CN1992546B - 智能电力线载波收发*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能电力线载波收发***，包括多个收发器和多个控制电路；其特点是，多个收发器并接在电力线L、N上，多个控制电路分别串接在各个收发器与各外部电器设备之间；收发器由微处理器控制电路、连接在微处理器控制电路输出端的信号发射电路、分别连接在微处理器控制电路的多个输入端的信号接收电路、信号同步电路、与微处理器连接的驱动电路组成；微处理器控制电路发出的数据信号通过受控的脉冲载波加载到电力线上，同步接收数据信号，与电器设备双向传输数据和命令。本发明信号传播距离远，衰减小，传输信号可靠，通信速度快，兼容性强，可群控数万个不同的设备，实现单一的点对点或组群控制，应用广泛，安装使用简便，成本低。

Description

智能电力线载波收发***

技术领域

本发明涉及一种用于电器设备遥控通信的收发器，尤其涉及一种将数字信号通过受控的脉冲载波到220V电力线进行通信的智能电力线载波收发***。

背景技术

请参见图1所示，这是现有技术一种现有技术用于近距离的电力线载波通信收发电路的电路原理图。该通信收发电路10由信号发射电路11、信号接收电路12、信号同步电路13、微处理器控制电路14、驱动电路15及电源电路16组成。

上述现有技术一种现有技术用于近距离的电力线载波通信收发电路10的缺点是：其一，由于采用单一的120KHz的载波信号，载波频率高，距离越远，信号衰减越大，因此，抗干扰能力很差，发射距离很近，只能在100米以内；其二，由于电路结构复杂，需要人工调节中周T1、电路工作稳定性差；由于不能够变频，因此极易受到干扰而无法正常工作。

请参见图2所示，这是现有技术另一种扩频式电力线载波通信收发电路20的电路原理图。该通信收发电路20由信号发射电路21、信号接收电路22、微处理器控制电路23、载波电路24及电源电路25组成。

上述现有技术另一种扩频式电力线载波通信收发电路20的缺点是：其一，由于采用的载波信号频率较高，距离越远，信号衰减越大，因此，抗干扰能力很差，发射距离很近；其二，由于电路结构过于复杂，制造、调试、维护成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电力线载波收发***，它能将数字信号通过受控的脉冲载波到220V电力线上与电器设备进行双向传输数据和命令，该智能电力线载波收发***具有频率衰减小，传播距离远，拥有超强的***稳定性和可靠性，兼容性强，通信速度快，可控制数万个不同的设备；实现单一的点对点或组群控制，应用广泛，安装使用简便，成本低。

本发明的目的是这样实现的：

一种智能电力线载波收发***，包括多个收发器和多个控制电路；其特点是：

所述的多个收发器并接在电力线L、N上，所述的多个控制电路分别串接在各个收发器与各外部电器设备之间；

所述的收发器由信号发射电路、信号接收电路、信号同步电路、微处理器控制电路、驱动电路及与收发器中各电路连接的电源电路组成；

所述的信号发射电路连接在微处理器控制电路的输出端，所述的微处理器控制电路发出的数据信号通过信号发射电路加载到电力线L、N上；

所述的微处理器控制电路的多个输入端分别连接信号接收电路、信号同步电路，同步接收数据信号；微处理器控制电路与驱动电路连接，通过驱动电路与电器设备双向传输数据和命令。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的信号发射电路由可控硅Q1、串接在可控硅Q1的输出端与交流220V的L、N端之间的电容C13和电感L2、串接在可控硅Q1的输入端与微处理器控制电路输出端之间的电阻R3组成。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的信号接收电路由电容C5、C6、C7、C8、电感L3、L4、L5、电阻R4、R5组成；电容C5、电感L3、电容C7、电阻R4依次串接在电源电路与微处理器控制电路34的输入端之间，电感L4和电容C6并接在电感L3和电感L5的接点与GND之间，电阻R5和电容C8并接在电阻R4另一端与GND之间；将接收到的载波信号进行滤波，输入微处理器控制电路。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的信号同步电路(33)由二极管D3、电阻R1及电阻R2组成；在二极管D3正端与同步信号输出端之间连接电阻R2，二极管D3负端与电源VCC连接；电阻R1一端与交流220V的L端连接，电阻R1的另一端与二极管D3的正端、电阻R2一端及微处理器控制电路输入端并接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的微处理器控制电路由微处理器IC1、连接在微处理器IC1的17脚和18脚之间的晶振电路、连接在微处理器IC1的13脚的电阻R8组成；该晶振电路由晶振Y1和分别连接在晶振Y1两端的电容C9、C10构成，微处理器IC1的12脚与信号发射电路的电阻R3连接，微处理器IC1的19脚与信号接收电路的电阻R5、电容C8、电阻R4并接，微处理器IC1的4脚与信号同步电路的二极管D3正端、电阻R1、R2一端并接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的驱动电路由微处理器IC2构成，微处理器IC2的6脚与微处理器控制电路的电阻R8的另一端连接，微处理器IC2的4脚与微处理器控制电路的微处理器IC1的14脚连接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的控制电路是一家电控制和显示电路，所述的家电控制和显示电路由按钮开关电路、发光二极管显示电路、继电器控制电路组成；按钮开关电路的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路与微处理器IC1的输出端连接，继电器控制电路与微处理器IC2的控制信号输出端连接，继电器控制电路中的多个继电器输出端分别与外部的电机和指示灯的控制端连接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的控制电路是一灯光控制和显示电路，所述的灯光控制和显示电路由按钮开关电路、发光二极管显示电路、可控硅控制电路组成；按钮开关电路的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路与微处理器IC1的输出端连接，可控硅控制电路与微处理器IC2的控制信号输出端连接，控制电路中的多个可控硅输出端分别与外部的各指示灯的控制端连接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的控制电路是一按键及指示灯显示电路，所述的按键及指示灯显示电路由按钮开关电路、发光二极管显示电路组成；按钮开关电路的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路与微处理器IC1的输出端连接。

在上述的智能电力线载波收发***中，其中，所述的控制电路是一计算机接口电路，所述的计算机接口电路由微处理器U1、光电耦合器CP1、MAX232接口转换U2、RS232接口J1及稳压块U3组成；微处理器U1的多个数据通讯接口分别与收发器的微处理器IC1的数据端连接，光电耦合器CP1串接在微处理器U1与MAX232接口转换U2之间，MAX232接口转换U2通过数据线与RS232接口J1连接，RS232接口J1与外部计算机的RS232端口连接。

本发明智能电力线载波收发***由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明由于设有的发射电路，发出的脉冲是一个频率处于4-40KHz的受控脉冲信号载波到220V电力线进行通信，信号传输正确收发的百分率的可靠性在99.9％以上，因此可靠性高，而现有技术的产品的可靠性只能达到70％～80％。

2.本发明由于信号传输速度每秒钟可完成10个完整指令，平均每条指令从发射到执行在0.1秒钟之内，从而使通信速度更快。

3.本发明由于设有由微处理器为主构成的驱动电路和计算机接口电路，在硬件、软件和协议中设计其允许双向通信，由此本发明可实现计算机网络中双向通信。

4.本发明由于设有64000个地址码(而现有技术收发电路只有256个地址码)，一个发射器可以控制多达64000个不同的设备，并且可以加密后应用于网络，由此不仅安全并且效率高。

5.本发明由于采用了与宽带、窄频和扩频技术完全不同的频率范围4-40KHz，因此，兼容性强。

6.本发明由于可双向通信，由此可实现单一的点对点或组群控制，从而可广泛应用于家庭网络，灯光控制，高电压控制，家居自动化，无线遥控控制，安全防卫，家庭影院和因特网控制等。

7.本发明智能电力线载波收发***中由于设有家电控制和显示电路，因此，可以实现载波远程遥控开关的控制。

8.本发明智能电力线载波收发***中由于设有按键及指示灯显示电路，可以让智能电力线载波收发***发射信号，控制多路电力线载波通***，从而完成对电器设备的控制；由于信号是双向传输的，可以完成远程遥控，远程监控电器的状态，远程设置智能电力线载波收发***的物理地址，远程设置场景，远程诊断被控制设备故障等众多功能。

9.本发明智能电力线载波收发***中由于设有计算机接口电路，微处理器将通信数据编译为计算机可识别的通信格式数据，从而可实现外部计算机对智能家电设备的控制。

10.本发明由于采用通用的微处理器、标准元件设计电路，不需要特定用途的集成电路，可大批量生产，有效降低成本；同时由于采用电力线信号传输，不需重新布线，从而可节约安装成本。

11.本发明由于成本低，在智能化设备中配置本发明可以降低设备成本和增强***可靠性，所以本发明智能化设备可获得高附加值的效益。

附图说明

通过以下对本发明智能电力线载波收发***的若干实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是现有技术一种用于近距离的电力线载波通信收发电路的电路原理图；

图2是现有技术另一种扩频式电力线载波通信收发电路的电路原理图；

图3是本发明智能电力线载波收发器的电路框图；

图4是本发明智能电力线载波收发***的电路原理图；

图5是本发明智能电力线载波收发***第一实施例用于家电控制的电路原理图；

图6是本发明智能电力线载波收发***第二实施例用于灯光控制的电路原理图；

图7是本发明智能电力线载波收发***第三实施例用于按键及指示灯显示电路的电路原理图；

图8是本发明智能电力线载波收发***第四实施例用于连接计算机接口电路的电路原理图；

图9是本发明智能电力线载波收发***的市电正弦波电力载波图；

图10是本发明智能电力线载波收发***的载波信号相位图；

图11是本发明智能电力线载波收发***与现有技术收发器的频谱对比图；

图12是本发明智能电力线载波收发***与现有技术收发器的发射信号衰减对比图；

图13是本发明智能电力线载波收发***的应用电路框图。

具体实施方式

请参见图13和图3所示，它们是本发明智能电力线载波收发***的应用电路框图和收发器的电路框图。本发明智能电力线载波收发***，包括多个收发器30和多个控制电路3N；所述的多个收发器30并接在电力线L、N上，所述的多个控制电路3N分别串接在各个收发器30与各外部电器设备3M之间；

收发器30由信号发射电路31、信号接收电路32、信号同步电路33、微处理器控制电路34、驱动电路35及连接收发器中各电路的电源电路36组成；微处理器控制电路34的输出端连接信号发射电路31，微处理器控制电路34发出的数据信号通过信号发射电路31加载到电力线L、N上；微处理器控制电路34的多个输入端分别连接信号接收电路32、信号同步电路33，同步接收数据信号；微处理器34与驱动电路35双向连接，通过驱动电路35与电器设备双向传输数据和命令。

请参见图4所示，该图是本发明智能电力线载波收发***的电路原理图。本发明智能电力线载波收发***，包括：信号发射电路31、信号接收电路32、信号同步电路33、微处理器控制电路34、驱动电路35及连接收发器中各电路的电源电路36组成；信号发射电路31由可控硅Q1、串接在可控硅Q1的输出端与交流220V的L、N端之间的电容C13和电感L2、串接在可控硅Q1的输入端与微处理器控制电路34输出端之间的电阻R3组成。信号发射电路31功能是数据信号加载到电力线上，通过双向可控硅Q1控制电容C13进行充电，然后在很精确的时间内将电容的电荷瞬间释放到电力线上，形成一个很窄的受控脉冲信号发出。

信号接收电路32由电容C5、C6、C7、C8、电感L3、L4、L5、电阻R4、R5组成；电容C5、电感L3、电容C7、电阻R4依次串接在电源电路36与微处理器控制电路34的输入端之间，电感L4和电容C6并接在电感L3和电容C7的接点与GND之间，电阻R5和电容C8并接在电阻R4另一端与GND之间；将接收到的载波信号进行滤波，输入微处理器控制电路34。信号接收电路32接收到的信号，通过带通滤波，将4-40KHz的有用脉冲信号进行滤波，输入微处理器控制电路34。

信号同步电路33由二极管D3、连接在二极管D3正端与同步信号输出端之间的电阻R2、连接在交流220V的L端与二极管D3和电阻R2一端及微处理器控制电路34输入端的并接端之间的电阻R1组成。信号同步电路33，从交流电220V的L端提取过零点信号，通过电阻R1降压限流，使信号钳位在+5V，输出方波同步信号到微处理器IC1，用于数据信号传输的同步。

微处理器控制电路34由微处理器IC1、连接在微处理器IC1的17脚和18脚之间的晶振电路、连接在微处理器IC1的13脚的电阻R8组成；该晶振电路由晶振Y1和分别连接在晶振Y1两端的电容C9、C10构成，微处理器IC1的12脚与信号发射电路31的电阻R3连接，微处理器IC1的19脚与信号接收电路32的电阻R5、电容C8、电阻R4并接，微处理器IC1的4脚与信号同步电路33的二极管D3正端、电阻R1、R2一端并接。微处理器IC1的7脚、8脚、9脚、10脚分别连接外部键盘的输入信号端口K0、K1、K2、K3，微处理器IC1的3脚、20脚分别连接外部发光二极管的输出驱动信号端口LED1、LED2，微处理器IC1的13脚是连接外部通信接端口SCL。微处理器控制电路34的功能是解调接收到的脉冲信号、将脉冲信号进行数字化解码；自动发射编码信号；接受键盘响应信号；发出发光二极管的驱动信号；外接设备的驱动电路，控制外部设备；外接计算机的数据通信电路，可与计算机进行数字信号和命令的传输和数字信号的编解码。

外接设备驱动电路35由微处理器IC2构成，微处理器IC2的6脚与微处理器控制电路34的电阻R8的另一端连接。微处理器IC2的4脚与微处理器控制电路34的微处理器IC1的14脚连接，微处理器IC2的1脚、3脚是驱动控制信号输出端T1、T2。

外接设备驱动电路35与微处理器IC1进行通信，判断是否进行***设备的驱动，以及对***设备(例如可控硅、继电器等)进行脉宽调制驱动和高低电位驱动，从而控制电器开关、灯光的调明调暗等。

电源电路36由稳压集成电路U1、整流二极管D1、稳压管D2、电感L1、电解电容C2、C3、电容C1、C4组成；电容C1、电感L1、整流二极管D1依次串接在220V交流电的L端，整流二极管D1的正端和稳压管D2的负端并接，稳压集成电路U1的1脚与整流二极管D1的负端和电解电容C2的正端连接，稳压集成电路U1的2脚与220V交流电的N端、稳压管D2的正端、电解电容C2、C3的负端、电容C4的一端并接，稳压集成电路U1的3脚与电解电容C3的正端、电容C4的另一端及电源VCC并接。电源电路36将220V交流电通过整流、稳压，应用电容降压法，为内部电路提供+5V电压，为外部电路提供+12V电压。

在图4中，外接设备接口包括：ZERO-OUT为同步波输出接口、K0-K3为连接外部键盘接口、LED1和LED2为连接外部二极发光管接口、SCL和SDA为连接微处理器数据通信接口、T1和T2为连接外部设备接口。

请参见图5所示，这是本发明智能电力线载波收发***第一实施例用于家电控制的电路原理图。在本实施例中，收发器30连接的控制电路3N是一家电控制和显示电路37，在该应用实施例一中的收发器电路原理图与图4完全相同，家电控制和显示电路37由按钮开关电路371、发光二极管显示电路372、继电器控制电路373组成；按钮开关电路371的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路372与微处理器IC1的输出端连接，继电器控制电路373与微处理器IC2的控制信号输出端连接。

在本发明第一实施例中，家电控制和显示电路37的按钮开关电路371，由按钮开关S0、S1组成；按钮开关S0、S1的一端分别与微处理器IC1的7脚、8脚连接，按钮开关S0、S1的另一端与GND连接。

发光二极管显示电路372由发光二极管LED20、LED21、电阻R20、R21组成；发光二极管LED20、LED21的负端分别与微处理器IC1的3脚、20脚连接，电阻R20、R21的一端分别与发光二极管LED20、LED21的正极连接，电阻R20、R21的另一端与电源VCC连接。

继电器控制电路373由驱动三极管Q1、Q2、二极管D10、D11、继电器RY1、RY2、电阻R10、R11、R12、R13电解电容C20组成；驱动三极管Q1、Q2的基极分别与电阻R10、R11的一端连接，电阻R10、R11的另一端与连接微处理器IC2的3脚、1脚连接，驱动三极管Q1、Q2的发射极相连接，驱动三极管Q1、Q2的集电极分别与电阻R12、R13的一端连接，电阻R12、R13的另一端分别与继电器RY1、RY2线圈的一端和二极管D10、D11正端并接，继电器RY1、RY2线圈的另一端分别与二极管D10、D11负端、电解电容C20的正端、电源电路36的电解电容C2的正端并接，电解电容C20的负端与驱动三极管Q1、Q2的发射极相连接，继电器RY1、RY2的常开端分别与外部的电机MOT1的控制端、灯LAMP1的控制端连接。

在本发明第一实施例中，本发明智能电力线载波收发***通过家电控制和显示电路37，可实现灯LAMP1和电动机MOT1的开关量的控制，发光二极管LED20和LED21可以显示灯LAMP1和电机MOT1的状态，S0和S1为手动开关，用于手动开关灯LAMP1和电机MOT1的开和关。

本发明智能电力线载波收发***中由于设有家电控制和显示电路37，因此，可以实现载波远程遥控开关灯LAMP1和电机MOT1的控制，远程监控遥控开关灯LAMP1和电机MOT1的状态，远程设置遥控开关灯LAMP1和电机MOT1的物理地址等众多功能。

请参见图6所示，这是本发明智能电力线载波收发***第二实施例用于灯光控制的电路原理图。在本实施例中，收发器30连接的控制电路3N是一灯光控制和显示电路38，该应用实施例二中收发器30的电路原理图与图4完全相同，灯光控制和显示电路38由按钮开关电路381、发光二极管显示电路382、可控硅控制电路383组成；按钮开关电路381的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路382与微处理器IC1的输出端连接，可控硅控制电路383与微处理器IC2的控制信号输出端连接。

在本发明第二实施例中，灯光控制和显示电路38的按钮开关电路381由按钮开关S0、S1组成；按钮开关S0、S1的一端分别与微处理器IC1的7脚、8脚连接，按钮开关S0、S1的另一端与GND连接。

发光二极管显示电路382由发光二极管LED20、LED21、电阻R20、R21组成；发光二极管LED20、LED21的负端分别与微处理器IC1的3脚、20脚连接，电阻R20、R21的一端分别与发光二极管LED20、LED21的正极连接，电阻R20、R21的另一端与电源VCC连接。

可控硅控制电路383由光电耦合器OP1、OP2、可控硅T11、T12、电阻R14、R15、R16、R17组成；在微处理器IC2的1脚与光电耦合器OP1的2脚之间串接电阻R14，在微处理器IC2的3脚与光电耦合器OP2的2脚之间串接电阻R16，在光电耦合器OP1的3脚与可控硅T11的1脚之间串接电阻R15，可控硅T11的1脚与电阻R15的一端和外部灯LAMP1的控制端并接；在光电耦合器OP2的3脚与可控硅T12的1脚之间串接电阻R17，可控硅T12的1脚与电阻R17的一端和外部灯LAMP2的控制端并接；光电耦合器OP1和OP2的1脚与地并接，光电耦合器OP1和OP2的4脚分别与可控硅T11、T12的2脚连接，可控硅T11、T12的3脚与交流电的L端连接。

在本实施例中，本发明智能电力线载波收发***通过灯光控制和显示电路38，可实现灯LAMP1和LAMP2的开关量以及调光功能的控制，发光二极管LED20和LED21可以显示灯LAMP1和LAMP2的状态，S0和S1为手动开关，用于手动开关灯LAMP1和LAMP2开和关。

智能电力线载波收发***中由于设有灯光控制和显示电路38，因此，可以完成载波远程遥控开关LAMP1和LAMP2的开和关，远程监控灯LAMP1和LAMP2的开关的状态，灯的亮度等状态，远程设置遥控开关LAMP1和LAMP2的物理地址等众多功能。

请参见图7所示，这是本发明智能电力线载波收发***第三实施例用于按键及指示灯显示电路的电路原理图。在本实施例中，收发器30连接的控制电路3N是一按键及指示灯显示电路39，在应用实施例三中收发器30的电路原理图与图4完全相同，按键及指示灯显示电路39由按钮开关电路391、发光二极管显示电路392组成；按钮开关电路391的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路392与微处理器IC1的输出端连接。

在本发明第三实施例中，按键及指示灯显示电路39的按钮开关电路391由按钮开关S0、S1、S2、S3组成；按钮开关S0、S1、S2、S3的一端分别与微处理器IC1的7脚、8脚、9脚、10脚连接，按钮开关S0、S1、S2、S3的另一端与GND连接。

发光二极管显示电路392由发光二极管LED20、LED21、电阻R20、R21组成；发光二极管LED20、LED21的负端分别与微处理器IC1的3脚、20脚连接，电阻R20、R21的一端分别与发光二极管LED20、LED21的正极连接，电阻R20、R21的另一端与电源VCC连接。

在本实施例中，本发明智能电力线载波收发***通过按键及指示灯显示电路39的按键S0-S3可以让智能电力线载波收发***发射信号，控制多路电力线载波通***，从而完成对多个电器设备的控制。发光二极管LED20和LED21为指示灯，用于指示信号是否发射或接收器是否完成动作等。由于信号是双向传输的，所以本应用实例可以完成远程遥控，远程监控电器的状态，远程设置智能电力线载波收发***的物理地址，远程设置场景，远程诊断被控制设备故障等众多功能。

请参见图8所示，这是本发明智能电力线载波收发***第四实施例用于连接计算机接口电路的电路原理图。在本实施例中，收发器30连接的控制电路3N是一计算机接口电路310，该应用实施例四中收发器30的电路原理图与图4完全相同，计算机接口电路310由微处理器U1、光电耦合器CP1、MAX232接口转换U2、RS232接口J1及稳压块U3组成；微处理器U1的多个数据通讯接口分别与收发器30的微处理器IC1的数据端连接，光电耦合器CP1串接在微处理器U1与MAX232接口转换U2之间，MAX232接口转换U2通过数据线与RS232接口J1连接，RS232接口J1与外部计算机的RS232端口连接。

在本发明第四实施例中，计算机接口电路310由微处理器U1、光电耦合器CP1、MAX232接口转换U2、RS232接口J1、稳压块U3、二极管D22、D23、电解电容E1、E2、E4、E5、E6、E7及电容C23组成；微处理器U1的6脚、7脚分别与收发器30的微处理器IC1的数据端13脚、14脚连接，微处理器U1的2脚、3脚分别与光电耦合器CP1的7脚、6脚连接，光电耦合器CP1的2脚、3脚分别与MAX232接口转换U2的12脚、11脚连接，MAX232接口转换U2的16脚与稳压块U3的3脚和电解电容E2的正端连接，稳压U3的1脚与二极管D22、D23的负端、电解电容E1的正端并接，二极管D22、D23的正端分别与外部计算机的RS232端口7、端口4连接。在微处理器U1的1脚与8脚之间串接电容C23，微处理器U1的1脚与8脚分别与电源VCC、GND连接，在MAX232接口转换U2的2脚与16脚之间串接电解电容E4、在MAX232接口转换U2的1脚与3脚之间串接电解电容E5，在MAX232接口转换U2的4脚与5脚之间串接电解电容E6，在MAX232接口转换U2的6脚与地之间串接电解电容E7，电解电容E1的负端与地连接。

在本实施例中，本发明智能电力线载波收发***通过计算机接口电路310，微处理器U1将通信数据编译为计算机可识别的通信格式数据，再输入MAX232接口转换U2，再经光电耦合器CP1，将强电电源隔离，将数据信号通过RS232接口传送到外部计算机的RS232端口，从而实现外部计算机对智能家电设备的控制。

由于数据信号可双向传输，因此，本应用实施例可以利用计算机完成数据传输，远程遥控，远程监控电器的状态，远程设置智能电力线载波收发***的物理地址，远程设置场景，远程诊断被控制设备故障等众多功能。

请参见图9所示，是本发明智能电力线载波收发***的市电正弦波电力载波图。图9中电力线上每半个正弦波周期可以传播本发明智能电力线载波收发***发出的一个脉冲信号A，本发明智能电力线载波收发***的通信传输是在电力线通信总线技术中的一种将数字信号通过受控的脉冲载波到220V电力线进行通信的一种技术。通过这种技术，可以将数字信号通过电力线传播到很远的距离。因此本发明智能电力线载波收发***可以很轻易的探测和分析到智能电力线载波收发***的脉冲信号并编译成数字信息。

请参见图10所示，这是本发明智能电力线载波收发***的载波信号相位图。图10是对图9中的电力线上半个交流正弦波周期传播智能电力线载波收发***一个脉冲信号A的放大图示，智能电力线载波收发***的脉冲式通信方式是通过在信号发射电路中给电容充满电荷，然后在很精确的设定时间里将电容的电荷的瞬间释放到电力线上，形成一个很窄的受控脉冲信号。每半个电力线正弦波周期可以传播智能电力线载波收发***的一个脉冲信号，每个脉冲正好出现在已经定义好的四个位置区间中的一个区间。这四个定义好的位置代表数字0，1，2，3。用这种调制方法，每半个周期可以传递2个比特的信息，用于50Hz的电力线上时一秒钟传递200个比特的信息。用本发明智能电力线载波收发***发射或接收数据信号，可提高通信效率，减少误码率，能正确可靠发送数据和指令，控制各种智能化外部设备和电器。

请参见图11所示，这是现有技术收发器与本发明智能电力线载波收发***的频谱对比图。图11中的频谱特性曲线A是本发明智能电力线载波收发***发射的脉冲信号的频谱特性，该脉冲信号曲线A是一个频率处于4-40KHz的受控脉冲信号；图11中的频谱特性曲线B是现有技术的用于近距离的电力线载波通信收发电路发射的脉冲信号，该载波信号曲线B频率处于100-125KHz；图11中的频谱特性曲线C是现有技术的扩频式电力线载波通信收发电路发射载波信号的频谱特性，该载波信号频谱特性曲线C频率处于100-400KHz。

请参见图12所示，这是现有技术收发器与本发明智能电力线载波收发***的发射信号衰减对比图。图12是对图11中的脉冲信号方波频谱特性曲线A、频谱特性曲线B、频谱特性曲线C处于不同频率，信号衰减变化由信号衰减曲线D表示，从该图中说明：本发明智能电力线载波收发***发出的脉冲是一个频率处于4-40KHz的受控脉冲信号，因此频率衰减很小，传播距离就能很远；而现有技术的用于近距离的电力线载波通信收发电路发射的载波信号B，现有技术的扩频式电力线载波通信收发电路发射的载波信号C，频率处于100-400KHz，频率衰减很大，会造成远距离传送信号不可靠，因此，只能用于近距离收发信号。

请继续参见图13所示，这是本发明智能电力线载波收发***的应用电路框图。本发明智能电力线载波收发***，由多个收发器30并接在电力线L、N上，各收发器30分别连接各个控制电路3N，通过控制电路控制各相连接的外部电器设备，形成单相电电力载波电器控制***。该***用于传输数据或完成对电器、电灯等用电器具的控制。

在三相电中，由多个收发器30并接在三相电力线上，各收发器30分别连接各个控制电路3N，再在三相电力线上并接三相耦合放大器，形成三相电电力载波电器控制***。收发器30将信号发射给三相耦合放大器，再由三相耦合放大器将信号同时发送到三相电中，用于传输数据或完成对电器、电灯等用电器具的控制，以保证电力载波信号可以从单相电中转发到三相电中。本发明智能电力线载波收发***技术将应用于380V三相电大型商务场所灯光的远程控制，不但灯光群控稳定，还可以为大型商务场所(如露天大型运动场、体育馆和健身房)节省大量的电能。本发明智能电力线载波收发***技术优势在于不需重新布线，就可以对每个固定受控点进行多种形式的控制和不同形式的安装。本发明智能电力线载波收发***技术将应用于包含三表抄送资源管理***的设备，将本发明技术集成在住宅用仪表中，可远程读取电子设备状态。

综上所述，本发明智能电力线载波收发***发出的脉冲是一个频率处于4-40KHz的受控脉冲信号载波到220V电力线进行通信，因此频率衰减很小，传播距离远，拥有超强的***稳定性和可靠性，兼容性强，通信速度快，可控制64000个不同的设备；由于可双向通信，因此，可实现单一的点对点或组群控制，从而可广泛应用于家庭网络，灯光控制，高电压控制，家居自动化，无线遥控控制，安防，家庭影院和因特网控制等。本发明采用通用元器件，可大批量生产，有效降低成本；安装时，不需重新布线，还可节约安装成本；在智能化设备中配置本发明可以降低设备成本和增强***可靠性。

Claims (8)

1.一种智能电力线载波收发***，包括多个收发器(30)和多个控制电路(3N)；其特征在于：

所述的多个收发器(30)并接在电力线L、N上，所述的多个控制电路(3N)分别串接在各个收发器(30)与各外部电器设备(3A)之间；

所述的收发器(30)由信号发射电路(31)、信号接收电路(32)、信号同步电路(33)、微处理器控制电路(34)、驱动电路(35)及与收发器中各电路连接的电源电路(36)组成；

所述的信号发射电路(31)连接在微处理器控制电路(34)的输出端，所述的微处理器控制电路(34)发出的数据信号通过信号发射电路(31)加载到电力线L、N上；

所述的微处理器控制电路(34)的多个输入端分别连接信号接收电路(32)、信号同步电路(33)，同步接收数据信号；微处理器控制电路(34)与驱动电路(35)连接，通过驱动电路(35)与电器设备双向传输数据和命令；

其中所述的信号发射电路(31)由可控硅Q1、串接在可控硅Q1的输出端与交流220V的L、N端之间的电容C13和电感L2、串接在可控硅Q1的输入端与微处理器控制电路(34)输出端之间的电阻R3组成；

所述的信号接收电路(32)由电容C5、C6、C7、C8、电感L3、L4、L5、电阻R4、R5组成；电容C5、电感L3、电容C7、电阻R4依次串接在所述的电源电路(36)与所述的微处理器控制电路(34)的输入端之间，电感L4和电容C6并接在电感L3和电感L5的接点与GND之间，电阻R5和电容C8并接在电阻R4另一端与GND之间；将接收到的载波信号进行滤波，输入所述的微处理器控制电路(34)。

2.如权利要求1所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的信号同步电路(33)由二极管D3、电阻R1及电阻R2组成；在二极管D3正端与同步信号输出端之间连接电阻R2，二极管D3负端与电源VCC连接；电阻R1一端与交流220V的L端连接，电阻R1的另一端与二极管D3的正端、电阻R2一端及微处理器控制电路(34)输入端并接。

3.如权利要求1所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的微处理器控制电路(34)由微处理器IC1、连接在微处理器IC1的17脚和18脚之间的晶振电路、连接在微处理器IC1的13脚的电阻R8组成；该晶振电路由晶振Y1和分别连接在晶振Y1两端的电容C9、C10构成，微处理器IC1的12脚与信号发射电路(31)的电阻R3连接，微处理器IC1的19脚与信号接收电路(32)的电阻R5、电容C8、电阻R4并接，微处理器IC1的4脚与信号同步电路(33)的二极管D3正端、电阻R1、R2一端并接。

4.如权利要求3所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的驱动电路(35)由微处理器IC2构成，微处理器IC2的6脚与微处理器控制电路(34)的电阻R8的另一端连接，微处理器IC2的4脚与微处理器控制电路(34)的微处理器IC1的14脚连接。

5.如权利要求4所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的控制电路(3N)是一家电控制和显示电路(37)，所述的家电控制和显示电路(37)由按钮开关电路(371)、发光二极管显示电路(372)、继电器控制电路(373)组成；按钮开关电路(371)的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路(372)与微处理器IC1的输出端连接，继电器控制电路(373)与微处理器IC2的控制信号输出端连接，继电器控制电路(373)中的多个继电器输出端分别与外部的电机和指示灯的控制端连接。

6.如权利要求4所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的控制电路(3N)是一灯光控制和显示电路(38)，所述的灯光控制和显示电路(38)由按钮开关电路(381)、发光二极管显示电路(382)、可控硅控制电路(383)组成；按钮开关电路(381)的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路(382)与微处理器IC1的输出端连接，可控硅控制电路(383)与微处理器IC2的控制信号输出端连接，控制电路(383)中的多个可控硅输出端分别与外部的各指示灯的控制端连接。

7.如权利要求4所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的控制电路(3N)是一按键及指示灯显示电路(39)，所述的按键及指示灯显示电路(39)由按钮开关电路(391)、发光二极管显示电路(392)组成；按钮开关电路(391)的输出端与微处理器IC1的输入端连接，发光二极管显示电路(392)与微处理器IC1的输出端连接。

8.如权利要求4所述的智能电力线载波收发***，其特征在于：所述的控制电路(3N)是一计算机接口电路(310)，所述的计算机接口电路(310)由微处理器U1、光电耦合器CP1、MAX232接口转换U2、RS232接口J1及稳压块U3组成；微处理器U1的多个数据通讯接口分别与收发器(30)的微处理器IC1的数据端连接，光电耦合器CP1串接在微处理器U1与MAX232接口转换U2之间，MAX232接口转换U2通过数据线与RS232接口J1连接，RS232接口J1与外部计算机的RS232端口连接。

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