CN209312208U - 一种电信号采集网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电信号采集网关，其包括设置于电器内部的信号采集部、与信号采集部无线连接的网关电路板，网关电路板包括主控芯片、接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线，接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线均与主控芯片电连接；信号采集部包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、电压转换芯片和发射天线，电压信号采集单元和电流信号采集单元连接至电压转换芯片的输入端，电压转换芯片的输出端接于发射天线，发射天线和网关电路板的接收天线建立无线连接。本申请通过将信号采集部放置于电器设备内部，可以方便的对电器设备进行电信号的采集和显示，并且所采集到的信号不受外部电压信号影响，更加精确且成本低廉。

Description

一种电信号采集网关

技术领域

本实用新型涉及网关技术领域，具体是一种可采集电器的电信号的网关。背景技术

无论是家庭环境还是办公环境，均有用到各种电器设备，电器设备在使用一段时间后经常会有漏电、线路损坏等故障，这些故障只能采用专用的检测装置且由专门的技术人员来检测，普通用户不容易被发现，此外，当这些损坏的电器接入总电路时，容易使总电路产生短路危害。

另一方面，网关作为网络传输层上以实现网络互连用于两个高层协议不同的网络互连的设备，已经进入千家万户，成为每个家庭或公司的必备设备，那么如何将网关和电信号检测有效结合起来，使网关既可以实现普通的网络互连作用，同时又可以实现自动检测电器设备的电信号，是本申请的主要目的。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供一种电信号采集网关，包括设置于电器内部的信号采集部、与信号采集部无线连接的网关电路板，所述网关电路板包括主控芯片、接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线，接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线均与主控芯片电连接；其中，所述信号采集部包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、电压转换芯片和发射天线，电压信号采集单元和电流信号采集单元连接至电压转换芯片的输入端，电压转换芯片的输出端接于发射天线，发射天线和网关电路板的接收天线建立无线连接。

优选的，所述电压转换芯片采用型号为LM331的芯片实现。所述电压信号采集单元和/或电流信号采集单元采用传感器实现，通过传感器将被测量信号转换为电压信号。优选的，电压信号采集单元与电压转换芯片之间还设有运放，电流信号采集单元与电压转换芯片之间还设有运放，运放用于将传感器发送的电压信号进行放大（放大为0～10V电压信号），然后由电压转换芯片LM331 进行V/F变换为脉冲信号，然后通过发射天线传输到网关电路板。

网关电路板设于一壳体内部，该壳体上设有信号增强部，信号增强部用于捕捉无线的能量，并以最佳覆盖模式重新辐射。其中，该信号增强部包括设于壳体周侧的天线接收阵列、与天线接收阵列连接的信号放大单元、将信号放大单元的能量输出的天线发射阵列，该天线发射阵列再将放大后的信号发送至网关电路板的接收天线。

所述网关电路板中，所述功放电路包括双SE2576L功放芯片和报警电路，当网关电路板的主控芯片接收到信号采集部发送的信号时，将其与预设值进行对比，如果超出预设值则通过报警电路进行报警提示。此外，双SE2576L功放芯片使功率可达30DB 1000wm。此外，网关电路板的接收天线采用全向高增益PCB阵列式天线。

本申请通过电压转换芯片LM331与传感器配合实现的信号采集部，将信号采集部放置于电器设备内部，可以方便的对电器设备进行电信号的采集和显示，并且所采集到的信号不受外部电压信号影响，更加精确且成本低廉。本申请通过将信号采集部设于电器设备内部，并使其与网关电路板无线通讯，从而将网关和电信号检测有效结合起来，使网关既可以实现普通的网络互连作用，同时又可以实现自动检测电器设备的电信号，具有非常好的使用价值。

附图说明

图1是本申请的实施例1的原理框图；

图2为本申请的实施例2的原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。在本实用新型的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

作为一个具体的实例，本实用新型的一种电信号采集网关，参见图1，其包括设置于电器内部的信号采集部、与信号采集部无线连接的网关电路板。

其中，信号采集部包括电压信号采集单元、第一运算放大器、电流信号采集单元、第二运算放大器、电压转换芯片和发射天线，电压信号采集单元通过第一运算放大器连接至电压转换芯片的输入端，电流信号采集单元通过第二运算放大器连接至电压转换芯片的输入端，电压转换芯片的输出端接于发射天线，发射天线和网关电路板的接收天线建立无线连接。

本实施例中，电压转换芯片采用型号为LM331的芯片实现。LM331芯片的第七引脚为比较输入（Comparator Input），其他引脚说明如下：第一引脚为电流输出（CurrentOutput）；第二引脚为基准电流（Ref Current）；第三引脚为频率输出（Frequency Output；第四引脚为接地（GND）；第五引脚为接 RC 定时电路（R/C）；第六引脚为阈值（Thresholod）；第八引脚为电源（VS）。

更进一步的，电压信号采集单元和/或电流信号采集单元采用传感器实现，通过传感器将被测量信号转换为电压信号。优选的，电压信号采集单元与电压转换芯片之间还设有运放，电流信号采集单元与电压转换芯片之间还设有运放，运放用于将传感器发送的电压信号进行放大（放大为0～10V电压信号），然后由电压转换芯片LM331 进行V/F变换为脉冲信号，然后通过发射天线传输到网关电路板。

本申请通过电压转换芯片LM331与传感器配合实现的信号采集部，将信号采集部放置于电器设备内部，可以方便的对电器设备进行电信号的采集和显示，并且所采集到的信号不受外部电压信号影响，更加精确且成本低廉。

网关电路板包括主控芯片、接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线，接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线均与主控芯片电连接。

其中，主控芯片型号为Atheros AR9331或者QCA9531；接口电路用于信号输入和信号输出，本实施例中，接口电路包括RS485接口、SPI接口以及网络接口，RS485接口与主控芯片双向通信连接，可用于通过有线进行信号输入和输出；SPI接口与主控芯片双向通信连接，用于串口信号采集；网络接口与主控芯片双向通信连接，一般包括以太网接口芯片以及WIFI无线接口；电源电路采用TLV62080芯片实现，该芯片具备轻载节能模式、输出放电保护功能和热保护功能，具有很高的转化效率，用于将市电220V交流电转换为稳压直流输出，为主控芯片供电；功放电路包括双SE2576L功放芯片和报警电路实现，双SE2576L功放芯片使功率可达30DB 1000wm；当网关电路板的主控芯片接收到信号采集部发送的信号时，将其与预设值进行对比，如果超出预设值则通过报警电路进行报警提示。报警电路可采用简单的声光报警来实现，也可以采用语音报警来实现，还可以将其发送至预设的手机号码上进行提示。存储电路包括闪存和存储芯片，闪存采用W25Q128BVFIG芯片实现，存储芯片采用型号为MT29F64G08CBAAA的芯片。网关电路板的接收天线采用全向高增益PCB阵列式天线。

实施例2

本实施例中，与实施例1不同的是，为了增强信号强度，网关电路板设于一壳体内部，该壳体上设有信号增强部，信号增强部用于捕捉无线的能量，并以最佳覆盖模式重新辐射。其中，参见图2，该信号增强部包括设于壳体周侧的天线接收阵列、与天线接收阵列连接的信号放大单元、将信号放大单元的能量输出的天线发射阵列，该天线发射阵列再将放大后的信号发送至网关电路板的接收天线。天线接收阵列和天线发射阵列均采用全向天线阵列。

本申请通过将信号采集部设于电器设备内部，并使其与网关电路板无线通讯，从而将网关和电信号检测有效结合起来，使网关既可以实现普通的网络互连作用，同时又可以实现自动检测电器设备的电信号，具有非常好的使用价值。同时，本申请的网关电路板设于一具有信号增强部的外壳内，可对各电器设备发送的无线信号进行进一步增强。此外，本申请的电路还可以进一步扩展，来检测各个用电设备的用电量等等。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电信号采集网关，其特征在于：包括设置于电器内部的信号采集部、与信号采集部无线连接的网关电路板，所述网关电路板包括主控芯片、接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线，接口电路、功放电路、存储电路、电源电路和接收天线均与主控芯片电连接；其中，所述信号采集部包括电压信号采集单元、电流信号采集单元、电压转换芯片和发射天线，电压信号采集单元和电流信号采集单元连接至电压转换芯片的输入端，电压转换芯片的输出端接于发射天线，发射天线和网关电路板的接收天线建立无线连接。

2.根据权利要求1所述的电信号采集网关，其特征在于：所述电压转换芯片采用型号为LM331的芯片实现。

3.根据权利要求2所述的电信号采集网关，其特征在于：所述电压信号采集单元和/或电流信号采集单元采用传感器实现。

4.根据权利要求3所述的电信号采集网关，其特征在于：电压信号采集单元与电压转换芯片之间设有第一运算放大器，电流信号采集单元与电压转换芯片之间设有第二运算放大器，运算放大器用于将传感器发送的信号进行放大，然后由电压转换芯片LM331 进行V/F变换为脉冲信号，然后通过发射天线传输到网关电路板。

5.根据权利要求1-4任一所述的电信号采集网关，其特征在于：网关电路板设于一壳体内部，该壳体上设有信号增强部。

6.根据权利要求5所述的电信号采集网关，其特征在于：所述信号增强部包括设于壳体周侧的天线接收阵列、与天线接收阵列连接的信号放大单元、将信号放大单元的能量输出的天线发射阵列，该天线发射阵列再将放大后的信号发送至网关电路板的接收天线。

7.根据权利要求1-4任一所述的电信号采集网关，其特征在于：所述主控芯片型号为Atheros AR9331或者QCA9531。

8.根据权利要求7所述的电信号采集网关，其特征在于：所述功放电路包括双SE2576L功放芯片以及报警电路。

9.根据权利要求7所述的电信号采集网关，其特征在于：所述接收天线采用全向高增益PCB阵列式天线。

10.根据权利要求7所述的电信号采集网关，其特征在于：所述存储电路包括闪存和存储芯片。