基于电子桌牌的级联会议席位保障节点的研究与设计

2023-02-27

随着电子技术的不断进步及国家对无纸化会议的大力推进, 会议的保障模式发生了重大的变化, 电子桌牌成为现代会议中不可或缺的设备。在国内, 有些会议室进行了信息化建设, 将电子桌牌以固定的模式有效的集成在每个会议席位上, 且在每个会议席位上还配备相应的电源、网络接口, 方便与会人员使用。但也有很多会议室, 并不具备成体系的会议保障设备, 使用时需要临时布设。临时布设带来的问题有一是现场设备、线缆种类繁多, 桌面环境混乱, 二是接口多, 为会议的保障增加了不稳定因素, 三是会前会后需要长时间的布设及收纳工作。为了解决会场临时布设带来的问题, 本文研究并设计了一套基于电子桌牌的级联会议席位保障节点, 为会场布设, 特别是具有保密要求的会场布设, 提供一套解决方案。

一、级联会议席位保障节点设计

为简化部署, 需要对电源、网络、电子桌牌进行一体化设计, 使电子桌牌不仅具有席位信息显示的能力, 还具有供电、供网的能力。级联会议席位保障节点应当具有以下功能。电子桌牌功能, 具有电子桌牌分发, 节点信息设置等功能;电源级联功能, 保障多个节点的供电需求;网络级联功能, 保障多个节点的网络通信需求;为笔记本终端的接入提供网络与电源的支撑。

(一) 结构设计

级联会议席位保障节点外侧由独立的液晶显示屏构成, 内部由MCU、存储、PHY、级联网络交换机、级联电源组成。两个LCD显示屏使用独立的显示驱动, 可以分别显示不同内容, 适应不同会议场合的使用。MCU控制显示驱动器, 同时通过PHY连接到交换机, 实现显示数据的更新。级联交换机实现网络数据级联功能, 级联电源模块为笔记本终端提供工作及充电电源。结构如图1所示。

综合考虑了会议的布设及电源线缆的安全负载后, 以10级电源的级联作为全功能工作场景, 48V供电作为主供电电源。网络的级联采用交换机实现, 考虑到交换机级联级数达到3级以上时会导致网络延迟甚至无法通信问题, 选用支持Spanning tree功能的交换机芯片。

(二) 接口设计

级联会议席位保障节点对外接口有三个, 分别是级联输入接口、级联输出接口、笔记本终端接口。对外接口采用混合接插件, 将设备要使用的网络信号线和电源线包含其中。接口设计如图2所示。

网络级联信号从“级联输入接口”进入交换机“Eth1”端口, 从交换机“Eth3”端口传出, 再通过“级联输出接口”发送输出到下一个级联会议席位保障节点的“级联输入接口”。

48V电源通过“级联输入接口”进入级联会议席位保障节点, 一路通过电源管理模块供级联交换机、MCU和液晶屏使用, 另一路直接通过“级联输出接口”进行输出, 输送至下一个节点的“级联输入接口”处, 供后级使用。

进入级联会议席位保障节点的电源和网络信号分别经过“DC-DC模块”和交换机的重新分配后 (Eth2) 通过“笔记本终端接口”输出, 提供给笔记本终端接入。

二、仿真实验验证

(一) 网络信号完整性仿真验证

因板卡高速信号较多, 考虑信号完整性以及板卡的可靠稳定的工作, 前期对板卡的高速串行总线USB部分进行了仿真, 以确保设计的可靠性和规避了后期调试改板的风险。

本次试验采用mentor公司的信号完整性仿真工具对链路建立模型, 模拟链路从发送端到一小段微带线后打孔, 到底层布线在经过1.2inch之后直接到达接收端的过程, 从仿真结果来看, 其链路stub基本可以消除。后对链路进行了线长为2inch, 其余参数均不改变的仿真实验, 仍然满足要求。由此可以得出, 90 ohm USB阻抗, 2inch之内线长, 微带线结构布线, S1000-2B板材, 5mil线宽, 满足设计的要求。

(二) 电源完整性仿真验证

电源设计按照传统的电流计算公式设计。考虑到28V电源在长距离传输下, 负载端的电压是否满足芯片工作要求, 对板卡上的28V电源进行软件仿真, 结果为电源压降满足设计的要求。考虑到因局部电流密度过而引起板卡温度高级导热的问题, 进行了电流的密度仿真, 但经过测试, 整体的板卡铜皮温度都不是很高, 只有在电源输出的附近, 局部密度较大, 有热点而已, 由此进行改进, 加大加厚了铜皮, 保证电源的电流密度, 重新仿真后, 其电源压降以及电流密度全部通过, 均在电源要求正常的波动+/-5%范围之内, 电源设计满足要求。

三、级联会议席位保障节点的应用

该产品可用于保障各类40人以下的小型会议, 现场保障人员可利用该设备实现会场的快速布设, 会场布设示意图如图3所示。每个级联适配器串联10个级联会议席位保障节点, 48V电源和网络也随之通过这种手拉手的方式实现了连接的传递。笔记本终端依次接入到级联会议席位保障节点上, 完成终端接入。

四、结束语

本文设计的级联会议席位保障节点将电子桌牌、电源、网络进行统一集成, 实现了电源及网络的级联, 使其不仅具有电子桌牌的功能, 还可充当笔记本终端的电源、设配器及交换机, 该设计减少了会议现场布设中的设备的数量和种类, 同时也加快了现场布设的速度, 提高了会议环境的稳定性, 弥补了现有会场临时布设中的不足。该设计在充分考虑了性能、安全、加工、安装、成本等因素, 给出合理的设计方案, 并对网络、电源级联的设计进行仿真实验, 确保设计方案的可行性。形成产品后, 可将其用于机关、政府、企业、学校等组织的各类小型会议。

摘要：电子桌牌作为会议中必不可少的设备, 种类也出现了多种多样。本文通过对会场布设现状的分析, 研究并设计了级联会议席位保障节点, 用于保障会场环境的快速搭建, 适合应用在机关、政府、企业、学校等组织的各类小型会议。该设计将电子桌牌、电源、网络进行一体化集成, 并对电源、网络进行级联设计与仿真实验, 在充分考虑了结构、性能、安全、加工、安装、成本等因素后, 给出合理的设计方案, 确保设计方案的可行性。

关键词：电子桌牌,电源级联,网络级联,会场布设