CN102045087B

CN102045087B - 简化交流电网通信系统

Info

Publication number: CN102045087B
Application number: CN 200910110201
Authority: CN
Inventors: 邓锦辉; 林博; 刘桂云
Original assignee: Fremont Micro Devices Shenzhen Ltd
Current assignee: Huimang Microelectronics Shenzhen Co ltd
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-10-21
Also published as: CN102045087A

Abstract

本发明涉及一种简化交流电网通信系统，包括：连接到交流电源的调制开关，设置在接入到所述交流电网的电器侧的AC/DC转换模块和信号识别模块；所述调制开关在开启状态、关闭状态和调制状态之间切换；所述AC/DC转换模块，用于在所述调制开关的控制下接收交流输入信号并将所述接收到的交流输入信号转换成全波整流信号和半波整流信号；所述信号识别模块，用于接收所述全波整流信号和半波整流信号，并基于设定的通信协议将所述全波整流信号和半波整流信号转换成用于调制开关和电器间通信的通信信号。实施本发明的简化交流电网通信系统，可以实现快速，高效的单点通信。

Description

简化交流电网通信系统

技术领域

本发明涉及通信系统，更具体地说，涉及一种简化交流电网通信系统。

背景技术

在传统的交流电网络中，火线和地线只能为用电器提供能量，而无法向用电器传递信号。必要的控制输入都位于用电器自身并且都是低电压下的直流输入信号。

为了解决该问题，申请日为2009年7月16日，名为“交流电网通信系统”的发明专利申请CN200910108765.6提供了一种交流电网通信系统，其可通过检测半波整流时间来识别“0”，“1”信号进而组成复杂的指令来完成对电器的操作。该技术的优点在于可以实现多点控制，以及传送复杂的信息。但是由于通信速率的限制，识别“0”，“1”信号本身将花费较长的时间，因此识别由“0”，“1”信号组成的指令花费的时间无疑更长。并且在一些实际的交流电网系统中，各电器之间无需独立的操作，因而不需要多点通信；此外电器要进行的操作也非常简单，因而也不需要复杂的指令。在这些情况下，使用上述交流电网通信系统所述的通信方法显然在效率和速率上都不是最理想的。

因此，需要一种简化交流电网通信系统，可以实现快速，高效的单点通信。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有的针对多点通信的简化交流电网通信系统效率和速率较低的缺陷，提供一种可以实现快速，高效的单点通信的简化交流电网通信系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种简化交流电网通信系统，包括：

连接到交流电源的调制开关，设置在接入到交流电网的电器侧的AC/DC转换模块和信号识别模块；

所述调制开关在开启状态、关闭状态和调制状态之间切换；

所述AC/DC转换模块，用于在所述调制开关的控制下接收交流输入信号并将所述接收到的交流输入信号转换成全波整流信号和半波整流信号；

所述信号识别模块，用于接收所述全波整流信号和半波整流信号，并基于设定的通信协议将所述全波整流信号和半波整流信号转换成用于调制开关和电器间通信的通信信号；

其中，所述调制开关包括微控制单元（MCU）模块，用于产生精确的控制信号以控制所述调制开关在开启状态和调制状态间切换；所述调制开关包括串联的电源开关和状态切换开关，其中所述状态切换开关包括动触头、闭合触点、调制触点和二极管，其中所述二极管的阳极连接到调制触点、阴极连接到闭合触点，所述MCU模块精确控制所述动触头连接到调制触点时产生调制状态的调制切换时间；当所述电源开关断开时，整个所述调制开关断开；当所述电源开关闭合，且所述动触头连接到所述调节触点时，所述调制开关产生调制状态；

当调制开关处于调制状态时，所述AC/DC转换模块生成半波整流信号；当调制开关处于开启状态时，所述AC/DC转换模块生成全波整流信号；

所述信号识别模块在接收时长为第一时间的时间段内接收半波整流信号，在接收时长为第二时间的时间段内接收全波整流信号，以生成标识有效操作开始的起始通信信号；所述信号识别模块在接收时长为第三时间的时间段内接收半波整流信号，在接收时长为第四时间的时间段内接收全波整流信号，以生成标识操作数的步进通信信号；所述信号识别模块在接收时长为第五时间的时间段内接收全波整流信号以生成标识有效操作结束的结束通信信号。

在本发明所述的简化交流电网通信系统中，所述第一时间为0.16s，所述第二时间为0.04s，所述第三时间为0.04s，所述第四时间为0.04s，所述第五时间为0.25s。在本实施例中，每个步进通信信号表示递增一个步长。

在本发明所述的简化交流电网通信系统中，所述第一时间为0.1s，所述第二时间为0.04s，所述第三时间为0.04s，所述第四时间为0.04s，所述第五时间为0.25s。在本实施例中，每个步进通信信号表示递减一个步长。

在本发明所述的简化交流电网通信系统中，进一步包括设置在电器侧的信息反馈模块，用于判定和反馈电器的通信状态，其中所述电器的通信状态包括空闲状态、接收状态和执行状态。

实施本发明的简化交流电网通信系统，可以实现快速，高效的单点通信。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是根据本发明的简化交流电网通信系统的逻辑框图；

图2是根据本发明的简化交流电网通信系统的电路原理图；

图3是根据本发明的简化交流电网通信系统的一个实施例的调制开关的电路原理图；

图4是图2示出的实施例的整流信号和通信信号的波形图；

图5是根据本发明的简化交流电网通信系统的通信时隙图；

图6是根据本发明的简化交流电网通信系统的操作指令示意图；

图7是根据本发明的简化交流电网通信系统的“START”指令的通信时隙图；

图8是根据本发明的简化交流电网通信系统的信息反馈的示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明的简化交流电网通信系统的逻辑框图。如图1所示，该简化交流电网通信系统包括：连接到交流电源的调制开关，设置在接入到所述交流电网的电器侧的AC/DC转换模块和信号识别模块。其中所述调制开关在开启状态、关闭状态和调制状态之间切换。所述AC/DC转换模块，用于在所述调制开关的控制下接收交流输入信号并将所述接收到的交流输入信号转换成全波整流信号和半波整流信号。所述信号识别模块，用于接收所述全波整流信号和半波整流信号，并基于设定的通信协议将所述全波整流信号和半波整流信号转换成用于调制开关和电器间通信的通信信号。由图1可知，通过使用调制开关，可以在不改变原有电网线路的前提下实现了与电器的快速，高效的单点通信。在本发明中，单点通信可以指调制开关把一个或一组通信信号发送给一个电器，也可指调制开关把同一个或同一组通信信号同时或不同时发送给多个电器。

图2是根据本发明的简化交流电网通信系统的电路原理图。如图2所示，所述AC/DC转换模块包括整流全桥BR1，直流输出二极管D1和直流输出电容C1、调制状态输出二极管D2、调制状态输出电容C2和第一电阻R。所述整流全桥BR1的第一输入端经调制开关连接到交流电源，第二输入端连接到交流地。所述整流全桥BR1的第一输出端连接到直流输出二极管D1的阳极和所述调制状态输出二极管D2的阳极，所述直流输出二极管D1的阴极连接到直流输出电容C1的正极，所述直流输出电容C1的负极连接到所述整流全桥BR1的第二输出端和所述调制状态输出电容C2的负极，所述调制状态输出二极管D2的阴极连接到调制状态输出电容C1的阳极，所述第一电阻R连接到所述调制状态输出电容C2的两端。

在该实施例中，直流输出电容C1提供直流输出电压，取值10uF。调制状态输出电容C2及电阻R用于全波信号检测，取值1pF和10M。当调制开关处于开启状态时，AC-DC转换模块是进行全波整流；当调制开关处于调制状态时，AC-DC转换模块进行的是半波整流，如图4所示。

所述信号识别模块接收第一时间的半波整流信号和第二时间的全波整流信号以生成标识有效操作开始的起始通信信号，也就是“START”信号。所述信号识别模块接收第三时间的半波整流信号和第四时间的全波整流信号以生成标识操作数的步进通信信号，也就是“step”信号。所述信号识别模块接收第五时间的全波整流信号以生成标识有效操作结束的结束通信信号，也就是“END”信号。

图5是根据本发明的简化交流电网通信系统的通信时隙图。如图5所示，“START”信号由0.16s的半波时间的半波整流信号和0.04s的全波时间的全波整流信号构成，“END”信号由0.25s的全波时间的全波整流信号构成，“step”信号由0.04s的半波时间的半波整流信号和0.04s的全波时间的全波整流信号构成。

本领域技术人员知悉，虽然此处示出了一个优选时隙定义的实施例。但是本发明并不受到此处具体时间长度的限制。譬如，“START”信号可由0.12s的半波时间的半波整流信号和0.08s的全波时间的全波整流信号构成。“END”信号由0.5s的全波时间的全波整流信号构成，“step”信号由0.08s的半波时间的半波整流信号和0.08s的全波时间的全波整流信号构成。

图6是根据本发明的简化交流电网通信系统的操作指令示意图。如图6所示，“START”信号是传输开始的标志，只有在“START”信号之后的“step”信号才是有效的。“END”信号是传输结束的标志，“END”信号之后出现的“step”信号都将无效，要想开始新的传输必须再次发送“START”信号。

START信号除了标志通信的起始之外，还可被赋予更复杂的意义。如图7所示的两种通信时隙中，“UP”信号和“DOWN”信号都具有“START”信号的作用。所不同的是，“UP”信号是由0.16s的半波时间的半波整流信号和0.04s的全波时间的全波整流信号构成。“DOWN”信号是由0.1s的半波时间的半波整流信号和0.04s的全波时间的全波整流信号构成。由“UP”信号起始的通信中，每一个“step”信号表示递增一个步长；由“DOWN”信号起始的通信中，每一个“step”信号表示递减一个步长。

在本发明的另一优选实施例中，也可以定义由“UP”信号起始的通信中，每一个“step”信号表示递减一个步长；由“DOWN”信号起始的通信中，每一个“step”信号表示递增一个步长。

本领域技术人员知悉，除图2中示出的实施例外，根据本发明的简化交流电网通信系统还可采用其他的方式实现，具体可参见，申请日为2009年6月30日，名为“交流系统中的直流控制装置”的发明专利申请CN200910108431.9和申请日为2009年7月16日，名为“交流电网通信系统”的发明专利申请CN200910108765.6的描述，这两篇专利在此结合引用，以作参考。

图3是根据本发明的交流电网通信系统的调制开关的结构示意图。如图3所示，本发明的调制开关可包括串联的电源开关和状态切换开关。其还进一步包括MCU模块。其中所述状态切换开关包括动触头3、闭合触点1、调制触点2和二极管，其中所述二极管的阳极连接到调制触点2、阴极连接到闭合触点1。MCU模块精确控制所述动触头3连接到调制触点2时产生调制状态的调制切换时间。

在该实施例中，所述电源开关断开时，整个调制开关断开。当所述电源开关闭合，且调制开关的动触头3连接到调制触点2时，可产生调制状态。

在本发明的又一实施例中，所述二极管的阴极连接到所述调制触点2、阳极连接到闭合触点1。在本发明的简化实施例中，当无需进行非常精确的时间控制时，MCU模块可以省略。

本领域技术人员知悉，除图3中示出的实施例外，根据本发明的简化交流电网通信系统的调制开关还可采用其他的方式实现，具体可参见，申请日为2009年6月30日，名为“交流系统中的直流控制装置”的发明专利申请CN200910108431.9和申请日为2009年7月16日，名为“交流电网通信系统”的发明专利申请CN200910108765.6的描述，这两篇专利在此结合引用，以作参考。

由于交流电网特性的限制，只能实现从调制开关到电器的单向通信，而无法实现从电器到调制开关的通信。为此，可以在电器端增加信息反馈模块，进而采用声音或光等方式反馈人可以接收的信号。如图8所示为一种采用LED灯的反馈方式。电器的通信状态可分为“空闲状态”，“接收状态”，“执行状态”3个状态，可以用“灯灭”，“闪烁”，“常亮”3种方式显示。

在本发明的其他实施例中，还可以采用显示模块来显示“空闲状态”，“接收状态”，“执行状态”。在本发明的另一实施例中，可以采用讯响器来表示。譬如，讯响器发出“滴”的响声表示“接收状态”，发出“嘟”的响声表示执行状态”，而不发出响声表示“空闲状态”。本领域技术人员还可根据需要，采用其他的方式来表示不同的运行状态。

在本发明的另一实施例中，除了显示通信状态外，各个电器还可包括存储模块，用来根据指令存储、更新数据。

实施本发明，通过定义了一种简化交流电网通信协议，在不改变原有电网线路的前提下实现与电器的快速，高效的单点通信。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims

1.一种简化交流电网通信系统，其特征在于，包括：

所述调制开关在开启状态、关闭状态和调制状态之间切换；

其中，所述调制开关包括微控制单元（MCU）模块，用于产生精确的控制信号以控制所述调制开关在开启状态和调制状态间切换；所述调制开关包括串联的电源开关和状态切换开关，其中所述状态切换开关包括动触头、闭合触点、调制触点和二极管，其中所述二极管的阳极连接到调制触点、阴极连接到闭合触点，所述MCU模块精确控制所述动触头连接到调制触点时产生调制状态的调制切换时间；当所述电源开关断开时，整个所述调制开关断开；当所述电源开关闭合，且所述动触头连接到所述调制触点时，所述调制开关产生调制状态；

2.根据权利要求1所述的简化交流电网通信系统，其特征在于，所述第一时间为0.16s，所述第二时间为0.04s，所述第三时间为0.04s，所述第四时间为0.04s，所述第五时间为0.25s。

3.根据权利要求2所述的简化交流电网通信系统，其特征在于，每个步进通信信号表示递增一个步长。

4.根据权利要求1所述的简化交流电网通信系统，其特征在于，所述第一时间为0.1s，所述第二时间为0.04s，所述第三时间为0.04s，所述第四时间为0.04s，所述第五时间为0.25s。

5.根据权利要求4所述的简化交流电网通信系统，其特征在于，每个步进通信信号表示递减一个步长。

6.根据权利要求1所述的简化交流电网通信系统，其特征在于，进一步包括设置在电器侧的信息反馈模块，用于判定和反馈电器的通信状态，其中所述电器的通信状态包括空闲状态、接收状态和执行状态。