CN206099992U - 一种低功耗的光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低功耗的光模块。本实用新型通过分别为光模块正常工作状态时设置一个工作供电接口和一个工作数据传输接口，以及休眠状态时设置一个休眠供电接口和一个休眠数据传输接口，使得当光模块正常工作时，可通过该工作供电接口和工作数据传输接口正常工作，而当光模块处于休眠状态时，只有光接收器通过该休眠供电接口外接电源，并通过该休眠数据传输接口进行数据传输，而其它各个模块均断电，不工作，从而避免了因只关闭发射电路，而接收电路仍工作所引起的低节能效率；同时避免了因同时关闭光模块的发射电路和接收电路而导致无法激活光模块的情况。

Description

一种低功耗的光模块

技术领域

本实用新型涉及一种光纤通信领域，尤其涉及一种低功耗的光模块。

背景技术

现有技术中，很多光模块都采用集成芯片来实现激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等功能，虽然集成化的芯片带来了很多便利性，但是有一些特殊的应用环境，功能要求简单，但对模块功耗要求很严格。这个时候功能集成度很高的激光驱动芯片会增加一些不必要的功耗，有可能不能严格的满足功耗要求。比如在电力等系统中，光模块密集度比较高，如果模块功耗过大，发热量就比较多，一旦散热系统不好或者失效的时候，系统就容易出现故障。现有技术中的光模块的控制电路包括光发射接口组件、集成激光驱动芯片、接口电路、限幅放大单元、光接收接口组件，上述光发射接口组件通过集成激光驱动芯片和接口电路连接，上述光接收接口组件通过限幅放大单元连接接口电路，上述集成激光驱动芯片集成了激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等功能，采用激光驱动芯片实现激光器的驱动、使能信号、告警信号、自适应功率控制等。

大部分的光模块在等待状态不发送数据，但待机光模块的发光及功耗维持不变。整个系统来看，大部分待机模块的功耗是一种浪费，同时产生了对工作不利的热量。

为减少能量浪费，现已提出一种低功耗的光模块，即光模块在没有业务时进入休眠状态。而现有的方案中包括两种，一种为在光模块在没有业务时进入休眠状态，但只关闭了光模块的发射电路，接收电路并没有关闭，这样接收电路依然处于工作状态，节能效果不佳；第二种为同时关闭了光模块的发射电路和接收电路，但这样的话，设备基本被隔离，光线路终端无法激活并管理该设备，因此将导致由所述光线路终端下发的业务被中断，由此可见，现有的两种方案不能满足用户需求。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型提供一种低功耗的光模块及相应的降低电表光模块功耗的节能方法，其能够提供两种工作模式，并且在不增加成本的基础上降低了光模块的功耗，节约了能源。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种低功耗的光模块，包括接收子模块和发射子模块，其中，接收子模块包括光接收器与所述光接收器电连接的数据处理电路，其还包括：

供电接口子模块，分别与所述接收子模块和所述发射子模块相连；

数据传输接口子模块，所述数据传输接口子模块的输入端分别与所述数据处理电路和所述光接收器连接。

基于上述的低功耗光模块，本实用新型还提供了一种降低电表功耗的节能方法，包括步骤：

当光电直读抄表装置处于工作状态，且集中器不需要采集数据时，所述集中器生成休眠指令，并通过光模块的工作数据传输电路将所述休眠指令发送至所述光电直读抄表装置中处于工作状态的MCU；

MCU接收所述休眠指令，并根据所述休眠指令控制所述光模块进入休眠状态。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型通过为光模块分别设置专用供电接口，即工作供电接口和休眠供电接口，以及专用数据传输接口，即工作数据传输接口和休眠数据传输接口，从而使得当光模块处于休眠状态时，可只通过休眠供电接口只向光接收器供电，同时休眠数据只能够通过光接收器和休眠数据传输接口进行传输，而其它各个模块均断电，不工作，从而避免了因只关闭发射子模块(即发射电路)，而接收子模块(即接收电路)仍工作时所引起的低节能效率，进而提高了节能效率，节约了资源；并且避免了因同时关闭光模块的发射子模块和接收子模块，而导致无法再次激活光模块，使得业务中断的情况，保证了业务的连续性。

附图说明

图1为本实用新型的一种低功耗光模块的一实施例的功能模块图；

图2为本实用新型的一种光电直读抄表装置的一实施例的功能模块图；

图3为本实用新型的一种光电直读抄表系统的一实施例的功能模块图；

图4为本实用新型的一种低功耗的节能方法的一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型通过为光模块分别设置专用供电接口子模块，以及专用数据传输接口子模块，即当该光模块正常工作时，使得外部的供电模块可通过该供电接口子模块的工作供电接口向光模块中的各个子模块供电，且光模块接收集中器发送来的光信号(如数据采集指令或休眠指令)，并经处理后通过该数据传输接口子模块的工作数据传输接口输出数据至MCU；而当光模块处于休眠状态时，则外部供电模块可通过该供电接口子模块的休眠供电接口只向光接收器供电，而集中器发送来的光信号(如唤醒指令/数据采集指令)，则经光接收器转换为电信号后直接通过该数据传输接口子模块的休眠数据接口传输至外部MCU的中断口以唤醒MCU，进而唤醒光模块，而休眠过程中，该光模块的其它各个子模块均断电，不工作，也即是说，当该光模块处于休眠状态时，其发射子模块不工作，而其接收子模块中则只有光接收器工作，从而避免了因只关闭发射子模块(即发射电路)，而接收子模块(即接收电路)仍工作时所引起的低节能效率，进而提高了节能效率，节约了资源；并且避免了因同时关闭光模块的发射子模块和接收子模块，而导致无法再次激活光模块，使得业务中断的情况，保证了业务的连续性。

实施例一

参见图1，为本实用新型的一种低功耗光模块的功能模块图，具体地，该光模块包括发射子模块和接收子模块，其中发射子模块包括光发射器和与该光发射器相连的驱动电路，接收子模块包括光接收器与该光接收器电连接的数据处理电路，进一步地，该光模块还包括：

供电接口子模块，分别与上述的接收子模块和发射子模块相连；在一具体实施例中，该供电接口子模块具体包括：可外接供电模块的休眠供电输出端的休眠供电接口，该休眠供电接口与光接收器的供电端电连接；以及可外接供电模块的工作供电输出端的工作供电接口，该工作供电接口分别与该接收子模块和发射子模块相连，具体地，该工作供电接口与该接收子模块中的光接收器和数据处理器相连，还与发射子模块中的驱动电路和光发射器相连；

数据传输接口子模块，分别与该数据处理电路和光接收器连接；在一具体实施例中，该数据传输接口子模块包括：可外接低功耗处理模块MCU的休眠数据传输接口，该休眠数据传输接口与光接收器的输出端电连接；以及可外接MCU的工作数据传输接口，其与数据处理电路的输出端相连。

本实施例中，该光接收器为高速光敏二极管或高速光敏三极管，而光发射器为高速发光二极管。

更进一步地，本实施例中，该光模块还包括与光接收器的输入端相连的塑料光纤接口，以及与上述光发射器输出端相连的塑料光纤接口，即本实施例中该光模块的光接收器通过该塑料光纤接口外接塑料光纤至集中器，发射器通过该塑料光纤接口外接塑料光纤至集中器。当然，本实施例中，也不仅限于塑料光纤接口，也可以其他类型的光纤接口，相应的，通过与该光纤接口匹配的光纤连接至集中器。

本实施例中通过在光模块中设置供电接口子模块和数据传输子模块，且该供电接口子模块包括了工作供电接口和休眠供电接口，而数据传输子模块则包括工作数据传输接口和休眠数据传输接口，从而使得当该光模块通过该工作供电接口与外部供电模块的工作供电输出端连接，以形成工作供电电路，光模块的数据处理电路则通过工作数据传输接口与MCU的RX端连接，以形成工作数据传输电路，而光模块的光接收器通过休眠供电接口与外部供电模块的休眠供电输出端相连，以形成休眠供电电路，光模块的光接收器通过休眠数据传输接口与MCU的中断口连接，以形成休眠数据传输电路，即使说该光模块有两条供电电路，和两条数据传输电路，当其正常工作时，采用正常工作供电电路和工作数据传输电路即可，而当其进入休眠状态时，采用休眠供电电路只为光接收器供电，并通过休眠数据传输电路向MCU传输数据即可，且休眠过程中，只有光接收器处于供电状态，其他各个模块均断电，从而降低了功耗，并且能够保证休眠状态的光模块能够被再次激活。

实施例二

基于上述的低功耗光模块，本实用新型还提供了一种光电直读抄表装置，下面将结合具体的实施例和附图进行详细的说明。

参见图2，为本实用新型的一种光电直读抄表装置的一实施例的结构示意图，本实施例中，该光电直读抄表装置包括：低功耗数据处理模块MCU，以及与该低功耗数据处理模块MCU相连的光模块、供电模块和光电直读模块。

本实施例中，该光模块与上述实施例一中的光模块结构相同，即该光模块有两条供电电路和两条数据传输电路，当其正常工作时，通过工作供电电路与供电模块的工作供电输出端连接，通过工作数据传输电路与MCU的RX端连接，而当其进入休眠状态时，光接收器通过休眠供电电路与供电模块的休眠供电输出端相连，并通过休眠数据传输电路与MCU的中断口相连，且休眠过程中，只有光接收器处于供电状态，其他各个模块均断电；且本实施例中该光模块的工作原理也与上述实施例一中的光模块的工作原理相同，因此不再赘述。

本实施例中，该供电模块包括：相连的电源和电源管理子模块，以及控制开关、第一供电接口和第二供电接口，其中，该电源管理子模块还与MCU相连，该控制开关的控制端与该电源管理子模块电连接，而该控制开关的第一输出端与第一供电接口(即工作供电输出端)连接，该第一供电接口还与光模块的工作供电接口相连，第二输出端与第二供电接口(即休眠供电输出端)连接，该第二供电接口还与光模块的休眠供电接口相连。在一具体实施例中，该控制开关可采用MOS管或者三极管。

本实施例中，该光电直读抄表装置的工作原理：

该光电直读抄表装置包括两种工作模式：

第一种，周期性的获取表终端数据，具体地，通过预先在MCU中设置定时器以进行休眠状态和工作状态的切换，即当该抄表装置开始获取表终端数据时，该定时器开始计时，当计时达到预设的工作时间时，则发送中断信号至MCU，MCU进入休眠状态，在休眠之前控制光模块的工作供电电路断开，休眠供电电路导通，则该抄表装置开始获取表终端数据开始休眠；同理，当该抄表装置进入休眠状态时，该定时器开始计时，当其计时时间达到预设的休眠时间时，则发送中断信号至MCU，MCU自动苏醒，并控制光模块的工作供电电路导通，休眠供电电路断开，则该抄表装置的光电直读抄表装置开始获取表终端数据，并将所获取的表终端数据发送至低功耗数据处理模块MCU进行处理，然后该MCU将处理后的表终端数据通过发射子模块和光纤发送至集中器。

第二种，实时地获取表终端数据，具体地，当该装置处于休眠状态，但集中器又需要采集数据时，该集中器会生成唤醒指令/数据采集指令，由上述可知，当该抄表装置处于休眠状态时，其内部光模块的休眠供电电路导通，则该抄表装置中的光模块将接收到该集中器/采集器通过光纤发送来的唤醒指令/数据采集指令，并通过休眠数据传输电路将该唤醒指令/数据采集指令发送至MCU，该MCU则将该唤醒指令/数据采集指令发送至该供电模块的电源管理子模块，从而该电源管理子模块断开光模块的休眠供电电路，同时接通工作供电电路，此时，光模块各个模块均通电，且处于工作状态，即该抄表装置的光电直读抄表模块开始获取表终端数据，并将所获取的表终端数据发送至MCU进行处理，然后该MCU将处理后的表终端数据通过发射子模块和光纤发送至集中器；而当该装置处于工作状态，而集中器不需要采集数据或者数据采集完成后，为了降低功耗，集中器会生成休眠指令，并通过光纤发送至光模块，则光模块通过工作数据传输电路将该休眠指令发送至MCU，以控制该MCU执行休眠机制，且同时将该休眠指令直接发送至该抄表装置的供电模块，则该供电模块中的电源管理子模块则停止给光模块的工作供电接口供电，即断开光模块的工作供电电路，但通过光模块的休眠供电接口给光模块的光接收器供电，从而使得光模块进入休眠状态；

由此可知，本实施例中，该抄表装置能够自动在休眠模式和工作模式之间切换，即当其需要发送数据时，其将被激活，而当其不需要发送数据时，则进入休眠状态，从而节约能耗。

实施例三

基于上述的光电直读装置，本实用新型还提供一种光电直读抄表系统，其包括：用于记录数据的表终端，与该表终端相连的光电直读抄表装置，以及，用于采集该光电直读抄表装置所获取的表终端数据的集中器，且该集中器通过塑料光纤与该光电直读抄表装置相连。其中，该光电直读抄表装置与上述实施例二中的光电直读抄表装置结构相同，其工作原理也相同，这里不再赘述。

本实施例中该光电直读抄表系统的工作原理包括：

周期性抄表模式，即光电直读抄表装置周期性的获取表终端数据，然后，经过其内部低功耗数据处理模块MCU处理后发送至采集器/集中器；

实时抄表模式，即集中器发送数据采集指令至光电直读抄表装置，光电直读抄表装置中光电直读模块实时地获取表终端数据，然后发送至集中器；但集中器并不是时刻都采集数据的，因此，当其不需要采集数据，即不需要该抄表装置发送数据时，为了降低功耗，该集中器向该MCU发送休眠指令，以控制MCU执行休眠机制，即进入休眠状态，同时该MCU将该休眠指令发送至供电模块，则该供电模块的电源管理子模块停止给光模块的工作供电接口供电，但通过光模块的休眠供电接口给光模块的光接收器供电，从而使得光模块处于状态；具体地，

当MCU和光模块处于休眠状态，而该集中器又需要采集数据时，集中器生成唤醒指令，通过光纤发送唤醒指令传输至光电直读抄表装置中光模块的光接收器，并由该光接收器通过休眠数据传输接口发送至MCU，MCU收到唤醒指令后，MCU苏醒并将该唤醒指令发送供电模块，则供电模块断开光模块的休眠供电电路，同时接通工作供电电路，此时，光模块各个模块均通电，且处于工作状态，并向集中器/采集器发送ready信号；集中器收到ready信号后开始进行采集交互；或者，集中器直接发送数据采集指令至休眠状态的光电直读抄表装置，光电直读抄表装置中的光接收器收到数据采集指令后转换为电信号，该电信号的第一个下降沿为中断信号(该中断信号的类型为下降沿触发，该下降沿触发的中断信号相当于上述的苏醒控制指令)，并通过休眠数据传输电路将该中断信号传输至处于休眠状态的MCU的中断口；MCU接收中断信号，并控制供电模块断开光模块的休眠供电电路，同时接通工作供电电路，使得该光模块进入工作状态，然后光模块接收该数据采集指令，并进行采集交互；

而当集中器/采集器完成采集后，生成休眠指令，并通过光接收器和工作数据传输电路发送该休眠指令给MCU；MCU执行休眠机制，且休眠前MCU控制供电模块断开光模块的工作供电电路，同时接通休眠供电电路。

实施例四

基于上述的低功耗光模块、光电直读抄表装置和系统，本实用新型还提供了一种降低电表功耗的节能方法，下面结合具体实施例和附图进行详细的说明。

本实施例的该节能方法是基于上述实施例三中的光电直读抄表系统，以及实施例一中的光模块，其工作原理与上述实施例中工作原理相同，本实施例中该节能方法的基本原理包括：

当光电直读抄表装置处于工作状态，且集中器不需要采集数据时，则集中器生成休眠指令，并通过光模块的工作数据传输电路(即数据处理电路和工作数据传输接口)将该休眠指令发送至光电直读抄表装置的MCU，而MCU接收该休眠指令后，根据该休眠指令控制光模块进入休眠状态(即工作供电电路断开，休眠供电电路接通)，同时该MCU也进入休眠状态；

当光电直读抄表装置处于休眠状态，且集中器需要采集数据时，则该集中器生成唤醒指令，并通过光模块的休眠数据传输电路(即光接收器和休眠数据传输接口)将该唤醒指令发送至处于休眠状态的光电直读抄表装置的MCU，MCU唤醒光模块，即控制供电模块断开光模块的休眠供电电路，接通光模块工作供电电路。

下面结合具体的示例和附图对本实施例的该节能方法进行详细的说明。参见图4，为本实用新型的一种降低电表功耗的节能方法的一实施例的流程图，具体地，本实施例中该节能方法包括步骤：

S11，集中器判断光电直读抄表装置当前所处的状态，若为休眠状态，则执行步骤S13a，若为工作状态，则执行步骤S13b。由上述实施例二或三可知，该抄表装置是周期性的获取表终端数据的，因此，该抄表装置当前的状态可能是休眠状态(即MCU和光模块均休眠状态)，也可能是工作状态，因此，需要先判断该抄表状态当前所处的状态。

S13a，集中器判断当前是否需要采集数据，若需要，则执行步骤S15a，否则执行步骤S15b。

S13b，集中器判断当前是否需要采集数据，若需要，则执行步骤S19a，否则执行步骤S19b。

S15a，集中器生成唤醒指令，并发送至光电直读抄表装置的MCU，以触发MCU苏醒，执行步骤S17。

本实施例中，由于该光电直读抄表装置处于休眠状态，即MCU和光模块处于休眠状态，因此，集中器生成的唤醒指令通过光纤发送至光模块，然后再通过休眠数据传输电路(即光接收器和休眠数据传输接口连接形成的休眠数据传输电路)将该唤醒指令传输至MCU，以触发MCU苏醒。

S15b，光电直读抄表装置继续休眠，执行步骤S13a。

本实施例中，该光电直读抄表装置休眠是指MCU和光模块处于休眠状态。

S17，MCU苏醒，并控制光模块进入工作状态，执行S19a。

本实施例中，该MCU根据唤醒指令控制光模块进入工作状态，即唤醒光模块的步骤，具体包括步骤：MCU将该唤醒指令发送至供电模块，供电模块的电源管理子模块则控制接通与光模块相连的工作供电电路(即工作供电接口与供电模块的工作供电输出端连接形成的工作供电电路)，同时，断开与光模块的光接收器相连的休眠供电电路(即光模块的光接收器通过休眠供电接口与供电模块的休眠供电输出端相连形成的休眠供电电路)。

S19a，MCU将数据发送至集中器，并执行步骤S19b。

本实施例中，由于该MCU和光模块已经被唤醒，则该MCU通过光模块的发射电路将处理后的数据发送光纤，然后发送至集中器中。

S19b，集中器生成休眠指令，并发送至光电直读抄表装置的MCU，以使得该抄表装置进入休眠状态，执行步骤S12。

本实施例中，由于该光电直读抄表装置处于工作状态，即MCU和光模块均处于工作状态，因此，该集中器生成的休眠指令通过光纤发送至光模块后，经光模块的工作数据传输电路(即光接收器、数据处理电路和工作数据传输接口)发送至MCU。

S12，MCU控制光模块进入休眠状态，同时，MCU也进入休眠状态，执行步骤S13a。

本实施例中，MCU根据休眠指令控制光模块进入休眠状态的步骤，具体包括步骤：MCU将该休眠指令，并发送至供电模块，以控制供电模块断开与光模块相连的工作供电电路，同时，接通与光模块的光接收器相连的休眠供电电路。

本实施例中，也可设定该光电直读抄表装置的初始状态为工作状态，则在初始过程中就不需要上述步骤S11,而是直接进入步骤S13b；同理，若该光电直读抄表装置的初始状态(即出厂后接上电源后的最初状态)为休眠状态时，则在初始过程中就不需要上述步骤S11,而是直接进入步骤S13a。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低功耗的光模块，包括接收子模块和发射子模块，其中，接收子模块包括光接收器与所述光接收器电连接的数据处理电路，其特征在于，还包括：

供电接口子模块，分别与所述接收子模块和所述发射子模块相连；

数据传输接口子模块，分别与所述数据处理电路和所述光接收器连接。

2.如权利要求１所述的低功耗的光模块，其特征在于，所述供电接口子模块包括：

用于外接供电模块休眠供电输出端的休眠供电接口，所述休眠供电接口与所述光接收器的供电端电连接；

用于外接供电模块工作供电输出端的工作供电接口，所述工作供电接口分别与所述接收子模块和所述发射子模块相连。

3.如权利要求 1 或 2 所述的低功耗的光模块，其特征在于，所述数据传输接口子模块包括：

用于外接 MCU 的休眠数据传输接口，所述休眠数据传输接口与所述光接收器的输出端电连接；

用于外接 MCU 的工作数据传输接口，所述工作数据传输接口与所述数据处理电路的输出端相连。

4.如权利要求 3 所述的低功耗的光模块，其特征在于，所述光接收器为高速光敏二极管或高速光敏三极管。