用于接触器的扩展监控装置、接触器组件以及监控系统

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用于接触器的扩展监控装置、接触器组件以及监控系统

技术领域

[0001]本公开的实施例涉及用于接触器的扩展监控装置、接触器组件及监控系统。

背景技术

[0002]接触器是电机控制中的一种关键控制元件，其需要经常根据触头的磨损情况进行更

换，从而防止由于触头过度磨损而导致电机控制失效，在电机控制失效时，除了可能出现设备

损坏，更严重地还会造成人员伤亡。因此对接触器的工作状态进行监控并对接触器的触头进

行预测性的维护，可以最大限度的发挥接触器的效能，以及减少由于更换触头导致的电机停

机次数，这对于用户而言是非常重要的。

[0003]但是，由于接触器的成本及产品尺寸的限制，通常难以在接触器本体上显示工作状态

或者仅能够实现简单的警告提醒，因此如何经济且灵活地示出接触器的工作状态是本领域亟

待解决的技术问题。

实用新型内容

[0004]本公开通过提出一种用于接触港的扩展监控装置、接触器组件和监控系统，来灵活地

在接触器之外示出接触器的工作状态，并且扩展监控装置自身不设置处理器能够降低成本的

同时还有效地示出接触器的工作状态。

[0005]本公开至少一个实施例提供一种用于接触器的扩展监控装置，扩展监控装置与接

触器连接，扩展监控装置包括10扩展潜、人机交互界面、通信接口和电源；10扩展器，与接触器

的控制器连接以及与人机交互界面连接，用于建立该控制器与人机交互界面之间的信息传输

通道，信息传输通道包括经由10扩展器从该控制器到人机交互界面的第一信息通道；人机

交互界面，用于实时地显示接触器的状态，状态包括正常状态、故障状态、开关状态和报警状态

;通信接口，与外部的用户监控设备和该控制器连接，用于建立该控制器与用户监控设备的通信通

道；以及电源，连接外部的输入电源，并与扩展监控装置中除10扩展器和人机交互界面之外的

部件连接，用于建立扩展监控装置内部的电源供应网络。

[0006]例如，在本公开一实施例提供的扩展监控装置中，信息传输通道还包括经由10扩展器

从人机交互界而到接触器的第二信息通道。

[0。。刀例如，在本公开一实施例提供的扩展监控装置中，人机交互界面向用户提供可操作界

面，用于接收用户输入的信息，用户输入的信息包括接触器的配置信息。从而在仅显示接触器的

状态的基础上，扩展监控装置还可以进一步接收用户输入的信息，实现功能的多样化。

[0008]例如，在本公开一实施例提供的扩展监控装置中，可操作界面包括旋钮、按键、键盘和

触屏中的至少一者。

[0009]例如，在本公开一实施例提供的扩展监控装置中，扩展监控装置还包括：通信隔离器，

与通信接口连接并与接触器连接，用于建立第一通信协议和第二通信协议之间的转换中心，其

中，第一通信协议为通信接口所使用的通信协议，第二通信协议为接触器所使用的

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通信协议，使得接触器与扩展监控装置之间实现通信隔离°

[00W]例如，在本公开一实施例提供的扩展监控装置中，10扩展器由接触器供应电源，并

且由接触器供应的电源与电源供应的内部电源相互隔离。本实施例中，仅需通过利用接触器来

为10扩展器供电即可实现电源隔离，从而不需要额外地设置专用的外部隔离装置，也能够使

用于通信的器件和10扩展器及人机交互界面在工作上相互独立。

[00H]本公开至少一个实施例提供一种接触器组件，接触器组件包括接触器以及连接如上

述实施例中的扩展监控装置；接触器包括控制器、执行器和管理电路；控制器，与扩展监控装置

的10扩展器连接以及与管理电路连接，用于建立扩展监控装置与控制器之间的数据传输通道

,信息传输通道包括经由10^展器从控制器到扩展监控装置的笫一数据通道和经由I。扩展

器或经由管理电路从扩展监控装置到控制器的第二数据通道；执行器，用于打开或闭合接

触器的触头；以及管理电路，与10扩展器连接，用于向10扩展器供应电源。

[0012]例如，在本公开一实施例提供的接触器组件中，控制器，还与扩展监控装置的通信接口

连接，用于建立接触器与通信接口之间的通信通道；或者，控制器，还经由通信隔离器与通信接

口连接，用于经由通信隔离器建立接触器与通信接口之间的通信通道。

[0013]本公开至少一个实施例提供一种接触器的监控系统，包括：至少一个如上述实施例

中的接触器组件；以及用户监控设备，与至少一个接触器组件连接。

[0014]例如，在本公开一实施例提供的监控系统中，至少一个接触器组件中的每一个接触器

组件各自独立地与用户监控设备连接；或者至少一个接触器组件通过其中的同一-接触器组件

与用户监控设备连接；或者至少一个接触器组件通过总线与用户监控设备连接。

附图说明

[0015]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍

,显而易见地，下面描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

[0016]图1为本公开至少一个实施例提供的一种用于接触器的扩展监控装置的结构示意图

*

[0。17]图2为本公开至少一个实施例提供的又一种用于接触器的扩展监控装置的结构示意

图；

[0018]图3为本公开至少一个实施例提供的一种接触器组件的结构示意图；

[0019]图4为本公开至少一个实施例提供的又一种接触器组件的结构示意图；

[0020]图5A为本公开至少一个实施例提供的一种接触器组件的逻辑示意图；

[0021]图5B为本公开至少一个实施例提供的接触器组件执行方法时的流程图；

[0022]图6为本公开至少一个实施例提供的一种接触器的监控系统的示意图；

[0023]图7为本公开至少一个实施例提供的一种接触器组件的一种实现方式的示意图。

具体实施方式

[0024]为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开实施

例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公开的一部分实施例，而不

是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提

下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围，

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[。。25]除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一

般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示

任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词

语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，

而不排除其他元件或者物件「连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的

连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、

“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系

也可能相应地改变。

[0026]本公开至少一个实施例提供一种用于接触器的扩展监控装置，扩展监控装置与接触

器连接，扩展监控装置包括I。扩展器、人机交互界面、通信接口和电源；10扩展器，与接触器

的控制器连接以及与人机交互界面连接，用于建立该控制器与人机交互界面之间的信息传输

通道，信息传输通道包括经由I。扩展器从控制器到人机交互界面的第一信息通道；烦交互

界面，用于实时地显示接触器的状态，状态包括正常状态、故障状态、开关状态和报警状态；通

信接口，与外部的用户监控设备提供与控制器连接，用于建立该控制器与用户监控设备的通信通

道；以及电源，连接外部的输入电源，并与扩展监控装置中除10扩展器和人机交互界面之外的

部件连接，用于建立扩展监控装置内部的电源供应网络。

[0027]本公开至少一个实施例提供一种接触器组件，接触器组件包括接触器以及连接如上

述实施例中的扩展监控装置；接触器包括控制器、执行器和管理电路；控制器，与扩展监控装置

的10扩展器连接以及与管理电路连接，用于建立扩展监控装置与控制器之间的数据传输通道

,信息传输通道包括经由I。寸展器从控制器到扩展监控装置的第一数据通道和经由10扩展

器或经由管理电路从扩展监控装置到控制器的第二数据通道；执行器，用于打开或闭合接

触器的触头；以及管理电路，与10扩展器连接，用于向I0T展器供应电源。

[0028]本公开至少一个实施例提供一种接触器的监控系统，包括：至少一个如上述实施例

中的接触器组件；以及用户监控设备，与至少一个接触器组件连接。

[0029]本公开通过提出一种用于接触器的扩展监控装置、接触器组件和监控系统，来灵活地

在接触器之外示出接触器的工作状态，并且扩展监控装置自身不设置处理器而可以复用接触

器内的控制器，还能够降低成本。通过与外部的用户监控设备通信，可以实现远程地对接触器的

运行状态的监视以及远程的运维。

[0030]图1示出本公开至少一实施例提供的用于接触器的扩展监控装置100的结构示意图

C

[0031]如图1所示，扩展监控装置100包括10扩展器101、人机交互界面102、通信接口103

知电源104。其中，TO扩展器101与接触器110连接，以及与人机交互界面102连接。需要说明

的是，本公开中的连接包括直接地连接或者间接地连接，只要“连接”的双方实现电气连接其

即可理解为本公开中的连接。

[0032]10扩展器101用于接收接触器110的第一信息，并将第一信息发送给人机交互界面

102。10扩展器101通过I2C、SPI或者UART等协议与接触器110进行通信。除了人机交互界面

102之外，10扩展器101还可以实现接触器110的多个其他的输入/输出接口的犷展（未在图

中示出），具体扩展出的接口的数量可根据实际需求进行设置。例如，扩展监控装置10C内部不设

置控制单元，10扩展器101具体是与接触器110内的控制器通信，从而由该控制器完成

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对10扩展器及人机交互界面102的操作。

[0033]第一信息包括接触器110的状态信息和/或报警信息，该状态信息可以是接触器

110根据触头的状态获取的，而报警信息可以是接触器110根据触头的状态或者基于当前存储

的状态信息而生成的。触头的工作状态（也可以简称为状态）包括正常状态、故障状态、开关状态

却报警状态。其中，该报警状态可以理解为情况危急的故障状态或者已经向用户发出报警后但

尚未得到解决的状态。例如L在触头的剩余寿命小于预设寿命值时，接触器”0生成报警信息

，以提示及时对触头进行更换。乂如，接触器110发现触头当前处于故障状态，从而生成报警

信息，以提示用户来处理该故障。

[0034]需要注意的是，上述工作状态仅作为触头的工作状态的举例而非对工作状态的穷举，

触头的工作状态还可以包括其他现有的工作状态，并且工作状态的数量和名称可根据实际需

求进行设置。

[0035]第一信息还可以包括与接触器110相关的任何信息，例如接触器110的标识信息、

输入电压、温度、历史报警信息等。

[0036]人机交互界面102.用于根据第一信息实时地示出接触器的状态。例如，该人机交互

界面102是显示器、LED或LCD发光器件等具有显示（或展示）接触器的状态的功能的任何器件

c该界面可以通过声音、光、文字、图像等形式示出该接触器110的状态。例如，可操作性界面上

设置有闻或LCD的发光器件，从而可以通过将不同的状态对应不同颜色或闪烁模式的光来示

出接触器110的状态。或者，可操作性界面上设置有显示器件，则可以显示图标或显示文字说

明来示出接触器110的状态C

[0037]可选地，人机交互界面102是用户可操作性界面，还用于接收用户通过可操作界面输

入的第二信息，并向10扩展器101发送第二信息。该可操作界面包括旋钮、按键、键盘和触屏中

的至少一者。第二信息包括配置信息和/或操作控制。10扩展器101用于接收第二信息，并向

接触器110转发第二信息。该配置信息包括接触器110的配置参数，例如，远程通信参数

地址、波特率等）等。该操作控制包括复位接触器的指示等用户可通过旋转旋钮、按键输入

、键盘输入等方式来输入第二信息。

[0038]通信接口103,用于向外部的用户监控设备120提供与扩展监控装置100的通信功

能，以及向用户监控设备120发送第一信息。例如，通信接口103可以通过现场总线与用户控

制设备120连接，诸如RS485或CAN总线。

[0039]可选地，该通信接口103与接触器110连接。通信接口103与10扩展器101使用不同的

协议与接触器110连接。类似于10扩展器101,通信接口103通用与接触器110内的控制器连

接并受其操作。

F00401依然可选地，通信接口103还接收来自用户监控设备120的第三信息并向接触器

110发送第三信息，第三信息包括配置信息和/或数据访问请求和/或操作控制。第三信息除

了可包括第二信息的全部信息或与第二信息相似的信息之外，该第三信息还可以包括用于

给接触器中的控制器升级的软件升级包。

[0041]电源104连接外部的输入电源130。电源104用于根据输入电源130向扩展监控装置

100中除10扩展器101和人机交互界面102之外的部件供应内部电源。例如，输入可源130提

供24v的电压，电源104可以向例如通信接口103供应小于或等于24V的电压。

[0042]可选地，10扩展器101由接触器110供应电源，并且由接触器110供应的电源与电源

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104供应的电源相互隔离，即接触器110提供的电源独立于电源104供应的电源。例如，接触

器110向10扩展器101提供15V的电压。一般而言，为了实现接触器和其他器件之间的电气隔离

司/或通信隔离，需要在接触器与其他器件之间设置独立的隔离装置，该隔离装置专用于实现隔

离。但专用的隔离装置必然导致成本的增加，这是不利的。本申请实施例设置由接触器110向10扩

展器101供应电源，从而10扩展器101及后接的人机交互界面102可以认为是接触器110的一

部分，其自然具备了与扩展监控装置100内的其他器件的电气隔离，并因此能够保持低f戊本。

此外，由于电气隔离，10扩展器101和人机交互界面102也可以独立地工作。

[0043]图2示出了根据本公开一实施例提供的扩展监控装置200的结构示意图。

[0044]扩展监控装置200包拈10扩展器201、人机交互界面202、通信接口203、电源204以

及通信隔离港205。其中，与图1的扩展监控装置100类似，接触器110经由10扩展器201与人机

交互界面202连接，通信接口203与用户监控设备120连接，电源204与输入电源130连接。图1

加图2中具有相似或相同的附图标记的部件具有相同的功能，在此不再赘述。区别在于，扩展

监控装置200还包括通信隔离器205以及电源204还向通信隔离器205供应电源。

[0045]通信隔离器205与通信接口203连接并与接触器110连接。通信隔离器205用于进行

第一通信协议和第二通信协议之间的转换，其中，第一通信协议为通信接口203所使用的通

信协议，第二通信协议为接触器110所使用的通信协议，使得接触器110与扩展监控装置200

之间实现通信隔离。例如，通信隔离器205从接触器110接收到的是UART协议的数据，而通信

接口203使用的是RS485协议，则通信隔离器205将数捱从UART协议转换成RS485协议。除了

实现通信隔离之外，由于没有物理上的直接连接，通信隔离器205还能实现接触器110和通

信接口203之间的电气隔离。

[0046]图3示出了根据本公开一实施例提供的接触器组件300的结构示意图。

[0047]接触器组件300包括接触器310以及扩展监控装置。该扩展监控装置可以是如图1

所示的扩展监控装置100或如图2所示的扩展监控装置200,在图3中以扩展监控装置100为

例。接触器310与扩展监控装置100连接，扩展监控装置100与用户监控设备120以及输入电

源130连接。该控制器311可以是微控制单元MCU。

[0048]接触器310包括控制器311、执行器312和管理电路313。其中，在接触器313内部，控

制器311与管理电路313连接，以及与执行器312连接。

[0049]执行器312用于根据控制器311的操作，打开或闭合接触器310的触头。

[0050]对于外部，控制器311与扩展监控装置100的10扩展器101连接。控制器311向10扩

展器101发送接触器310的第一信息以及接收10扩展器101直接或经由管理电路313发送的第

二信息，第一信息包括状态信息和/或报警信息，第二信息包括配置信息和/或操作控制。该

第一信息和第二信息可参见卜.述实施例中的描述，在此不再赘述。

[0051]控制器311还与扩展监控装置100的通信接口103连接。控制器311将来自控制器

311中的存储器（未示出）的通信配置参数发送至通信接口103,从而实现对通信接口103的

通信配置，通信接口103在被配置之后可以与用户监控设备120进行通信。控制器311接收来

自用户监控设备120的第三信息，在该第三信息是数据访问请求时，控制器311响应于该数

据访问请求，从接触器310的存储器中获取相应的数据并提供给用户监控设备120作为响应

C

[0052]管理电路313与10扩展器101连接。管理电路313根据与10扩展器101连接的端口处

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的信号电平，确定扩展监控装置100是否已连接到接触器310,以及向10扩展器101供应电

源。例如，管理电路313根据该端口处无信号电平（比如断路），确定当前没有扩展监控装置

100连接到接触器310。

[0053]图4示出了根据本公开一实施例提供的接触器组件400的结构示意图。

[0054]如图4所示，接触器组件400包括接触器310和才展监控装置200。接触器组件400与

接触器组件300类似，接触器组件400的描述可参见接触器组件300相关的描述，区别在于控

制器311还连接通信隔离器205o

[0055]控制器311经由通信隔离器205米连接通信接口203。控制器311将来自接触器310

中的存储器的通信配置参数经由通信隔离器205发送至通信接口203,从而由通信隔离器

205实现对通信接口203的通信配置。

[0056]图5A示出了根据本公开一实施例提供的接触器组件500的逻辑示意图。

[0057]如图5A所示，接触器组件500包括数据缓冲器501、远程通信模块502、扩展监控装

置管理模块503、报警诊断模块504、存储管理模块505和触头控制模块506。

[0058]数据缓冲器501作为数据交互的中心与接触器组件500中的其他模块均连接。该数据

缓冲器501可以用存储器中一段存储空间实现，其用于临时存储从存储器获取的数据，从而

使得其他模块不与存储器直接接触，并实现各个模块之间的解耦。

[0059]远程通信模块502与用户监控设备120连接，其管理与用户监控设备120的数据交互

，例如，远程通信模块502管理与现场总线之间的数据交互。远程通信模块502还处理来自用

户监控设备120的数据访问请求或命令，并控制/操作数据缓冲器501从存储器获取所请求

的数据，或者控制接触器执行该命令。

[0060]扩展监控装置管理模块503用于管理例如扩展监控装置100或200的状态，并获取人

机交互界面的状态。扩展监控装置管理模块503还将获取到的人机交互界面的状态转换成用

户的输入参数，并通过数据缓冲器501保存到存储器中。扩展监控装置管理模块503还将接

触器自身的报警信息/状态信息实时地通过T0扩展器输出到人机交互界面，使得人机交互

界面可以示出接触器当前的状态。

[0061]报警诊断模块504根据接触器的状态或状态信息，生成报警信息。或者还进一步生成

诊断结果，以帮助用户识别当前的故障或危急程度。报警诊断模块504将生成的报警信息和/

或诊断结果经由数据缓冲器501保存到存储器中。

[0062]存储管理模块505用于从数据缓冲器501处获取待保存的数据，并管理数据的存储

“接触器中的存储器可以采用任何适用类型的存储器，例如DRAM、R0M等。

[0063]图5A中的接触器组件500对应的硬件可以为接触器组件300或400。由于扩展监控装

置100或200木身没有控制器，其通过复用接触器内部的控制器来实现操作，也因为不设置控

制器，扩展监控装置可以显著的降低成本。并且扩展监控装置本身所要实现的功能简单，不会

过多地占用接触器的控制器的处理能力，即不会对接触器的正常工作造成影响。

[0064]图5B示出了根据本公开一实施例提供的接触器组件500执行的方法的流程图。

[0065]如图5B所示，该方法为扩展监控装置正常工作时的示例流程。图5B中的方法可以由

上述接触器组件300、接触器组件400或接触器组件500来执行。

[0066]S510,接触器上电c

[0067]S520,扩展监控装置管理模块获取扩展监控装置的安装状态。例如，扩展监控装置

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管理模块获取管理电路与10扩展器连接的端口处的信号电平。

[0068]S530,判断是否安装有扩展监控装置。例如，获取到信号电平则判断已经安装有扩展

监控装置，并继续执行步骤S540。若没有信号电平，则结束该流程。

[0069]S540,扩展监控装置管理模块获取用户输入的配置参数并发送给数据缓冲器。例如

,扩展监控装置管理模块从10扩展器读取用户在人机交互界面上输入的参数。

[0070]S550,远程通信模块从数据缓冲器获取通信配置参数，并初始化远程通信协议。例如

,远程通信模块获取地址和通信速率，并对通信接口初始化该远程通信协议，以使通信接口能

够与用户监控设备进行通信。

[0。71]S560,扩展监控装置管理模块从数据缓冲器获取接触器的报警信息和诊断结果，并

发送给扩展监控装置。

[0072]S570,远程通信模块确定是否接收到来自用户监控设备的请求。在为是时，执行步骤

S580,在为否时执行步骤S560。

[0073]S580,远程通信模块从数据缓冲器获取所请求的数据并发送给用户监控设备。

[0074]上述步骤S560-S5E0在接触器上电状态下是一直循环的进行的，例如若用户监控设

备并未发送任何请求，则步骤S560和S570不断的循环执行。该循环执行的过程也能够保证

在人机交互界面上持续且实时地示出接触器当前的状态。

[0075]图6示出了根据本公开一实施例提供的接触器的监控系统600的示意图。

[0076]如图6所示，监控系统600包括用户监控设备120和N个接触器组件。其中N为正整数

<.监控系统600也可用其他用户侧的设备/装置来代替用户监控设备120,在此不进行限定

。其中的任何一个接触器组件可以是例如接触器组件300或接触器组件400。

[0077]该用户监控设备120与N个接触器组件连接。例如，N个接触器组件中的每一个接触

器组件各自独立地与用户监控设备连接，即接触器组件1-N中的每一个都与用户监控设备

120连接。

[0078]或者，N个接触器组件通过其中的同一接触器组件与用户监控设备连接。LISII,接

触器组件1至接触器组件N-2和接触器组件N都和接触器组件N-1连接，仅有接触器组件N

-1与用户监控设备120连接。

[0079]N个接触器组件通过总线与用户监控设备120连接。例如CAN总线。

[0080]图7示出了根据本公开一实施例提供接触器组件的一种实现方式的示意图。

[0081]如图7所示，CMD表示接触器，RDM表示扩展监控装置，PLC表示用户监控设备。接触

器采用半双工和RDM通信。接触器和RDM之间各自提供6个引脚与对方连接。引脚1为接触器

向RDM提供15V的电源。弓I脚2为接触器向RDM发送数据所使用的引脚。引脚3位接触器从RDM

接收数据所使用的引脚。弓I脚4为接触器向RDM发送数据接收和数据发送之间进行切换的指

示信号的引脚。引脚5为采用12c协议的数据传输的引脚。引脚6位接触器向RDM同步时钟信

号的引脚。

[0082]RDM采用UART协议与接触器连接，并采用RS485协议与PLC连接。其通信数据遵循

Modbus-RTU协议。

[0083]配置了该RDM的接触器支持以下的功能：

[0084](1)基于菊花链拓扑结构的Modbus通信；

[0085](2)提供宽范围的地址、多种波特率以及校验方式的自主选择配置；

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[0086](3)支持CMD的软件升级“

[0087]该接触器可以通过RDM向用户提供第一信息，在实施例中该第一信息包括但不限于

：CMD序列号、线圈的释放/吸合状态、当前的输入电压、欠电压/过电压警报、过温警报、

CMD内部错误警报、触头剩余寿命、触头磨损警报、触头粘连警报和最近5次警报的历史记录

[0088]可以理解地，图7中所示的接触器组件也可以执行图5B中所给出的方法。

[0089]本公开中涉及的电路、单元、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不

意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识

到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、单元、器斗、装置、设备、系统，只要能够实现所

期望的目的即可。本实用新型中涉及的电路、单元、器件、装置可以采用任何合适的方式实现

,例如采用专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等，也可以采用通用处理器结合已知程

序实现。

[0090]以上所述，仅为本公开的具体实施方式，本公开的保护范围并不局限于此，本公开的保

护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本公开实施例附图只涉及到本公开实施例涉及到

的结构，其他结构可参考通常设计。在不冲突的情况下