CN103973338A

CN103973338A - 电力线载波控制模块

Info

Publication number: CN103973338A
Application number: CN201310043499.XA
Authority: CN
Inventors: 刘锦文; 吴昆豪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明有关于一种电力线载波控制模块，包括一微控制器、一光耦合隔离单元、一数字输入单元、一缓冲单元、一数字输出单元、一模拟对数字转换单元、一模拟输入单元、一数字转模拟转换单元、一模拟输出单元、一第一电力线载波模块、一第二电力线载波模块。本发明为应用于路灯控制或工业控制等领域的电力线载波控制器，具有达到可跨相位与跨电表工作的功效，并可应用在AC12V~440V的电力回路。

Description

电力线载波控制模块

技术领域

本发明关于一种电力线载波控制模块，特别是一种以主从模式同时双工工作的电力线载波控制模块。

背景技术

电力线载波是一种利用现有的市电交流回路进行通讯传输的技术，省去了铺线工程，而被广泛地用于电缆防窃、各类灯具控制以及工业上如监控系统的云台或马达的控制。

惟，电力线载波目前存在诸多待解决的技术瓶颈，首先，电力线负载重的时候会导致传输距离不长，而现有的解决手段，是通过在线路间需串接中继器达到放大信号的效果，却有违使用现有回路的方便性，又增加了成本。

此外，配电变压器对电力线载波信号有阻隔作用，所以电力线载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送，不同的电力回路无法互通；又，若通讯距离很近时，不同相位间可能会受到彼此信号的干扰，而家庭用电220VAC可分为两个相位，每个相位110VAC，两相位间信号无法相连，以致电力载波信号只能在单相电力线上传输，限制了电力线载波的应用范围，也影响了应用上的稳定程度。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种以主从模式并同时双工工作的电力线载波控制模块。

为达上述的目的，发明人以本发明提出一种电力线载波控制模块，所述电力线载波控制模块包括：一微控制器，所述微控制器具有一第一连接端口单元、一第二连接端口单元、一第一通讯单元、一第二通讯单元及一总线单元；一光耦合隔离单元，所述光耦合隔离单元与所述第一连接端口单元电性连接；一数字输入单元，所述数字输入单元与所述光耦合隔离单元电性连接；一缓冲单元，所述缓冲单元与所述第二连接端口单元电性连接；一数字输出单元，所述数字输出单元与所述缓冲单元电性连接；一模拟对数字转换单元，所述模拟对数字转换单元与所述总线单元电性连接；一模拟输入单元，所述模拟输入单元与所述模拟对数字转换单元电性连接；一数字转模拟转换单元，所述数字转模拟转换单元与所述总线单元电性连接；一模拟输出单元，所述模拟输出单元与所述数字转模拟转换单元电性连接；一第一电力线载波模块，所述第一电力线载波模块与所述第一通讯单元、一第一电力线回路及一第二电力线回路电性连接；一第二电力线载波模块，所述第二电力线载波模块与所述第二通讯单元、所述第一电力线回路及所述第二电力线回路电性连接，又，所述第二电力线载波模块与所述第一电力线载波模块电性连接。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述微控制器还包括一输入／输出单元，所述输入／输出单元连接一中继设定单元。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述第一电力线回路及所述第二电力线回路为不同的市电回路，所述第一电力线回路及所述第二电力线回路的电压范围为AC12V~440V。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述第一通讯单元及所述第二通讯单元为UART通讯接口。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述UART通讯接口为RS-232或RS-485。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，还包括一接口转接单元，所述接口转接单元与所述总线单元电性连接。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述总线单元转接为UART通讯接口。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述总线单元为SPI接口。

进一步地，本发明所述的电力线载波控制模块，其中，所述第一电力线载波模块及所述第二电力线载波模块分别与一定址单元电性连接，这些定址单元的位数为16bit。

本发明的优点在于，通过工作在不同频率的电力线模块：

1.可同时作为主端与从端，可并接管理以有效缩短管理时间或可串接管理达到较远距离的传输。

2.可跨相位、跨电表工作。

3.电压范围适用于工业规范，便于工业自动控制。

附图说明

图1是本发明方块图。

其中，附图标记：

电力线载波控制模块.1 微控制器.2

第一连接端口单元.21 第二连接端口单元.22

第一通讯单元.23 第二通讯单元.24

总线单元.25 输入／输出单元.26

中继设定单元.27 光耦合隔离单元.31

数字输入单元.32 缓冲单元.33

数字输出单元.34 模拟对数字转换单元.41

模拟输入单元.42 数字转模拟转换单元.43

模拟输出单元.44 第一电力线载波模块.5

第二电力线载波模块.6 定址单元.51、61

接口转接单元.7 第一电力线回路.81

第二电力线回路.82

具体实施方式

为了使贵审查委员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

首先，请参照图1，说明本发明一种电力线载波控制模块1，其包括：一微控制器2、一光耦合隔离单元31、一数字输入单元32、一缓冲单元33、一数字输出单元34、一模拟对数字转换单元41、一模拟输入单元42、一数字转模拟转换单元43、一模拟输出单元44、一第一电力线载波模块5、一第二电力线载波模块6。

请继续参照第1图，以应用于路灯控管为例，说明本发明电力线载波控制模块1各元件的连结关系，其中，所述微控制器2具有一第一连接端口单元21、一第二连接端口单元22、为UART（可为RS-232或RS-485）通讯接口的一第一通讯单元23与一第二通讯单元24及一为SPI接口（Serial PeripheralInterface，四线制串列总线接口）的总线单元25；

所述数字输入单元32与所述光耦合隔离单元31电性连接，所述光耦合隔离单元31与所述第一连接端口单元21电性连接，其中，所述数字输入单元32可检测路灯为开或为关的状态，并将路灯的状态信号经由所述光耦合隔离单元31输入至所述第一连接端口单元21；

所述缓冲单元33与所述第二连接端口单元22电性连接，所述数字输出单元34与所述缓冲单元33电性连接，使所述微控制器2输出控制信号经由所述缓冲单元33至所述数字输出单元34，以控制灯的启闭。

接续着，所述模拟对数字转换单元41与所述总线单元25电性连接，所述模拟输入单元42与所述模拟对数字转换单元41电性连接，其中，所述模拟输入单元42检测如光的温度、明暗，并将温度或明暗这样的模拟信号由所述模拟对数字转换单元41转换为数字信号，并使数字信号经所述总线单元25输入所述微控制器2；

所述数字转模拟转换单元43与所述总线单元25电性连接所述模拟输出单元44与所述数字转模拟转换单元43电性连接，其中，所述微控制器2经所述总线单元25输出一数字信号，并由所述数字转模拟转换单元43转换为模拟信号输出至所述模拟输出单元44，以控制灯的明暗，所述总线单元25更可进一步连接一接口转接单元7转换为其他UART接口（如RS-232或RS-485），便于使用者利用电脑控制本发明，来监控与控制路灯；

所述第一电力线载波模块5与所述第一通讯单元23及一第一电力线回路81、一第二电力线回路82电性连接，所述第二电力线载波模块6与所述第二通讯单元24及所述第一电力线回路81、所述第二电力线回路82电性连接，并且，所述第二电力线载波模块6与所述第一电力线载波模块5电性连接，其中，所述第一电力线回路81及第二电力线回路82为不同的市电回路，所述第一电力线回路81及所述第二电力线回路82的电压范围为AC12V~440V，又，所述第一电力线载波模块5及所述第二电力线载波模块6分别与一定址单元51、61电性连接，这些定址单元51、61的位数为16bit，可作精准度为16bit的CRC校验；

又，所述微控制器2还包括一输入／输出单元26，所述输入／输出单元26连接一中继设定单元27，用以放大信号。

本发明的通讯控制方式，举例而言，若第一电力线载波模块5作为主端、第二电力线载波模块6作为从端，第一电力线载波模块5的工作频率为115kHz、第二电力线载波模块6的工作频率为76kHz，因此，第一电力线载波模块5、第二电力线载波模块6以不同的工作频率同时工作，不需另外调变，加上应用Modbus通讯协定，因此，即可以主从模式来同时半双工工作，换句话说，单一的电力线控制模块，可同时作为主端（视为控制及通讯用）与从端（视为设在路灯中继用）来工作，假设有一状况，原先是一主端对十从端的管理，可改为两组一主端对五并行管理，缩短控制时间，或是可改为一主端对二从端，而其一从端又可作为主端串接另七从端来串接管理。

此外，承上段所述，因第一电力线载波模块5与第二电力线载波模块6分别工作在不同的频率，得设置在电力线回路上不同的电表段，或设置在电力线回路上不同的相位段，突破了电力线载波技术上的先天限制，以此双核心的模块同时工作，达到跨电表、跨相位工作的功效。

综上所述，本发明的电力线载波控制模块，可应用为家庭自动化、远端遥控窗帘、电缆防盗、路灯管理系统、电力抄表系统、电子广告看板或广泛应用于工业控制等诸多领域的电力线载波控制器，达到可跨相位与跨电表工作的功效，并可应用在AC12V~440V的电力回路。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电力线载波控制模块，其特征在于，包括：

一微控制器，所述微控制器具有一第一连接端口单元、一第二连接端口单元、一第一通讯单元、一第二通讯单元及一总线单元；

一光耦合隔离单元，所述光耦合隔离单元与所述第一连接端口单元电性连接；

一数字输入单元，所述数字输入单元与所述光耦合隔离单元电性连接；

一缓冲单元，所述缓冲单元与所述第二连接端口单元电性连接；

一数字输出单元，所述数字输出单元与所述缓冲单元电性连接；

一模拟对数字转换单元，所述模拟对数字转换单元与所述总线单元电性连接；

一模拟输入单元，所述模拟输入单元与所述模拟对数字转换单元电性连接；

一数字转模拟转换单元，所述数字转模拟转换单元与所述总线单元电性连接；

一模拟输出单元，所述模拟输出单元与所述数字转模拟转换单元电性连接；

一第一电力线载波模块，所述第一电力线载波模块与所述第一通讯单元、一第一电力线回路及一第二电力线回路电性连接；

一第二电力线载波模块，所述第二电力线载波模块与所述第二通讯单元、所述第一电力线回路及所述第二电力线回路电性连接，又，所述第二电力线载波模块与所述第一电力线载波模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述微控制器还包括一输入／输出单元，所述输入／输出单元连接一中继设定单元。

3.根据权利要求1所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述第一电力线回路及所述第二电力线回路为不同的市电回路，所述第一电力线回路及所述第二电力线回路的电压范围为AC12V~440V。

4.根据权利要求1所述的窗帘珠炼的固定装置，其特征在于，所述第一通讯单元及所述第二通讯单元为UART通讯接口。

5.根据权利要求4所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述UART通讯接口为RS-232或RS-485。

6.根据权利要求1所述的电力线载波控制模块，其特征在于，还包括一接口转接单元，所述接口转接单元与所述总线单元电性连接。

7.根据权利要求6所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述总线单元转接为UART通讯接口。

8.根据权利要求7所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述UART通讯接口为RS-232或RS-485。

9.根据权利要求1所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述总线单元为SPI接口。

10.根据权利要求1所述的电力线载波控制模块，其特征在于，所述第一电力线载波模块及所述第二电力线载波模块分别与一定址单元电性连接，所述定址单元的位数为16bit。