电力基建用的信号交换机的制作方法

1.本实用新型涉及信号交换技术领域，具体涉及一种电力基建用的信号交换机。


背景技术：

2.在电力基建工程中，常使用rfid射频识别技术实现对施工现场的每个工程人员以及工程进度的精细化管理，原理为：施工人员通过智能终端接收到下发的施工任务后，比如当某施工人员接收到其当日施工任务为到工地的a区域安装变压器后，开始执行该任务时，手持pda设备扫取贴附在该变压器上的rfid标签，生成射频识别信号发送给信号交换机，信号交换机对接收到的该射频信号进行调整后生成反馈信号发送给对应的pda设备以完成与pda设备的一次信号交互，比如交换机成功接收到pda设备发送的射频信号后进行信号反馈，pda设备接收到该反馈信号后指示灯亮绿灯，提示扫码人员信息交互成功。
3.目前，电力基建工程中采购使用的信号交换机比如光载无线信号交换机内部电路结构复杂，售价较高，多数功能在上述的场景中使用不到，造成浪费，因此，工程方希望有一款适于上述场景使用的具有简易电路结构、售价且故障率相对较低的信号交换机，以满足使用需求。


技术实现要素：

4.本实用新型以满足电力基建中的pda射频信号识别场景对于具有简易电路结构、售价且故障率低的信号交换机的使用需求为目的，提供了一种电力基建用的信号交换机。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.提供一种电力基建用的信号交换机，用于与施工人员手持的pda设备进行信号交换并将接收到的射频识别信号利用区块链技术存储到云端，所述pda设备用于扫取贴附在电力设备上的rfid标签信息，所述信号交换机中包括信号收发电路、整流电路、检波电路、信号放大电路、过压保护电路、信号反馈电路以及处理器芯片，所述信号收发电路接收到所述pda设备识别到的射频信号后产生谐振生成谐振波；所述谐振波通过所述整流电路整流后分别输入给所述检波电路和所述过压保护电路；所述过压保护电路输出直流电源为所述信号放大电路供电；整流后的所述谐振波经所述检波电路进行检波后输出检波信号并经所述信号放大电路作信号放大处理后输入给所述处理器芯片，
7.当所述处理器芯片需要将所述pda设备反馈信号时，所述处理器芯片输出的反馈信号经所述信号反馈电路作信号处理后再由所述信号收发电路反馈给所述pda设备。
8.作为优选，所述信号收发电路为一并联的lc谐振电路。
9.作为优选，所述整流电路为由二极管d1、d2、d3、d4构成的桥式整流电路，并联的lc谐振电路的构成所述信号收发电路，并联的所述lc谐振电路的一端连接在所述二极管d1、d2之间的相交点上，另一端连接在所述二极管d3、d4之间的相交点上。
10.作为优选，所述检波电路包括电容c3和并联的电阻r8、电容c4，并联的电阻r8和电容c4的一端连接所述桥式整流电路中的所述二极管d2、d3之间的相交点上且连接所述电容
c3的一端，所述电容c3的另一端连接所述信号放大电路中的放大器u1的同相输入端，并联的电阻r8和电容c4的另一端接地。
11.作为优选，所述信号放大电路包括放大器u1、电容c4、c5、电阻r7、r9、r10，所述放大器u1的反相输入端串接所述电阻r9后接地且依序串接所述电阻r7和所述电阻r10后连接至其电源正输入端，所述放大器u1的所述电源正输入端连接所述过压保护电路的电源正输出端；所述放大器u1的同相输入端和输出端之间连接有所述电容c4；所述电容c5的一端连接所述放大器u1的同相输入端，另一端接地；所述放大器u1的电源负输入端连接所述过压保护电路的电源负输出端；所述放大器u1的输出端连接所述处理器芯片的信号输入端。
12.作为优选，所述过压保护电路包括电容c2、电阻r1-r7、mos管q1、q3和三极管q2，所述电容c2的一端连接在所述二极管d2、d3之间的相交点上且连接所述三极管q2的发射极且连接所述mos管q3的源极，另一端接地；所述三极管q2的集电极串接所述电阻r6后接地且连接所述mos管q3的栅极；所述mos管q3的源极连接所述三极管q2的发射极，漏极作为所述过压保护电路的电源正输出端；所述电阻r7连接在所述mos管q3的栅极和源极之间；
13.串联的所述电阻r1和所述电阻r2并接在所述电容c2的两端；所述mos管q1的栅极连接在所述电阻r1和所述电阻r2的相交点上，漏极接地，源极串接所述电阻r4和所述电阻r3后连接至所述三极管q2的发射极；所述电阻r5的一端连接在所述电阻r4、r3的相交点上，另一端连接在所述三极管q2的基极；
14.所述电阻r6的一端连接所述三极管q2的集电极，另一端作为所述过压保护电路的电源负输出端。
15.作为优选，所述信号反馈电路包括mos管q4、三极管q5、电阻r11-r15、电容c4和肖特基二极管d5，所述电阻r11的一端连接所述处理器芯片的反馈信号输出端，另一端连接所述mos管q4的栅极，所述mos管q4的源极串接所述电阻r12后接地，漏极串接所述电阻r13后连接至所述三极管q5的发射极且依序串接反接的所述肖特基二极管d5和所述电阻r15后连接并联的所述lc谐振电路的一端；
16.所述三极管q5的集电极连接并联的所述lc谐振电路的另一端，基极依序连接所述电阻r14、r13后连接其发射极且连接所述肖特基二极管d5的正输入端；所述电容c4连接在所述三极管q5的基极和发射极之间。
17.本实用新型提供的电力基建用的信号交换机内部电路结构简单，对于pda设备的射频信号的接收和反馈原理简单，生产制造成本较低，且具有过压保护功能，有效降低了信号交换机的故障率，满足了电力基建中的pda射频信号识别场景对于具有简单电路结构、售价且故障率低的信号交换机的使用需求。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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附图。
19.图1是本实用新型一实施例提供的电力基建用的信号交换机的内部电路结构图；
20.图2是本实用新型实施例提供的电力基建用的信号交换机与pda设备、电力基建设
备、上位机、云端存储设备的通信连接关系示意图。
具体实施方式
21.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
22.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
23.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
24.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。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。
25.本实用新型实施例提供的电力基建用的信号交换机，用于与施工人员手持的pda设备进行信号交换，pda设备用于扫取贴附在电力设备上的rfid标签信息并将扫得的rfid数据利用区块链技术存储到云端，如图1所示，本实施例提供的交换机中包括信号收发电路100、整流电路200、检波电路300、信号放大电路400、过压保护电路500、信号反馈电路600和处理器芯片700，信号收发电路能够接收pda设备发出的射频识别信号并产生谐振，生成具有一定振荡频率的谐振波，该谐振波通过整流电路整流后分别输入给检波电路和过压保护电路，过压保护电路输出直流电源为信号放大电路供电，整流后的谐振波经检波电路进行幅度检波后输出检波信号并经信号放大电路作信号放大处理后输入给处理器芯片，
26.当处理器芯片需要向pda设备反馈信号时，处理器芯片输出的反馈信号经信号反馈电路作信号处理后再由信号收发电路反馈给pda设备。
27.具体地，信号收发电路100为一并联的lc谐振电路，由图1中所示的电感l1和电容c1并联构成。该lc谐振电路能够接收pda设备发出的射频识别信号并产生谐振波。
28.整流电路200如图1所示，为由二极管d1、d2、d3、d4构成的桥式整流电路，并联的lc谐振电路的一端连接在二极管d1、d2之间的相交点上，另一端连接在二极管d3、d4之间的相交点上。谐振波经桥式整流电路整流后能够输出较为稳定的直流电源u，该直流电源u为信号放大电路供电。
29.检波电路300则包括电容c3和并联的电阻r8、电容c4，并联的电阻r8和电容c4的一端连接桥式整流电路中的二极管d2、d3之间的相交点上且连接电容c3的一端，电容c3的另一端连接信号放大电路400中的放大器u1的同相输入端，并联的电阻r8和电容c4的另一端接地。谐振波经二极管d2、d3、电容c4、电阻r8的幅度检波后经电容c3耦合到放大器u1的同
相输入端，经信号放大电路400作信号放大处理后输入给处理器芯片700。
30.信号放大电路400包括放大器u1、电容c4、c5、电阻r7、r9、r10，放大器u1的反相输入端串接电阻r9后接地且依序串接电阻r7和电阻r10后连接至其电源正输入端，放大器u1的电源正输入端连接过压保护电路的电源正输出端；放大器u1的同相输入端和输出端之间连接有电容c4；电容c5的一端连接放大器u1的同相输入端，另一端接地；放大器u1的电源负输入端连接过压保护电路500的电源负输出端；放大器u1的输出端连接处理器芯片的信号输入端。
31.本实施例中，信号放大电路400中的放大器u1由过压保护电路供电，不需要外接输入电压，简化了交换机的内部电路结构。
32.过压保护电路500包括电容c2、电阻r1-r7、mos管q1、q3和三极管q2，电容c2的一端连接在二极管d2、d3之间的相交点上且连接三极管q2的发射极且连接mos管q3的源极，另一端接地；三极管q2的集电极串接电阻r6后接地且连接mos管q3的栅极；mos管q3的源极连接三极管q2的发射极，漏极作为过压保护电路的电源正输出端；电阻r7连接在mos管q3的栅极和源极之间；
33.串联的电阻r1和电阻r2并接在电容c2的两端；mos管q1的栅极连接在电阻r1和电阻r2的相交点上，漏极接地，源极串接电阻r4和电阻r3后连接至三极管q2的发射极；电阻r5的一端连接在电阻r4、r3的相交点上，另一端连接在三极管q2的基极；
34.电阻r6的一端连接三极管q2的集电极，另一端作为过压保护电路的电源负输出端。
35.过压保护电路500对整体电路进行过压保护的原理为：
36.当电阻r2两端的电压小于mos管q1的导通电压时，mos管q1截止，且此时三极管q2的基极电压基本等于其发射极电压，三极管q2截止，且此时mos管q3的vgs＜0，mos管q3导通，向信号放大电路输出供电电压。
37.当电阻r2两端的电压大于mos管q1的导通电压时，mos管q1导通，此时三极管q2也导通，但mos管q3截止，无法向信号放大电路输出供电电压，放大器u1不工作，此时整个电路断开，处于过压保护状态。
38.如图1所示，信号反馈电路600包括mos管q4、三极管q5、电阻r11-r15、电容c4和肖特基二极管d5，电阻r11的一端连接处理器芯片700的反馈信号输出端，另一端连接mos管q4的栅极，mos管q4的源极串接电阻r12后接地，漏极串接电阻r13后连接至三极管q5的发射极且依序串接反接的肖特基二极管d5和电阻r15后连接并联的lc谐振电路的一端；
39.三极管q5的集电极连接并联的lc谐振电路的另一端，基极依序连接电阻r14、r13后连接其发射极且连接肖特基二极管d5的正输入端；电容c4连接在三极管q5的基极和发射极之间。
40.处理器芯片700通过信号反馈电路向pda设备进行信号反馈的原理为：
41.信号收发电路产生谐振波后，信号反馈电路中的三极管q5的基极与发射极电压大于其导通电压，三极管q5处于导通状态，当处理器芯片接收到射频信号并通过信号输出端口发出信号后，原本处于截止状态的mos管q4导通，此时，流经电感l1的电流有部分通过三极管q5、电阻r13、mos管q4、电阻r12流向地，使得流经电感l1的电流增大，但信号收发电路产生的谐振振幅却变小；
42.当处理器芯片的信号输出端口不发出信号时，mos管q4又重新进入截止状态，此时流经电感l1的电流减小，信号收发电路产生的谐振振幅变大，处理器芯片通过交替控制mos管q4的通断形成pda设备所需的反馈信号，比如形成用于指示射频识别信号被成功接收的控制绿灯亮的信号，用于指示射频信号未被成功接收的控制红灯亮的信号等。由于可应用到本实施例中的现有的处理器芯片有许多，因此，关于本实施例采用的处理器芯片的具体品牌、型号在此不做说明。
43.我们还利用区块链技术实现了对每个施工人员扫取rfid标签记录的追溯，如图2所示，具体方法为：
44.pda设备将施工人员扫取的rfid数据上传给上位机，上位机基于区块链技术建立一联盟链，并以每个pda设备为联盟链上的一联盟链授权节点，将每个pda设备上传的rfid数据写入到联盟链中共享给其他的联盟链授权节点。各个联盟链授权节点可调用其他联盟链授权节点中存储的施工人员扫取的rfid数据(包括自己通过不同pda设备扫取的rfid数据和其他施工人员通过不同pda设备扫取的rfid数据)，由此而实现施工人员在手持的pda设备上实现对自己或其他施工人员扫取的rfid数据的追溯。
45.需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本技术说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。