CN101388932B - 通讯、供电合一的数据传输系统 - Google Patents

通讯、供电合一的数据传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一种通讯、供电合一的数据传输系统，包括通讯线路，其特征在于所述的通讯线路为两根导线，且通讯、供电合一的数据传输系统还包括至少一个数据采集终端和集中器，各数据采集终端通过通讯线路并联接入集中器。本发明在数据采集终端与集中器之间采用两根导线，既传输数据信号又传输地址信号，简化了通讯线路，集中器发出方波信号，正半周用来呼叫数据采集终端和向其供电，负半周供数据采集终端向集中器传输数据，故此大大降低了控制电路的复杂度，有效降低了设备的成本。同时，由于取消了数据采集终端中设置的电池，能够使数据采集终端的外形减小，降低使用成本，方便普通用户的使用。

Description

通讯、供电合一的数据传输系统
技术领域
本发明涉及一种是远传数据采集通讯装置，尤其涉及一种通讯、供电合一的数据传输系统。
技术背景
广大建设单位和物业管理企业为了实现楼宇的自动化管理，降低人工管理的成本投入以及减少对业主日常生活的打扰，逐步采用远传抄表系统取代传统人工方式。而目前广泛采用的远传抄表系统包括安置于楼宇中不同业主房内计量有关水、电、气等数据的数据采集终端，位于主控机房的数据采集器，以及两者之间的通讯线路。这种数据采集终端需要通过通讯线路分别与数据集中控制相连接，数据线路与地址线路向分离或分时复用，通讯线路比较复杂，故通讯协议与控制电路比较复杂，同时数据采集终端内部必须采用电池为其供电，维持数据采集终端的正常工作。采用电池为数据采集终端，由于要不断的更换电池，降低了远传抄表系统的方便性，并且增加了用户的经济负担。
发明内容
本发明的目的简化数据采集终端与集中控制器的通讯线路及其通信协议，并且取消了现有技术中的供电电池，提供了一种通讯、供电合一的数据传输系统。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种通讯、供电合一的数据传输系统，包括通讯线路，所述的通讯线路为两根导线，且通讯、供电合一的数据传输系统还包括至少一个数据采集终端和集中器，各数据采集终端通过通讯线路并联接入集中器。
数据采集终端内设有与通讯线路连接的供电电路、寻址控制电路、数据通讯电路，供电电路与数据采集终端内其他电子电路连接，寻址控制电路与数据控制器的输入端连接，数据通讯电路与数据控制器的输出端连接。
供电电路为：第一二极管的负极与第一电阻串联连接，并连接到运放的正相输入端，稳压二极管的负极与运放正相输入端连接，其正极接地；运放的信号正相输入端连接第一电容的正极，第一电容的负极接地；运放的信号反相输入端接地；运放的反相输入端与运放的输出端连接。
寻址控制电路为：与输入导线连接的第二电阻连接第一三极管的基极，第一三极管发射极连接数据控制器的输入端，第一三极管的集电极接地，且与一根导线连接。
数据通讯电路为：第三二极管的阳极与第二三极管的基极连接，且第三二极管的阳极与数据控制器的输出端连接；第二三极管的发射极接地，其集电极与第二二极管的阳极连接，第二二极管的阴极与输入导线连接。
集中器包括采集器输出电路，其与第三三极管的基极连接，数据接收电路、信号放大电路和单片机。
数据接收电路包括：输入数据端连接第三三极管的发射极，第三三极管的集电极与正电源连接，其发射极与第三电阻连接，第三电阻的另一端与第四电阻连接，且第三电阻的另一端又与信号放大电路连接，第四电阻的另一端与负电源连接。
数据采集终端为256台。
本发明在数据采集终端与集中器之间采用两根导线，既传输数据信号又传输地址信号，简化了通讯线路，集中器发出方波信号，正半周用来呼叫数据采集终端和向其供电，负半周供数据采集终端向集中器传输数据，故此大大降低了控制电路的复杂度，有效降低了设备的成本。同时，由于取消了数据采集终端中设置的电池，能够使数据采集终端的外形减小，降低使用成本，方便普通用户的使用。
附图说明
图1为本发明的数据传输系统方框图。
图2为本发明的数据传输电压波形图。
图3为本发明的数据传输系统电路原理图。
具体实施方式
如图1所示的通讯、供电合一的数据传输系统的数据传输系统方框图，包括通讯线路2，通讯线路2为两根导线，且通讯、供电合一的数据传输系统还包括至少一个数据采集终端3和集中器1，图中数据采集终端3共256台，各数据采集终端3通过通讯线路2并联接入集中器1。
如图2所示的集中通讯、供电合一的数据传输系统的数据传输电压波形图，通讯线路2上传输的电信号为方波串，方波分为长方波和窄方波，且每个方波包括高电平6和低电平7。方波的高电平6为+12V，低电平7为-12V，且分为长方波和窄方波，长方波周期为80ms，短方波周期为60ms，占空比为50％。每组方波串中，以长方波作为脉冲地址码的起点，后接256个窄方波。
如图3所示的通讯、供电合一的数据传输系统的数据传输系统电路原理图，所述的数据采集终端3内设有与通讯线路2连接的供电电路、寻址控制电路、数据通讯电路，供电电路与数据采集终端3内其他电子电路连接，寻址控制电路与数据控制器4的输入端连接，数据通讯电路与数据控制器4的输出端连接。所述的供电电路为：第一二极管D1的负极与第一电阻R1串联连接，并连接到运放5的正相输入端，稳压二极管的负极与运放5正相输入端连接，其正极接地；运放5的信号正相输入端连接第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地；运放5的信号反相输入端接地；运放5的反相输入端与运放5的输出端连接。寻址控制电路为：与输入导线连接的第二电阻R2连接第一三极管T1的基极，第一三极管T1发射极连接数据控制器4的输入端，第一三极管T1的集电极接地，且与一根导线连接。数据通讯电路为：第三二极管D3的阳极与第二三极管T2的基极连接，且第三二极管D3的阳极与数据控制器4的输出端连接；第二三极管T2的发射极接地，其集电极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与输入导线连接。所述的集中器1包括采集器输出电路，其与第三三极管T3的基极连接，数据接收电路、信号放大电路和单片机。数据接收电路包括：输入数据端连接第三三极管T3的发射极，第三三极管T3的集电极与正电源连接，其发射极与第三电阻R3连接，第三电阻R3的另一端与第四电阻R4连接，且第三电阻R3的另一端又与信号放大电路连接，第四电阻R4的另一端与负电源连接。
具体地说，信号经采集器输出电路和第三三极管T3后，通过通讯线路2进入数据采集终端3。通讯线路2上传输的是方波脉冲串，其正脉冲6经过第一二极管D1的半波整流，再经过第一电容C1的滤波和稳压二极管的稳压，进入运放正相输入端。所述的运放为LM324，是四运放，并由其构成电压跟随电路，其输出为+5V电压，供电给数据采集终端3内其他电子电路使用。通讯线路2上传输的负脉冲7进入第二二极管D2，但因其为负脉冲7，使第三三极管T3处于截止状态，第三三极管T3不导通。
同时，集中器1经通讯线路2发出的方波脉冲串，由于在正半周内负载能力强，集中器1输出内阻近于零，故用来呼叫各数据采集终端3并对其供电；负半周时，集中器1具有一定的输出内阻用来接收数据采集终端3传来的数据。所以，正脉冲6呼叫信号在正半周内，经数据采集终端3的第二电阻R2和第一三极管T1引入数据控制器4。所述的数据控制器4为单片机2051，当呼叫地址码与数据采集终端3的地址码相同时，在紧接着的负半周，2051通过第二三极管T2和第二二极管D2向集中器1传输数据信号。数据采集终端3经通讯线路2发回的数据信号，由集中器1中的第三电阻R3和第四电阻R4接收信号。第三电阻R3和第四电阻R4都为2KΩ，信号经放大电路放大后送单片机处理，从而完成数据传输任务。
另一方面，为保证集中器1有较大的带负载能力，能带动256个数据采集终端3，采用第三三极管T3的发射极作为集中器1的数据输出端。同时为确保整流稳压后数据采集终端3能够得到+5V的电压，考虑到线路损失、电压波动等因素的影响，将集中器1输出电压的幅值设计为12V。本设计中，集中器1的输出功率为20W。
集中器1与数据采集终端3的通讯协议和工作过程如下：
1)每个长方波后，开始一次对数据采集终端3的巡呼。长方波n0后的短方波个数为呼叫终端3的地址码，短方波的周期为60ms。第一个短脉冲n1表示呼叫第1个终端，第i(i＜＝256)个脉冲，表示呼叫第i个终端，直至下一个长方波的到来，完成一次呼叫循环。
2)每个终端3在接收到对应的地址码呼叫后，在该次脉冲的负半周时间内发出数据信息信号。
3)每次呼叫时，只能有一个，其地址码与呼叫地址码相同的数据采集终端3向集中器1进行数据传输。其它没被呼叫的数据采集终端3，要保持缄默，也就是第二三极管T2不能导通。
3)短脉冲7负半周的前5ms为准备时间，接着的25ms时间为被呼叫的数据采集终端3向集中器1发送数据时间。

Claims (6)

1.一种通讯、供电合一的数据传输系统，包括通讯线路(2)，其特征在于所述的通讯线路(2)为两根导线，通讯线路(2)上传输的电信号为方波脉冲串，且通讯、供电合一的数据传输系统还包括至少一个数据采集终端(3)和集中器(1)，各数据采集终端(3)通过通讯线路(2)并联接入集中器(1)；所述的数据采集终端(3)内设有与通讯线路(2)连接的供电电路、寻址控制电路和数据通讯电路，供电电路与数据采集终端(3)内其他电子电路连接，寻址控制电路与数据控制器(4)的输入端连接，数据通讯电路与数据控制器(4)的输出端连接；所述的集中器(1)包括采集器输出电路，其与第三三极管(T3)的基极连接，数据接收电路、信号放大电路和单片机；
其中，集中器(1)经通讯线路(2)发出方波脉冲串，所述的方波包括长方波和窄方波；本数据传输系统利用方波脉冲串的正半周向数据采集终端(3)呼叫并向其供电，在负半周时集中器(1)用来接收数据采集终端(3)传来的数据，具体通信步骤如下：
1)每个长方波后，开始一次对数据采集终端(3)的巡呼；长方波后的窄方波个数为呼叫数据采集终端(3)的地址码，直至下一个长方波的到来，完成一次呼叫循环；
2)每个数据采集终端(3)在接收到对应的地址码呼叫后，在该次脉冲的负半周时间内发出数据信息信号；
3)每次呼叫时，只能有一个其地址码与呼叫地址码相同的数据采集终端(3)向集中器(1)进行数据传输；其它没被呼叫的数据采集终端(3)保持缄默；
3)窄方波负半周包括准备时间和数据采集终端(3)向集中器(1)发送数据时间。
2.根据权利要求1所述的通讯、供电合一的数据传输系统，其特征在于所述的供电电路为：第一二极管(D1)的负极与第一电阻(R1)串联连接，并连接到运放(5)的正相输入端，稳压二极管的负极与运放(5)正相输入端连接，其正极接地；运放(5)的信号正相输入端连接第一电容(C1)的正极，第一电容(C1)的负极接地；运放(5)的信号反相输入端接地；运放(5)的反相输入端与运放(5)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的通讯、供电合一的数据传输系统，其特征在于所述的寻址控制电路为：与输入导线连接的第二电阻(R2)连接第一三极管(T1)的基极，第一三极管(T1)发射极连接数据控制器(4)的输入端，第一三极管(T1)的集电极接地，且与一根导线连接。
4.根据权利要求1所述的通讯、供电合一的数据传输系统，其特征在于所述的数据通讯电路为：第三二极管(D3)的阳极与第二三极管(T2)的基极连接，且第三二极管(D3)的阳极与数据控制器(4)的输出端连接；第二三极管(T2)的发射极接地，其集电极与第二二极管(D2)的阳极连接，第二二极管(D2)的阴极与输入导线连接。
5.根据权利要求1所述的通讯、供电合一的数据传输系统，其特征在于所述的数据接收电路包括：输入数据端连接第三三极管(T3)的发射极，第三三极管(T3)的集电极与正电源连接，其发射极与第三电阻(R3)连接，第三电阻(R3)的另一端与第四电阻(R4)连接，且第三电阻(R3)的另一端又与信号放大电路连接，第四电阻(R4)的另一端与负电源连接。
6.根据权利要求1所述的通讯、供电合一的数据传输系统，其特征在于所述的数据采集终端(3)为256台。
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