CN217469917U - 一种通道切换电路与电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种通道切换电路与电子设备，涉及信号采集技术领域。该通道切换电路包括控制器、第一接口模块、第二接口模块、通道切换模块、输入模块以及对外端口，第一接口模块、第二接口模块均分别与控制器、通道切换模块、对外端口电连接，输入模块、通道切换模块均与控制器电连接；其中，输入模块用于接收输入的切换信号；控制器用于依据切换信号向通道切换模块输出对应的使能信号，以通过通道切换模块控制第一接口模块或第二接口模块导通并形成通道。本申请提供的通道切换电路与电子设备均有减少了对外端口的占用量的优点。

Description

一种通道切换电路与电子设备

技术领域

本申请涉及信号采集技术领域，具体而言，涉及一种通道切换电路与电子设备。

背景技术

专变终端一般指专变采集终端，专变采集终端是对专变用户用电信息进行采集的设备，可以实现电能表数据的采集、电能计量设备工况和供电电能质量监测，以及客户用电负荷和电能量的监控，并对采集数据进行管理和双向传输。

专变终端在现场使用过程中，需要通过CAN和RS485两种方式与外部设备进行通信。专变终端的对外接入设备端口较少，但目前CAN和RS485的两种方式均需要独立的对外端口，导致专变终端的对外端口使用紧张。

综上，现有技术中存在专变终端的对外端口使用紧张的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种通道切换电路与电子设备，以解决现有技术中存在的专变终端的对外端口使用紧张的问题。

为解决上述问题，一方面，本申请实施例提供了一种通道切换电路，所述通道切换电路包括控制器、第一接口模块、第二接口模块、通道切换模块、输入模块以及对外端口，所述第一接口模块、第二接口模块均分别与所述控制器、所述通道切换模块、所述对外端口电连接，所述输入模块、所述通道切换模块均与所述控制器电连接；

其中，所述输入模块用于接收输入的切换信号；

所述控制器用于依据所述切换信号向所述通道切换模块输出对应的使能信号，以通过所述通道切换模块控制所述第一接口模块或所述第二接口模块导通并形成通道。

可选地，所述输入模块包括单刀双掷开关、第一电阻以及第二电阻，所述单刀双掷开关的第一端口连接电源，第二端口接地，自由端分别连接所述第一电阻与第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述控制器电连接。

可选地，所述通道切换模块包括第一开关单元与第二开关单元，所述第一开关单元分别与第一电源、第一接口模块以及所述控制器电连接，所述第二开关单元分别与第二电源、第二接口模块以及所述控制器电连接；其中；

当所述切换信号为第一信号时，所述控制器用于控制所述第一开关单元导通并控制所述第二开关单元断开，以使所述第一电源为所述第一接口模块供电；

当所述切换信号为第二信号时，所述控制器用于控制所述第二开关单元导通并控制所述第一开关单元断开，以使所述第二电源为所述第二接口模块供电。

可选地，所述第一开关单元包括第一开关管、光耦以及开关组件，所述第一开关管的控制端与所述控制器电连接，所述第一开关管的第一端接地，所述第一开关管的第二端与所述光耦的输入端电连接，所述光耦的输出端与所述开关组件电连接，所述开关组件还分别与所述第一电源、所述第一接口模块电连接；其中，

当所述控制器控制所述开关组件导通时，所述第一电源为所述第一接口模块供电。

可选地，所述开关组件包括第二开关管与第一偏置电阻，所述第二开关管的第一端与所述第一电源电连接，所述第二开关管的第二端与所述第一接口模块电连接；所述第二开关管的控制端与所述光耦的输出端电连接；所述第一偏置电阻分别与所述第二开关管的控制端与第一端电连接。

可选地，所述开关组件还包括第一分压电阻，所述第一分压电阻的一端与所述光耦的输出端电连接，所述第一分压电阻的另一端分别与所述第一偏置电阻、所述第二开关管的控制端电连接。

可选地，所述第二开关单元包括第三开关管与第二偏置电阻，所述第三开关管的第一端与所述第二电源电连接，所述第三开关管的第二端与所述第二接口模块电连接；所述第三开关管的控制端与所述控制器电连接；所述第二偏置电阻分别与所述第三开关管的控制端与第一端电连接。

可选地，所述第二开关单元还包括第二分压电阻，所述第二分压电阻的一端与所述控制器电连接，所述第二分压电阻的另一端分别与所述第二偏置电阻、所述第三开关管的控制端电连接。

可选地，所述通道切换电路还包括第一隔离模块与第二隔离模块，所述第一接口模块通过所述第一隔离模块与所述控制器电连接，所述第二接口模块通过所述第二隔离模块与所述控制器电连接。

另一方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的通道切换电路。

相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请实施例提供了一种通道切换电路与电子设备，该通道切换电路包括控制器、第一接口模块、第二接口模块、通道切换模块、输入模块以及对外端口，第一接口模块、第二接口模块均分别与控制器、通道切换模块、对外端口电连接，输入模块、通道切换模块均与控制器电连接；其中，输入模块用于接收输入的切换信号；控制器用于依据切换信号向通道切换模块输出对应的使能信号，以通过通道切换模块控制第一接口模块或第二接口模块导通并形成通道。由于本申请中可以通过通道切换模块切换第一接口模块与第二接口模块的通道，且第一接口模块与第二接口模块均与同一对外端口相连，因此第一接口模块与第二接口模块可以共用同一对外端口且互不影响，减少了对外端口的占用量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的通道切换电路的一种模块示意图。

图2为本申请实施例提供的输入模块的电路示意图。

图3为本申请实施例提供的通道切换模块的模块示意图。

图4为本申请实施例提供的第一开关单元的电路示意图。

图5为本申请实施例提供的第二开关单元的电路示意图。

图6为本申请实施例提供的第一接口模块的电路示意图。

图7为本申请实施例提供的第一隔离模块的电路示意图。

图8为本申请实施例提供的第二接口模块的电路示意图。

图9为本申请实施例提供的第二隔离模块的电路示意图。

图10为本申请实施例提供的通道切换电路的另一种模块示意图。

附图标记说明：

100-通道切换电路；110-输入模块；120-控制器；130-通道切换模；140-第一接口模块；150-第二接口模块；160-对外端口；170-第一隔离模块；180-第二隔离模块；131-第一开关单元；132-第二开关单元；1311-开关组件；SW1-单刀双掷开关；R1-第一电阻；R2-第二电阻；V1-第一开关管；V2-第二开关管；V3-第三开关管；E1-光耦；R3-第一偏置电阻；R4-第一分压电阻；R5-第二偏置电阻；R6-第二分压电阻。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施例做详细的说明。

正如背景技术中所述，现有的专变终端的端口较少，但需要通过CAN和RS485两种方式与外部设备进行通信，因此，因此需要两个独立的对外端口，导致专变终端的对外端口使用紧张。

有鉴于此，为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种通道切换电路，通过CAN通信与RS485通信共用一个对外端口，并通过通道切换模块进行切换的方式，实现减少对外端口占用量的效果。

下面对本申请提供的通道切换电路进行示例性说明：

作为一种实现方式，请参阅图1，该通道切换电路100包括控制器120、第一接口模块140、第二接口模块150、通道切换模130块、输入模块110以及对外端口160，第一接口模块140、第二接口模块150均分别与控制器120、通道切换模130块、对外端口160电连接，输入模块110、通道切换模130块均与控制器120电连接；其中，输入模块110用于接收输入的切换信号；控制器120用于依据切换信号向通道切换模130块输出对应的使能信号，以通过通道切换模130块控制第一接口模块140或第二接口模块150导通并形成通道。

需要说明的是，本申请所述的第一接口模块140与第二接口模块150，可以指CAN通信的接口模块与RS485通信的接口模块，当然地，也可以指其它通信方式的接口模块，例如，还可以为TTL通信的接口模块，或者RS232通信的接口模块，只要能使两种通信模式共用同一对外接口即可，在此不做限定。为了便于说明，本申请均与CAN通信的接口模块与RS485通信的接口模块为例进行说明。

通过设置输入模块110与通道切换模130块，使得用户可以根据实际需求控制输入相应的切换信号，控制器120再根据切换信号向通道切换模130块发送相应的使能信号，使得通道切换模130块控制第一接口模块140或第二接口模块150导通并形成通道，例如，当第一接口模块140为RS484通信的接口模块，第二接口模块150为CAN通信的接口模块，对外端口与外接设备相连，则当第一接口模块140导通时，通过RS484通信的通道实现控制器120与外接设备之间的数据交互；则当第二接口模块150导通时，通过CAN通信的通道实现控制器120与外接设备之间的数据交互。

作为一种实现方式，请参阅图2，输入模块110包括单刀双掷开关SW1、第一电阻R1以及第二电阻R2，单刀双掷开关SW1的第一端口连接电源，第二端口接地，自由端分别连接第一电阻R1与第二电阻R2的一端，第一电阻R1的另一端接地，第二电阻R2的另一端与控制器120电连接。

如图所示，图中端口5表示自由端，端口6接地，端口4连接电源，用户在实际应用中，可以控制单刀双掷开关SW1的导通状态，即可以控制端口5与端口4相连，或者端口5与端口6相连。其中，本申请并不对单刀双掷开关SW1的类型进行限定，例如，单刀双掷开关SW1可以为拨动开关，或者按钮开关，或者电控开关。如图示中，JUDGE I/O CAN/485端口连接控制器120，当端口5与端口4相连时，JUDGE I/O CAN/485端口输入高电平，而当切换为端口5与端口6相连时，则JUDGE I/O CAN/485端口输入低电平，即本申请所述的切换信号，即为高低电平信号。

由此，若设定当控制器120的JUDGE I/O CAN/485接收到高电平时，采用RS485方式通信，而接收到低电平时，则采用CAN方式通信，因此，当用户将单刀双掷开关SW1的端口5与端口4连接时，则选定RS485方式通信，当用户将单刀双掷开关SW1的端口5与端口6连接时，则选定RCAN方式通信。

需要说明的是，为了使输入控制器120端口的信号稳定，本申请提供的输入模块110还包括第一电容，第一电容的一端与第二电阻R2的第一端电连接，第二端接地。此外，本申请所述的控制器120，可以为MCU等器件，其能够实现在接收到高低电平的切换信号后，输出对应的使能信号即可。

作为一种可选的实现方式，请参阅图3，通道切换模130块包括第一开关单元131与第二开关单元132，第一开关单元131分别与第一电源、第一接口模块140以及控制器120电连接，第二开关单元132分别与第二电源、第二接口模块150以及控制器120电连接；其中；当切换信号为第一信号时，控制器120用于控制第一开关单元131导通并控制第二开关单元132断开，以使第一电源为第一接口模块140供电；当切换信号为第二信号时，控制器120用于控制第二开关单元132导通并控制第一开关单元131断开，以使第二电源为第二接口模块150供电。

可以理解地，本申请所述的第一信号与第二信号，即表示高低电平信号，控制器120可以依据该信号控制第一开关单元131或第二开关单元132导通，进而通过RS485通道或CAN通道进行数据交互。并且，本申请控制第一开关单元131或第二开关单元132导通或关断的方式为控制电源是否为其供电。

作为一种实现方式，请参阅图4，第一开关单元131包括第一开关管V1、光耦E1以及开关组件1311，第一开关管的控制端与控制器120电连接，第一开关管V1的第一端接地，第一开关管V1的第二端与光耦E1的输入端电连接，光耦E1的输出端与开关组件1311电连接，开关组件1311还分别与第一电源、第一接口模块140电连接；其中，当控制器120控制开关组件1311导通时，第一电源为第一接口模块140供电。

其中，开关组件1311包括第二开关管V2与第一偏置电阻R3，第二开关管V2的第一端与第一电源电连接，第二开关管V2的第二端与第一接口模块140电连接；第二开关管V2的控制端与光耦E1的输出端电连接；第一偏置电阻R3分别与第二开关管V2的控制端与第一端电连接。并且，开关组件1311还包括第一分压电阻R4，第一分压电阻R4的一端与光耦E1的输出端电连接，第一分压电阻R4的另一端分别与第一偏置电阻R3、第二开关管V2的控制端电连接。

需要说明的是，本申请并不对器件的类型进行限定，例如，第一开关管V1使用N型三极管，第二开关管V2使用P型MOS管。当控制器120接收到高低电平的切换信号后，对应输出485/CAN_EN的使能信号，例如，当使用信号为高电平时，第一开关管V1导通，光耦E1对应导通，对应拉低第二开关管V2的栅极电压，使得第二开关管V2导通，第一电源(图示中5V0_RS485)为第一接口模块140(5V0_RS485_OUT为第一接口模块140的端口)供电。

此外，图示的第一偏置电阻R3与第一分压电阻R4实际组成了分压电路，为了保证在光耦E1导通时，第二开关管V2的栅极为低电平，因此第一偏置电阻R3的阻值远大于第一分压电阻R4的阻值，如图所示，第一偏置电阻R3的阻值选用47KΩ，第一偏置电阻R3的阻值选用1KΩ，使得当光耦E1导通时，第二开关管V2的栅极等效接地并导通；而当光耦E1未导通时，第二开关管V2的栅极等效与第一电源相连。

作为一种可选的实现方式，请参阅图5，第二开关单元132包括第三开关管V3与第二偏置电阻R5，第三开关管V3的第一端与第二电源电连接，第三开关管V3的第二端与第二接口模块150电连接；第三开关管V3的控制端与控制器120电连接；第二偏置电阻R5分别与第三开关管V3的控制端与第一端电连接。

其中，图示的485/CAN_EN_1表示控制器120输出的使能信号，其中，且与上述的485/CAN_EN为相同的信号，即均为高电平信号，或者均为低电平信号，在一种实施例中，二者也可采用同一信号，或者，二者为控制器120不同端口输出的信号，或者，控制器120在输出485/CAN_EN的信号后，经过隔离模块形成485/CAN_EN的信号，在此不做限定。

其中，第二开关单元132还包括第二分压电阻R6，第二分压电阻R6的一端与控制器120电连接，第二分压电阻R6的另一端分别与第二偏置电阻R5、第三开关管V3的控制端电连接。

当485/CAN_EN_1信号为高电平信号时，第三开关管V3截止，而当485/CAN_EN_1信号为低电平信号时，第三开关管V3导通。当第三开关管V3导通时，第二电源(图示中5V0_CAN)为第二接口模块150(5V0_CAN_OUT为第二接口模块150的端口)供电。

可以理解地，通过上述的电路，使得控制器120在输出高电平的使能信号时，第一接口模块140导通，第二接口模块150断开，进而使得控制器120与对外端口160通过RS485通道交互；而当控制器120在输出低电平的使能信号时，第一接口模块140断开，第二接口模块150导通，进而使得控制器120与对外端口160通过CAN通道交互，实现了两种通信方式共用同一对外端口160的效果。

此外，如图6示出了本申请提供的第一接口模块140的电路示意图，图中所示485/CANL和485/CANH为外部信号，通过AZRS485E芯片与MCU进行通信，但在现场应用过程中，外部信号可能为强电设备，如果直接通过AZRS485E芯片与MCU进行通信，工作人员可能会有触电危险，同时可能对产品内部关键器件正常运行有影响或者损伤。

有鉴于此，通道切换电路100还包括第一隔离模块170，第一接口模块140通过第一隔离模块170与控制器120电连接，第一隔离模块170的电路如图7所示，图7中隔离芯片的型号选用ISO7741，结合图6与图7可知，通过使用AZRS485E芯片和ISO7741芯片搭建RS485通道，将AZRS485E芯片转换的信号RO_RS4852和DI_RS4852信号，通过ISO7741隔离芯片进行电气隔离后，转换为TXD和RXD信号，再与控制器120连接通信。通过设置第一隔离模块170，保证了工作人员在操作时无触电危险，同时保证了产品内部关键器件的正常运行。

同理地，请参阅图8与图9，图8示出了本申请提供的第二接口模块150的电路示意图，图中所示485/CANL和485/CANH为外部信号，通过AZRS485E芯片与MCU进行通信，但在现场应用过程中，外部信号可能为强电设备，如果直接通过AZRS485E芯片与MCU进行通信，工作人员可能会有触电危险，同时可能对产品内部关键器件正常运行有影响或者损伤。因此需要增加第二隔离模块180进行电气隔离，其中，第二接口模块150通过第二隔离模块180与控制器120电连接。

如图9所示，图9中隔离芯片的型号选用ISO7741，结合图8与图9可知，通过使用AZRS485E芯片和ISO7741芯片搭建CAN通道，将AZCAN1040T芯片转换的信号TX_CAN_1和RX_CAN_1信号，通过ISO7741隔离芯片进行电气隔离后，转换为TXD和RXD信号，再与控制器120连接通信。通过设置第二隔离模块180，保证了工作人员在操作时无触电危险，同时保证了产品内部关键器件的正常运行。

当然地，目前隔离芯片的型号包括多种，可根据实际情况进行选型，本申请并不对其进行限定。连接隔离模块后的通道切换电路100如图10所示。

因此，本申请具有以下优点：

本申请通过将CAN和RS485通信通道并行，共用一个对外端口160资源，通过控制器120控制通道切换，满足了专变终端对两种通信方法的要求。使用常用物料搭建两种通道，极大的降低了物料交期对产品的影响，而且降低了产品成本。此外，本申请还使用了电气隔离芯片，节约PCB设计空间，同时保证了现场使用人员的安全。

基于上述上线方式，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括上述的通道切换电路100。例如，该电子设备可以为专变终端。

综上所述，本申请实施例提供了一种通道切换电路与电子设备，该通道切换电路包括控制器、第一接口模块、第二接口模块、通道切换模块、输入模块以及对外端口，第一接口模块、第二接口模块均分别与控制器、通道切换模块、对外端口电连接，输入模块、通道切换模块均与控制器电连接；其中，输入模块用于接收输入的切换信号；控制器用于依据切换信号向通道切换模块输出对应的使能信号，以通过通道切换模块控制第一接口模块或第二接口模块导通并形成通道。由于本申请中可以通过通道切换模块切换第一接口模块与第二接口模块的通道，且第一接口模块与第二接口模块均与同一对外端口相连，因此第一接口模块与第二接口模块可以共用同一对外端口且互不影响，减少了对外端口的占用量。

虽然本申请披露如上，但本申请并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本申请的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种通道切换电路(100)，其特征在于，所述通道切换电路(100)包括控制器(120)、第一接口模块(140)、第二接口模块(150)、通道切换模(130)块、输入模块(110)以及对外端口(160)，所述第一接口模块(140)、第二接口模块(150)均分别与所述控制器(120)、所述通道切换模(130)块、所述对外端口(160)电连接，所述输入模块(110)、所述通道切换模(130)块均与所述控制器(120)电连接；其中，

所述输入模块(110)用于接收输入的切换信号；

所述控制器(120)用于依据所述切换信号向所述通道切换模(130)块输出对应的使能信号，以通过所述通道切换模(130)块控制所述第一接口模块(140)或所述第二接口模块(150)导通并形成通道。

2.根据权利要求1所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述输入模块(110)包括单刀双掷开关(SW1)、第一电阻(R1)以及第二电阻(R2)，所述单刀双掷开关(SW1)的第一端口连接电源，第二端口接地，自由端分别连接所述第一电阻(R1)与第二电阻(R2)的一端，所述第一电阻(R1)的另一端接地，所述第二电阻(R2)的另一端与所述控制器(120)电连接。

3.根据权利要求1所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述通道切换模(130)块包括第一开关单元(131)与第二开关单元(132)，所述第一开关单元(131)分别与第一电源、第一接口模块(140)以及所述控制器(120)电连接，所述第二开关单元(132)分别与第二电源、第二接口模块(150)以及所述控制器(120)电连接；其中；

当所述切换信号为第一信号时，所述控制器(120)用于控制所述第一开关单元(131)导通并控制所述第二开关单元(132)断开，以使所述第一电源为所述第一接口模块(140)供电；

当所述切换信号为第二信号时，所述控制器(120)用于控制所述第二开关单元(132)导通并控制所述第一开关单元(131)断开，以使所述第二电源为所述第二接口模块(150)供电。

4.根据权利要求3所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述第一开关单元(131)包括第一开关管(V1)、光耦(E1)以及开关组件(1311)，所述第一开关管(V1)的控制端与所述控制器(120)电连接，所述第一开关管(V1)的第一端接地，所述第一开关管(V1)的第二端与所述光耦(E1)的输入端电连接，所述光耦(E1)的输出端与所述开关组件(1311)电连接，所述开关组件(1311)还分别与所述第一电源、所述第一接口模块(140)电连接；其中，

当所述控制器(120)控制所述开关组件(1311)导通时，所述第一电源为所述第一接口模块(140)供电。

5.根据权利要求4所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述开关组件(1311)包括第二开关管(V2)与第一偏置电阻(R3)，所述第二开关管(V2)的第一端与所述第一电源电连接，所述第二开关管(V2)的第二端与所述第一接口模块(140)电连接；所述第二开关管(V2)的控制端与所述光耦(E1)的输出端电连接；所述第一偏置电阻(R3)分别与所述第二开关管(V2)的控制端与第一端电连接。

6.根据权利要求5所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述开关组件(1311)还包括第一分压电阻(R4)，所述第一分压电阻(R4)的一端与所述光耦(E1)的输出端电连接，所述第一分压电阻(R4)的另一端分别与所述第一偏置电阻(R3)、所述第二开关管(V2)的控制端电连接。

7.根据权利要求3所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述第二开关单元(132)包括第三开关管(V3)与第二偏置电阻(R5)，所述第三开关管(V3)的第一端与所述第二电源电连接，所述第三开关管(V3)的第二端与所述第二接口模块(150)电连接；所述第三开关管(V3)的控制端与所述控制器(120)电连接；所述第二偏置电阻(R5)分别与所述第三开关管(V3)的控制端与第一端电连接。

8.根据权利要求7所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述第二开关单元(132)还包括第二分压电阻(R6)，所述第二分压电阻(R6)的一端与所述控制器(120)电连接，所述第二分压电阻(R6)的另一端分别与所述第二偏置电阻(R5)、所述第三开关管(V3)的控制端电连接。

9.根据权利要求1所述的通道切换电路(100)，其特征在于，所述通道切换电路(100)还包括第一隔离模块(170)与第二隔离模块(180)，所述第一接口模块(140)通过所述第一隔离模块(170)与所述控制器(120)电连接，所述第二接口模块(150)通过所述第二隔离模块(180)与所述控制器(120)电连接。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至9任一项所述的通道切换电路(100)。

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