CN103501190B

CN103501190B - 电力线载波通讯电路

Info

Publication number: CN103501190B
Application number: CN201310480619.2A
Authority: CN
Inventors: 邓炬辉
Original assignee: DONGGUAN HUAYE XINKE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN HUAYE XINKE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-10-15
Also published as: CN103501190A

Abstract

本发明涉及电力线载波通讯电路，用于电力线通讯，它公开了由中央控制电路（1），同步信号处理电路（2），信号接收电路（3），信号发射电路（4），电源处理电路（5），外部功能接口电路（6），全桥整流电路（7）组成。本发明的优点是结构合理，抗干扰能力强，利用载波的上升与下降区间制定数据传输的起始和停止位使数据传输速率提高及稳定。

Description

电力线载波通讯电路

技术领域

本发明涉及电力线通讯，具体地说是一种利用正玄载波上升和下降区间都传输数据的电力线载波通讯电路。

背景技术

电力线载波通迅是一种通过现有电力线进行模似或数字信息传输的技术手段，由于通信的稳定性、充分利用已有的电力线路网等优点得到广泛应用，如智能家居、远程电力表抄表、灯具控制等等，电力线载波通迅产品一般设计上都包含有中央控制模块，同步信号处理模块，信号接收模块，信号发射模块，电源模块，外部接口模块等，如在中国专利公开号CN102006101A的记载，其中公开通过倍压单元和分别单元分别对从电力线上加载的数据信号进行依次的幅度翻倍放大、分压处理，从而将大部分的干扰信号清除，从而提高通迅的可靠性和稳定性，但其抗干扰能力和数据传输速率的固定性都有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力线载波通讯电路，它相比现有的同类产品中有较高的抗干扰能力，利用载波的上升与下降区间制定数据传输起始和停止位使数据传输速率提高及稳定。

本发明的技术解决方案是在中央控制电路（1），同步信号处理电路（2），信号接收电路（3），信号发射电路（4），电源处理电路（5），外部功能接口电路（6）基础上，其特点是有全桥整流电路（7），全桥整流电路（7）是由四个二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，全桥整流电路（7）的载波信号接入端与AC电力线接口CN2相连接，全桥整流电路（7）的载波信号输出端分别与同步信号处理电路（2）的输入端、电源处理电路（5）的输入端、信号发射电路（4）的输出端相连接，载波信号通过全桥整流电路（7）全桥整流后输出到同步信号处理电路（2），同步信号处理电路（2）对载波信号处理后从SI端输出幅值符合中央控制电路（1）要求的载波信号到中央控制电路（1），中央控制电路（1）根据载波信号上升阶段为传输数据起始位及下降阶段为传输数据停止位来制定数据传输的PPM，然后中央控制电路（1）输出传输数据到信号发射电路（4），信号发射电路（4）处理后再经过全桥整流电路（7）到CN2接口上传到电力线。

以上所述的中央控制电路（1）由电阻R11、R12，晶振CY1，电容C9、C10、集成电路IC3组成，电阻R11的一端接5V电源，另一端接IC3的4脚；晶振CY1与电阻R12并联在IC3的18脚与17脚之间；电容C9的一端接IC3的18脚，另一端接地；电容10的一端接IC3的17脚，另一端接地；IC3的20脚为数据信号输入端与信号接收电路（3）的数据输出端DI相连接；IC3的7脚为数据传送输出端并且与信号发射电路（4）的数据输入端DO相连接；IC3的19脚为载波信号输入端并且与同步信号处理电路（2）载波信号输出端SI相连接。

本发明所述的同步信号处理电路（2）是由电阻R1、R2、R3、R4、R5组成，电阻R1、R2、R3、R4串联后一端接全桥整流电路（7）中二极管D3、D4的负极，另一端接电阻R5的一端及中央控制电路（1）中IC3的19脚，电阻R5的另一端接地。

本发明所述的信号接收电路（3）由二极管D7、D8，电阻R8、R13、R14，电容C11、C12、C13，BAV99管B1，电感L3、L4组成，二极管D7、D8的正极分别与AC连接端口CN2的两脚连接；电容C11和电感L3串联后电容C11的一端与二极管D7、D8的负极和电阻R13的一端相连接，电感L3的一端与BAV99管B1的3脚相连接，电阻R13的另一端接地；电阻R8与电容C11并联；电容C12和电感L4并联后一端与BAV99管B1的3脚相连接，另一端接地；电阻R14和电容C13并联后一端接BAV99管B1的1脚和2，并且与中央控制电路（1）中IC3的20脚连接，另一端接地。

本发明所述的信号发射电路（4）是由二极管D6，电感L2，电容C6、C14，电阻R9、R10，场效应管Q1组成，二极管D6正极与全桥整流电路（7）的二极管D3、D4的负极相连接，其负极与电感L2的一端相连接，电感L2的另一端与场效应管Q1的漏极相连接；电容C6并联在场效应管Q1的漏极与源极之间；场效应管Q1的源极接地；电阻R9并联在场效应管Q1的栅极与源极之间；电阻R10与电容C14并联后一端接场效应管Q1的栅极，另一端与中央控制电路（1）中IC3的7脚相连接。

本发明的工作原理是通过全桥整流电路（7）得到正玄载波信号然后输入到中央控制电路（1），中央控制电路（1）根据正玄载波半周的零点和最高点在载波信号能量上升阶段作为传输数据起始位，其下降阶段作为传输数据停止位的绝对时间差来制定数据传输的绝对时间脉冲位置调制（PPM），从而制定数据传输方式，并把制定的数据输出到信号发射电路（4），由信号发射电路（4）处理后再经全桥整流电路（7）上传到电力线完成数据传输，这种方式有效地提高传输速率，全桥整流电路（7）电路中加的四个二极管是超高速二极管，其组成的全桥整流同时也使信号发射电路（4）能进行无障碍传输数据到电力线，在信号接收电路（3）中设置BAV99管B1，对信号幅值过低的信号进行限制，提高电路的抗干扰能力。

本发明的优点是结构合理，抗干扰能力强，利用载波的上升与下降区间制定数据传输的起始和停止位使数据传输速率提高及稳定。

附图说明

图1是本发明的方框结构示意图；

图2是本发明的电路原理图。

具体实施方式

根据图1、图2所示，本发明的中央控制电路（1），同步信号处理电路（2），信号接收电路（3），信号发射电路（4），电源处理电路（5），外部功能接口电路（6）根据方框图相互连接，其特点是有全桥整流电路（7），在AC电力线接口CN2与同步信号处理电路（2）输入端、信号发射电路（4）输出端、电源处理电路（5）输入端之间加接入全桥整流电路（7），全桥整流电路（7）是由四个型号为（FR106）的超高速二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，全桥整流电路（7）的载波信号接入端与AC电力线接口CN2相连接（即是二极管的D1的负极和D3的正极接CN2接口的AC电力线的L线，二极管的D2的负极和D4的正极接CN2接口的AC电力线的N线），全桥整流电路（7）的载波信号输出端（即二极管D3、D4的负极）同时与同步信号处理电路（2）的输入端（即是电阻R1的一端）、电源处理电路（5）的输入端（即是二极管D5的正极）、信号发射电路（4）的输出端（即是二极管D6的正极）相连接；载波信号通过全桥整流电路（7）全桥整流后输出到同步信号处理电路（2），同步信号处理电路（2）对载波信号进行分压处理并且确保载波信号依然是正玄的载波信号只是其幅值不同，而且电压控制在中央控制电路（1）中IC3的合理范围内，然后从SI端输出幅值符合中央控制电路（1）要求的载波信号到中央控制电路（1）中IC3的19脚，中央控制电路（1）的IC3根据载波信号上升段为传输数据起始位及下降阶段为传输数据停止位来制定数据传输的PPM，然后中央控制电路（1）根据PPM编码需要传输的数据从IC3的7脚输出到信号发射电路（4）中场效应管Q1的栅极，经场效应管Q1及相关电路后再经过全桥整流电路（7）回到CN2接口上传到电力线。外部功能接口电路（6）的CN3接口1脚接24V电源，2脚接地，3脚接5V电源，其4、5、6、7、8、9、10、11、12脚分别与中央控制电路（1）中IC3的8、9、10、11、12、13、14、3、4脚相连接，外部功能接口电路（6）主要用作连接同类产品通用的按键电路、控制电路、RS232串口通讯电路等其它***功能电路。

中央控制电路（1）由电阻R11、R12，晶振CY1，电容C9、C10、集成电路IC3组成，所述的IC3为MICROCHIP系列单片机，电阻R11的一端接5V电源，另一端接IC3的4脚；晶振CY1与电阻R12并联在IC3的18脚与17脚之间；电容C9的一端接IC3的18脚，另一端接地；电容10的一端接IC3的17脚，另一端接地；IC3的20脚为数据信号输入端与信号接收电路（3）的数据输出端DI相连接；IC3的7脚为数据传送输出端并且与信号发射电路（4）的数据输入端DO相连接；IC3的19脚为载波信号输入端并且与同步信号处理电路（2）载波信号输出端SI相连接。其电路功能有：对同步信号处理电路（2）的信号进行采集，对通讯信号进行接收、计算及发送，与外部电路如：同类产品通用的按键电路、控制电路、RS232串口通讯电路等电路进行互相通讯。

同步信号处理电路（2）是由电阻R1、R2、R3、R4、R5组成，电阻R1、R2、R3、R4串联后一端接全桥整流电路（7）中二极管D3、D4的负极，另一端接电阻R5的一端及中央控制电路（1）中IC3的19脚，电阻R5的另一端接地。其电路功能为：对全桥整流后的正玄波进行分压处理，从而确保输入到中央控制电路（1）的中央处理单元IC3的信号电压在合理范围内，而输入到中央处理单元IC3的载波信号依然为经过全桥整流后的正玄波，只是其幅值不同。

信号接收电路（3）由二极管D7、D8，电阻R8、R13、R14，电容C11、C12、C13，BAV99管B1，电感L3、L4组成，二极管D7、D8的正极分别与AC连接端口CN2的两脚连接；电容C11和电感L3串联后电容C11的一端与二极管D7、D8的负极和电阻R13的一端相连接，电感L3的一端与BAV99管B1的3脚相连接，电阻R13的另一端接地；电阻R8与电容C11并联；电容C12和电感L4并联后一端与BAV99管B1的3脚相连接，另一端接地；电阻R14和电容C13并联后一端接BAV99管B1的1脚和2，并且与中央控制电路（1）中IC3的20脚连接，另一端接地。其电路功能有：对电力线上对应带宽的信号进行检波，电路中的电容C11、C12、电感L3、L4组成L型的LC谐振电路对符合的频率的信号进行谐振放大；在电路中设置的BAV99管B1为信号限幅作用，对幅值过低的信号进行限制从而提高电路的抗干扰能力；电阻R14、电容C13组成RC谐振对输入中央控制电路（1）的信号进行选频滤波，从而确保DI端输出的信号其正确性和幅度是需要的；电路中的二极管D7、D8能确保信号接收电路（3）在CN2接口的电力无论是正或反接时都能正常检波；电阻R13为释放电阻，把多余或不需要的信号能量释放；在DI端输出的信号波形为脉冲、尖峰、正玄等波形。

信号发射电路（4）是由二极管D6，电感L2，电容C6、C14，电阻R9、R10，场效应管Q1组成，二极管D6正极与全桥整流电路（7）的二极管D3、D4的负极相连接，其负极与电感L2的一端相连接，电感L2的另一端与场效应管Q1的漏极相连接；电容C6并联在场效应管Q1的漏极与源极之间；场效应管Q1的源极接地；电阻R9并联在场效应管Q1的栅极与源极之间；电阻R10与电容C14并联后一端接场效应管Q1的栅极，另一端与中央控制电路（1）中IC3的7脚相连接。其电路功能有：将DO端输入的方波脉冲信号转化为自由谐振信号再经全桥整流电路（7）后释放到电力线上，电路中电感L2和电容C6组成LC谐振；场效应管Q1为发射管，同时也有起到破坏谐振作用；电容C14为加速电容，对DO端的信号进行加速从而确保场效应管Q1工作时的开关速度。

电源处理电路（5）由二极管D5、D9、D10，电容C1、C2、C3、C4、C5、C7、C8、C15，电感L1，集成电路IC1、IC2，电阻R6、R7，稳定二极管Z1组成，二极管D5的正极接全桥整流电路（7）中二极管D3、D4的负极，二极管D5的负极接型号为（ＶＩＰＥＲ２２Ａ）IC2的8脚；IC2的8、7、6、5脚短接；电容C1的一端与二极管D5的负极，另一端接地；IC2的1脚和2脚短接；电容C4并联在IC2的1脚和3脚之间；稳定二极管Z1并联在IC2的3脚和4脚之间；电容C5并联在IC2的1脚和4脚之间；二极管D9的正极接地，负极与IC2的1脚相连接；电感L2的一端接IC2的1脚，另一端接电容C3、C7、电阻R6的一端和二极管D10的正极，电容C3和C7的另一端接地，二极管D10的负极接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接IC2的4脚；电阻R6的另一端接型号为（LM78L05）IC1的1脚，IC1的2脚接地；电容C8并联在IC1的1脚和2脚之间；电容C15、C2并联在IC1的3脚和2脚之间。其电路功能为：其它电路提供24VDC和5VDC两种电压，二极管D5在与全桥整流电路（7）连接时起到单向导通作用，所述IC3的1、2、19、20脚是IO功能引脚；IC3的3、4、8、9、10、11、12、13、14脚是GPIO功能引脚；IC3的17、18脚是OSC功能引脚；IC3的5、6脚是VSS功能引脚；IC3的15、16脚是VCC功能引脚。

本发明的保护范围不应局限于以上实施例，根据本发明实施例中记载的“中央控制电路（1）的IC3根据载波信号上升段为传输数据起始位及下降阶段为传输数据停止位来制定数据传输的PPM，然后中央控制电路（1）根据PPM编码需要传输的数据”内容能启发本领域技术人员通过其它电路结构得到此种数据传输方式；同样根据“在电路中设置的BAV99管B1为信号限幅作用，对幅值过低的信号进行限制从而提高电路的抗干扰能力”内容能启发本领域技术人员通过其它同类型元件或元件组合得到此种抗干扰设计，以上所述的启发性内容应属于本发明的保护范围之列。

Claims

1.电力线载波通讯电路，它包括中央控制电路(1)，同步信号处理电路(2)，信号接收电路(3)，信号发射电路(4)，电源处理电路(5)，外部功能接口电路(6)，全桥整流电路(7)，其特征是全桥整流电路(7)是由四个超高速二极管D1、D2、D3、D4组成的桥式整流电路，全桥整流电路(7)的载波信号接入端与AC电力线接口CN2相连接，全桥整流电路(7)的载波信号输出端分别与同步信号处理电路(2)的输入端、电源处理电路(5)的输入端、信号发射电路(4)的输出端相连接，载波信号通过全桥整流电路(7)全桥整流后输出到同步信号处理电路(2)，同步信号处理电路(2)对载波信号处理后从SI端输出幅值符合中央控制电路(1)要求的载波信号到中央控制电路(1)，中央控制电路(1)的IC3为MICROCHIP系列单片机，根据载波信号上升阶段为传输数据起始位及下降阶段为传输数据停止位来制定数据传输的PPM，然后中央控制电路(1)输出传输数据到信号发射电路(4)，信号发射电路(4)处理后再经过全桥整流电路(7)到CN2接口上传到电力线。

2.根据权利要求1所述的电力线载波通讯电路，其特征是所述的中央控制电路(1)由电阻R11、R12，晶振CY1，电容C9、C10、集成电路IC3组成，电阻R11的一端接5V电源，另一端接IC3的4脚；晶振CY1与电阻R12并联在IC3的18脚与17脚之间；电容C9的一端接IC3的18脚，另一端接地；电容10的一端接IC3的17脚，另一端接地；IC3的20脚为数据信号输入端与信号接收电路(3)的数据输出端DI相连接；IC3的7脚为数据传送输出端并且与信号发射电路(4)的数据输入端DO相连接；IC3的19脚为载波信号输入端并且与同步信号处理电路(2)载波信号输出端SI相连接，所述IC3的1、2、19、20脚是IO功能引脚；IC3的3、4、8、9、10、11、12、13、14脚是GPIO功能引脚；IC3的17、18脚是OSC功能引脚；IC3的5、6脚是VSS功能引脚；IC3的15、16脚是VCC功能引脚。

3.根据权利要求1所述的电力线载波通讯电路，其特征是所述的同步信号处理电路(2)是由电阻R1、R2、R3、R4、R5组成，电阻R1、R2、R3、R4串联后一端接全桥整流电路(7)中二极管D3、D4的负极，另一端接电阻R5的一端及中央控制电路(1)中IC3的19脚，电阻R5的另一端接地，所述IC3的19脚是IO功能引脚。

4.根据权利要求1所述的电力线载波通讯电路，其特征是所述的信号接收电路(3)由二极管D7、D8，电阻R8、R13、R14，电容C11、C12、C13，BAV99管B1，电感L3、L4组成，二极管D7、D8的正极分别与AC连接端口CN2的两脚连接；电容C11和电感L3串联后电容C11的一端与二极管D7、D8的负极和电阻R13的一端相连接，电感L3的一端与BAV99管B1的3脚相连接，电阻R13的另一端接地；电阻R8与电容C11并联；电容C12和电感L4并联后一端与BAV99管B1的3脚相连接，另一端接地；电阻R14和电容C13并联后一端接BAV99管B1的1脚和2脚，并且与中央控制电路(1)中IC3的20脚连接，另一端接地，所述IC3的20脚是IO功能引脚。

5.根据权利要求1所述的电力线载波通讯电路，其特征是所述的信号发射电路(4)是由二极管D6，电感L2，电容C6、C14，电阻R9、R10，场效应管Q1组成，二极管D6正极与全桥整流电路(7)的二极管D3、D4的负极相连接，其负极与电感L2的一端相连接，电感L2的另一端与场效应管Q1的漏极相连接；电容C6并联在场效应管Q1的漏极与源极之间；场效应管Q1的源极接地；电阻R9并联在场效应管Q1的栅极与源极之间；电阻R10与电容C14并联后一端接场效应管Q1的栅极，另一端与中央控制电路(1)中IC3的7脚相连接，所述IC3的7脚是GPIO功能引脚。