其特征在于，所述第五电阻的阻值为36kΩ。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的智能网关，其特征在于，所述带隙基准电压源的型号为AD581，所述四路差动比较器的型号为LM339。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的智能网关，其特征在于，所述第一三极管为NPN型三极管。

7.根据权利要求1至4任意一项所述的智能网关，其特征在于，所述第二三极管为NPN型三极管。

8.根据权利要求1至4任意一项所述的智能网关，其特征在于，所述第三三极管为NPN型三极管。

9.根据权利要求1至4任意一项所述的智能网关，其特征在于，所述无线通讯模块为5G通讯模块、4G通讯模块、蓝牙模块、WiFi模块、GSM模块、CDMA模块、CDMA2000模块、WCDMA模块、TD-SCDMA模块、Zigbee模块和LoRa模块中任意一种或任意几种的组合。

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