CN219181516U - 一种数据传输设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于通信技术领域，涉及一种数据传输设备，包括：通过电气连接的4g模块电路、电源电路、USB电路、串口电平转换电路、RS485控制电路、SIM卡；4g模块电路用于数据传输设备进行无线通信，电源电路用于将输出电压进行转换，为数据传输设备进行供电，USB电路用于进行静电和浪涌处理，串口电平转换电路用于进行电平转换，供485控制电路使用，RS485控制电路用于将输出的串口电平转化为485电平，SIM卡用于数据传输设备与互联网通信。在维持原有数据透传功能的同时，省去了MCU，直接使用4G模块内部协议栈，且对RS485接口采用无极性芯片设计，接反可自动修正，在内部集成modbus主机协议，可直接对modbus从机进行数据访问；提高了使用的便携性，同时降低了成本。

Description

一种数据传输设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种数据传输设备。

背景技术

数据传输设备DTU(Data Terminal unit)，是用来传输数据的，市面上的DTU大多数为双向透明传输。比如采集到的信号为01010101，那么它传输出去的数据就是01010101。

通用型DTU一般通过串口、RS232、RS485连接MCU，MCU通过4g模块进行数据的云端收发。现有的DTU一般不会集成modbus主机协议，需外挂MCU，成本高；且RS485有极性之分，接线复杂。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于现有的DTU一般不会集成modbus主机协议，需外挂MCU，成本高，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种数据传输设备，包括：

通过电气连接的4g模块电路、电源电路、USB电路、串口电平转换电路、RS485控制电路、SIM卡；

其中，所述4g模块电路用于所述数据传输设备进行无线通信，所述电源电路用于将输出电压进行转换，为所述数据传输设备进行供电，所述USB电路用于进行静电和浪涌处理，所述串口电平转换电路用于进行电平转换，供所述485控制电路使用，所述RS485控制电路用于将输出的串口电平转化为485电平，所述SIM卡用于所述数据传输设备与互联网通信。

优选地，所述4g模块电路包括无线通信模组N706。

优选地，所述电源电路包括：DC-DC转换器U1的引脚5分别与DC-DC转换器U1的引脚4、电容C1的一端连接，DC-DC转换器U1的引脚1与电容C2的一端连接，电容C2的另一端分别与DC-DC转换器U1的引脚6、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电阻R1的一端、电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端、电容C9的一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与发光二极管LED1的正极连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R3的一端、DC-DC转换器U1的引脚3连接。

优选地，所述USB电路包括：USB插座J1的引脚1分别与电容C10的一端、电阻R7的一端、二极管D1的负极、二极管D2的负极、二极管D5的正极、电阻R4的一端连接，USB插座J1的引脚2分别与二极管D2的负极、电阻R6的一端连接，USB插座J1的引脚3分别与二极管D3的负极、电阻R5的一端连接，电容C10的另一端分别与电阻R7的另一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、二极管D3的正极连接且接地。

优选地，所述串口电平转换电路包括：电平转换器U4的引脚2与发光二极管LED3的负极连接，二极管LED3的正极与电阻R19的一端连接，电平转换器U4的引脚3与发光二极管LED4的负极连接，二极管LED4的正极与电阻R24的一端连接，电平转换器U4的引脚4与电阻R23的一端连接，电平转换器U4的引脚5与电容C21的一端连接且接地，电容C21的另一端分别与电平转换器U4的引脚8、电阻R20的一端连接，电平转换器U4的引脚6与电阻R22的一端连接，电平转换器U4的引脚7与电阻R24的一端连接。

优选地，所述RS485控制电路包括：收发芯片U3的引脚2分别与电阻R17的一端、三极管Q2的集电极、收发芯片U3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚8与电容C19的一端连接，收发芯片U3的引脚7分别与电阻R18的一端、RS485连接线J3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚6分别与电阻R18的另一端、RS485连接线J3的引脚4连接。

优选地，所述无线通信模组N706包括：片上系统IC UIS8850。

优选地，所述DC-DC转换器U1为ME3113。

优选地，所述电平转换器U4为RS0102YHB。

优选地，所述收发芯片U3选为MS3485。

实施本实用新型的数据传输设备，具有以下有益效果：在维持原有数据透传功能的同时，本实用新型省去了MCU，直接使用4G模块内部协议栈，并且对RS485接口采用无极性芯片设计，接反可自动修正，在内部集成modbus主机协议，可以直接对modbus从机进行数据访问；提高了使用的便携性，同时降低了成本。

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示出的结构获得其他的附图。下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型数据传输设备的结构示意图；

图2是本实用新型数据传输设备中的无线通信模组N706结构示意图；

图3为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚1～44引出U2A电路图；

图4为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚45～53、59～72引出U2B电路图；

图5为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚73～88引出U2C电路图；

图6为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚89～94引出U2D电路图；

图7为本实用新型一种数据传输设备的电源电路电路图；

图8为本实用新型一种数据传输设备的USB电路电路图；

图9为本实用新型一种数据传输设备的电平转换电路电路图；

图10为本实用新型一种数据传输设备的RS485控制电路电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，为本实用新型数据传输设备的结构示意图。如图1所示，在本实用新型第一实施例提供的数据传输设备中，至少包括：通过电气连接的4g模块电路10、电源电路20、USB电路30、串口电平转换电路40、RS485控制电路50、SIM卡60；

其中，4g模块电路用于数据传输设备进行无线通信，电源电路用于将输出电压进行转换，为数据传输设备进行供电，USB电路用于进行静电和浪涌处理，串口电平转换电路用于进行电平转换，供485控制电路使用，RS485控制电路用于将输出的串口电平转化为485电平，SIM卡用于数据传输设备与互联网通信。

SIM卡，也称为用户身份识别卡、智能卡，其作用主要有以下四个方面：PIN码保护-设置PIN码保护后，用户重启本实用新型数据传输设备或者插拔SIM卡都需要输入正确的PIN码，SIM卡才能使用，否则无法通过SIM卡与其他电子设备进行电话或收发短信通信；用户身份鉴权-在用户连接网络和拨打电话时，通过验证SIM卡的鉴权密钥，确定用户是否可以访问网页和呼叫；存储用户相关数据-一是固定存放的数据。包括国际移动用户识别号、鉴权密钥等；二是暂时存放的有关网络的数据。如位置区域识别码、移动用户暂时识别码等；三是相关的业务代码，如个人识别码、解锁码、计费费率等；四是电话号码簿，是手机用户随时输入的电话号码；语音信息保护-SIM卡本身自带保密算法，可对用户通话时的语音信息等进行加密保护。

RS485控制电路设有485接口，通过485接口连接485从机，4G模块电路运行modbus主机协议，通过向与本实用新型数据传输设备连接的其他电子设备发送数据传输指令，读写数据，并将所读写的数据上传到云端，达到数据传输的目的。其中，USB电路还可以用来调试和烧录程序。

在本实施例的一些可选的实现方式中，4g模块电路包括无线通信模组N706。图2是本实用新型数据传输设备中的无线通信模组N706结构示意图。图3为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚1～44引出U2A电路图。图4为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚45～53、59～72引出U2B电路图。图5为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚73～88引出U2C电路图。图6为本实用新型一种数据传输设备的4g模块中N706模组94管脚中引脚89～94引出U2D电路图。如图2～图6所示，无线通信模组N706主要包含平台芯片单元、数字接口(I2S/PCM、USIM、UART、I2C、USB2.0、GPO、SPI)、模拟接口(ADC)等。无线通信模组N706包括片上系统ICUIS8850。UIS8850是一种高度集成的片上系统解决方案，具有嵌入式LTECat1bis调制解调器、GNSS调制解调器、RF收发器、电源管理单元(PMU)、信任区和多功能加密引擎(CE)。UIS8850还集成了PSRAM和闪存以实现低成本。它由单核ARMCortexTMA5作为应用处理器组成，旨在为物联网设备提供具有成本效益、低功耗和高性能的解决方案。UIS8850还支持多种外设，例如CSI、SDIO、UART、IIC、SPI、IIS和GPIO等。在无线通信模组N706中移植了modbus主机协议，通过485总线进行数据传输。

图7为本实用新型一种数据传输设备的电源电路电路图。如图7所示，电源电路包括：DC-DC转换器U1的引脚5分别与DC-DC转换器U1的引脚4、电容C1的一端连接，DC-DC转换器U1的引脚1与电容C2的一端连接，电容C2的另一端分别与DC-DC转换器U1的引脚6、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电阻R1的一端、电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端、电容C9的一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与发光二极管LED1的正极连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R3的一端、DC-DC转换器U1的引脚3连接。本实施例中，DC-DC转换器U1选为ME3113。ME3113为同步整流降压DC-DC转换器，输入电压范围：4.5V～18V；关断电流：8uA；静态电流：120uA；导通电阻：低侧50mΩ，高侧90mΩ；开关频率：500kHz；参考电压值：0.6V±2％；逐周期限流保护：峰值限流5.5A，谷值限流3.3A；输出短路保护方式：打嗝模式；过温保护：170℃。电源电路将输入电压通过PWM开关调节成高频方波信号，通过更改占空比，来调节输出有效电压，再通过电感充放电，实现高频方波信号转为直流信号，然后通过电容进行滤波处理，采用DC-DC转换器U1将4.5-18V转为3.8V。

图8为本实用新型一种数据传输设备的USB电路电路图。如图8所示，USB插座J1的引脚1分别与电容C10的一端、电阻R7的一端、二极管D1的负极、二极管D2的负极、二极管D5的正极、电阻R4的一端连接，USB插座J1的引脚2分别与二极管D2的负极、电阻R6的一端连接，USB插座J1的引脚3分别与二极管D3的负极、电阻R5的一端连接，电容C10的另一端分别与电阻R7的另一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、二极管D3的正极连接且接地。电阻R6的另一端引出USB_DM。电阻R5的另一端引出USB_DP。USB_DM为USB Data Minus，USB数据负信号；USB_DP为USB Data Positive，USB数据正信号；USB是一种差分总线，数据是由正、负信号的差值所决定的。USB电路放置了EMC，进行静电和浪涌处理。

图9为本实用新型一种数据传输设备的电平转换电路电路图。如图9所示，电平转换器U4的引脚2与发光二极管LED3的负极连接，二极管LED3的正极与电阻R19的一端连接，电平转换器U4的引脚3与发光二极管LED4的负极连接，二极管LED4的正极与电阻R24的一端连接，电平转换器U4的引脚4与电阻R23的一端连接，电平转换器U4的引脚5与电容C21的一端连接且接地，电容C21的另一端分别与电平转换器U4的引脚8、电阻R20的一端连接，电平转换器U4的引脚6与电阻R22的一端连接，电平转换器U4的引脚7与电阻R24的一端连接。电阻R22的另一端与N706_UART1_TX连接，电阻R24的另一端与N706_UART1_RX连接。本实施例中，电平转换器U4采用RS0102YHB。采用此电平转换电路，N706模块输出的电平是1.8v,通过电平转换芯片RS0102YHB芯片将电平转换为3.8V供485转换芯片使用，同时在两端添加LED进行数据收发的提示。

图10为本实用新型一种数据传输设备的RS485控制电路电路图。如图10所示，RS485控制电路包括：收发芯片U3的引脚2分别与电阻R17的一端、三极管Q2的集电极、收发芯片U3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚8与电容C19的一端连接，收发芯片U3的引脚7分别与电阻R18的一端、RS485连接线J3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚6分别与电阻R18的另一端、RS485连接线J3的引脚4连接。本实施例中，收发芯片U3选为MS3485。RS485芯片MS3485带有极性自动修正功能，即具有A、B自动纠正的功能，可以有效防止接反。MS3485是一款半双工、±20kV ESD，可应用于RS-485/RS-422通信系统的收发芯片，传输和接收速率可高达10Mbps。片内集成瞬态保护功能保护器件不受IEC61000静电放电(ESD)和瞬态放电(EFT)的影响。器件具有宽的共模电压范围，这使得此期间适合于长电缆运行上的多点应用。N706模块控制引脚的电压为1.8V,不能直接控制RS485芯片，这里通过三极管Q2输出3.8V电压进行控制。MS3485芯片将输出的串口电平转化为485电平，通过A、B两端进行输出。

在本实施例的一些可选的实现方式中，数据传输设备还包括天线。天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。

本实用新型通过以上实施例的设计，其有益效果是：在维持原有数据透传功能的同时，本实用新型省去了MCU，直接使用4G模块内部协议栈，并且对RS485接口采用无极性芯片设计，接反可自动修正，在内部集成modbus主机协议，可以直接对modbus从机进行数据访问；提高了使用的便携性，同时降低了成本。

本实用新型是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本实用新型范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本实用新型技术的特定场合，可对本实用新型进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本实用新型并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (10)

1.一种数据传输设备，其特征在于，包括：

通过电气连接的4g模块电路、电源电路、USB电路、串口电平转换电路、RS485控制电路、SIM卡；

其中，所述4g模块电路用于所述数据传输设备进行无线通信，所述电源电路用于将输出电压进行转换，为所述数据传输设备进行供电，所述USB电路用于进行静电和浪涌处理，所述串口电平转换电路用于进行电平转换，供所述485控制电路使用，所述RS485控制电路用于将输出的串口电平转化为485电平，所述SIM卡用于所述数据传输设备与互联网通信。

2.根据权利要求1所述的数据传输设备，其特征在于，所述4g模块电路包括无线通信模组N706。

3.根据权利要求1所述的数据传输设备，其特征在于，所述电源电路包括：DC-DC转换器U1的引脚5分别与DC-DC转换器U1的引脚4、电容C1的一端连接，DC-DC转换器U1的引脚1与电容C2的一端连接，电容C2的另一端分别与DC-DC转换器U1的引脚6、电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电阻R1的一端、电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端、电容C9的一端、电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与发光二极管LED1的正极连接，电阻R1的另一端分别与电容C3的另一端、电阻R3的一端、DC-DC转换器U1的引脚3连接。

4.根据权利要求1所述的数据传输设备，其特征在于，所述USB电路包括：USB插座J1的引脚1分别与电容C10的一端、电阻R7的一端、二极管D1的负极、二极管D2的负极、二极管D5的正极、电阻R4的一端连接，USB插座J1的引脚2分别与二极管D2的负极、电阻R6的一端连接，USB插座J1的引脚3分别与二极管D3的负极、电阻R5的一端连接，电容C10的另一端分别与电阻R7的另一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极、二极管D3的正极连接且接地。

5.根据权利要求1所述的数据传输设备，其特征在于，所述串口电平转换电路包括：电平转换器U4的引脚2与发光二极管LED3的负极连接，二极管LED3的正极与电阻R19的一端连接，电平转换器U4的引脚3与发光二极管LED4的负极连接，二极管LED4的正极与电阻R24的一端连接，电平转换器U4的引脚4与电阻R23的一端连接，电平转换器U4的引脚5与电容C21的一端连接且接地，电容C21的另一端分别与电平转换器U4的引脚8、电阻R20的一端连接，电平转换器U4的引脚6与电阻R22的一端连接，电平转换器U4的引脚7与电阻R24的一端连接。

6.根据权利要求1所述的数据传输设备，其特征在于，所述RS485控制电路包括：收发芯片U3的引脚2分别与电阻R17的一端、三极管Q2的集电极、收发芯片U3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚8与电容C19的一端连接，收发芯片U3的引脚7分别与电阻R18的一端、RS485连接线J3的引脚3连接，收发芯片U3的引脚6分别与电阻R18的另一端、RS485连接线J3的引脚4连接。

7.根据权利要求2所述的数据传输设备，其特征在于，所述无线通信模组N706包括：片上系统IC UIS8850。

8.根据权利要求3所述的数据传输设备，其特征在于，所述DC-DC转换器U1为ME3113。

9.根据权利要求5所述的数据传输设备，其特征在于，所述电平转换器U4为RS0102YHB。

10.根据权利要求6所述的数据传输设备，其特征在于，所述收发芯片U3选为MS3485。

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