電流監測型寬帶數據適配器及其控制方法
2023-10-20 04:22:47
專利名稱：電流監測型寬帶數據適配器及其控制方法
技術領域：
本發明涉及乙太網反向饋電POE系統領域，具體地說，是涉及了該系統中的一種電流監測型寬帶數據適配器及其控制方法。
背景技術：
寬帶網絡是20世紀末期新興的行業。FTTH (光纖到戶)是寬帶接入的最終發展方向，無源光網絡(PON)的概念由來已久，它具有節省光纖資源、對網絡協議透明的特點，在光接入網中扮演著越來越重要的角色。同時，乙太網(Ethernet)技術經過二十年的發展， 以其簡單實用，價格低廉的特性，幾乎已經完全統治了區域網，並在事實上被證明是承載IP 數據包的最佳載體。隨著IP業務在城域和幹線傳輸中所佔的比例不斷攀升，乙太網也在通過傳輸速率、殼管理性等方面的改進，逐漸向接入、城域甚至骨幹網上滲透，而乙太網與PON 的結合，便產生了乙太網無源光網絡(ΕΡ0Ν)。然而，隨著大規模的網絡建設和運行，發現在用戶端對接入層樓道乙太網交換機以及光網絡單元的供電存在不方便，施工難度大，運維費用高，管理不方便等諸多缺點，給寬帶運營帶來了極大不方便。目前對接入層樓道乙太網交換機及光網絡單元主要採用上端遠程供電方式，這種方式是把遠程交換機的信號和電源合併到一個網絡埠，通過傳輸介質把數據和電源同時傳輸到樓道交換機，但是上端遠程供電由於受乙太網雙絞線傳輸距離的限制預計雷電的影響，所用實用受到很大的局限，同時，不論有無用戶上網，遠程供電設備都一直在對本市樓道乙太網交換機及光網絡單元供電，增加了運維成本同時也降低了乙太網交換機及光網絡單元的使用壽命，因此解決對樓道交換機及光網絡單元等設備的供電的問題非常迫切。
發明內容
本發明的目的在於提供電流監測型寬帶數據適配器，克服現有技術中寬帶數據適配器使用壽命短、饋電迴路電能有效使用率低，饋電迴路中存在安全隱患的缺陷。為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下
電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，包括信號模塊，與該信號模塊連接的AC-DC 模塊，以及連接於該AC-DC模塊上的控制模塊和檢測模塊；同時，在所述信號模塊上還設置有電腦網卡接口和乙太網接入設備接口，在所述AC-DC模塊上設有市電電源接口。進一步地，所述控制檢測模塊包括互感線圈Tl、與該互感線圈Tl的次級線圈連接的整流濾波電路、與該整流濾波電路連接的限流電阻R1，分別與該限流電阻Rl連接的晶閘管光電耦合器和電壓比較電路，分別與該晶閘管光電耦合器連接的限流電阻R2、R3和第二雙向晶閘管，以及與該第二雙向晶閘管連接的吸收電路，和與電壓比較電路連接的分壓取樣電路。所述整流濾波電路由與互感線圈Tl的次級線圈相互串聯的二極體Dl和電容器Cl 組成。
進一步地，所述晶閘管光電耦合器為雙向晶閘管光電耦合器，由相互耦合的第一發光二極體和第一雙向晶間管組成，其中，第一發光二極體的一端與電容Cl連接，另一端與電阻Rl連接，第一雙向晶閘管的一端通過限流電阻R2和第二雙向晶閘管的一個主電極連接，而其另一端則通過限流電阻R3與第二雙向晶閘管的另一個主電極連接，同時，所述第二雙向晶閘管的控制極還與第一雙向晶閘管連接。再進一步地，所述電壓比較電路包括三極體、與該三極體耦合的第二發光二極體， 以及與該第二發光二極體一端連接的穩壓二極體D2，和與該第二發光二極體另一端連接的電阻R7，所述三極體一端與電容Cl和第一發光二極體的連接點連接，另一端與電阻Rl和第一發光二極體的連接點連接，而穩壓二極體D2的另一端接地。再進一步地，所述吸收電路包括電阻R4、電容C2，其中，電阻R4的一端與電阻R2 和第二雙向晶閘管的連接點連接，另一端通過電容C2與電阻R3和第二雙向晶閘管的連接點連接。更進一步地，所述分壓取樣電路包括電阻R5、R6，其中，電阻R6 —端與電阻R7連接，另一端接地，而電阻R5的一端與電源VCC連接，另一端則與電阻R6和電阻R7的連接點連接。在上述硬體系統的基礎上，本發明還提供了上述電流監測型寬帶數據適配器的控制方法，包括以下步驟
(1 )AC-DC模塊通過市電電源接口獲取電源，並將之轉換為信號模塊和控制檢測模塊的工作電源；
(2)控制檢測模塊實時地檢測用戶電腦的開機信號；
(3)當檢測到用戶電腦的開機信號時，控制檢測模塊對接收到的信號進行處理，控制 AC-DC模塊的工作狀態，實現對電能輸出的有效控制。在上述控制方法中，所述步驟(3)具體是指若控制檢測模塊檢測到用戶電腦的開機信號後，因互感而動作，實現邏輯通斷，即控制220V市電和AC-DC模塊之間的連接狀態，從而控制220V市電的有效利用率。此步驟便充分說明了本發明中寬帶數據適配器的工作狀態完全取決於用戶電腦的開關狀態，如果用戶電腦關閉，則本發明中所述的電流監測型寬帶數據適配器與市電的連接也斷開，從而達到節約電能的目的。進一步地，若電源VCC輸出端短路，所述控制檢測模塊內部的第一雙向晶閘管則自動關斷。與現有技術相比，本發明的有益效果在於
1.本發明無須改變用戶電腦和交換機的配置即可實施，十分方便；
2.本發明在自動檢測到用戶開機時，自行啟動，向乙太網接入設備接口供電，從而取得網絡信號；
3.本發明在檢測到用戶關閉電腦時，自行關斷，完成空載零輸出，從而節省能源；
4.當DC48V供電迴路或乙太網接入設備短路時，能自動關閉電路，從而達到保護自身和接入設備的目的；
5.本發明消除了饋電迴路中的安全隱患，克服了饋電迴路電能有效使用率低，大大延長了設備的使用壽命，提高了適配器的實用價值。
圖1為本發明的系統框圖2為本發明的實施例中控制檢測模塊的電路原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。
實施例如圖1所示，電流監測型寬帶數據適配器，包括市電電源接口、電腦網卡接口、乙太網接入設備接口、AC-DC模塊、信號模塊和控制檢測模塊，其連接關係為=AC-DC模塊分別與市電電源接口、信號模塊和控制檢測模塊連接，而電腦網卡接口和乙太網接入設備接口則與信號模塊連接。其中，AC-DC模塊主要用於電信號的轉換，將220V市電轉換為適合適配器內部各個模塊工作的電源，信號模塊實時採集用戶電腦的開機信號，並將該信號傳送至控制檢測模塊中，控制檢測模塊對用戶電腦的開機狀態進行檢測，並對該開機信號進行分析與處理，同時，將分析處理後的結果傳輸給AC-DC模塊，控制AC-DC模塊與市電電源接口的導通、斷開，從而使適配器在非工作狀態時快速斷電，以達到省電的目的。所述AC-DC模塊和信號模塊均為十分成熟的現有技術，直接使用即可，本發明不對其進行創新，因此，在本發明中也不進行詳細說明。在上述系統中，控制檢測模塊和控制模塊為本發明的核心，其具體電路原理圖如圖2所示，包括互感線圈Tl、與該互感線圈Tl的次級線圈連接的整流濾波電路、與該整流濾波電路連接的限流電阻R1，分別與該限流電阻Rl連接的晶閘管光電耦合器和電壓比較電路，分別與該晶閘管光電耦合器連接的限流電阻R2、R3和第二雙向晶閘管，以及與該第二雙向晶閘管連接的吸收電路，和與電壓比較電路連接的分壓取樣電路。其中，每個具體的電路、器件描述如下
所述整流濾波電路由與互感線圈Tl的次級線圈相互串聯的二極體Dl和電容器Cl組成。所述晶閘管光電耦合器為雙向晶閘管光電耦合器，由相互耦合的第一發光二極體和第一雙向晶閘管組成，其中，第一發光二極體的一端與電容Cl連接，另一端與電阻Rl連接，第一雙向晶閘管的一端通過限流電阻R2和第二雙向晶閘管的一個主電極連接，而其另一端則通過限流電阻R3與第二雙向晶閘管的另一個主電極連接，同時，所述第二雙向晶閘管的控制極還與第一雙向晶閘管連接。所述電壓比較電路包括三極體、與該三極體耦合的第二發光二極體，以及與該第二發光二極體一端連接的穩壓二極體D2，和與該第二發光二極體另一端連接的電阻R7，所述三極體一端與電容Cl和第一發光二極體的連接點連接，另一端與電阻Rl和第一發光二極體的連接點連接，而穩壓二極體D2的另一端接地。所述吸收電路包括電阻R4、電容C2，其中，電阻R4的一端與電阻R2和第二雙向晶閘管的連接點連接，另一端通過電容C2與電阻R3和第二雙向晶閘管的連接點連接。所述分壓取樣電路包括電阻R5、R6，其中，電阻R6 —端與電阻R7連接，另一端接地，而電阻R5的一端與電源VCC連接，另一端則與電阻R6和電阻R7的連接點連接。本發明的控制方法如下
(1 )AC-DC模塊通過市電電源接口獲取電源，並將之轉換為信號模塊和控制檢測模塊的工作電源；(2)控制檢測模塊實時地檢測用戶電腦的開機信號；(3)在檢測到用戶電腦的開機信號時，控制檢測模塊對接收到的信號進行處理，並反饋給AC-DC模塊，以控制AC-DC模塊的工作狀態，達到控制市電輸出的有效利用率的目的。其中，步驟(3)具體是指若控制檢測模塊檢測到用戶電腦的開機信號後，因互感而動作，實現邏輯通斷，即控制220V市電和AC-DC模塊的導通狀態，從而控制220V市電的有效地利用率。另外，若電源VCC輸出端短路，所述控制檢測模塊內部的第一雙向晶閘管則自動關斷。在本實施例中，將用戶電腦連入電路中，使Sl閉合，用戶電腦保持開機狀態，同時接通供電主電路。此時，互感線圈Tl初級則有電流通過，互感線圈Tl的次級將有感應電流產生，經過二極體D1、電容器Cl整流濾波後驅動帶過零觸發的雙向晶間管光電耦合器，其中Rl為限流電阻，為雙向晶閘管光電耦合器提供偏值電流。當驅動電流通過雙向晶閘管光電耦合器內部的第一發光二極體時，雙向晶閘管光電耦合器內部的第一雙向晶閘管導通， 並同時給第二雙向晶閘管提供門級電流，推動其觸法導通，電阻R2和R3為限流電阻。為了防止電路關斷，電阻R4和電容C2組成了吸收電路，以保證電路開通瞬間過電流現象不會損壞晶閘管。電阻R5、R6組成分壓式取樣電路，而R7則將電源適配器輸出端電源VCC的48V 直流分量信號反饋給穩壓二極體D2，並與D2的基準電壓相比較。當VCC的輸出端短路，流經R5、R6的電流將增大，故R6兩端電壓升高，與D2的基準電壓的差值將增大，從而驅動第二發光二極體發光，三極體導通，進而使第一發光二極體短路截止，第一雙向晶間管關斷， 從而達到斷開電源線的目的，完成短路保護。按照上述實施例，便可很好地實現本發明。
權利要求
1.電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，包括信號模塊，與該信號模塊連接的 AC-DC模塊，以及連接於該AC-DC模塊上的控制模塊和檢測模塊；同時，在所述信號模塊上還設置有電腦網卡接口和乙太網接入設備接口，在所述AC-DC模塊上設有市電電源接口。
2.根據權利要求1所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述控制檢測模塊包括互感線圈Tl、與該互感線圈Tl的次級線圈連接的整流濾波電路、與該整流濾波電路連接的限流電阻R1，分別與該限流電阻Rl連接的晶閘管光電耦合器和電壓比較電路，分別與該晶閘管光電耦合器連接的限流電阻R2、R3和第二雙向晶閘管，以及與該第二雙向晶閘管連接的吸收電路，和與電壓比較電路連接的分壓取樣電路。
3.根據權利要求2所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述整流濾波電路由與互感線圈Tl的次級線圈相互串聯的二極體Dl和電容器Cl組成。
4.根據權利要求3所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述晶間管光電耦合器為雙向晶間管光電耦合器，由相互耦合的第一發光二極體和第一雙向晶間管組成， 其中，第一發光二極體的一端與電容Cl連接，另一端與電阻Rl連接，第一雙向晶閘管的一端通過限流電阻R2和第二雙向晶閘管的一個主電極連接，而其另一端則通過限流電阻R3 與第二雙向晶閘管的另一個主電極連接，同時，所述第二雙向晶閘管的控制極還與第一雙向晶閘管連接。
5.根據權利要求4所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述電壓比較電路包括三極體、與該三極體耦合的第二發光二極體，以及與該第二發光二極體一端連接的穩壓二極體D2，和與該第二發光二極體另一端連接的電阻R7，所述三極體一端與電容Cl和第一發光二極體的連接點連接，另一端與電阻Rl和第一發光二極體的連接點連接，而穩壓二極體D2的另一端接地。
6.根據權利要求5所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述吸收電路包括電阻R4、電容C2，其中，電阻R4的一端與電阻R2和第二雙向晶閘管的連接點連接，另一端通過電容C2與電阻R3和第二雙向晶閘管的連接點連接。
7.根據權利要求6所述的電流監測型寬帶數據適配器，其特徵在於，所述分壓取樣電路包括電阻R5、R6，其中，電阻R6 —端與電阻R7連接，另一端接地，而電阻R5的一端與電源VCC連接，另一端則與電阻R6和電阻R7的連接點連接。
8.電流監測型寬帶數據適配器的控制方法，其特徵在於，包括以下步驟(1 )AC-DC模塊通過市電電源接口獲取電源，並將之轉換為信號模塊和控制檢測模塊的工作電源；(2)控制檢測模塊實時地檢測用戶電腦的開機信號；(3)當檢測到用戶電腦的開機信號時，控制檢測模塊對接收到的信號進行處理，控制 AC-DC模塊的工作狀態，實現對電能輸出的有效控制。
9.根據權利要求8所述的電流監測型寬帶數據適配器的控制方法，其特徵在於，所述步驟(3)具體是指若控制檢測模塊檢測到用戶電腦的開機信號後，因互感而動作，實現自身的邏輯通斷， 即控制220V市電和AC-DC模塊之間的連接狀態，從而控制220V市電的有效利用率。
10.根據權利要求9所述的電流監測型寬帶數據適配器的控制方法，其特徵在於，若電源VCC輸出端短路，所述控制檢測模塊內部的第一雙向晶閘管則自動關斷。
全文摘要
本發明公開了一種電流監測型寬帶數據適配器，屬於乙太網反向饋電POE系統領域，主要解決了現有技術中寬帶數據適配器使用壽命短、饋電迴路中存在安全隱患的缺陷。該電流監測型寬帶數據適配器，包括信號模塊，與該信號模塊連接的AC-DC模塊，以及連接於該AC-DC模塊上的控制檢測模塊；同時，在所述信號模塊上還設置有電腦網卡接口和乙太網接入設備接口，在所述AC-DC模塊上還設置有市電電源接口。本發明無須改變用戶電腦和交換機的配置即可實施，不僅消除了饋電迴路中的安全隱患，而且大大延長了設備的使用壽命，提高了電能的有效使用率。
文檔編號H04L12/10GK102307103SQ20111025836
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者肖波, 魏淵 申請人:成都理想信息產業有限責任公司