一种用于多设备数据传送的集线器的制作方法

1.本实用新型涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种用于多设备数据传送的集线器。


背景技术：

2.当前太阳能应用相关产品，例如逆变器、控制器等设备，均带有rs485总线通讯功能，用于向外输出设备自身固有或采集到的数据(如电压、电流)，设备提供rj45接口的rs485总线的方式允许外部连接。
3.在rs485通信网络中采用的是主从通信方式，必须由主机来引导从机发送数据，常见的为一主多从，即一个主机带多个从机的模式。现有设备均为rs485从机模式，为了同时获得多个设备的数据，需要有一个rs485主机能够同时连接多个设备，且设备的使用人员大部分均无相关知识，所以需要操作简单的方式去实现。
4.rs485总线在使用前需要进行设备地址的配置才能进行多设备同时连接通信，而rs485总线地址分配方法现基本可以分为手动分配和自动分配两种方式。手动分配是指，需要人员对每一台从机进行一一地址分配后，再把所有设备与总线连接，手动分配均需人工操作，然而所需进行的操作均相对复杂，不够便捷，对操作的人员要求过高。自动分配是指，连接到总线上的每一台设备均可以自动完成地址配置的工作，自动分配操作简单、便捷，对人员要求低。为了实现自动分配地址的功能，行业里面通常采用总线竞争的方式，但总线竞争容易出现设备丢失的问题，而且该方法无法新添加设备，并且缺少了相关的设备识别机制，由于所有设备都是同时连接在rs485总线上，一旦其中有一个设备导致rs485总线呈现异常状态，即使其他设备正常，也一样会导致主机无法读取到其他设备的数据。
5.在多个设备同时连接到rs485总线上时，需要引入一个阻抗匹配(可以理解为多个人平均分苹果，每个人必须有且只有分配到一个完整苹果，多个人就需要多个完整苹果，但苹果的总数不变就会导致人多或人少时，都不是有且只有分到一个完整的苹果，阻抗匹配就是保证苹果的总数始终能达到刚好的数量，保证每个人都有且只有分到一个完整苹果)，阻抗不匹配的后果便会导致命令传输不正常，经常出现或一直处于错码和丢包的情况。一般是在主机处并联一个120r电阻和连接的多个设备中最后一个设备(也可以理解为离主机最远的一个设备)处并联一个120r电阻，来达到阻抗匹配。但在实际运用中，很难自动判定出最后一个设备，即使判定出最后一个设备，大多也需要人工添加120r电阻才行，所需进行的操作相对复杂，不够便捷，对操作的人员有一定的要求；因此想要实现自动阻抗匹配，光靠rs485总线是不够，常常会引入各种自设计的辅助总线做判断，这时候还得设备支持自设计辅助总线的接入，辅助总线没有一个标准，所以通常设备不支持自设计辅助总线接入，使用还有一些局限性，需要设备制造商做出电路定制化设计。
6.有鉴于此，本发明人针对多设备数据传输技术进行深入研究，提出一种集成了设备连接识别、设备地址自动分配、获取设备数据、设备数据整合、整合数据发送等功能的多设备数据传送的集线器。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于提供一种用于多设备数据传送的集线器，该集线器不仅能够同时解决数据传输过程中的设备地址分配问题、阻抗匹配问题和设备识别问题，而且能够整合上游设备生成或采集的数据，并将数据向下游设备发送。
8.为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
9.一种用于多设备数据传送的集线器，包括：
10.主控芯片；
11.第一通道开关，该第一通道开关的输入端与多个rj45输入接口连接，每个所述rj45输入接口用于接入一个数据采集设备，该第一通道开关的输出端通过第一rs485总线与所述主控芯片连接；所述主控芯片还通过第一通道控制总线与第一通道开关连接，以控制第一通道开关的导通/关断，使得每次仅有一个数据采集设备能够与第一rs485总线及主控芯片导通。
12.优选的，该集线器还包括至少一个rj45输出接口，rj45输出接口用于接入数据接收设备，该数据接收设备接入所述rj45输出接口后通过第二rs485总线与所述主控芯片导通。
13.进一步的，该集线器还包括与rj45输出接口连接的第三rs485总线，数据接收设备接入所述rj45输出接口后通过第三rs485总线与所述主控芯片导通。
14.优选的，所述第一通道开关采用开关电路且具有多个通道，所述主控芯片通过第一通道控制总线控制第一通道开关中各通道的导通/关断。
15.优选的，每个所述rj45输入接口通过网线接入一个数据采集设备，每个所述rj45输出接口通过网线接入一个数据接收设备；
16.所述rj45输入接口和rj45输出接口均采用网线水晶头连接口，该网线水晶头连接口具有功能点+5v、gnd、rs485-a、rs485-b。
17.优选的，所述数据采集设备为光伏储能系统的逆变器、控制器、电池中的一种或多种，所述数据接收设备为通讯模块、显示模块中的一种或多种。
18.优选的，所述主控芯片的型号为stm32g070cbt6、stm32g070rbt6、n32g430c8l7、n32g031c8l7、hc32l170jata-lq48、hc32l176jata-lq48中的一种。
19.采用上述方案后，本实用新型的工作过程如下：多个数据采集设备接入rj45输入接口，集线器的主控芯片通过第一通道控制总线控制第一通道开关的导通/关断，使得每个数据采集设备单独与第一rs485总线及主控芯片导通，主控芯片通过第一rs485总线依次获取各个数据采集设备的数据或信息，并将这些数据整合起来，整合方式可以采用简单的归类，例如；接入同一个rj45输入接口的数据采集设备获取的数据打包为一个数据集合；此时，主控芯片将打包好的数据集合传输到显示屏、通讯模块等数据显示、传输设备。
20.本实用新型具有以下有益效果：
21.一、本实用新型的集线器通过将多个数据采集设备分别接入对应的rj45输入接口，利用主控芯片控制第一通道开关的通断，实现每次只能够有一个数据采集设备通过第一rs485总线导通交互，避免了阻抗匹配的问题
22.二、本实用新型通过集线器将多个数据采集设备依次采集、打包，然后传输至下游设备，实现了上游系统设备数据的统一读取、传输，显著提高了多设备数据读取和传输效
率。
附图说明
23.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变形形式。
24.图1为本实用新型实施例一种用于多设备数据传送的集线器结构框图；
25.标号说明
26.集线器100
27.主控芯片1，第一通道开关2，rj45输入接口3，数据采集设备4，第一rs485总线5，第一通道控制总线6，第二rs485总线7，第二rs485总线8，rj45输出接口9，数据接收设备10，网线11。
具体实施方式
28.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。
29.以下所述“数据采集设备”即可用于向外输出自身固有或采集到的数据的设备，例如可以是光伏储能系统的逆变器、控制器、电池等，也可以是供水系统、气候监测系统、智慧楼宇系统等具有多设备的系统，也可以是其他可输出数据的多设备系统，该类设备的特点是具有数据接口，可用于通讯。
30.如图1所示，本实用新型实施例揭示的一种用于多设备数据传送的集线器100，包括：
31.主控芯片1，本实施例主控芯片1主要进行线路通断控制、数据获取、数据整合及发送等功能，因此型号为stm32g070cbt6、stm32g070rbt6、n32g430c8l7、n32g031c8l7、hc32l170jata-lq48、hc32l176jata-lq48的芯片均可满足主控芯片1需求；
32.第一通道开关2，该第一通道开关2的输入端与多个rj45输入接口3连接，每个所述rj45输入接口3用于接入一个数据采集设备4，该第一通道开关2的输出端通过第一rs485总线5与所述主控芯片1连接；所述主控芯片1还通过第一通道控制总线6与第一通道开关2连接，以控制第一通道开关2的导通/关断，使得每次仅有一个数据采集设备4能够与第一rs485总线5及主控芯片1导通；
33.至少一个rj45输出接口9，rj45输出接口9用于接入数据接收设备10，该数据接收设备10接入所述rj45输出接口9后通过第二rs485总线7与所述主控芯片1导通。
34.采用上述方案后，本实用新型集线器的工作原理如下：
35.多个数据采集设备4接入rj45输入接口3，主控芯片1通过第一通道控制总线6控制第一通道开关2的导通/关断，使得每个数据采集设备4单独与第一rs485总线15及主控芯片1导通，主控芯片1通过第一rs485总线5依次获取各个数据采集设备4的数据或信息，并将这
些数据整合起来，整合方式可以采用简单的归类，例如；接入同一个rj45输入接口3的数据采集设备4获取的数据打包为一个数据集合；
36.然后，数据接收设备10(即图1中通讯模块和显示终端)可以单独或同时与第二rs485总线7及主控芯片1导通，此时，主控芯片1可以采用统一的通讯协议与已导通的数据接收设备10进行主从命令交互，以将打包好的数据集合通过第二rs485总线7传输到数据接收设备10。
37.上述工作过程可由数据接收设备10发起，即数据接收设备10可通过第二rs485总线7向集线器100的主控芯片1发送查询指令，集线器1将指令传输给每个数据采集设备4，各个设备将数据返回之后，由集线器10将数据发给数据接收设备10，若数据接收设备10为通讯模块，则通讯模块再将数据发送给手机端的app，若数据接收设备10为显示终端，则显示终端再将各个设备的数据信息显示在显示屏上，这样就完成了所有设备数据信息的整合以及发送，不需要每个设备配置一个通讯模块以及一个app。
38.本实用新型公开的集线器优点在于：
39.1)本实用新型的集线器100通过将多个数据采集设备4分别接入对应的rj45输入接口3，利用主控芯片1控制第一通道开关2的通断，实现每次只能够有一个数据采集设备4通过第一rs485总线导通交互，避免了rs485总线阻抗匹配的问题
40.2)本实用新型通过集线器将多个数据采集设备的数据依次采集、打包，然后传输至数据接收设备，实现了上游系统设备数据的统一读取、传输，显著提高了多设备数据读取和传输效率。
41.本实施例中，优选的，该多设备数据传输系统还包括与rj45输出接口9连接的第三rs485总线8，数据接收设备10接入所述rj45输出接口9后通过第三rs485总线8与所述主控芯片1导通，所述主控芯片1可以采用统一的通讯协议与已导通的数据接收设备10进行主从命令交互，以将整合的数据集经第三rs485总线8发送到数据接收设备10。该方案方便了用户在接线时不用区分rj45输出接口9为通讯模块接口还是显示模块接口，避免接错无法使用的情况。同时将通讯模块和显示模块与主控芯片1的通讯各自独立出来，使通讯模块和显示模块获取数据更加自由。
42.本技术的实施例中，优选的，所述第一通道开关2采用开关电路且具有多个通道，所述主控芯片1通过第一通道控制总线6控制第一通道开关2中各通道的导通/关断，从而实现对各数据采集设备4的导通控制。
43.作为进一步优选的实施例，每个所述rj45输入接口3通过网线11接入一个数据采集设备4，每个所述rj45输出接口9通过网线11接入一个数据接收设备10。所述rj45输入接口3和rj45输出接口9均可以采用通用型的rs485接口，例如网线水晶头连接口，其具有统一接口类型、统一功能接点顺序，其区别在于用于数据的输入和数据输出，该网线水晶头连接口具有功能点+5v、gnd、rs485-a、rs485-b，其中功能点+5v用于供主控芯片1检测是否有设备接入，在检测到有设备接入后再进行数据获取作业，参见下表1所示，为网线水晶头连接口具有的功能点顺序。
[0044][0045]
表1rj45接口功能接点顺序
[0046]
本作为进一步优选的实施例，所述数据采集设备4为光伏储能系统的逆变器、控制器、电池中的一种或多种，当然本实用新型的集线器100也可以用于采集其他系统的设备数据，例如供电系统、供水系统、气候监测系统、智慧楼宇系统等各种类型的多设备系统中，所述数据接收设备10为通讯模块、显示模块中的一种或多种，通讯模块可以采用蓝牙模块、wifi模块和/或4g模块，显示模块可以采用触控屏或其他可实现数据显示的显示屏，触控屏方便用户触控切换页面、查看参数、设置参数等操作。
[0047]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一可选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0048]
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于包括：主控芯片；第一通道开关，该第一通道开关的输入端与多个rj45输入接口连接，每个所述rj45输入接口用于接入一个数据采集设备，该第一通道开关的输出端通过第一rs485总线与所述主控芯片连接；所述主控芯片还通过第一通道控制总线与第一通道开关连接，以控制第一通道开关的导通/关断，使得每次仅有一个数据采集设备能够与第一rs485总线及主控芯片导通。2.如权利要求1所述的一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于：该集线器还包括至少一个rj45输出接口，rj45输出接口用于接入数据接收设备，该数据接收设备接入所述rj45输出接口后通过第二rs485总线与所述主控芯片导通。3.如权利要求2所述的一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于，该集线器还包括与rj45输出接口连接的第三rs485总线，数据接收设备接入所述rj45输出接口后通过第三rs485总线与所述主控芯片导通。4.如权利要求1所述的一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于，所述第一通道开关采用开关电路且具有多个通道，所述主控芯片通过第一通道控制总线控制第一通道开关中各通道的导通/关断。5.如权利要求1所述的一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于，每个所述rj45输入接口通过网线接入一个数据采集设备，每个所述rj45输出接口通过网线接入一个数据接收设备；所述rj45输入接口和rj45输出接口均采用网线水晶头连接口，该网线水晶头连接口具有功能点+5v、gnd、rs485-a、rs485-b。6.如权利要求1所述的一种用于多设备数据传送的集线器，其特征在于：所述主控芯片的型号为stm32g070cbt6、stm32g070rbt6、n32g430c8l7、n32g031c8l7、hc32l170jata-lq48、hc32l176jata-lq48中的一种。

技术总结
本实用新型公开一种用于多设备数据传送的集线器，其包括主控芯片、第一通道开关；第一通道开关，该第一通道开关的输入端与多个RJ45输入接口连接，每个所述RJ45输入接口用于接入一个数据采集设备，该第一通道开关的输出端通过第一RS485总线与所述主控芯片连接；所述主控芯片还通过第一通道控制总线与第一通道开关连接，以控制第一通道开关的导通/关断，使得每次仅有一个数据采集设备能够与第一RS485总线及主控芯片导通。本实用新型的集线器不仅能同时解决数据传输过程中的设备地址分配、阻抗匹配和设备识别问题，还能够整合数据和高效发出数据。出数据。出数据。


技术研发人员：王皓 洪浩军 洪晨欣
受保护的技术使用者：厦门笃正电子技术有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/9/20