CN106642575B - 一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其结构包括电源单元、控制单元、处理单元、载波通讯单元、人机交互单元；其中，电源单元的第一输出端与控制单元的电源输入端相连，电源单元的第二输出端与处理单元的电源输入端相连，电源单元的第三输出端与载波通讯单元的电源输入端相连；处理单元的第一信号输入/输出端与载波通讯单元的第一信号输入/输出端相连，处理单元的第二信号输入/输出端与人机交互单元的信号输入/输出端相连，处理单元的信号输出端与控制单元的信号输入端相连。优点：1）能够实现远程控制；2）大大降低遭受突发干扰的影响；3）真正实现远程控制和节能减排。

Description

一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器
技术领域
本发明涉及的是一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，属于工业控制领域。
背景技术
水冷式中央空调的风机盘管控制面板，主要适用于市场上主流的二管二线制、二管三线制、四管二线制风机盘管；中央空调一般应用于工业控制和公共应用等领域，为大型的应用场合，功率和耗电量比较大，导致企业和公共服务行业的用电能耗也比较大；传统的中央空调风机盘管控制器采用手动的方式进行操作，中央空调温度控制人为因素比较多，室内温度无法做到有效的控制，无法真正实现节能减排的功效。
电力线载波通信技术是指利用电力线传输数据的一种通信方式，宽带载波使用数字化多载波频分复用技术，将较宽的载波频带划分为多个子载波，分别加载相互正交的高频载波对数据进行调制，实现多载波并行通信，大大的提高了通讯的速度和通讯的距离，是水冷中央空调控制面板优选的通讯方式。
发明内容
本发明提出的是一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其目的是将电力线宽带载波通讯技术应用于中央空调风机盘管控制器中，使得中央空调实现远程监控，真正实现节能减排。
本发明的技术解决方案：一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其结构包括电源单元、控制单元、处理单元、载波通讯单元、人机交互单元；其中，电源单元的第一输出端与控制单元的电源输入端相连，电源单元的第二输出端与处理单元的电源输入端相连，电源单元的第三输出端与载波通讯单元的电源输入端相连；处理单元的第一信号输入/输出端与载波通讯单元的第一信号输入/输出端相连，处理单元的第二信号输入/输出端与人机交互单元的信号输入/输出端相连，处理单元的信号输出端与控制单元的信号输入端相连。
本发明的优点：
1）将电力线宽带载波通讯技术应用于中央空调风机盘管控制器中，能够实现对中央空调风机盘管控制器的远程控制；
2）宽带载波通信速率高，可以在极短的时间内完成数据的传输，可以大大降低遭受突发干扰的影响，即使一次通信失败，也可以迅速进行重发，确保数据可靠；
3）通过宽带载波通讯技术的中继功能，可以大大提高风机盘管控制器的传输距离，真正实现远程控制和节能减排。
附图说明
附图1是基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器的结构示意图。
附图2是载波通讯单元与处理单元关联图。
附图3是处理单元与控制单元关联图。
附图4是载波通讯单元系统框图。
附图5为带通滤波器及其限幅电路。
附图6为滤波耦合电路。
具体实施方式
一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其结构包括电源单元、控制单元、处理单元、载波通讯单元、人机交互单元；其中，电源单元的第一输出端与控制单元的电源输入端相连，电源单元的第二输出端与处理单元的电源输入端相连，电源单元的第三输出端与载波通讯单元的电源输入端相连；处理单元的第一信号输入/输出端与载波通讯单元的第一信号输入/输出端相连，处理单元的第二信号输入/输出端与人机交互单元的信号输入/输出端相连，处理单元的信号输出端与控制单元的信号输入端相连。
所述的电源单元包括ACDC电源转换及其相关电路，ACDC采用隔离反激式电源变换，AC输入电压范围为176V-264V；DC输出电压为12V，输出电流为250mA；ACDC初级与次级隔离电压为2500V。
所述的控制单元的信号输入端包括HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口，HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口分别与处理单元信号输出端上的HT输出端口、CL输出端口、HF输出端口、MF输出端口、LF输出端口对应相接；所述HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口分布在控制单元中的5个控制继电器上，5个控制继电器的开合由处理单元进行实时控制，5个控制继电器所控制的输出状态包括制冷、制热、高速风、中速风和低速风等，体现在中央空调风机盘管控制器的输出状态主要包括制冷、制热、高速风、中速风和低速风等。
所述的控制单元中还包括外围电路。
所述的处理单元包括主MCU及其外围电路，如图2和图3所示，处理单元的信号输出端与控制单元的信号输入相连；处理单元的第一信号输入/输出端与载波通讯单元的信号输入/输出端相连；处理单元主要采集温度等环境变量，通过载波通讯单元发送给集中器和主台软件，主台软件和集中器可以设定相应控制参数，再通过载波通讯单元下发控制命令给处理单元，处理单元最后再对控制单元进行控制，从而实现对中央空调的制冷、制热和风速等控制功能。
所述的人机交互单元包括液晶显示面板、按键等人机交互组件，液晶显示面板方便用户实时查看温度、风速和模式等参数，按键能够保证用户也能对液晶显示面板进行一些优先级比较低的参数设定。
所述的载波通讯单元包括调制解调部分、存储部分、接收部分、发送部分和滤波耦合电路；其中，调制解调部分的第一信号输入/输出端与处理单元的第一信号输入/输出端相连，调制解调部分的第二信号输入/输出端与存储部分的信号输入/输出端相连，调制解调部分的信号输出端与接收部分的信号输入端相连，调制解调部分的信号输入端与发送部分的信号输出端相连；接收部分的信号输出端与滤波耦合电路的信号输入端相连；滤波耦合电路的信号输出端与发送部分的信号输入端相连；滤波耦合电路的电力线接口与低压电力线相连。
所述调制解调部分的第一信号输入/输出端包括RXD输出端口、TXD输入端口、RST输入端口、EVENT输入端口；其中RXD输出端口与处理单元第一信号输入/输出端中的RXD输入端口相连，TXD输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的TXD输出端口相连，RST输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的RST输出端口相连，EVENT输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的EVENT输出端口相连。
所述调制解调部分频率带宽为2M-12MHZ，采用基于OFDM的DMT调制方式，不同于传统的OFDM调制方式，使用自适应载波算法瞬时计算所有子通道的信噪比，根据其结果动态的为各信道添加负载，同时预测下一瞬间的信噪分布并且自行学习电网干扰概算，有效规避干扰，优化载波质量，并从根本上降低了宽带载波芯片的功耗。
所述存储部分包括存储芯片及其外围电路，主要用来存储系统软件及部分数据。
所述发送部分包括线路驱动放大器及其外围电路组成，使用THS6214线路驱动放大器。
所述接收部分包括带通滤波器及其限幅电路，带通滤波器仅允许有用的宽带载波信号通过，限幅电路过滤外部过压信号，防止外部干扰对调制解调单元造成损坏。带通滤波器及其限幅电路（如图5所示），宽带载波接收电路将外部输入的差分信号，经过带通滤波器，输入到MCU的模拟前端进行调制解调；
载波通讯单元的输入管脚增加了双保护二极管电路D10和D14。C1、C2与载波通讯单元内部组成高通滤波器；宽带载波接收电路为2M-12M的带通滤波器，其中为5阶2M的高通滤波器，3阶12M的低通滤波器。
所述滤波耦合电路包括滤波电路、耦合电路、信号变压器、高通滤波器、保护电路和电力线接口，滤波耦合电路（如图6所示）用于低压电力线与发送部分和接收部分之间的信号传输，电力线接口接收到信号后依次通过保护电路、高通滤波器、信号变压器，保护电路过滤外部过压信号。对照图6的滤波耦合电路，C11为Y1，4.7nF的安规电容，形成高通滤波器，高通滤波器对低压电力线50Hz信号的阻隔并使宽带载波信号可以双向通过；D1为保护TVS管，用以抑制电路线上的高脉冲干扰；T1为信号变压器，频率响应的曲线在0.5MHZ到12MHZ的频带内衰减小于1dB，信号变压器发送部分接口与接收部分接口与信号变压器相连进行信号和数据的收发。
一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器通过电力线宽带载波通讯技术，使得中央空调风机盘管控制器实现了远程控制功能，电力线宽带载波通讯可以在电力线上高速传输数字信号，便于采集信号数据和处理信号数据；电力线宽带载波通讯具有多级中继功能，可以大大提高载波的通讯距离，真正实现远程控制，总之，通过一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器实现了节能减排的功效。

Claims (9)

1.一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是包括电源单元、控制单元、处理单元、载波通讯单元、人机交互单元；其中，电源单元的第一输出端与控制单元的电源输入端相连，电源单元的第二输出端与处理单元的电源输入端相连，电源单元的第三输出端与载波通讯单元的电源输入端相连；处理单元的第一信号输入/输出端与载波通讯单元的第一信号输入/输出端相连，处理单元的第二信号输入/输出端与人机交互单元的信号输入/输出端相连，处理单元的信号输出端与控制单元的信号输入端相连；
所述的载波通讯单元包括调制解调部分、存储部分、接收部分、发送部分和滤波耦合电路；其中，调制解调部分的第一信号输入/输出端与处理单元的第一信号输入/输出端相连，调制解调部分的第二信号输入/输出端与存储部分的信号输入/输出端相连，调制解调部分的信号输出端与接收部分的信号输入端相连，调制解调部分的信号输入端与发送部分的信号输出端相连；接收部分的信号输出端与滤波耦合电路的信号输入端相连；滤波耦合电路的信号输出端与发送部分的信号输入端相连；滤波耦合电路的电力线接口与低压电力线相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述的电源单元包括ACDC电源转换电路，ACDC采用隔离反激式电源变换，AC输入电压范围为176V-264V；DC输出电压为12V，输出电流为250mA；ACDC初级与次级隔离电压为2500V。
3.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述的控制单元的信号输入端包括HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口；其中，HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口分别与处理单元信号输出端上的HT输出端口、CL输出端口、HF输出端口、MF输出端口、LF输出端口对应相接；
所述HT输入端口、CL输入端口、HF输入端口、MF输入端口、LF输入端口分布在控制单元中的5个控制继电器上，5个控制继电器的开合由处理单元进行实时控制。
4.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述的处理单元包括主MCU及外围电路；处理单元采集温度环境变量，通过载波通讯单元发送给集中器和主台软件，主台软件和集中器设定相应控制参数，再通过载波通讯单元下发控制命令给处理单元，处理单元最后再对控制单元进行控制，从而实现对中央空调的制冷、制热和风速的控制功能。
5.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述调制解调部分的第一信号输入/输出端包括RXD输出端口、TXD输入端口、RST输入端口、EVENT输入端口；其中RXD输出端口与处理单元第一信号输入/输出端中的RXD输入端口相连，TXD输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的TXD输出端口相连，RST输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的RST输出端口相连，EVENT输入端口与处理单元第一信号输入/输出端中的EVENT输出端口相连；
所述调制解调部分频率带宽为2M-12MHZ，采用基于OFDM的DMT调制方式，使用自适应载波算法瞬时计算所有子通道的信噪比，根据其结果动态的为各信道添加负载，同时预测下一瞬间的信噪分布并且自行学习电网干扰概算，有效规避干扰，优化载波质量，从根本上降低宽带载波芯片的功耗。
6.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述接收部分包括带通滤波器及其限幅电路，带通滤波器仅允许有用的宽带载波信号通过，限幅电路过滤外部过压信号，防止外部干扰对调制解调单元造成损坏。
7.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述滤波耦合电路包括滤波电路、耦合电路、信号变压器、高通滤波器、保护电路和电力线接口；滤波耦合电路用于低压电力线与发送部分和接收部分之间的信号传输，电力线接口接收到信号后依次通过保护电路、高通滤波器、信号变压器，保护电路过滤外部过压信号，高通滤波器对低压电力线50Hz信号阻隔并使宽带载波信号双向通过，发送部分接口与接收部分接口与信号变压器相连进行信号和数据的收发。
8.根据权利要求6所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述的带通滤波器及其限幅电路：宽带载波接收电路将外部输入的差分信号，经过带通滤波器，输入到MCU的模拟前端进行调制解调；载波通讯单元的输入管脚增加了双保护二极管电路，双保护二极管电路中的D10二极管和D14二极管，C1电容、C2电容组成高通滤波器；宽带载波接收电路为2M-12M的带通滤波器，其中为5阶2M的高通滤波器，3阶12M的低通滤波器。
9.根据权利要求7所述的一种基于电力线宽带载波通讯技术的风机盘管控制器，其特征是所述的滤波耦合电路中的C11安规电容为Y1，4.7nF，形成高通滤波器，高通滤波器对低压电力线50Hz信号的阻隔并使宽带载波信号双向通过；D1保护TVS管，用以抑制电路线上的高脉冲干扰；T1信号变压器，频率响应的曲线在0.5MHZ到12MHZ的频带内衰减小于1dB，T1信号变压器发送部分接口与接收部分接口与信号变压器相连进行信号和数据的收发。
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