一种用于用电信息采集终端的4g通信模块的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于用电信息采集终端的4G通讯模块，该4G通讯模块包括电源管理电路（3）、控制电路（4）、电平转换及隔离电路（2）、4G LTE芯片（1）、SIM卡接口电路（8）、USB调试/升级接口(7)、天线（6）、用于与用电信息采集终端CPU连接的通信接口（5），电源管理电路（3）为 4G通信模块提供工作电源，4G LTE芯片（1）接收用电信息采集 终端的数据并将数据经4G网络发送到主站系统，控制电路（4）控制4G LTE芯片（1）上电，电平转换及隔离电路（2）对通信接口（5）和4G LTE芯片（1）之间的信号进行电平转换和电流隔离。本实用新型由于在用电信息采集终端上采用4G通信技术传输数据到主站系统，相比较3G及2G模块，大大提高了数据的上传速率，从而能实现对用电现场的实时监控和管理。
【专利说明】
一种用于用电信息采集终端的4G通信模块
[0001 ] 技术领域:
[0002]本实用新型涉及一种4G通信模块，尤其涉及一种用于用电信息采集终端的4G通信模块。
[0003]【背景技术】:
[0004]现在国内用电信息终端与主站远程通信大多采用GPRS2G通信模块。4G网络作为最新一代通讯技术，在传输速度上有着非常大的提升。该技术在国内移动通信领域已被广泛应用，随着用电信息采集终端技术的发展，其对上传通道的带宽和速率都要求很高，因此，4G通信技术在用电信息采集终端上的应用越来越受到人们的关注。
[0005]目前广泛使用的GPRS模块在移动运营商2G基站停建或者被升级为4G基站的大环境下未来势必会影响其通信质量，更无法有效满足未来智能电网通信网向电力物联网发展的大数据通信需求。
[0006]【实用新型内容】:
[0007]本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种大大提高了数据的上传速率，能实现对用电现场进行实时监控和管理的用于用电信息采集终端的4G通信模块。
[0008]本实用新型的目的可以通过如下措施来达到:一种用于用电信息采集终端的4G通信模块，其特征在于其包括接收用电信息采集终端的数据并将数据经4G网络发送到主站系统的4G LTE芯片、用于CPU通信接口与4G LTE芯片之间的信号进行电平转换的电平转换及隔离电路、为4G通信模块提供工作电源的电源管理电路、控制4G LTE芯片上电的控制电路、用于与用电信息采集终端CPU连接的CHJ通信接口、SM卡接口电路、USB调试/升级接口、天线，4G LTE芯片分别连接电平转换及隔离电路、电源管理电路、控制电路、SM卡接口电路、USB调试/升级接口、天线，电平转换及隔离电路、电源管理电路、控制电路均与CPU通信接口相连。
[0009]为了进一步实现本实用新型的目的，所述的4G LTE芯片采用SHCOM公司的五模13频LTE模块S頂7100C。
[0010]为了进一步实现本实用新型的目的，所述电源管理电路包括主电源电路和为4GLTE芯片提供电能补给的辅助电源电路，所述辅助电源电路包括可充电的镍氢电池组或超级电容器，主电源电路包括MICREL公司的低压差LDO芯片MIC29302WU。
[0011 ]本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果:本实用新型4G模块采用S頂COM公司的五模13频LTE芯片SM7100C，支持多种通信制式:GSM，TD_SCDMA/WCDMA，TDD_LTE/FDD-LTE。可以兼容2G、3G和4G网络，满足现场不同频段下与主站通信，相比较2G模块同时拥有更快的通信速率。本实用新型由于在用电信息采集终端上采用4G通信技术传输其数据到主站系统，大大提高了数据的上传速率，从而能实现对用电现场的实时监控和管理。
[0012]【附图说明】:
[0013]图1是本实用新型的原理框图；
[0014]图2是本实用新型的4GLTE芯片与电平转换及隔离电路的电路图；
[0015]图3是本实用新型的电源管理电路的主电源电路的电路图；
[0016]图4是本实用新型的电源管理电路的辅助电源电路的电路图。
[0017]【具体实施方式】:下面结合附图的本实用新型的最佳实施方式做详细说明:
[0018]实施例:一种用于用电信息采集终端的4G通信模块(参见图1)，其包括4GLTE芯片
1、电平转换及隔离电路2、电源管理电路3、控制电路4、用于与用电信息采集终端CPU连接的CHJ通信接口 5、SM卡接口电路8、USB调试/升级接口 7、天线6，4G LTE芯片I分别连接电平转换及隔离电路2、电源管理电路3、控制电路4、SM卡接口电路8、USB调试/升级接口 7、天线6，电平转换及隔离电路2、电源管理电路3、控制电路4均与CPU通信接口 5相连。电源管理电路3为4G通信模块提供工作电源，4G LTE芯片I接收用电信息采集终端的数据并将数据经4G网络发送到主站系统，控制电路4用于控制4G通信模块内的4G LTE芯片上电。
[0019]图2是本实用新型的4GLTE芯片与电平转换及隔离电路图，如图所示，D4为4G LTE芯片，其采用SMCOM公司的五模13频LTE模块SM7100C，SIM7100C提供UART和USB两种通信接口与终端CPU进行通信。本实用新型4G LTE芯片S頂7100C使用UART进行通信，使用USB口用于芯片软件升级或现场维护。
[0020]电平转换电路对CPU通信接口与4GLTE芯片之间的信号进行电平转换。本实用新型的开机和复位电平匹配通过在LTE芯片和终端CPU之间串接反向低压锗二极管V9和V5实现。该反向锗二极管同时完成了电流隔离和电平匹配的功能。0N/0FF和RESET管脚是1.8V接口电平，对接3.3V电平必须要加电平匹配电路。给4G LTE芯片D4上电以后，CPU需发送一个开机信号才能使它正常工作，该开机信号是用电信息采集终端发出的一个Is的低电平脉冲信号，该信号经一个低压锗二级管V9之后发送给4G LTE芯片D4，4G LTE芯片D4带有硬复位接口(100ms以上低电平有效)，在本实用新型处于无法预知的故障时，可尝试通过对4G LTE芯片D4硬复位的方式来重新开机，在正常启动本实用新型时，其复位信号应保持高电平；
[0021]4G LTE芯片管脚是1.8V接口电平，对接3.3V电平必须要加电平匹配电路。本实用新型收发电路通过三极管转换电路实现电平匹配和信号隔离，即图中LTE芯片D4的发送管脚与三极管V17的发射极相连，V17的基极上拉到VDD_1V8，V17的集电极与终端CPU的接收信号9260_RXD相连，同时通过R34上拉到VCC3V3，该上拉电阻确定了 CPU接收管脚在空闲时的电平；当D4发送信号10^为1.8V高电平时，V17截止，终端CPU的接收信号为3.3V高电平；当D4发送信为低电平时，三极管V17导通，9260_RXD也随之变为低电平。V17导通压降小于0.2V，满足LTE芯片对低电平的要求。，V3的发射极与终端CPU的发送信号9260_TXD相连，V3的基极通过R8上拉到VDD_1V8，LTE芯片D4的接收管脚与三极管V3的集电极相连，同时通过R23上拉到VDD_1V8，该上拉电阻确定了D4接收管脚在空闲时的电平；当CPU发送信号9260_TXD为3.3V高电平时，V3截止，D4的接收信号为1.8V高电平；当CHJ发送信号9260_TXD为低电平时，三极管V3导通，M_RXD也随之变为低电平。本实用新型三极管电平转换电路简单巧妙的实现了 1.8V和3.3V两种高电平的信号匹配，同时也避免了 D4未开机时，CPU信号对LTE芯片D4的倒灌影响。在没有给4G LTE芯片供电时，即使在本实用新型连接于用电信息采集终端的通信接口上有电流，由于LTE芯片D4内部1.8 V无输出，CHJ与4GLTE芯片之间的三极管为高阻态，从而不会有电流灌入4G LTE芯片。
[0022 ] 电源管理电路包括主电源电路和辅助电源电路。
[0023]图3是电源管理电路的主电源电路的电路图，如图所示，主电源电路包括MICREL公司的低压差线性LDO MIC29302WU，即图中的D2，由于4G LTE芯片对电源的要求比较高，在进行数据发送时，其对电流的需求比较大，平均电流达I安，峰值电流最大可达2安培，纹波不应大于400毫伏，而低压差线性LDO D2可满足该需求，它的额定工作电流为3A，最大压降为300毫伏(常温)，可减少在发射信号时的功耗，低压差线性LDO D2带有一个使能引脚，高电平有效，由用电信息采集终端控制它的上下电。图中Vll为5V TVS保护器件，防止通信接口的电压突变，电容C12、C17、C19为主电源电路提供必要的电能补给以防止有大电流时引起主电源电路的电压跌落，C13、C14、C20和C21瓷片电容主要做为去耦滤波电容，在做PCB设计时，上述电容靠近4G LTE芯片电源管脚，电阻R11、R12用于调节低压差线性稳压器D2的输出电压，其输出电压Vout=1.24X (I + R11/R12) = 3.968VA27为假负载，当对本实用新型进行断电复位时，如果储能电容上的电量没有释放回路，在下一次启动电源信号到来时，主电源电路还将维持在工作电压，容易造成断电复位的失败；另外此电阻的存在也可以实现LDO的快速调节，极大减小电源纹波。4G芯片S頂7100C的数字I/O口信号电源为1.8V，由片内电源输出，该电压为4G LTE芯片端提供转换电平。在没有给4G LTE芯片4V VMDM供电时，片内电源就不会工作，即使此时用电信息采集终端的串口信号是高电平，也无法影响到4G LTE芯片端。
[0024]图4是本实用新型的电源管理电路的辅助电源电路的电路图，如图所示，本实用新型将镍氢电池作为辅助电源电路输入。D6是一个功率型PMOS管，用来切换辅助电源电路供电。当交流掉电时，启动辅助电源电路开始供电。辅助电源电路控制信号BAT_EN通过基极电阻R31与三极管V40基极相连，同时通过下拉电阻R29可靠拉低，镍氢电池电源VBAT_rO^PM0S管D6源极连接，同时通过R24与V40集电极相连。V40集电极与D6栅极连接，D6漏极与二极管V16正极相连，V16负极与主电源电路的LDO D2输入连接。当控制信号BAT_EN输出高时三极管V40导通驱动PMOS管D6打开，电池经由二极管V16给LDO供电，支撑用电信息终端完成停上电和其他重要事件的主动上报。
[0025]上述仅为本实用新型的部分技术方案实例，并非用来限定本实用新型的范围，SP凡依据本实用新型的权利要求所作的等同变化与修饰，均为本实用新型技术方案内的保护范围。
【主权项】
1.一种用于用电信息采集终端的4G通信模块，其特征在于其包括接收用电信息采集终端的数据并将数据经4G网络发送到主站系统的4G LTE芯片(I)、用于CPU通信接口( 5)与4GLTE芯片(I)之间的信号进行电平转换的电平转换及隔离电路(2)、为4G通信模块提供工作电源的电源管理电路(3)、控制4G LTE芯片(I)上电的控制电路(4)、用于与用电信息采集终端CPU连接的CPU通信接口( 5 )、SM卡接口电路(8 )、USB调试/升级接口( 7)、天线(6 )，4G LTE芯片(I)分别连接电平转换及隔离电路(2)、电源管理电路(3)、控制电路(4)、SM卡接口电路(8)、USB调试/升级接口(7)、天线(6)，电平转换及隔离电路(2)、电源管理电路(3)、控制电路(4)均与CPU通信接口(5)相连。2.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集终端的4G通信模块，其特征在于所述的4G LTE芯片(I)采用SHCOM公司的五模13频LTE模块S頂710C。3.根据权利要求1所述的一种用于用电信息采集终端的4G通信模块，其特征在于所述电源管理电路(3)包括主电源电路和为4G LTE芯片(I)提供电能补给的辅助电源电路，所述辅助电源电路包括可充电的镍氢电池组或超级电容器，主电源电路包括MICREL公司的低压差LDO芯片 MIC29302WU。
【文档编号】H04W88/06GK205566663SQ201620043156
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年1月18日
【发明人】赵晓燕, 王晶, 张云军, 邱涛, 孙朝阳, 郑利庆, 李雅琴, 高阳
【申请人】国网山东省电力公司烟台供电公司, 国家电网公司, 烟台东方威思顿电气股份有限公司