CN110456702A - 一种基于电力线载波的风力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力线载波技术领域的一种基于电力线载波的风力控制系统，包括主控芯片、电源模块、存储模块、通信模块、单片机和报警电路，通信模块包括过滤放大与耦合电路和调制解调模块，过滤放大与耦合电路的输出引脚与调制解调模块的输入引脚电连接，通信模块的输出引脚与主控芯片的输入引脚电连接，主控芯片的输出端分别连接有单片机的输入端和声光报警电路，主控芯片的输出端连接有存储模块的输入端，电源模块电连接有主控芯片，单片机用于控制风力系统中的风机，报警电路包括蜂鸣器和警示灯，本发明通过电力线载波提供通信基础，减少布线，解决局部区域的网络覆盖问题，代替光纤设备在易燃易爆气体区内的通信传输，且通信可靠。

Description

一种基于电力线载波的风力控制系统

技术领域

本发明涉及电力线载波技术领域，具体为一种基于电力线载波的风力控制系统。

背景技术

矿井是形成地下煤矿生产系统的井巷、硐室、装备、地面建筑物和构筑物的总称。有时把矿山地下开拓中的斜井、竖井、平硐等也称为矿井。通风系统在矿井所有的生产单元系统中占据着非常重要的地位。为了保证生产安全，要求此系统必须能够保持长时间稳定的运行状态。目前我国矿井通信系统主要是使用传感器针对矿井通风状况的监测监控，因此通信布置非常有限，且部分区域用一般的光纤通信难以覆盖，造成监控困难。

基于此，本发明设计了一种基于电力线载波的风力控制系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电力线载波的风力控制系统，以解决上述背景技术中提出的通信布置非常有限，且部分区域用一般的光纤通信难以覆盖，造成监控困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于电力线载波的风力控制系统，包括主控芯片、电源模块、存储模块、通信模块、单片机和报警电路，所述通信模块包括过滤放大与耦合电路和调制解调模块，所述过滤放大与耦合电路的输出引脚与调制解调模块的输入引脚电连接，所述通信模块的输出引脚与主控芯片的输入引脚电连接，所述主控芯片的输出端分别连接有单片机的输入端和声光报警电路，所述主控芯片的输出端连接有存储模块的输入端，所述电源模块电连接有主控芯片，所述单片机用于控制风力系统中的风机，所述报警电路包括蜂鸣器和警示灯。

优选的，所述主控芯片型号为ATmega128，所述主控芯片通过熔丝位选择外部晶振作为芯片时钟源，可以通过按键来产生复位。

优选的，所述电源模块包括电源箱、稳压芯片和多组电容，所述稳压芯片型号为W7805。

优选的，所述存储模块包括存储器，所述存储器型号为PM25LN016，所述存储模块用于大量数据存储。

优选的，所述调制解调模块包括调制解调芯片及外围电路，所述外围电路包括晶体震荡电路，所述晶体震荡电路与调制解调芯片电连接。

优选的，所述单片机型号为AT89C52，所述单片机的输出端与风力系统的风机开关电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过传感器检测风机系统的风机运行，通过电力线载波提供通信基础，减少布线，通过过滤放大与耦合电路的扩频作用增加通信可靠性，通过主控芯片及单片机控制风机，为安全生产、高效生产提供了保障，通过电力线载波通信技术来传输控制风机的信号，能够实时监控电力线路运行情况。有效地对风机系统监控并及时报警，达到使工作人员做到及时处理，安全生产目的，解决局部区域的网络覆盖问题，代替光纤设备在易燃易爆气体区内的通信传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主控芯片电路示意图；

图2为本发明调制解调模块电路示意图；

图3为本发明单片机电路示意图；

图4为本发明过滤放大与耦合电路示意图；

图5为本发明电源模块电路示意图；

图6为本发明存储模块电路示意图；

图7为本发明报警电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

一种基于电力线载波的风力控制系统，包括主控芯片、电源模块、存储模块、通信模块、单片机和报警电路，所述通信模块包括过滤放大与耦合电路和调制解调模块，所述过滤放大与耦合电路的输出引脚与调制解调模块的输入引脚电连接，所述通信模块的输出引脚与主控芯片的输入引脚电连接，所述主控芯片的输出端分别连接有单片机的输入端和声光报警电路，所述主控芯片的输出端连接有存储模块的输入端，所述电源模块电连接有主控芯片，所述单片机用于控制风力系统中的风机，所述报警电路包括蜂鸣器和警示灯。

其中，主控芯片型号为ATmega128，所述主控芯片通过熔丝位选择外部晶振作为芯片时钟源，可以通过按键来产生复位。电源模块包括电源箱、稳压芯片和多组电容，所述稳压芯片型号为W7805。存储模块包括存储器，所述存储器型号为PM25LN016，所述存储模块用于大量数据存储。调制解调模块包括调制解调芯片及外围电路，所述外围电路包括晶体震荡电路，所述晶体震荡电路与调制解调芯片电连接。单片机型号为AT89C52，所述单片机的输出端与风力系统的风机开关电连接。

本实施例的一个具体应用为：本发明通过主控芯片输出的基带数字信号经RXD_TXD进入PL2102，PL2102内部伪随机码发生器产生的15位伪码序列对其直序扩频，经扩频后的信号对120KHz载波进行BPSK调制，得到中心频率为120KHz、带宽为15KHz的调制信号，经PL2102内部D/A转换器转换成正弦波在PSK_OUT引脚上输出。而后将调制信号送入放大电路进行放大，在进入电力网络前用LC振荡电路滤除非有用信号。接收信息时，载波信号从电力网中经过变压器后进入电路中，首先经过带通滤波器仅让120KHz的数据信号通过，后经过压保护电路由SIGin进入PL2102，将RXD_TXD与ATmega128的外部中断0连接，当外部中断触发时，可以根据R/T的状态来判断是发送还是接收一个bit。

过滤放大与耦合电路的D7主要用于箝位，以防止过大的浪涌电流，C15、C16和L2并联谐振工作在f＝120kHz，具有对120kHz信号的选频作用，以对输入的微小信号进行放大，从而提高接收输出灵敏度。发射信号部分:发射回路电容C14、电感L1用于调整发射电流和波形，减小C14和增大L1将减小发射电流和改善波形，反之，将增大发射电流和波形失真情况。由于线圈的带载能力一定，调整C14和L1将影响线圈的发射功率和自身功耗。4个晶体管逐级放大，4个二极管起保护作用。发射电压VH H影响发射功率的大小，随着发射电压的下降，发射功率也下降，发射电压越高晶体管的自身功耗越大，一般发射电压10～18V。当PL2102收到的载波信号经内部电路处理后，它将解调出数据bit信息，并经RXD-TXD输出，同时HEAD同步输出低电平。当AT89C52的INT0产生中断并接收bit后，会根据预定格式合成相应的指令信息，同时根据指令中所规定的时间设置来修改开关风机时间及开风机的比例，并执行开关风机的操作等。

非易失性存储器PM25LV016，它包含16Mb(2MB)存储空间，可分为32个块(每块64KB)，每个块又可分为16个扇区(每个扇区4KB)，每个扇区至少能编程、擦除超过100000次。支持SPI通信的模式0和模式3，可在-40～105℃的环境当中工作，数据可以保存20年之久，满足大量数据的存储需求。声光报警电路，当检测到风机异常关闭时，产生报警信号，蜂鸣器由三极管S8050驱动，S8050饱和，蜂鸣器发声，同时二极管发光。本发明通过传感器检测风机系统的风机运行，通过电力线载波提供通信基础，减少布线，通过过滤放大与耦合电路的扩频作用增加通信可靠性，通过主控芯片及单片机控制风机，为安全生产、高效生产提供了保障，通过电力线载波通信技术来传输控制风机的信号，能够实时监控电力线路运行情况。有效地对风机系统监控并及时报警，达到使工作人员做到及时处理，安全生产目的，解决局部区域的网络覆盖问题，代替光纤设备在易燃易爆气体区内的通信传输。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：包括主控芯片、电源模块、存储模块、通信模块、单片机和报警电路，所述通信模块包括过滤放大与耦合电路和调制解调模块，所述过滤放大与耦合电路的输出引脚与调制解调模块的输入引脚电连接，所述通信模块的输入引脚与主控芯片的输出引脚电连接，所述主控芯片的输出端分别连接有单片机的输入端和声光报警电路，所述主控芯片的输出端连接有存储模块的输入端，所述电源模块电连接有主控芯片，所述单片机用于控制风力系统中的风机，所述报警电路包括蜂鸣器和警示灯。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：所述主控芯片型号为ATmega128，所述主控芯片通过熔丝位选择外部晶振作为芯片时钟源，可以通过按键来产生复位。

3.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：所述电源模块包括电源箱、稳压芯片和多组电容，所述稳压芯片型号为W7805。

4.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：所述存储模块包括存储器，所述存储器型号为PM25LN016，所述存储模块用于大量数据存储。

5.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：所述调制解调模块包括调制解调芯片及外围电路，所述外围电路包括晶体震荡电路，所述晶体震荡电路与调制解调芯片电连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的风力控制系统，其特征在于：所述单片机型号为AT89C52，所述单片机的输出端与风力系统的风机开关电连接。