CN110830083A - 基于电源线的单项通信装置 - Google Patents

Abstract

为了解决现有技术中通信装置成本高的问题，本公开提供了一种基于电源线的单项通信装置，以降低装置的成本。包括主设备控制模块、供电电路、整流电路、输入电压转换电路和从设备；供电电路与主设备控制模块相连，用于接收主设备控制模块输出的控制信号，并根据控制信号切换电源供电极性；整流电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电能转化为直流电能，并将直流电能传递给从设备；输入电压转换电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电平信号转化为从设备所能接收的低电平信号。本公开的技术方案，只需通过电源线连接，即可实现主设备控制模块对从设备的供电和通信，实施简单的同时，降低了成本。

Description

基于电源线的单项通信装置

技术领域

本公开涉及一种通信装置，尤其涉及一种基于电源线的单项通信装置。

背景技术

目前市面上存在的各种通信方式如无线的wifi，蓝牙，红外，或者有线的UART,CAN等均存在需要额外的无线通信模块，或者是额外的通信线缆的支持，在一些只需要单向，低速通信场景，现有的这些方法成本较高和实施较为复杂

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种基于电源线的单项通信装置，降低装置的成本。

为了实现上述目的，本公开的基于电源线的单项通信装置，包括主设备控制模块、供电电路、整流电路、输入电压转换电路和从设备；

供电电路与主设备控制模块相连，用于接收主设备控制模块输出的控制信号，并根据控制信号切换电源供电极性；

整流电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电能转化为直流电能，并将直流电能传递给从设备；

输入电压转换电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电平信号转化为从设备所能接收的低电平信号。

可选的，所述供电电路包括VCC端、GND端、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管；

所述VCC端、第一NMOS管、第三NMOS管和GND端依次串联；

所述VCC端、第二NMOS管、第四NMOS管和GND端依次串联；

所述第一NMOS管和第三NMOS管的公共连接端以及第二NMOS管和第四NMOS管的公共连接端作为供电电路输出端通过电源线与整流电路电连接；

所述主设备控制模块包括四个控制引脚，所述四个控制引脚分别与第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极一一对应连接。

可选的，所述整流电路包括整流桥；

所述整流桥包括第一输入引脚、第二输入引脚、负极输出引脚和正极输出引脚；

所述第一输入引脚和第二输入引脚作为整流电路的输入端通过电源线与供电电路电连接；

所述负极输出引脚与从设备的电源引脚相连；

所述正极输出引脚与从设备的接地引脚相连。

可选的，所述负极输出引脚和正极输出引脚之间连接有电容。

可选的，所述输入电压转换电路包括第一电阻、第二电阻和三极管；

所述第一电阻的一端连接从设备的电源端，第一电阻的另一端连接三极管的基极；

所述第二电阻的一端通过电源线的其中一根线连接供电电路，第二电阻的另一端连接三极管的集电极；

所述三极管的射极连接从设备的接地端，三极管的集电极连接从设备的信号输入端。

本公开的技术方案中，主设备控制模块和供电电路为主机控制部分，整流电路、输入电压转换电路和从设备为从设备接收部分；主机控制部分和从设备接收部分只需通过电源线连接，无需通信线缆或无线通信模块，即可实现主设备控制模块对从设备的供电和通信(单向通信)；成本低，实施简单。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开的示例性实施方式中的单项通信装置的连接示意图；

图2是本公开的示例性实施方式中的单项通信装置电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

如图1和图2所示，基于电源线的单项通信装置，包括主设备控制模块1、供电电路2、整流电路3、输入电压转换电路4和从设备3；

供电电路2与主设备控制模块1相连，用于接收主设备控制模块1输出的控制信号，并根据控制信号切换电源供电极性；

整流电路3分别与供电电路2和从设备3电连接，用于将供电电路2输出的电能转化为直流电能，并将直流电能传递给从设备3；

输入电压转换电路4分别与供电电路2和从设备3电连接，用于将供电电路2输出的电平信号转化为从设备3所能接收的低电平信号。

本实施例公开的技术方案中，供电电路2接收主设备控制模块1的控制，切换电源供电极性；整流电路3将供电电路2输出的电能转化为直流电能，使其供电电路2能对从设备3供电，输入电压转换电路4将供电电路2输出的电平信号转化为从设备3所能接收的低电平信号，使供电电路2能对从设备3进行通信。

本实施例公开的技术方案中，主设备控制模块1和供电电路2为主机控制部分，整流电路3、输入电压转换电路4和从设备3为从设备接收部分；主机控制部分和从设备接收部分只需通过电源线电连接，无需通信线缆或无线通信模块，即可实现主设备控制模块1对从设备3的供电和通信(单向通信)；成本低，实施简单。

作为可选实施方式，如图1和图2所示，供电电路2包括VCC供电端、GND接地端、第一NMOS管Q5、第二NMOS管Q6、第三NMOS管Q7和第四NMOS管Q8；

VCC供电端、第一NMOS管Q5、第三NMOS管Q7和GND接地端依次串联；

VCC供电端、第二NMOS管Q6、第四NMOS管Q8和GND接地端依次串联；

第一NMOS管Q5和第三NMOS管Q7的公共连接端以及第二NMOS管Q6和第四NMOS管Q8的公共连接端作为供电电路2输出端通过电源线S与整流电路3电连接；

主设备控制模块1包括四个控制引脚，四个控制引脚分别与第一NMOS管Q5的栅极、第二NMOS管Q6的栅极、第三NMOS管Q7的栅极和第四NMOS管Q8的栅极一一对应连接。

其中，如图2所示，VCC供电端、第一NMOS管Q5、第三NMOS管Q7和GND接地端依次串联；即VCC供电端连接第一NMOS管Q5的D极，第一NMOS管Q5的S极连接第三NMOS管Q7的D极,第三NMOS管Q7的S极连接GND接地端。VCC供电端、第二NMOS管Q6、第四NMOS管Q8和GND接地端依次串联；即VCC供电端连接第二NMOS管Q6的D极，第二NMOS管Q6的S极连接第四NMOS管Q8的D极,第四NMOS管Q8的S极连接GND接地端。本文中G极即栅极，S极即源极，D极即漏极，

其中，如图2所示，主设备控制模块1的四个控制引脚；分别包括引脚S1、引脚S2、引脚S3、引脚S4；引脚S1与第一NMOS管Q5的栅极相连；引脚S2与第二NMOS管Q6的栅极相连；引脚S3与第三NMOS管Q7的栅极相连；引脚S4与第四NMOS管Q8的栅极相连；

主设备控制模块1控制第三NMOS管Q6和第三NMOS管Q7导通，第三NMOS管Q5和第三NMOS管Q8截止；或，控制第三NMOS管Q5和第三NMOS管Q8导通，第三NMOS管Q6和第三NMOS管Q7截止；实现对第三NMOS管Q5的D极和第三NMOS管Q6的D极的电源供电极性的切换。

作为可选实施方式，如图2所示，整流电路3包括整流桥BD1；

整流桥包括第一输入引脚P1、第二输入引脚P2、负极输出引脚P3和正极输出引脚P4；

第一输入引脚P1和第二输入引脚P2作为整流电路3的输入端通过电源线S与供电电路2电连接；

负极输出引脚P3与从设备3的电源引脚V1相连；

正极输出引脚P4与从设备3的接地引脚G1相连。

通过整流桥实现将供电电路2输出的电能转化为直流电能的功能。

作为可选实施方式，如图2所示，负极输出引脚P3和正极输出引脚P4之间连接有电容C5；电容C5用于滤波，从设备3供电取自电容C5两端。

作为可选实施方式，如图2和图2所示，输入电压转换电路4包括第一电阻R16、第二电阻R17和三极管Q9；

第一电阻R16的一端连接从设备3的电源端，第一电阻R16的另一端连接三极管Q9的基极；

第二电阻R17的一端通过电源线S的其中一根线连接供电电路2，第二电阻R17的另一端连接三极管Q9的集电极；可以知道的，此处的电源线是与前文中的电源线；其中具体的，第二电阻R17的一端可以设置在整流桥BD1的第二输入引脚P2处，以实现通过电源线的其中一根线连接供电电路。

三极管Q9的射极连接从设备3的接地端，三极管Q9的集电极连接从设备3的信号输入端。

此处，从设备3的电源端指的从设备3的VDD电源，可以接到从设备的电源引脚V1处，可以接到整流桥的正极输出引脚P4等；此处，从设备3的接地端指的从设备3的参考地SGND，可以接到从设备的接地引脚G1处，可以接到整流桥的负极输出引脚P3处等。

当R17远离三极管Q9的一端是高电平时，三极管Q9导通，从设备3的信号输入端接收到低电平信号；当R17远离三极管Q9的一端是高电平时，三极管Q9断开，从设备3的信号输入端接收到高电平信号；进而只需控制R17远离三极管Q9的一端的电平高低，即可让从设备3的信号输入端接收到信号。可以知道的，图2中第一电阻R16连接的VDD为从设备3的GPIO引脚所能接收的高电平信号，三极管Q9连接的SGND为从设备3的GPIO引脚所能接收的低电平信号。

本实施例以图2中电路为例，进行进一步说明。

如图1和图2所示，正常工作时，期望从设备3(IC)的GPIO上接收到的是高电平。主设备控制模块1控制Q6和Q7导通，Q5和Q8截止，这样，电源到达从设备端时，整流桥的P1点为电源正极，P2点为电源负极，此时整流桥中，二极管A和二极管C导通，二极管B和二极管D截止，因此，此时P2-P3≈-0.7V，因此，相当于三极管Q9的BE结反偏，因此三极管Q9截止，此时从设备3(IC)接收到的电平为高电平。

主设备控制模块1需要拉从设备3(IC)的GPIO接受到的电平时：主设备控制模块1将控制逻辑切换成Q5和Q8导通，Q6和Q7截止，这样，电源到达从设备3时，整流桥的P1点为电源负极，P2点为电源正极，此时整流桥中，二极管A和C截止，二极管B和D导通，因此，此时P2-P3≈VCC因此，三极管Q9的BE结正偏，三极管Q9导通，此时终端IC接收到的电平为低电平。

综上，主设备控制模块1通过切换极性，从设备3在保持供电的过程，同时能够对应接收到高低电平信号，因此主从设备3间只要约定好通信的波特率，定时采样，接收端就可以接收到控制命令了，从而实现主设备到从设备3的通信。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (5)

1.基于电源线的单项通信装置，其特征在于，包括主设备控制模块、供电电路、整流电路、输入电压转换电路和从设备；

供电电路与主设备控制模块相连，用于接收主设备控制模块输出的控制信号，并根据控制信号切换电源供电极性；

整流电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电能转化为直流电能，并将直流电能传递给从设备；

输入电压转换电路分别与供电电路和从设备电连接，用于将供电电路输出的电平信号转化为从设备所能接收的低电平信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电电路包括VCC端、GND端、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和第四NMOS管；

所述VCC端、第一NMOS管、第三NMOS管和GND端依次串联；

所述VCC端、第二NMOS管、第四NMOS管和GND端依次串联；

所述第一NMOS管和第三NMOS管的公共连接端以及第二NMOS管和第四NMOS管的公共连接端作为供电电路输出端通过电源线与整流电路电连接；

所述主设备控制模块包括四个控制引脚，所述四个控制引脚分别与第一NMOS管的栅极、第二NMOS管的栅极、第三NMOS管的栅极和第四NMOS管的栅极一一对应连接。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述整流电路包括整流桥；

所述整流桥包括第一输入引脚、第二输入引脚、负极输出引脚和正极输出引脚；

所述第一输入引脚和第二输入引脚作为整流电路的输入端通过电源线与供电电路电连接；

所述负极输出引脚与从设备的电源引脚相连；

所述正极输出引脚与从设备的接地引脚相连。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述负极输出引脚和正极输出引脚之间连接有电容。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入电压转换电路包括第一电阻、第二电阻和三极管；

所述第一电阻的一端连接从设备的电源端，第一电阻的另一端连接三极管的基极；

所述第二电阻的一端通过电源线的其中一根线连接供电电路，第二电阻的另一端连接三极管的集电极；

所述三极管的射极连接从设备的接地端，三极管的集电极连接从设备的信号输入端。

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