CN214900868U - 一种数据传输电路、控制设备与智能家电 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种数据传输电路、控制设备与智能家电，该数据传输电路应用于通过对交流电斩波进行数据传输的智能家电控制端，智能家电控制端通过电力线与智能家电设备端连接，智能家电控制端用于向智能家电设备端发送携带数据的斩波交流电信号，数据传输电路包括控制电路和信号处理电路，信号处理电路与控制电路连接，用于根据控制电路所输出的控制信号对正常交流电信号进行斩波处理并输出携带信息的斩波交流电信号至智能家电设备端。通过上述方式，智能家电控制端能够通过电力线将数据传输至智能家电设备端，节省了成本并且稳定性较高。

Description

一种数据传输电路、控制设备与智能家电

技术领域

本实用新型涉及电力线传输技术领域，特别是涉及一种数据传输电路、控制设备与智能家电。

背景技术

目前家用电器的远程开关控制，如电灯、吊扇等，一般采用直接调节市电电压的方式。当要实现一些复杂的控制方式时，如调节电灯的色温，这种传统的调节方式便无法满足需求。当要实现复杂控制方式时，便需要从开关向电器传输除通断信号以外的控制信号，目前普遍采用的方式是从开关到电器间多布一条数据线来实现控制信号的传输，这种方式在实际应用时往往需要凿墙布线，非常麻烦，而且影响美观。

另外一种方法采用电力线载波技术，但这种技术普遍来说成本较高且稳定性较差。电力载波技术一般来说，将数据调制成高频载波信号，加入到市电电缆中，接收端通过滤波，得到携带有数据的高频载波信号，然后还原成用户数据。由于交流电压很高，交流电及其产生的各个频段的谐波足以对信号产生致命的干扰，因此滤波和数据校验需要比较复杂的电路，其成本相对较高。即使通过滤波和数据校验，也无法完全消除干扰带来的影响，因此稳定性相对较差。

由于现有技术中存在的以上问题，有必要找到一种无需布线，成本低，稳定性高的数据传输解决方案。

实用新型内容

实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种数据传输电路、控制设备与智能家电，智能家电控制端能够通过电力线将数据传输至智能家电设备端，节省了成本并且稳定性较高。

本实用新型实施例提供以下技术方案：第一方面，提供一种数据传输电路，应用于通过对交流电斩波进行数据传输的智能家电控制端，其特征在于，所述智能家电控制端通过电力线与智能家电设备端连接，所述智能家电控制端用于向所述智能家电设备端发送携带数据的斩波交流电信号，所述数据传输电路包括：

控制电路和信号处理电路；

所述信号处理电路分别与所述电力线以及所述控制电路连接，用于根据所述控制电路所输出的控制信号对所述正常交流电信号进行斩波处理并输出携带信息的所述斩波交流电信号至所述智能家电设备端。

在一种可选的方式中，所述数据传输电路还包括信号获取电路；

所述信号获取电路与所述电力线以及所述控制电路连接，所述信号获取电路用于从所述电力线中获取所述第一交流电信号的各个零点位置及时长，并传输至所述控制电路，以使所述控制电路输出控制信号。在一种可选的方式中，

所述信号获取电路包括整流电路与零点获取电路；

所述整流电路与所述电力线连接，所述整流电路用于从所述电力线中获取所述第一交流电信号并将所述第一交流电信号进行整流；

所述零点获取电路与所述整流电路以及所述控制电路连接，所述零点获取电路用于在整流后的所述第一交流电信号中提取所述各个零点位置及时长。在一种可选的方式中，所述零点获取电路包括第二光耦、第三电容、第七电阻以及第八电阻，所述第二光耦包括第二发光器以及第二受光器，所述第二发光器的阳极与所述第二发光器的阴极分别连接至所述整流电路的两个输出端，所述第二受光器的一端分别与所述第三电容的一端、所述第七电阻的一端以及所述第八电阻的一端连接，所述第二受光器的另一端与所述第三电容的另一端均接地，所述第七电阻的另一端连接外部电源，所述第八电阻的另一端连接至所述控制电路。

在一种可选的方式中，所述信号处理电路包括信号接收电路与开关电路

其中，所述信号接收电路用于接收所述控制信号；

所述开关电路与所述信号接收电路电连接，用于根据所述控制信号进行导通与关断，将所述正常交流电信号处理为携带信息的所述斩波交流电信号。

在一种可选的方式中，所述信号接收电路包括第一电阻与第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的一端皆连接至第一节点，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端连接至所述控制电路；

所述第一电阻用于对所述控制信号进行限流处理，所述第一电容用于将限流处理后的控制信号中的干扰信号进行滤除。在一种可选的方式中，所述开关电路包括第一光耦、第二电阻、第三电阻以及开关元件，所述第一光耦包括第一发光器与第一受光器，所述第一发光器的阳极连接至所述第一节点，所述第一发光器的阴极接地，所述第一受光器的一端连接至第二节点，所述第一受光器的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的一端与所述开关元件的控制端皆连接至所述第二节点，所述第二电阻的另一端分别与所述电力线中的火线以及所述开关元件的非控制端中的一端连接，所述开关元件的非控制端中的另一端与所述第三电阻的另一端皆连接至第三节点。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种控制设备，包括微处理器以及如上所述的数据传输电路。

第三方面，本实用新型实施例还提供一种智能家电，包括如上所述的控制设备。

本实用新型实施例的有益效果是：区别与现有技术的情况，本实用新型实施例涉及一种数据传输电路、控制设备与智能家电，该数据传输电路应用于通过对交流电斩波进行数据传输的智能家电控制端，智能家电控制端通过电力线与智能家电设备端连接，智能家电控制端用于向智能家电设备端发送携带数据的斩波交流电信号，数据传输电路包括控制电路和信号处理电路，信号处理电路与控制电路连接，用于根据控制电路所输出的控制信号对正常交流电信号进行斩波处理并输出携带信息的斩波交流电信号至智能家电设备端。通过上述方式，智能家电控制端能够通过电力线将数据传输至智能家电设备端，节省了成本并且稳定性较高。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的数据传输电路的结构框图；

图2是本实用新型另一实施例提供的数据传输电路的结构框图；

图3是本实用新型实施例提供的信号获取电路的结构框图；

图4是本实用新型实施例提供的信号获取电路的电路示意图；

图5是本实用新型实施例提供的信号获取电路获取零点过程的波形图；

图6是本实用新型实施例提供的信号处理电路的结构框图；

图7是本实用新型实施例提供的信号处理电路的电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的数据传输电路的结构框图，该数据传输电路应用于通过对交流电斩波进行数据传输的智能家电控制端10，智能家电控制端10通过电力线与智能家电设备端20连接，实际应用中，智能家电控制端10用于向能家电设备端20发送携带数据的斩波交流电信号。

其中，数据传输线路包括控制电路11以及信号处理电路12，具体地，信号处理电路12与控制电路11连接，信号处理电路12用于根据控制电路12所输出的控制信号对正常交流电信号进行斩波处理并输出携带信息的斩波交流电信号至智能家电设备端20。

在一实施例中，如图2所示，数据传输电路还包括信号获取电路13，信号获取电路13分别与电力线以及控制电路11连接，信号获取电路13用于从电力线中获取第一交流电信号的各个零点位置及时长，并传输至控制电路11，以使控制电路11输出控制信号。

可选地，如图3所示，信号获取电路13包括整流电路131与零点获取电路132，具体地，整流电路131与电力线连接，整流电路131从电力线中获取第一交流电信号并将第一交流电信号进行整流，零点获取电路132与整流电路131连接，零点获取电路获取整流后的第一交流电信号，并从整流后的交流电信号中提取该信号的各个零点位置及时长。

其中，如图4所示，整流电路131包括电阻R20以及整流桥DB2，零点获取电路132包括第二光耦U6、电容C20、电阻R23以及电阻R24，其中，第二光耦U6包括左边的发光器与右边的受光器，且此时的光电耦合器为单向光电耦合器。

实际应用中，电阻R20的一端连接至电力线中的零线N，电阻R20的另一端与整流桥DB2输入端的4端连接，整流桥DB2输入端的3端连接至电力线中的火线L。

可选地，整流桥DB2的输出端的1端与第二光耦U6的发光器的1端连接，整流桥DB2的输出端的2端与第二光耦U6的发光器的2端连接，第二光耦U6的受光器的3端与电容C20均接地，第二光耦U6的受光器的4端分别与电容C20的另一端、电阻R23的一端以及电阻R24的一端连接，电阻R23的一端接外部电源3.3V，电阻R24的另一端接控制电路11。

以整流桥选择MB10S整流桥以及第二光耦U6选择EL817C光耦为例进行说明，当整流电路131从电力线中获取到第一交流电信号，由于第一交流电信号的电压较大，则需要通过电阻R20以实现对第一交流电信号的限流，之后再输入到整流桥DB2中，对该限流后的信号进行全桥整流；经过整流后的信号转换成全为正向方向的波形，将该正向方向的波形输入至零点获取电路132中。其中，当该正向方向的波形的非零点位置输入到第二光耦DB2时，第二光耦DB2的受光器的3端与4端之间导通，从而使电阻R24接到控制电路12的那一端通过第二光耦DB2的受光器直接接地，则此时输出到控制电路12的信号为0；当该正向方向的波形的零点位置输入到第二光耦DB2时，第二光耦DB2的受光器的3端与4端之间关断，从而输出到控制电路12的信号为通过3.3V经过电阻R23与电阻24之后的电压，此时信号不为0，从而控制电路11通过接收到的不为0的信号可以确认为第一交流电信号的各个零点位置。

例如，以第一交流电信号为正弦信号并经过信号获取电路13后的整个信号转换过程如图5所示，其中4a为正弦信号，经过整流电路131后则输出的是4b中的信号，再经过零点获取电路的输出信号则为4C，控制电路11可提取到第一交流电信号的各个零点位置。

需要说明的是，在本实施方式中，光电耦合器U6采用的是单向导通发光器(光耦U6的第1、2引脚)并结合整流桥的方式，在另一种实施方式中，光电耦合器U6可采用双向导通的发光器(光耦U6的第1、2引脚)以实现与单向导通发光器并结合整流桥相同的效果。

请再次参阅图2，控制电路11与信号获取电路13电连接，用于根据各个零点位置输出控制信号，信号处理电路12与控制电路11电连接，用于根据控制电路11所输出的控制信号对正常交流电信号进行处理并输出携带信息的所述斩波交流电信号至智能家电设备端20。

需要说明的是，控制电路11可以采用单片机，或者可以采用微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)控制器等。

在一实施方式中，如图6所示，信号处理电路12包括信号接收电路121与开关电路122，其中，信号接收电路121用于接收控制信号，开关电路122与信号接收电路121连接，开关电路122用于根据控制信号进行导通与关断，以将正常交流电信号处理为携带信息的斩波交流电信号。

具体地，如图7所示，信号接收电路121包括电阻R305A与电容C307A，电容C307A的一端与电阻R305A的一端皆连接至第一节点P1，电容C307A的另一端接地，电阻R305A的另一端连接至控制电路12，电阻R305A用于对控制信号进行限流处理，电容C307A用于将限流处理后的控制信号中的干扰信号进行滤除。

可选地，开关电路122包括第一光耦U8、电阻R303A、电阻R304A以及开关元件U9，第一光耦U8包括第一发光器与第一受光器，第一发光器的阳极连接至第一节点P1，第一发光器的阴极接地，第一受光器的端口4连接至第二节点P2，第一受光器的端口6与电阻R303A的一端连接，电阻电阻R304A的一端与开关元件的控制端G端皆连接至第二节点P2，电阻R304A的另一端分别与电力线中的火线L以及开关元件的非控制端中的一端连接T1，开关元件的非控制端中的另一端T2与电阻R303A的另一端皆连接至第三节点P3。

以第一光耦U8选用光耦MOC3022与开关元件U9选用双向可控硅EL817C作为例子进行说明，当信号接收电路121的输入端接收到控制信号，先将该控制信号通过电阻R305A进行降压并用电容C307A进行干扰信号的滤除，由于光耦的输出端与可控硅U9的控制极G极连接，因为光耦U8会根据接收到的信号输出控制可控硅U9导通与关断的信号，当可控硅U9导通时，则可控硅U9的T1极与T2极之间导通，从而使电力线形成一个回路，反之，当可控硅U9关断时，则可控硅U9的T1极与T2极之间的连接断开，从而实现将正常交流电信号处理为携带信息的斩波交流电信号，控制端20通过电力线获取到携带信息的斩波交流电信号，再通过对该携带信息的斩波交流电信号进行分析则可以得到智能家电控制端10所要传输的数据信息。

需要说明的是，如图7所示电容也可以替换为其他波形修复装置或模块，如图7所示开关元件可以采用可控硅或继电器或三极管或场效应管或光耦或开关等能够通知线路通断的开关装置或者电路，具体地，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本实用新型实施例的限定。

本实用新型实施例还提供一种控制设备，包括微处理器和如上任一实施例所述的数据传输电路。

本实用新型实施例还提供一种智能家电，包括如上所述的控制设备。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种数据传输电路，应用于通过对交流电斩波进行数据传输的智能家电控制端，其特征在于，所述智能家电控制端通过电力线与智能家电设备端连接，所述智能家电控制端用于向所述智能家电设备端发送携带数据的斩波交流电信号，所述数据传输电路包括：

控制电路和信号处理电路；

所述信号处理电路分别与所述电力线以及所述控制电路连接，用于根据所述控制电路所输出的控制信号对正常交流电信号进行斩波处理并输出携带信息的所述斩波交流电信号至所述智能家电设备端。

2.根据权利要求1所述的数据传输电路，其特征在于，

所述数据传输电路还包括信号获取电路；

所述信号获取电路分别与所述电力线以及所述控制电路连接，所述信号获取电路用于从所述电力线中获取第一交流电信号的各个零点位置及时长，并传输至所述控制电路，以使所述控制电路输出控制信号。

3.根据权利要求2所述的数据传输电路，其特征在于，

所述信号获取电路包括整流电路与零点获取电路；

所述整流电路与所述电力线连接，所述整流电路用于从所述电力线中获取所述第一交流电信号并将所述第一交流电信号进行整流；

所述零点获取电路与所述整流电路以及所述控制电路连接，所述零点获取电路用于在整流后的所述第一交流电信号中提取所述各个零点位置及时长。

4.根据权利要求3所述的数据传输电路，其特征在于，

所述零点获取电路包括第二光耦、第三电容、第七电阻以及第八电阻，所述第二光耦包括第二发光器以及第二受光器，所述第二发光器的阳极与所述第二发光器的阴极分别连接至所述整流电路的两个输出端，所述第二受光器的一端分别与所述第三电容的一端、所述第七电阻的一端以及所述第八电阻的一端连接，所述第二受光器的另一端与所述第三电容的另一端均接地，所述第七电阻的另一端连接外部电源，所述第八电阻的另一端连接至所述控制电路。

5.根据权利要求1所述的数据传输电路，其特征在于，

所述信号处理电路包括信号接收电路与开关电路；

其中，所述信号接收电路用于接收所述控制信号；

所述开关电路与所述信号接收电路连接，用于根据所述控制信号进行导通与关断，以将所述正常交流电信号处理为携带信息的所述斩波交流电信号。

6.根据权利要求5所述的数据传输电路，其特征在于，

所述信号接收电路包括第一电阻与第一电容，所述第一电容的一端与所述第一电阻的一端皆连接至第一节点，所述第一电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端连接至所述控制电路；

所述第一电阻用于对所述控制信号进行限流处理，所述第一电容用于将限流处理后的控制信号中的干扰信号进行滤除。

7.根据权利要求6所述的数据传输电路，其特征在于，

所述开关电路包括第一光耦、第二电阻、第三电阻以及开关元件，所述第一光耦包括第一发光器与第一受光器，所述第一发光器的阳极连接至所述第一节点，所述第一发光器的阴极接地，所述第一受光器的一端连接至第二节点，所述第一受光器的另一端与所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的一端与所述开关元件的控制端皆连接至所述第二节点，所述第二电阻的另一端分别与所述电力线中的火线以及所述开关元件的非控制端中的一端连接，所述开关元件的非控制端中的另一端与所述第三电阻的另一端皆连接至第三节点。

8.一种控制设备，其特征在于，包括：

微处理器以及如权利要求1-7任一项所述的数据传输电路。

9.一种智能家电，其特征在于，包括如权利要求8所述的控制设备。

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