CN104601198B - 电力线载波终端控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波终端控制器，包括电力线载波通信模块、开关电源模块、MCU模块、电能参数采集模块、继电器开关模块和LED调光模块；变压器输出两路电压，一路输出直流5V电压，给MCU模块供电，另一路输出直流15V电压，给电力线载波通信模块供电，两路电压互相隔离，避免MCU外围晶振产生的频率对电力线载波通信有干扰，使电力线载波通信更加稳定，传输距离更远。而且，继电器开关模块中在继电器前端加入光耦，使继电器开关部分与控制继电器的MCU模块进行隔离，避免继电器开关动作时，产生少量的反击电压或者电流对MCU模块造成影响，使MCU模块能够更加稳定工作，从而使整个控制器更加稳定。

Description

电力线载波终端控制器

技术领域

本发明涉及电力线载波领域，具体是一种电力线载波终端控制器。

背景技术

电力线载波终端控制器一般包括电力线载波通信模块、开关电源模块、MCU模块、电能参数采集模块、继电器开关模块和LED调光模块；由开关电源模块为整个控制器供电；电力线载波通信模块与MCU模块、电能参数采集模块与MCU模块分别进行双向连接；继电器开关模块和LED调光模块分别连接于MCU模块的相应输出端。现有的这种电力线载波终端控制器，存在如下两个问题：

（1）MCU模块和给电力线载波通信模块由同一路电压供电，由于MCU模块中使用的晶振频率振荡以及通信信号都会对电力线载波通信产生影响，造成通信不稳定，通信距离短。

（2）继电器开关模块与MCU模块之间没有进行信号隔离，使用继电器开关模块控制比较大的负载时，会产生少量的反击电压或者电流对MCU模块造成影响，造成整个控制器工作不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作稳定的电力线载波终端控制器，其可使电力线载波通信更加稳定，传输距离更远。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

电力线载波终端控制器，包括电力线载波通信模块、开关电源模块、MCU模块、电能参数采集模块、继电器开关模块和LED调光模块；由开关电源模块为整个控制器供电；电力线载波通信模块与MCU模块、电能参数采集模块与MCU模块分别进行双向连接；继电器开关模块和LED调光模块分别连接于MCU模块的相应输出端；

开关电源模块包括依次连接的整流电路、滤波电路和变压器，变压器输出两路电压，一路输出直流5V电压，给MCU模块供电，另一路输出直流15V电压，给电力线载波通信模块供电；

继电器开关模块包括光耦、三极管和继电器，光耦连接于MCU模块的输出端与三极管的基极之间，继电器的线圈连接在电源与三极管的集电极之间；MCU模块输出高低电平，经过光耦隔离，控制三极管的开关，从而控制继电器的闭合与断开。

MCU模块采用新唐的NUC100系列单片机。

采用上述技术方案后，本发明的电力线载波终端控制器，变压器输出两路电压，一路输出直流5V电压，给MCU模块供电，另一路输出直流15V电压，给电力线载波通信模块供电，两路电压互相隔离，避免MCU外围晶振产生的频率对电力线载波通信有干扰，使电力线载波通信更加稳定，传输距离更远。而且，继电器开关模块中在继电器前端加入光耦，使继电器开关部分与控制继电器的MCU模块进行隔离，避免继电器开关动作时，产生少量的反击电压或者电流对MCU模块造成影响，使MCU模块能够更加稳定工作，从而使整个控制器更加稳定。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为图1中开关电源模块的电路原理图；

图3为图1中MCU模块的管脚分布示意图；

图4为图1中电能参数采集模块的电路原理图；

图5为图1中继电器开关模块的电路原理图；

图6为图1中LED调光模块的电路原理图。

具体实施方式

本发明的电力线载波终端控制器，如图1所示，包括电力线载波通信模块1、开关电源模块2、MCU模块3、电能参数采集模块4、继电器开关模块5和LED调光模块6；由开关电源模块2为整个控制器供电；电力线载波通信模块1与MCU模块3、电能参数采集模块4与MCU模块3分别进行双向连接；继电器开关模块5和LED调光模块6分别连接于MCU模块3的相应输出端。

如图2所示，开关电源模块2的输入端通过接口J1接交流220V，交流220V依次经保险丝F1和电感L1后送到整流桥D1进行整流，经RC滤波后送至变压器T1，变压器T1输出两路电压，一路输出经二极管D4送至稳压芯片U4，输出直流5V电压，给MCU模块3供电；另一路经过二极管D5，同时经过开关电源芯片U1的控制，再经过光耦U2隔离，接着经过可调稳压三极管U3稳压，最后经过电感L2滤波，输出直流15V电压，给电力线载波通信模块1供电，两路电压互相隔离，避免MCU模块3外围晶振产生的频率对电力线载波通信有干扰，使电力线载波通信更加稳定，传输距离更远。

MCU模块3采用新唐的NUC100系列的单片机，NUC100系列内嵌Cortex-M0核，最高频率可达到50MHZ，具有32K字节的Flash存储器，4K字节的SRAM和4K字节用于存储ISP引导代码的ROM,具有非常丰富的外设，如GPIO口、定时器、I2C、PWM定时器、UART、SPI、看门狗定时器、RTC、ADC、PDMA等。MCU模块3的管脚分如图3所示。

如图4所示，电能参数采集模块4的电能参数采集芯片采用单相防窃电计量芯片RN8209G，单相防窃电计量芯片RN8209G能够测量有功功率、有功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和电流有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。单相防窃电计量芯片RN8209G支持全数字的增益、相位和offset校正。有功电能脉冲从PF管脚输出，用户自定义电能脉冲频率从QF引脚输出。提供两个串行接口SPI和UART，方便与MCU模块3之间进行通信。

如图5所示，继电器开关模块5包括光耦U5、三极管QM3和继电器KM2，光耦U5的输入端连接MCU模块3的输出端（23脚），光耦U5的输出端通过电阻RM66连接至三极管QM3的基极，继电器KM2的线圈连接在12V电源与三极管QM3的集电极之间。工作时，MCU模块3的23脚输出高低电平，经过光耦U5隔离，控制三极管QM3的开关，从而控制继电器KM2的闭合与断开。本发明在继电器开关模块5的继电器KM2前端加入光耦U5，使继电器KM2开关部分与控制继电器的MCU模块3进行隔离，避免继电器KM2开关动作时，产生少量的反击电压或者电流对MCU模块3造成影响，使MCU模块3能够更加稳定工作，从而使整个控制器更加稳定。

如图6所示，LED调光模块6的原理是接收由MCU模块3输出（28脚）的PWM波信号，经过光耦U2隔离后，经放大器UM7转为0-10V，控制LED驱动电源的输出电流，从而可以控制LED的调光亮度。

本发明的电力线载波终端控制器能够与电力线载波主机通过电力线进行通信，电力线载波终端控制器能够控制LED灯具的开关以及调光，能够参加LED灯的电压、电流、功率、电量等参数，可以检测到LED灯具故障。

Claims (2)

1.电力线载波终端控制器，包括电力线载波通信模块、开关电源模块、MCU模块、电能参数采集模块、继电器开关模块和LED调光模块；由开关电源模块为整个控制器供电；电力线载波通信模块与MCU模块、电能参数采集模块与MCU模块分别进行双向连接；继电器开关模块和LED调光模块分别连接于MCU模块的相应输出端；其特征在于：

开关电源模块包括依次连接的整流电路、滤波电路和变压器，变压器输出两路电压，一路输出直流5V电压，给MCU模块供电，另一路输出直流15V电压，给电力线载波通信模块供电；

继电器开关模块包括光耦、三极管和继电器，光耦连接于MCU模块的输出端与三极管的基极之间，继电器的线圈连接在电源与三极管的集电极之间；MCU模块输出高低电平，经过光耦隔离，控制三极管的开关，从而控制继电器的闭合与断开。

2.根据权利要求1所述的电力线载波终端控制器，其特征在于：MCU模块采用新唐的NUC100系列单片机。