供电上网转接设备

技术领域

本申请涉及网络供电技术领域，尤其是涉及一种供电上网转接设备。

背景技术

近年来，电子教室成为一种新型教育方式。电子教室亦称多媒体电子教室，它是通过在计算机间实时传输和控制音视频教学信息，实现授课、教学演示、远程辅导、监视监听、电子考试等功能的师生交互教学网络系统。区别于复杂指令的计算机教室，人机交互简单的平板电脑教育在低龄化上优势尤为突出，其可以通过游戏、互动等形式对学生进行心理、行为、智力等方面的教育。

目前，电子教室的平板电脑一般是通过交流电适配器充电，其存在一定的安全隐患；而平板电脑通过wifi接入网络也存在一定的不稳定性。

发明内容

为了改善电子教室平板电脑的充电安全性以及网络稳定性的问题，本申请提供一种供电上网转接设备。

本申请提供的一种供电上网转接设备，采用如下的技术方案：

一种供电上网转接设备，包括用于连接PSE设备的网线接口模块、网络变压器、PoEPD模块、DC/DC降压模块、USB PD模块、USB有线网卡以及用于连接平板电脑的Type-C接口模块；

网线接口模块、PoE PD模块、DC/DC降压模块、USB PD模块和Type-C接口模块顺次连接，构成电源通道；

网线接口模块、网络变压器、USB有线网卡和Type-C接口模块顺次连接，构成网络通道。

通过采用上述技术方案，将PoE供电与有线网络接入两个功能集成在一个转接设备中，通过平板电脑上的单一Type-C接口即可在接入有线网络的同时实现对平板电脑的供电，避免了交流电源充电存在的安全隐患，并且，相较于无线网络连接，网络稳定性也得到提高；另外，该供电上网转接设备还具有结构简单、控制方便、布线简单、维护难度低的优点。

可选的，所述Type-C接口模块的数量为多个，每个Type-C接口模块均对应一USB有线网卡以及一USB PD模块，每个USB有线网卡均通过第一USB-HUB模块与网络变压器连接，每个USB PD模块均与DC/DC降压模块连接。

通过采用上述技术方案，可实现一个PSE设备对多个平板电脑的PoE供电以及有线网络接入。

可选的，还包括第二USB-HUB模块和储能模块,所述Type-C接口模块通过第二USB-HUB模块与USB有线网卡连接，所述储能模块连接USB PD模块；

所述USB PD模块包括连接第二USB-HUB模块的电量获取模块，用于获取与该USBPD模块对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的当前电量；

所述储能模块，用于当所述平板电脑的当前电量达到预设的第一阈值时，开始储存电能。

可选的，还包括连接USB PD模块的电量指示模块，用于指示与该USB PD模块对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的当前电量。

可选的，所述USB PD模块还包括：

第一计时模块，用于计算与该USB PD模块对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的充电时长；以及，

充电停止模块，用于当所述充电时长达到预设的第二阈值时，停止对与该USB PD模块对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的充电。

可选的，还包括：

连接USB有线网卡的网速测量模块，用于测量与该USB有线网卡对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的当前网速；以及，

连接网速测量模块的网速指示模块，用于指示与该USB有线网卡对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的当前网速。

可选的，所述USB有线网卡包括：

第二计时模块，用于计算与该USB有线网卡对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的网络连接时长；以及，

网络断开模块，用于当所述网络连接时长达到预设的第三阈值时，断开与该USB有线网卡对应的Type-C接口模块连接的平板电脑的网络连接。

可选的，还包括用于连接HDMI终端的HDMI接口模块、Type-C转DP模块和DP转HDMI模块，所述Type-C接口模块依次通过Type-C转DP模块、DP转HDMI模块与HDMI接口模块连接。

通过采用上述技术方案，可实现平板电脑与HDMI终端的HDMI音视频传输。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过平板电脑上的单一Type-C接口即可在接入有线网络的同时实现对平板电脑的供电，避免了交流电源充电存在的安全隐患，并且，相较于无线网络连接，网络稳定性也得到提高；

2.可实现一个PSE设备对多个平板电脑的PoE供电以及有线网络接入。

附图说明

图1是本申请实施例提供的具有单Type-C接口模块的供电上网转接设备的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的具有多Type-C接口模块的供电上网转接设备的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的具有单Type-C接口模块的供电上网转接设备的另一结构示意图。

图4是本申请实施例提供的具有HDMI接口模块的供电上网转接设备的另一结构示意图。

附图标记说明：100、PSE设备；201、网线接口模块；202、网络变压器；203、PoE PD模块；204、DC/DC降压模块；205、USB PD模块；2051、电量获取模块；2052、第一计时模块；2053、充电停止模块；206、USB有线网卡；2061、第二计时模块；2062、网络断开模块；207、Type-C接口模块；208、第一USB-HUB模块；209、第二USB-HUB模块；210、储能模块；211、电量指示模块；212、网速测量模块；213、网速指示模块；214、HDMI接口模块；215、Type-C转DP模块；216、DP转HDMI模块；300、平板电脑；400、HDMI终端。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了改善现有的电子教室内平板电脑的无线网络不稳定的问题，考虑采用较为稳定的有线网络接入方式，但平板电脑一般仅设置一个USB接口，用于满足数据传输和充电需求，并未设置网线接口，无法实现有线网络连接。

另外，对于平板电脑的交流适配器充电方式存在安全隐患的问题，考虑采用PoE供电方式为平板电脑进行充电，但同样因为平板电脑仅设置一个USB接口而无法实现。

在不改变平板电脑硬件结构的前提下，本申请设计了一种连接PSE设备和平板电脑的供电上网转接设备，以同时实现平板电脑的PoE供电和有线网络连接功能。

图1为本实施例提供的一种供电上网转接设备200的结构示意图。

如图1所示，一种供电上网转接设备200，包括网线接口模块201、网络变压器202、PoE PD模块203、DC/DC降压模块204、USB PD模块205、USB有线网卡206以及Type-C接口模块207。

其中，网线接口模块201用于连接PSE设备100的网线接口。具体的，网线接口可选用RJ45接口，而网线接口模块201可以是具有RJ45接口的接口电路，通过以太网电缆与PSE设备100的RJ45接口连接；当然，网线接口模块201还可以是具有RJ45接头的电路，将RJ45接头直接插入PSE设备100的RJ45接口，以实现二者的连接。

Type-C接口模块207用于连接平板电脑300的Type-C接口。具体的，Type-C接口模块207可以是具有RJ45接口的接口电路，通过以太网电缆与PSE设备100的RJ45接口连接；当然，网线接口模块201还可以是具有RJ45接头的接口电路，将RJ45接头直接插入PSE设备100的RJ45接口，以实现二者的连接。

本实施例中，PSE设备100可以是PoE交换机，也可以是不具备PoE供电功能的网络交换机，此时PSE设备100需要先外接PoE供电模块，再接入供电上网转接设备200的网线接口模块201。

PSE设备100通过以太网电缆接入网线接口模块201后，分成两路。一路依次经过网络变压器202、USB有线网卡206，然后与Type-C接口模块207的通讯线连接，构成网络通道。其中，网络变压器202将PHY送出来的差分信号用查谟耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到不同电平的连接网线的另一端，隔离网线连接的PSE设备100与平板电脑300之间的不同电平，以防止不同电压通过网线传输损坏设备；USB有线网卡206的设置可以实现平板电脑300与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配。

另一路依次经过PoE PD模块203、DC/DC降压模块204、USB PD模块205，然后与Type-C接口模块207的电源线相连，构成电源通道。其中，PoE PD模块可以选用本领域已知的PoE PD芯片、电路或模块，其根据PoE协议完成与PSE设备100的握手，在握手成功后向USBPD模块205输出稳定的直流电压。由于PoE输出供电电压一般在44～57V（不同标准定义的电压范围有所不同），因此，在输入USB PD模块205之前，需要对PoE供电电压进行直流降压，以适应Type-C接口的工作电压。USB PD模块205对平板电脑300进行充电管理，例如检测平板电脑300是否连接到Type-C接口模块207，若是，则发出握手信号，控制PoE PD模块输出相应的电压和电流。当然，在充电过程中，USB PD模块205根据检测到的电流和电压值，向PoE PD模块发送握手信号，以及时调整PoE供电电压和电流。

本实施例中，PSE设备100作为供电端设备，平板电脑300作为受电端设备，无需为平板电脑300配备专门的交流电源适配器，也无需改变平板电脑300、PSE设备100的硬件结构，仅需具有PoE供电和有线网络二合一功能的转接设备，即可实现对平板电脑300的边充电边有线上网的应用场景。

图1所示的供电上网转接设备200 具有单一Type-C接口模块207，因此，其仅能对一台平板电脑300进行充电和有线上网的操作。电子教室中一般设置多台平板电脑300，以供多名学生使用，如果采用上述供电上网转接设备200，则需要多台PSE设备100，这样会增加教学成本，因此，还需要设计一台PSE设备100对应多台平板电脑300的供电上网转接设备200。

为使绘图清楚，下面以包括两个Type-C接口模块207的供电上网转接设备200为例进行说明。

如图2所示，供电上网转接设备200包括两个Type-C接口模块207，每个Type-C接口模块207均对应一USB有线网卡206以及一USB PD模块205，每个USB有线网卡206均通过第一USB-HUB模块208与网络变压器202连接，每个USB PD模块205均与DC/DC降压模块204连接。

通过设置第一USB-HUB模块208对供电上网转接设备200进行Type-C接口模块207的扩展。若想继续增加接口数量，第一USB-HUB模块208可选用多端口的USB集线器。

进一步的，USB PD模块205除了可以实时检测平板电脑300的Type-C接口的电压和电流，还可以实时获取平板电脑300的电池电量信息。

如图3所示，供电上网转接设备200还包括第二USB-HUB模块209， Type-C接口模块207通过第二USB-HUB模块209与USB有线网卡206连接；USB PD模块205包括连接第二USB-HUB模块209的电量获取模块2051，用于获取与该USB PD模块205对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的当前电量。

通过第二USB-HUB模块209将Type-C接口模块207的通讯线分为两路，一路连接USB有线网卡206，另一路连接USB PD模块205，这样，USB PD模块205可以通过通讯线向平板电脑300发出获取电量请求，平板电脑300再通过通讯线返回当前的电池电量信息。

本实施例中，可以对电量获取模块2051实时获取的平板电脑300的当前电量进行指示，使用户可以从供电上网转接设备200上直观观察到平板电脑300的充电情况。

具体的，如图3所示，供电上网转接设备200上设置有连接电量获取模块2051的电量指示模块211，用于指示与该USB PD模块205对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的当前电量。电量指示模块211可以是显示屏，显示屏直接显示电量值；也可以是指示灯，不同颜色的指示灯亮对应不同的电量百分比区间。

可选的，如图3所示，供电上网转接设备200还可以包括连接USB PD模块205的储能模块210。当USB PD模块205判断平板电脑300的当前电量达到预设的第一阈值时，储能模块210开始储存电能，在PSE设备100突发断电的情况下，可以利用储存的电能为平板电脑300继续供电。其中，第一阈值可以设置为100%，也可以根据实际情况进行自定义设置。

当电子教室的课程结束，如果没有人为关闭平板电脑300，则会一直进行充电操作，时间过长的充电对平板电脑300的寿命会有影响，因此，需要在一定充电时间后，自动关闭充电操作，同时，也可以减少电力浪费。

具体的，如图3所示，USB PD模块205还包括第一计时模块2052和充电停止模块2053，第一计时模块2052计算与该USB PD模块205对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的充电时长，当充电时长达到预设的第二阈值时，充电停止模块2053停止对与该USBPD模块205对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的充电。

本实施例中，还可以对平板电脑300的当前网速进行测量以及指示。如图3所示，供电上网转接设备200还包括连接USB有线网卡206的网速测量模块212，用于测量与该USB有线网卡206对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的当前网速；以及，连接网速测量模块212的网速指示模块213，用于指示与该USB有线网卡206对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的当前网速。

通过设置网速测量模块212和网速指示模块213，可在供电上网转接设备200上实时显示所连接的平板电脑300的当前网速，以供用户查看。其中，网速测量模块212可以选用本领域已知的网速测量芯片、电路或模块；网速指示模块213可以是显示屏，由显示屏直接显示网速，也可以是指示灯，不同颜色的指示灯亮对应不同的网速区间。

当然，网速指示模块213与电量指示模块211可以为同一指示装置，例如设置一块屏幕同时显示平板电脑300的上网网速和充电情况。

可选的，如图3所示，USB有线网卡206包括第二计时模块2061和网络断开模块2602，第二计时模块2061计算与该USB有线网卡206对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的网络连接时长，当网络连接时长达到预设的第三阈值时，网络断开模块2602断开与该USB有线网卡206对应的Type-C接口模块207连接的平板电脑300的网络连接。

当平板电脑300的网络连接超时时，会自动断开网络，这样可以避免无人使用时的网络资源浪费和电能浪费。

本实施例中，还可以通过在供电上网转接设备200内置HDMI接口模块214、Type-C转DP模块215和DP转HDMI模块216，来实现平板电脑300与HDMI终端400的HDMI音视频传输。

如图4所示，Type-C接口模块207依次通过Type-C转DP模块215、DP转HDMI模块216与HDMI接口模块214连接；HDMI接口模块214通过HDMI数据线连接HDMI终端400的HDMI接口。

另外，需要理解的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的申请范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中申请的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。