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专利名称 | 一种基于电力线载波通信的控制装置 |
申请号 | CN201120531228.5 | 申请日期 | 2011-12-16 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | | 公开/公告号 | |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G05B19/418 | IPC分类号 | G;0;5;B;1;9;/;4;1;8;;;H;0;4;B;3;/;5;4查看分类表>
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申请人 | 翊远电子科技(上海)有限公司 | 申请人地址 | 上海市浦东新区郭守敬路498号3号楼207室
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专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 翊远电子科技(上海)有限公司 | 当前权利人 | 翊远电子科技(上海)有限公司 |
发明人 | 张翰民;杨平;王佩霖 |
代理机构 | 上海硕力知识产权代理事务所 | 代理人 | 童素珠 |
摘要
一种涉及电力通信载波技术的控制装置,尤指一种主要应用于工业控制、防火报警、中央控调系统,特别适用于组建中小型控制系统和大楼内部自动控制系统的一种基于电力线载波通信的控制装置。本实用新型包括220V电力线、节点控制器、MCU处理器、以及一个主机模块和两个以上终端模块组合成一整体的电力载波通信控制装置,主机模块通过RS232通讯线接收上位机通信命令后发送载波信号等。主要解决如何设计发送驱动电路、接收电路和同时分离出接收电路与发送电路等有关技术问题。本实用新型的优点是:使得发送信号的功率转换效率得到大幅度的提升,提高了信号传输距离,又提高了接收信号的灵敏度,具有响应较快和稳定可靠等优点。
1.一种基于电力线载波通信的控制装置,该装置包括主机、终端、220V电力线、节点控制器、MCU处理器、场效应管、窄带调频芯片、调制解调器、晶振、串口通信芯片、RS232通讯线接口及PC机和INTERNET远程通讯(2),所述主机的输入输出端通过220V电力线与各终端的输出输入端相互电连接,所述主机的输出信号通过RS232通讯线传输到PC机和INTERNET远程通讯(2)模块的输入端,所述终端通过节点控制器与各类220V电器开关的端口相互电连接,所述各类220V电器开关分别与各电源灯、控制灯、被控电器的端口相互电连接,其特征在于:电力载波通信控制装置(1)由一个主机模块和两个以上终端模块组成,主机模块通过RS232通讯线接收上位机通信命令后发送载波信号,并且把终端模块发送载波信号进行解波后,通过RS232通讯线发送到上位机,该装置至少包括:
一电力载波通信控制装置(1)由控制模块(11)、解波模块(12)、载波模块(13)、电力耦合电路(14)和解波与载波隔离电路(15)组成,其中:
一控制模块(11)的输入输出信号分为四路:第一路的输入输出端与PC机和INTERNET远程通讯(2)的输出输入端相互电连接,第二路的输入端与解波模块(12)的输出端相互电连接,第三路的输出端与载波模块(13)的输入端相互电连接,第四路的输出端与解波与载波隔离电路(15)的输入端相互电连接;
一解波模块(12)的输入端与解波与载波隔离电路(15)的输出端相互电连接;
一载波模块(13)的输出端与解波与载波隔离电路(15)的输入端相互电连接;
一电力耦合电路(14)的输出信号分为二路:第一路的输入输出端与220V电力线相互电连接,第二路的输入输出端与解波与载波隔离电路(15)的输出输入端相互电连接;
一解波与载波隔离电路(15)的输入输出信号分为四路:第一路的输入端与控制模块(11)的输出端相互电连接,第二路的输入端与载波模块(13)的输出端相互电连接,第三路的输出端与解波模块(12)的输入端相互电连接,第四路的输入输出端与电力耦合电路(14)的输出输入端相互电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的控制装置,其特征在于:所述的主机模块中电力载波通信控制装置(1)的MCU处理器控制电路的发送部分有扩频调制信号输入电路和谐振功率放大驱动电路组成;接收部分有带通滤波BPF和模拟前端AFE部分电路组成;FSK调制解调器的载波发送端、解波接收端两者由继电器分别与载波发送功率驱动部分、解波接收滤波部分相互电连接,其中:
MCU处理器的引脚1、2、3、4分别与插座1的引脚9、10、11、12相互并行电连接;
MCU处理器的引脚5与串口通信芯片的引脚12相互电连接;
MCU处理器的引脚6经由电阻10与三极管1的基极相互电连接,三极管1的集电极与解波模块(12)的地相互电连接,三极管1的发射极的一路经由电阻6、7与MCU处理器的引脚11相互电连接,另一路与载波模块(13)的177KHZ的端口相互电连接;
MCU处理器的引脚7与串口通信芯片的引脚12相互电连接;
MCU处理器的引脚9经由电阻9和发光二极管2与电源+5V相互电连接;
MCU处理器的引脚10经由电阻8和发光二极管3与电源+5V和电阻6、7之间的连线相互电连接;
MCU处理器的引脚11的一路经由电阻7、6与三极管1的发射极相互电连接,另一路与载波模块(13)的输出端口相互电连接;
MCU处理器的引脚12经由电阻5与三极管2的基极相互电连接,三极管2的发射极依次与发光二极管4的负极、二极管3的正极和继电器的引脚6相互电连接,三极管2的集电极与三极管3的集电极相互电连接后接地;
MCU处理器的引脚13经由电阻4与三极管3的基极相互电连接,三极管3的发射极依次与发光二极管5的负极、二极管的正极和插座7的引脚2相互电连接,三极管3的集电极与三极管2的集电极相互电连接后接地;
MCU处理器的引脚14的一路与晶振的一端相互电连接,另一路经由电容6与电容7的一端相互电连接后接地;
MCU处理器的引脚15的一路与晶振的另一端相互电连接,另一路经由电容7与电容6的另一端相互电连接后接地;
MCU处理器的引脚16接地;
MCU处理器的引脚17与插座1的引脚13相互电连接;
MCU处理器的引脚18、19、20、21、22、23和24分别与插座2的引脚17、15、13、11、9、7和
5相互并行电连接;
MCU处理器的引脚26、27和28分别与插座1的引脚1、2和3相互并行电连接;
MCU处理器的引脚29的一路经由复位键与电阻13并接后接地,另一路经由电阻14后与插座2的引脚1和电源+5V相互电连接;
MCU处理器的引脚30、31、32和33分别与插座3的引脚19、17、15和13相互并行电连接;
MCU处理器的引脚34、35、36和37分别与插座3的引脚11、9、7和5相互并行电连接;
MCU处理器的引脚38的一路经由电容13后接地,另一路与电源+5V相互电连接;
MCU处理器的引脚39经由电阻12后与三极管4的基极相互电连接,三极管4的集电极接地,三极管4的发射极的一路经由电阻11与电源+5V相互电连接,另一路与解波模块(12)的输入端口相互电连接;
MCU处理器的引脚40、41、42、43和44分别与插座1的引脚4、5、6、7和8相互并行电连接;
继电器的引脚1与电容4、电感2和双相二极管并接一端相互电连接后接地,引脚4与载波模块(13)的275KHZ的端口相互电连接,引脚3与二极管3的负极和电阻2并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接,引脚6依次与二极管3的正极、发光二极管4的负极和三极管2的发射极相互电连接,引脚5与解波模块(12)的输出端口相互电连接,引脚8与电容4、电感2和双相二极管并接的另一端相互电连接后与线圈的一端相互电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的控制装置,其特征在于:所述的解波模块(12)至少由集成片解波芯片、陶瓷晶振1和插座组成,其中:
解波芯片的引脚1依次经由电容2、电容1和电感的并接端和电阻2后与插座1的引脚
1相互电连接;
解波芯片的引脚3与陶瓷晶振1的引脚1相互电连接;
解波芯片的引脚4的一路经由电容3、电阻4、电阻2和陶瓷晶振2的并接端,以及经由电容5后接地,另一路与插座1的引脚2、3、4并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接;
解波芯片的引脚5与陶瓷晶振1的引脚5相互电连接;
解波芯片的引脚6经由电容3后接地;
解波芯片的引脚7经由电容4后接地;
解波芯片的引脚8的一路经由电阻2后接地,另一路经由陶瓷晶振2后接地;
解波芯片的引脚9经由电阻8后分为两路,一路经由电阻10、11和12后接地,另一路经由电容10后接地;
解波芯片的引脚10与引脚11之间串接电容9后分为两路,一路经由电阻7后接地,另一路连接在电阻10和电阻11之间;
解波芯片的引脚11与引脚12之间串接电阻6;
解波芯片的引脚14分为两路,一路与插座2的引脚7相互电连接,另一路经由电阻5后与电源+5V相互电连接;
解波芯片的引脚15分为两路,一路经由电容12后与电源+5V相互电连接,另一路接地;
解波芯片的引脚16经由电容11后分为两路,一路经由电容6后接地,另一路经由电容
7和电阻3后又分为两路,一路经由电容8后与插座2的引脚9相互电连接,另一路经由电阻4后接地。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的控制装置,其特征在于:所述的解波模块(12)中的解波芯片为窄带调频解调集成电路LM3361调频芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波通信的控制装置,其特征在于:所述的载波模块(13)中的载波驱动模块电路至少由MOS场效应管、三极管和插座组成,其中:
MOS场效应管的引脚1接地;
MOS场效应管的引脚2分为两路,一路经由电容2后与MOS场效应管的引脚4相互电连接,另一路与插座32的引脚5相互电连接;
MOS场效应管的引脚3经由电阻1、电容3和电容4的并接后与三极管的集电极相互电连接;
MOS场效应管的引脚4经由电容2后与MOS场效应管的引脚2和插座32的引脚5相互电连接;
MOS场效应管的引脚5、6、7和8相互并接后,再经由电感和电容1后与插座31的引脚
1相互电连接;
三极管的基极连接在电阻2和电阻3之间,三极管的发射极分为两路,一路与电源+12V相互电连接另一路与电阻的另一端相互电连接,三极管的集电极与电阻1、电容3和电容4的并接端相互电连接,电阻1、电容3和电容4的另一并接端接地。
一种基于电力线载波通信的控制装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种电力通信载波技术的控制装置,尤指一种主要应用于工业控制、防火报警、中央控调系统,无需另架设通信线,特别适用于组建中小型控制系统和大楼内部的自动控制系统,本技术是利用220V电力线载波信号进行通信,实现主控制器与所属下端多个节点控制器,控制各类220V电器的开关控制,如在节点控制器接入相应的控制所的需的电压的电力载波通信控制装置。\n背景技术\n[0002] 目前,基于电力通信载波技术在市场有些应用,经查阅相关资料表明,真正实用的并不多,且各有千秋,存在着各组成部分不是接收发射灵敏度低,就是误码率太高,并且抗干扰性差等缺陷。\n发明内容\n[0003] 为了克服上述不足之处,本实用新型的主要目的旨在提供一种电力载波通信控制装置,主要由一个主机模块和N个终端模块组成,主机模块可通过RS232接收上位机通信命令后载波发送,并且把终端模块发送载波信号进行解波后,通过RS233发送到上位机,终端模块只负责解波执行,载波发送的装置;在同一个变电区域同一相位上使用本技术,可大大节省控制信号制作及现场施工费用,对已有的设备进行技术改造尤其方便的一种基于电力线载波通信的控制装置。\n[0004] 本实用新型要解决的技术问题是:要解决如何设计发送驱动电路,从而解决原有的发射电路驱动不足的问题;要解决如何设计接收电路,提高接收灵敏度的问题;要解决如何同时分离出接收电路与发送电路,使两条路径单独运行,从而排除发送电路和电源电路的干扰等有关技术问题。\n[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该装置包括主机、终端、220V电力线、节点控制器、MCU处理器、场效应管、窄带调频芯片、调制解调器、晶振、串口通信芯片、RS232通讯线接口及PC机和INTERNET远程通讯,所述主机的输入输出端通过220V电力线与各终端的输出输入端相互电连接,所述主机的输出信号通过RS232通讯线传输到PC机和INTERNET远程通讯模块的输入端,所述终端通过节点控制器与各类220V电器开关的端口相互电连接,所述各类220V电器开关分别与各电源灯、控制灯、被控电器的端口相互电连接,电力载波通信控制装置由一个主机模块和两个以上终端模块组成,主机模块通过RS232通讯线接收上位机通信命令后发送载波信号,并且把终端模块发送载波信号进行解波后,通过RS232通讯线发送到上位机,该装置至少包括:\n[0006] 一电力载波通信控制装置由控制模块、解波模块、载波模块、电力耦合电路和解波与载波隔离电路组成,其中:\n[0007] 一控制模块的输入输出信号分为四路:第一路的输入输出端与PC机和INTERNET远程通讯的输出输入端相互电连接,第二路的输入端与解波模块的输出端相互电连接,第三路的输出端与载波模块的输入端相互电连接,第四路的输出端与解波与载波隔离电路的输入端相互电连接;\n[0008] 一解波模块的输入端与解波与载波隔离电路的输出端相互电连接;\n[0009] 一载波模块的输出端与解波与载波隔离电路的输入端相互电连接:\n[0010] 一电力耦合电路的输出信号分为二路:第一路的输入输出端与220V电力线相互电连接,第二路的输入输出端与解波与载波隔离电路的输出输入端相互电连接;\n[0011] 一解波与载波隔离电路的输入输出信号分为四路:第一路的输入端与控制模块的输出端相互电连接,第二路的输入端与载波模块的输出端相互电连接,第三路的输出端与解波模块的输入端相互电连接,第四路的输入输出端与电力耦合电路的输出输入端相互电连接。\n[0012] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的主机模块中电力载波通信控制装置的MCU处理器控制电路的发送部分有扩频调制信号输入电路和谐振功率放大驱动电路组成;接收部分有带通滤波BPF和模拟前端AFE部分电路组成;FSK调制解调器的载波发送端、解波接收端两者由继电器分别与载波发送功率驱动部分、解波接收滤波部分相互电连接,其中:\n[0013] MCU处理器的引脚1、2、3、4分别与插座1的引脚9、10、11、12相互并行电连接;\n[0014] MCU处理器的引脚5与串口通信芯片的引脚12相互电连接;\n[0015] MCU处理器的引脚6经由电阻10与三极管1的基极相互电连接,三极管1的集电极与解波模块的地相互电连接,三极管1的发射极的一路经由电阻6、7与MCU处理器的引脚11相互电连接,另一路与载波模块的177KHZ的端口相互电连接;\n[0016] MCU处理器的引脚7与串口通信芯片的引脚12相互电连接;\n[0017] MCU处理器的引脚9经由电阻9和发光二极管2与电源+5V相互电连接;\n[0018] MCU处理器的引脚10经由电阻8和发光二极管3与电源+5V和电阻6、7之间的连线相互电连接;\n[0019] MCU处理器的引脚11的一路经由电阻7、6与三极管1的发射极相互电连接,另一路与载波模块的输出端口相互电连接;\n[0020] MCU处理器的引脚12经由电阻5与三极管2的基极相互电连接,\n[0021] 三极管2的发射极依次与发光二极管4的负极、二极管3的正极和继电器的引脚\n6相互电连接,三极管2的集电极与三极管3的集电极相互电连接后接地;\n[0022] MCU处理器的引脚13经由电阻4与三极管3的基极相互电连接,三极管3的发射极依次与发光二极管5的负极、二极管的正极和插座7的引脚2相互电连接,三极管3的集电极与三极管2的集电极相互电连接后接地;\n[0023] MCU处理器的引脚14的一路与晶振的一端相互电连接,另一路经由电容6与电容\n7的一端相互电连接后接地;\n[0024] MCU处理器的引脚15的一路与晶振的另一端相互电连接,另一路经由电容7与电容6的另一端相互电连接后接地;\n[0025] MCU处理器的引脚16接地;\n[0026] MCU处理器的引脚17与插座1的引脚13相互电连接;\n[0027] MCU处理器的引脚18、19、20、21、22、23和24分别与插座2的引脚17、15、13、11、\n9、7和5相互并行电连接;\n[0028] MCU处理器的引脚26、27和28分别与插座1的引脚1、2和3相互并行电连接;\n[0029] MCU处理器的引脚29的一路经由复位键与电阻13并接后接地,另一路经由电阻\n14后与插座2的引脚1和电源+5V相互电连接;\n[0030] MCU处理器的引脚30、31、32和33分别与插座3的引脚19、17、15和13相互并行电连接;\n[0031] MCU处理器的引脚34、35、36和37分别与插座3的引脚11、9、7和5相互并行电连接;\n[0032] MCU处理器的引脚38的一路经由电容13后接地,另一路与电源+5V相互电连接;\n[0033] MCU处理器的引脚39经由电阻12后与三极管4的基极相互电连接,三极管4的集电极接地,三极管4的发射极的一路经由电阻11与电源+5V相互电连接,另一路与解波模块的输入端口相互电连接;\n[0034] MCU处理器的引脚40、41、42、43和44分别与插座1的引脚4、5、6、7和8相互并行电连接;\n[0035] 继电器的引脚1与电容4、电感2和双相二极管并接一端相互电连接后接地,引脚\n4与载波模块的275KHZ的端口相互电连接,引脚3与二极管3的负极和电阻2并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接,引脚6依次与二极管3的正极、发光二极管4的负极和三极管2的发射极相互电连接,引脚5与解波模块的输出端口相互电连接,引脚8与电容4、电感2和双相二极管并接的另一端相互电连接后与线圈的一端相互电连接。\n[0036] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的解波模块至少由集成片解波芯片、陶瓷晶振1和插座组成,其中:\n[0037] 解波芯片的引脚1依次经由电容2、电容1和电感的并接端和电阻2后与插座1的引脚1相互电连接;\n[0038] 解波芯片的引脚3与陶瓷晶振1的引脚1相互电连接;\n[0039] 解波芯片的引脚4的一路经由电容3、电阻4、电阻2和陶瓷晶振2的并接端,以及经由电容5后接地,另一路与插座1的引脚2、3、4并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接;\n[0040] 解波芯片的引脚5与陶瓷晶振1的引脚5相互电连接;\n[0041] 解波芯片的引脚6经由电容3后接地;\n[0042] 解波芯片的引脚7经由电容4后接地;\n[0043] 解波芯片的引脚8的一路经由电阻2后接地,另一路经由陶瓷晶振2后接地;\n[0044] 解波芯片的引脚9经由电阻8后分为两路,一路经由电阻10、11和12后接地,另一路经由电容10后接地;\n[0045] 解波芯片的引脚10与引脚11之间串接电容9后分为两路,一路经由电阻7后接地,另一路连接在电阻10和电阻11之间;\n[0046] 解波芯片的引脚11与引脚12之间串接电阻6;\n[0047] 解波芯片的引脚14分为两路,一路与插座2的引脚7相互电连接,另一路经由电阻5后与电源+5V相互电连接;\n[0048] 解波芯片的引脚15分为两路,一路经由电容12后与电源+5V相互电连接,另一路接地;\n[0049] 解波芯片的引脚16经由电容11后分为两路,一路经由电容6后接地,另一路经由电容7和电阻3后又分为两路,一路经由电容8后与插座2的引脚9相互电连接,另一路经由电阻4后接地。\n[0050] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的解波模块中的解波芯片为窄带调频解调集成电路LM3361调频芯片。\n[0051] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的载波模块中的载波驱动模块电路至少由MOS场效应管、三极管和插座组成,其中:\n[0052] MOS场效应管的引脚1接地;\n[0053] MOS场效应管的引脚2分为两路,一路经由电容2后与MOS场效应管的引脚4相互电连接,另一路与插座32的引脚5相互电连接;\n[0054] MOS场效应管的引脚3经由电阻1、电容3和电容4的并接后与三极管的集电极相互电连接;\n[0055] MOS场效应管的引脚4经由电容2后与MOS场效应管的引脚2和插座32的引脚5相互电连接;\n[0056] MOS场效应管的引脚5、6、7和8相互并接后,再经由电感和电容1后与插座31的引脚1相互电连接;\n[0057] 三极管的基极连接在电阻2和电阻3之间,三极管的发射极分为两路,一路与电源+12V相互电连接另一路与电阻的另一端相互电连接,三极管的集电极与电阻1、电容3和电容4的并接端相互电连接,电阻1、电容3和电容4的另一并接端接地。\n[0058] 本实用新型的有益效果是:该装置的调制解调模块在电力线负载非常重,电力线噪声大的情况下,能够很好的进行信号传输,同时由于接收发送电路的分离,使得发送信号的功率转换效率得到大幅度的提升,由原来的25%提到近95%的效率,驱动能力达到峰峰值6V,提高了信号传输距离。又提高了接收信号的灵敏度,可以接收峰峰值在2V左右的信号;可以在同一个变电区域同一相位上使用本技术,可大大节省控制信号制作及现场施工费用,对已有的设备进行技术改造尤其方便;具有响应较快和稳定可靠等优点。\n附图说明\n[0059] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。\n[0060] 附图1为本实用新型电力线载波通信整体结构示意图;\n[0061] 附图2为本实用新型电力载波通信控制装置的结构方框示意图;\n[0062] 附图3为本实用新型解波模块的电路原理图;\n[0063] 附图4为本实用新型载波驱动模块电路原理图;\n[0064] 附图5为本实用新型MCU芯片的电力通信模块电路原理图;\n[0065] 附图中标号说明:\n[0066] 1-电力载波通信控制装置;\n[0067] 2-PC机和INTERNET远程通讯;\n[0068] 11-控制模块;\n[0069] 12-解波模块;\n[0070] 13-载波模块;\n[0071] 14-电力耦合电路;\n[0072] 15-解波与载波隔离电路;\n具体实施方式\n[0073] 请参阅附图1、2、3、4、5所示,本实用新型根据电力载波通信的特性,自行开发了发送驱动电路,解决了原有的发射电路驱动不足的问题,在大负载情况下能够提供高的发射能力;自行开发了接收电路,使用滤波、谐振原理,提高接收灵敏度。同时分离出接收电路与发送电路,两条路径单独运行,排除了发送电路和电源电路的干扰,进一步提高了接收灵敏度。\n[0074] 本实用新型包含两大模块,一个主机模块和N个终端模块组成,主机模块和终端模块硬件基本一样,主机模块可通过RS233接收上位机通信命令后载波发送,并且把终端模块发送载波信号进行解波后,通过RS233发送上位机。终端模块只负责解波执行,载波发送。\n[0075] 本实用新型包括主机、终端、220V电力线、节点控制器、MCU处理器、场效应管、窄带调频芯片、调制解调器、晶振、串口通信芯片、RS232通讯线接口及PC机和INTERNET远程通讯2,所述主机的输入输出端通过220V电力线与各终端的输出输入端相互电连接,所述主机的输出信号通过RS232通讯线传输到PC机和INTERNET远程通讯2模块的输入端,所述终端通过节点控制器与各类220V电器开关的端口相互电连接,所述各类220V电器开关分别与各电源灯、控制灯、被控电器的端口相互电连接,电力载波通信控制装置1由一个主机模块和两个以上终端模块组成,主机模块通过RS232通讯线接收上位机通信命令后发送载波信号,并且把终端模块发送载波信号进行解波后,通过RS232通讯线发送到上位机,该装置至少包括:\n[0076] 一电力载波通信控制装置1由控制模块11、解波模块12、载波模块13、电力耦合电路14和解波与载波隔离电路15组成,其中:\n[0077] 一控制模块11的输入输出信号分为四路:第一路的输入输出端与PC机和INTERNET远程通讯2的输出输入端相互电连接,第二路的输入端与解波模块12的输出端相互电连接,第三路的输出端与载波模块13的输入端相互电连接,第四路的输出端与解波与载波隔离电路15的输入端相互电连接;\n[0078] 一解波模块12的输入端与解波与载波隔离电路15的输出端相互电连接;\n[0079] 一载波模块13的输出端与解波与载波隔离电路15的输入端相互电连接;\n[0080] 一电力耦合电路14的输出信号分为二路:第一路的输入输出端与220V电力线相互电连接,第二路的输入输出端与解波与载波隔离电路15的输出输入端相互电连接;\n[0081] 一解波与载波隔离电路15的输入输出信号分为四路:第一路的输入端与控制模块11的输出端相互电连接,第二路的输入端与载波模块13的输出端相互电连接,第三路的输出端与解波模块12的输入端相互电连接,第四路的输入输出端与电力耦合电路14的输出输入端相互电连接。\n[0082] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的主机模块中电力载波通信控制装置1的MCU处理器控制电路的发送部分有扩频调制信号输入电路和谐振功率放大驱动电路组成;接收部分有带通滤波BPF(Band-Pass Filter)和模拟前端AFE(Analog FrontEnd)部分电路组成;FSK(Frequecy-shift Keying)调制解调器的载波发送端、解波接收端两者由继电器分别与载波发送功率驱动部分、解波接收滤波部分相互电连接,其中:\n[0083] MCU处理器的引脚1、2、3、4分别与插座1的引脚9、10、11、12相互并行电连接;\n[0084] MCU处理器的引脚5与串口通信芯片的引脚12相互电连接;\n[0085] MCU处理器的引脚6经由电阻10与三极管1的基极相互电连接,三极管1的集电极与解波模块12的地相互电连接,三极管1的发射极的一路经由电阻6、7与MCU处理器的引脚11相互电连接,另一路与载波模块13的177KHZ的端口相互电连接;\n[0086] MCU处理器的引脚7与串口通信芯片的引脚12相互电连接;\n[0087] MCU处理器的引脚9经由电阻9和发光二极管2与电源+5V相互电连接;\n[0088] MCU处理器的引脚10经由电阻8和发光二极管3与电源+5V和电阻6、7之间的连线相互电连接;\n[0089] MCU处理器的引脚11的一路经由电阻7、6与三极管1的发射极相互电连接,另一路与载波模块13的输出端口相互电连接;\n[0090] MCU处理器的引脚12经由电阻5与三极管2的基极相互电连接,三极管2的发射极依次与发光二极管4的负极、二极管3的正极和继电器的引脚6相互电连接,三极管2的集电极与三极管3的集电极相互电连接后接地;\n[0091] MCU处理器的引脚13经由电阻4与三极管3的基极相互电连接,三极管3的发射极依次与发光二极管5的负极、二极管的正极和插座7的引脚2相互电连接,三极管3的集电极与三极管2的集电极相互电连接后接地;\n[0092] MCU处理器的引脚14的一路与晶振的一端相互电连接,另一路经由电容6与电容\n7的一端相互电连接后接地;\n[0093] MCU处理器的引脚15的一路与晶振的另一端相互电连接,另一路经由电容7与电容6的另一端相互电连接后接地;\n[0094] MCU处理器的引脚16接地;\n[0095] MCU处理器的引脚17与插座1的引脚13相互电连接;\n[0096] MCU处理器的引脚18、19、20、21、22、23和24分别与插座2的引脚17、15、13、11、\n9、7和5相互并行电连接;\n[0097] MCU处理器的引脚26、27和28分别与插座1的引脚1、2和3相互并行电连接;\n[0098] MCU处理器的引脚29的一路经由复位键与电阻13并接后接地,另一路经由电阻\n14后与插座2的引脚1和电源+5V相互电连接;\n[0099] MCU处理器的引脚30、31、32和33分别与插座3的引脚19、17、15和13相互并行电连接;\n[0100] MCU处理器的引脚34、35、36和37分别与插座3的引脚11、9、7和5相互并行电连接;\n[0101] MCU处理器的引脚38的一路经由电容13后接地,另一路与电源+5V相互电连接;\n[0102] MCU处理器的引脚39经由电阻12后与三极管4的基极相互电连接,三极管4的集电极接地,三极管4的发射极的一路经由电阻11与电源+5V相互电连接,另一路与解波模块12的输入端口相互电连接;\n[0103] MCU处理器的引脚40、41、42、43和44分别与插座1的引脚4、5、6、7和8相互并行电连接;\n[0104] 继电器的引脚1与电容4、电感2和双相二极管并接一端相互电连接后接地,引脚\n4与载波模块13的275KHZ的端口相互电连接,引脚3与二极管3的负极和电阻2并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接,引脚6依次与二极管3的正极、发光二极管4的负极和三极管2的发射极相互电连接,引脚5与解波模块12的输出端口相互电连接,引脚8与电容4、电感2和双相二极管并接的另一端相互电连接后与线圈的一端相互电连接。\n[0105] 请参阅附图3所示,进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的解波模块12至少由集成片解波芯片、陶瓷晶振1和插座组成,其中:\n[0106] 解波芯片的引脚1依次经由电容2、电容1和电感的并接端和电阻2后与插座1的引脚1相互电连接;\n[0107] 解波芯片的引脚3与陶瓷晶振1的引脚1相互电连接;\n[0108] 解波芯片的引脚4的一路经由电容3、电阻4、电阻2和陶瓷晶振2的并接端,以及经由电容5后接地,另一路与插座1的引脚2、3、4并接端相互电连接后与电源+5V相互电连接;\n[0109] 解波芯片的引脚5与陶瓷晶振1的引脚5相互电连接;\n[0110] 解波芯片的引脚6经由电容3后接地;\n[0111] 解波芯片的引脚7经由电容4后接地;\n[0112] 解波芯片的引脚8的一路经由电阻2后接地,另一路经由陶瓷晶振2后接地;\n[0113] 解波芯片的引脚9经由电阻8后分为两路,一路经由电阻10、11和12后接地,另一路经由电容10后接地;\n[0114] 解波芯片的引脚10与引脚11之间串接电容9后分为两路,一路经由电阻7后接地,另一路连接在电阻10和电阻11之间;\n[0115] 解波芯片的引脚11与引脚12之间串接电阻6;\n[0116] 解波芯片的引脚14分为两路,一路与插座2的引脚7相互电连接,另一路经由电阻5后与电源+5V相互电连接;\n[0117] 解波芯片的引脚15分为两路,一路经由电容12后与电源+5V相互电连接,另一路接地;\n[0118] 解波芯片的引脚16经由电容11后分为两路,一路经由电容6后接地,另一路经由电容7和电阻3后又分为两路,一路经由电容8后与插座2的引脚9相互电连接,另一路经由电阻4后接地。\n[0119] 进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的解波模块12中的解波芯片为窄带调频解调集成电路LM3361调频芯片。\n[0120] 请参阅附图4所示,进一步的,所述的一种基于电力线载波通信的控制装置的载波模块13中的载波驱动模块电路至少由MOS场效应管、三极管和插座组成,其中:\n[0121] MOS场效应管的引脚1接地;\n[0122] MOS场效应管的引脚2分为两路,一路经由电容2后与MOS场效应管的引脚4相互电连接,另一路与插座32的引脚5相互电连接;\n[0123] MOS场效应管的引脚3经由电阻1、电容3和电容4的并接后与三极管的集电极相互电连接;\n[0124] MOS场效应管的引脚4经由电容2后与MOS场效应管的引脚2和插座32的引脚5相互电连接;\n[0125] MOS场效应管的引脚5、6、7和8相互并接后,再经由电感和电容1后与插座31的引脚1相互电连接;\n[0126] 三极管的基极连接在电阻2和电阻3之间,三极管的发射极分为两路,一路与电源+12V相互电连接另一路与电阻的另一端相互电连接,三极管的集电极与电阻1、电容3和电容4的并接端相互电连接,电阻1、电容3和电容4的另一并接端接地。\n[0127] 本实用新型的具体结构特征如下:\n[0128] 请参阅附图1、2、3、4、5所示,本实用新型能够实现电力载波远程通信,为电力数据采集或电力控制采集提供了通信可能。本专利采用270kHz为中心频率,满足国家电力载波通信标准。\n[0129] 本实用新型包括:1、MCU处理器控制电路2、FSK调制解调器(载波发送驱动电路、LM3361解波接收滤波电路)3、强弱电隔离电路。具体包含三大功能模块,控制功能模块,载波功能模块和解波功能模块组成。\n[0130] 控制功能模块:由MCU处理器把电力线载波信号进行扩频调制,随后送入驱动电路(载波功能模块)进行功率放大,载波送入电力线。接收电力载波信号时,解波功能模块把解波后的数字信号送入MCU处理器,完成对FSK信息码的调制解调。其中包含编码信源同步信号、信息的编码、纠错、解码控制的功能。这些都有软件实现。\n[0131] 载波功 能模块:采用 MOS场效应 管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)和谐振方式对载波信号进行功率放大后送入电力线。电路的设计目标是提高输出信号功率,将载波信号有效地注入电力线。提高了载波发送的距离。\n[0132] 解波功能模块:接收电力上的载波信号,通过谐振功率放大,提高频带内的信号接收功率,再经过滤波部分实现了对来自电力线的载波进行滤波功能,滤除非载波信号的杂讯,使得接收端容易对信号进行解调,通过解波芯片完成模拟信号到数字信号的转换,送入控制功能模块。\n[0133] 本实用新型还采用了解波接收与载波发送隔离方法。利用继电器的常闭端和解波模块相连。继电器的常开端和载波模块相连。使接受与发送的载波解波信号分离,即防止了信号衰减又提高了信号接收的灵敏度。\n[0134] 请参阅附图3、4、5所示,电力线载波通信的信号发送部分有扩频调制信号输入、谐振功率放大部分电路组成,电路的设计目标是提高输出信号功率,将载波信号有效地注入电力线。电力线解波通信的信号接收部分有带通滤波BPF和模拟前端AFE部分电路组成,对来自电力线的扩频调制信号进行有效的模拟解调接收。信号接收电路的设计目标是提高频带内的信号接收功率,最大限度地抑制电力线的噪声干扰。\n[0135] MCU处理器的发送载波频率给驱动电路,驱动电路进行功率放大,载波送入电力。\n当电力载波信号时经过LM3361解波,送入MCU处理器,完成FSK对信息码的调制解调。其中包含编码信源同步信号、信息的编码、纠错、解码控制的功能。这些都有软件实现。\n[0136] FSK调制解调器的载波发送端、解波接收端两者由继电器分别与载波发送功率驱动部分、解波接收滤波部分相连。使接受与发送的载波解波信号分离,即防止了信号衰减又提高了信号接收的灵敏度。载波功率驱动部分和解波接收滤波部分又与强弱电隔离部分相连接。\n[0137] 本实用新型采用MOSFET对载波信号进行功率放大,并联谐振后送人电力线。在同等条件下,提高了载波发送的距离。\n[0138] 解波接收滤波部分实现了对来自电力线的载波进行滤波功能,滤除非载波信号的杂讯,使得接收端容易对信号进行解调。\n[0139] 强弱电隔离部分实现了,载波模块与220V交流电的隔离,同时实了负责把载波信号传递到220V电力线的功能。\n[0140] 虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述,但是本技术领域中的普通技术人员应该认识到,以上的实施例仅仅是用来说明本实用新型,在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改,因此,只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化,变换都将落在本实用新型权利要求书的范围里。
法律信息
- 2021-11-26
未缴年费专利权终止
IPC(主分类): G05B 19/418
专利号: ZL 201120531228.5
申请日: 2011.12.16
授权公告日: 2012.08.01
- 2012-08-01
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 1 | | 2015-05-18 | 2015-05-18 | | |
2 | | 2013-11-27 | 2013-11-27 | | |
3 | | 2015-12-17 | 2015-12-17 | | |
4 | | 2013-10-28 | 2013-10-28 | | |
5 | | 2013-10-28 | 2013-10-28 | | |