CN100563117C - 一种电源线斩波通信收发电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的电源线通信收发电路包括主机电路和从机电路两部分，主机电路中的电子开关逻辑电路控制电子开关将数字信号调制成开关脉冲发送到电源线上，以两种不同的脉冲宽度分别表示“0”和“1”信号；从机电路从电源通信线上接收主机电路发送的脉冲信号，并同时允许在主机电路发送间隙，通过从机电路的微控制器/微处理器控制从机的电子开关逻辑电路，在主机电路发送的低电压上，叠加返回“0”或“1”信号，从而完成电源总线上的通信过程。本发明的结构简单，在一对线上可同时实现电源供电和信号通信的功能，大量的节省了物理连线的长度，简化了逻辑连线的复杂度，在构成总线通信方式时，具有可挂节点多，线上电压损耗小，通信质量高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种低压直流电源线与数据信号线同时传输的电路，属于通信与现场总线传输领域。
背景技术
在工业控制、智能楼宇、设备监控等领域，大量存在将现场分散的检测点和控制点通过总线技术进行连接的需求。目前常用的总线技术有RS485、CAN、ProfiBus等。与集中式的星型连线相比，总线方式可大大减少连线的总长度和布线的复杂度。每个总线模块的接口只需两对线：一对电源线和一对信号线。
为了进一步减少连线，目前也有通过一对线同时传输信号和电源的技术。这些技术一般是采用在电源线上进行载波信号叠加的方法。采用这种方法存在以下缺点：1、成本增加；2、传输距离和传输速度受到限制；3、总线上节点数受限；4、对电源和接收设备的性能要求增加。因此，设计一种低成本的简单的电源线通信收发电路成为需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种在一对线上能同时实现电源供应和数据信号传输的电源线斩波通信收发电路。
本发明的电源线斩波通信收发电路包括主机电路和从机电路两部分，主机电路包括第一微控制器/微处理器，由场效应晶体管、第一三极管、第二三极管、第三三极管构成的电子开关逻辑电路，直流电源、第一稳压芯片和电阻，第二三极管和第三三极管的基极分别与第一微控制器/微处理器的两个输出引脚相连，第二三极管和第三三极管的发射极均接地，第三三极管的集电极与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端和第一三极管的集电极及场效应晶体管的门极共接，第二三极管的集电极通过第二电阻与第一三极管的基极相连，场效应晶体管的源极与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端和第一三极管的发射极及直流电源的正端共接，场效应晶体管的漏极和电源通信总线的正端及第四电阻的一端相连，第四电阻的另一端与第五电阻的一端及第一微控制器/微处理器的输入引脚相连，第五电阻的另一端和电源通信总线的负端接地，并在电源通信总线的正负端之间并接第六电阻，第一稳压芯片的电压输入端与直流电源的正端相连，第一稳压芯片的电压输出端与第一微控制器/微处理器的电压输入端相连；从机电路包括第二微控制器/微处理器，由第四三极管、第五三极管和二极管构成的电子开关逻辑电路，储能电容，第二稳压芯片和电阻，第二微控制器/微处理器的输出引脚与第五三极管的基极相连，第五三极管的发射极接地，集电极通过第七电阻与第四三极管的基极相连，第四三极管的集电极和二极管的正端及电源通信总线的正端共接，第四三极管的发射极和二极管的负端及储能电容的正端共接，储能电容的负端接地，电源通信总线的正端与第二稳压芯片的电压输入端及第八电阻的一端相连，第八电阻的另一端和第九电阻的一端及第二微控制器/微处理器的输入引脚相连，第九电阻的另一接地，第二稳压芯片的电压输出端与第二微控制器/微处理器的电压输入端相连。
上述的第一、第二微控制器/微处理器可以采用各种型号的微控制器/微处理器。第一、第二稳压芯片根据不同的供电要求，可以采用相应型号的稳压芯片。
本发明的电源线斩波通信收发电路的工作原理：主机电路的第一微控制器/微处理器通过控制主机的电子开关逻辑电路将数字信号调制成开关脉冲发送到电源线上，将电源线上的电压斩波，以两种不同的脉冲宽度分别表示“0”和“1”信号，使电源线成为带有数字信号信息的电源通信线；从机电路从电源通信线上接收主机电路发送的脉冲信号，并同时允许在主机电路发送间隙，通过从机电路的第二微控制器/微处理器控制从机的电子开关逻辑电路，在主机电路发送的低电压上，叠加返回“0”或“1”信号；主机电路同时从电源通信线上获得从机电路返回的信号，从而完成电源总线上的通信过程。
本发明的电源线斩波通信收发电路结构简单，在一对线上便可同时实现电源供电和信号通信的功能，大量的节省了物理连线的长度，简化了逻辑连线的复杂度，在构成总线通信方式时，具有可挂节点多，线上电压损耗小，通信质量高等优点。
附图说明
图1是主机电路构成原理图；
图2是从机电路构成原理图。
具体实施方法
本发明的电源线斩波通信收发电路包括主机电路和从机电路两部分，主机电路参照图1，包括第一微控制器/微处理器U1，由场效应晶体管S1、第一三极管S2、第二三极管S3、第三三极管S4构成的电子开关逻辑电路，直流电源DC、第一稳压芯片U2和电阻，第二三极管S3和第三三极管S4的基极分别与第一微控制器/微处理器U1的两个输出引脚I/O2、I/O3相连，第二三极管S3和第三三极管S4的发射极均接地，第三三极管S4的集电极与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端和第一三极管S2的集电极及场效应晶体管S1的门极共接，第二三极管S3的集电极通过第二电阻R2与第一三极管S2的基极相连，场效应晶体管S1的源极与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端和第一三极管S2的发射极及直流电源DC的正端共接，场效应晶体管S1的漏极和电源通信总线的正端及第四电阻R4的一端相连，第四电阻R4的另一端与第五电阻R5的一端及第一微控制器/微处理器U1的输入引脚I/O1相连，第五电阻R5的另一端和电源通信总线的负端接地，并在电源通信总线的正负端之间并接第六电阻R6，第一稳压芯片U2的电压输入端Vin与直流电源DC的正端相连，第一稳压芯片U2的电压输出端Vout与第一微控制器/微处理器U1的电压输入端DCC相连；
从机电路参照图2，包括第二微控制器/微处理器U3，由第四三极管S5、第五三极管S6和二极管D1构成的电子开关逻辑电路，储能电容C3，第二稳压芯片U4和电阻，第二微控制器/微处理器U3的输出引脚I/O2与第五三极管S6的基极相连，第五三极管S6的发射极接地，集电极通过第七电阻R7与第四三极管S5的基极相连，第四三极管S5的集电极和二极管D1的正端及电源通信总线的正端共接，第四三极管S5的发射极和二极管D1的负端及储能电容C3的正端共接，储能电容C3的负端接地，电源通信总线的正端与第二稳压芯片U4的电压输入端Vin及第八电阻R8的一端相连，第八电阻R8的另一端和第九电阻R9的一端及第二微控制器/微处理器U3的输入引脚I/O1相连，第九电阻R9的另一接地，第二稳压芯片U4的电压输出端Vout与第二微控制器/微处理器U3的电压输入端DCC相连。
从机电路中的第四三极管S5和二极管D1也可用一个带有反并二极管的场效应晶体管代替。
主机电路中的电子开关逻辑电路由第一微控制器/微处理器U1的输入输出I/O口控制，将数字信号调制成开关脉冲发送到电源通信总线上，在电源通信总线上以两种不同的脉冲宽度分别表示“0”和“1”信号；从机电路中的电子开关逻辑电路由第二微控制器/微处理器U3的输入输出I/O口控制，在主机电路发送信号的空隙，即低电压上，叠加返回“0”或“1”信号；主机电路和从机电路都可通过信号接收电路接收到来自电源通信总线上的电压脉冲信号，从而完成电源总线上的通信过程。
Claims (2)
1.一种电源线斩波通信收发电路，其特征是包括主机电路和从机电路两部分，主机电路包括第一微控制器/微处理器(U1)，由场效应晶体管(S1)、第一三极管(S2)、第二三极管(S3)、第三三极管(S4)构成的电子开关逻辑电路，直流电源(DC)、第一稳压芯片(U2)和电阻，第二三极管(S3)和第三三极管(S4)的基极分别与第一微控制器/微处理器(U1)的两个输出引脚(I/O2)、(I/O3)相连，第二三极管(S3)和第三三极管(S4)的发射极均接地，第三三极管(S4)的集电极与第三电阻(R3)的一端相连，第三电阻(R3)的另一端和第一三极管(S2)的集电极及场效应晶体管(S1)的门极共接，第二三极管(S3)的集电极通过第二电阻(R2)与第一三极管(S2)的基极相连，场效应晶体管(S1)的源极与第一电阻(R1)的一端相连，第一电阻(R1)的另一端和第一三极管(S2)的发射极及直流电源(DC)的正端共接，场效应晶体管(S1)的漏极和电源通信总线的正端及第四电阻(R4)的一端相连，第四电阻(R4)的另一端与第五电阻(R5)的一端及第一微控制器/微处理器(U1)的输入引脚(I/O1)相连，第五电阻(R5)的另一端和电源通信总线的负端接地，并在电源通信总线的正负端之间并接第六电阻(R6)，第一稳压芯片(U2)的电压输入端(Vin)与直流电源(DC)的正端相连，第一稳压芯片(U2)的电压输出端(Vout)与第一微控制器/微处理器(U1)的电压输入端(DCC)相连；
从机电路包括第二微控制器/微处理器(U3)，由第四三极管(S5)、第五三极管(S6)和二极管(D1)构成的电子开关逻辑电路，储能电容(C3)，第二稳压芯片(U4)和电阻，第二微控制器/微处理器(U3)的输出引脚(I/O2)与第五三极管(S6)的基极相连，第五三极管(S6)的发射极接地，集电极通过第七电阻(R7)与第四三极管(S5)的基极相连，第四三极管(S5)的集电极和二极管(D1)的正端及电源通信总线的正端共接，第四三极管(S5)的发射极和二极管(D1)的负端及储能电容(C3)的正端共接，储能电容(C3)的负端接地，电源通信总线的正端与第二稳压芯片(U4)的电压输入端(Vin)及第八电阻(R8)的一端相连，第八电阻(R8)的另一端和第九电阻(R9)的一端及第二微控制器/微处理器(U3)的输入引脚(I/O1)相连，第九电阻(R9)的另一接地，第二稳压芯片(U4)的电压输出端(Vout)与第二微控制器/微处理器(U3)的电压输入端(DCC)相连；
主机电路和从机电路通过一对电源通信总线相连，主机电路的第一微控制器/微处理器(U1)通过控制主机的电子开关逻辑电路将数字信号调制成开关脉冲发送到电源通信总线上，在电源通信总线上以两种不同的脉冲宽度分别表示“0”和“1”信号；从机电路的第二微控制器/微处理器(U3)控制从机的电子开关逻辑电路，在主机电路发送信号的空隙，叠加返回“0”或“1”信号；主机电路和从机电路都通过信号接收电路接收来自电源通信总线上的电压脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的电源线通信收发电路，其特征是从机电路中的第四三极管(S5)和二极管(D1)为一个带有反并二极管的场效应晶体管。
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