CN201878140U - 低压电力线载波通信模块 - Google Patents

低压电力线载波通信模块 Download PDF

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陈伟
邱仁峰
李俊
王成
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Abstract

本实用新型公开了一种低压电力线载波通信模块，包括电源电路、载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，载波控制电路采用载波控制芯片RISE3501，载波信号发送电路采用多级三极管放大电路，载波信号接收电路采用中心频率为132kHz的二阶滤波电路，载波信号耦合电路采用132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，电源电路采用电源芯片SP6203把基表提供的5V电源转换为3.3V电源为模块供电。本实用新型的优点是结构简单、体积小、成本低、使用方便（模块插拔式），能完成电力线通信网络中电子终端设备之间的数据交换，具备通信中继、主动上报以及自动侦听载波节点等功能。

Description

低压电力线载波通信模块
技术领域
本实用新型涉及电力行业中的低压集抄领域，特别涉及一种低压电力线载波通信模块。
背景技术
随着当今通信技术的不断发展，人们对电力行业通信水平的要求也越来越高，其中自动抄表***的建设是研究的热点，目前自动化抄表主要有无线通讯（GPRS）方式、有线通讯（RS485）方式和电力线载波通讯方式，其中电力线载波通讯方式相对于无线通讯（GPRS）方式和有线通讯（RS485）方式具有自身很多的优点，其具有良好的发展前景，因为它不需要另铺线路，所以其成本低、安装调试方便。然而由于电力线并不是专为传输信号而设计的，而影响电力线载波信号传输质量的主要因素包括电力网络的阻抗特性、衰减特性及噪声的干扰，其中电力网络的阻抗特性和衰减特性制约信号的传输距离，而电力网络的噪声干扰决定信号的传输质量，通过研究表面，目前现有的各种电力线载波通信方案在通信距离、通信成功率、抗干扰能力以及接收灵敏度等方面都还存在着一些问题，导致电力线载波通讯技术在相应领域中的使用效果还不是十分理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能增强抗干扰能力、延长通信距离、提高通信成功率及接收受灵敏度的低压电力线载波通信模块。
本实用新型提供的这种低压电力线载波通信模块，包括电源电路、载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，所述电源电路为该模块提供工作电源，所述载波信号发送电路及载波信号接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，所述载波信号耦合电路与电力线连接，所述载波控制电路采用载波控制芯片RISE3501，所述载波信号发送电路采用多级三极管放大电路，所述载波信号接收电路采用中心频率为132kHz的二阶滤波电路，所述载波信号耦合电路采用132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路。
所述电源电路采用电源芯片SP6203把基表提供的5V电源转换为3.3V电源为模块供电。
本实用新型的优点是结构简单、体积小、成本低、使用方便（模块插拔式），能完成电力线通信网络中电子终端设备之间的数据交换，具备通信中继、主动上报以及自动侦听载波节点等功能。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型的多级三极管放大电路图。
图3为本实用新型的中心频率为132kHz的二阶滤波电路图。
图4为本实用新型的载波控制芯片RISE3501及其***电路图。
图5为本实用新型的132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路图。
图6为本实用新型的串口通信电路图。
图7为本实用新型的电源电路图。
具体实施方式
由于高频信号在低压电力线上的传输必然存在衰减，这种衰减将直接影响信号的通信距离、通信成功率、抗干扰能力以及接收受灵敏度，试验表明，高频信号在低压电力线上的衰减与信号频率有着密切关系，150 kHz内信号衰减比较平稳，变化幅度小，150 kHz以上信号衰减变化明显，150-250 kHz内信号衰减可达20 dB以上，因此，本实用新型选择的信号频率为132kHz，频宽为6 kHz，最大程度减小了高频信号在电力线上的传输衰减，同时在保证5400bps通讯速率的情况下,采用抗干扰噪声能力很强的二相相移键控（BPSK）调制方式、AD采样扩频计数技术以及内置数字信号处理功能的载波控制芯片RISE3501，大大增强了抗干扰能力和数据通讯处理能力。
图1为本实用新型的原理框图，包括电源电路、串口通信电路、载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，其中电源电路采用电源芯片SP6203把基表提供的5V电源转换为本实用新型所需的3.3V电源，串口通信电路完成本实用新型与基表MCU的串口通信，其一端与载波控制电路连接，其另一端与基表连接，载波信号发送电路及载波信号接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，载波信号耦合电路与电力线连接。载波控制电路采用载波控制芯片RISE3501，其用于完成信号的处理，包括调制解调、ADC、DAC和复位等功能，载波信号发送电路采用多级三极管放大电路，其用于完成对载波控制电路发出的BPSK信号进行放大驱动，该放大后的BPSK信号再由载波信号耦合电路耦合到电网上，载波信号接收电路采用中心频率为132kHz的二阶滤波电路，其用于接收从电力线上耦合进来的BPSK信号，并对其进行滤波，该滤波后的信号再传送给载波控制电路进行处理，载波信号耦合电路采用132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，其用于实现本实用新型与电网之间载波信号的耦合。
图2为本实用新型的多级三极管放大电路图，如图所示，载波控制电路发出的载波信号经过该多级三极管放大电路放大后发送给载波信号耦合电路。
图3为本实用新型的中心频率为132kHz的二阶滤波电路图，如图所示，该中心频率为132kHz的二阶滤波电路由电感L4、L5、电容C30、C31组成，该二阶滤波电路接收载波信号耦合电路从电网上耦合进来的132kHz载波信号，然后传输给载波控制电路中的载波控制芯片RISE3501进行数据处理。
图4为本实用新型的载波控制芯片RISE3501及其***电路图，载波控制芯片RISE3501及其***电路组成了载波控制电路，该电路具有数/模转换，调制/解调等数据处理功能，其还能与复位芯片一起完成基表对本实用新型的复位。
图5为本实用新型的132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路图，如图所示，电容C39、C40、C41与电感L6构成一个谐振电路，该谐振电路实现电力线上A、B、C三相中心频率为132kHz的信号选频，然后将选频得到的载波信号经隔离变压器BT1耦合到本实用新型内部，瞬态抑制二极管TVS1对后面的电路起保护作用。
图6为本实用新型的串口通信电路图，该图为基表与本实用新型之间的接口定义（采用插针形式），包括基表对本实用新型的供电、基表与本实用新型之间的收发、状态、事件上报、设置以及复位等一系列的数据交互。
图7为本实用新型的电源电路图，如图所示，由基表提供的5V电源经电源芯片SP6203转换成3.3V电源为本实用新型供电。

Claims (2)

1.一种低压电力线载波通信模块，包括电源电路、载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，所述电源电路为该模块提供工作电源，所述载波信号发送电路及载波信号接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，所述载波信号耦合电路与电力线连接，其特征在于所述载波控制电路采用载波控制芯片RISE3501，所述载波信号发送电路采用多级三极管放大电路，所述载波信号接收电路采用中心频率为132kHz的二阶滤波电路，所述载波信号耦合电路采用132KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路。
2.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于所述电源电路采用电源芯片SP6203把基表提供的5V电源转换为3.3V电源为模块供电。
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