CN116192203B - 双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质，其中电路包括：应用于智能电表的主电路与应用于用户端的从电路，所述主电路与所述从电路通过双绞线电性连接，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；所述主电路通过双绞线与所述从电路中的用户接口模块连接，所述主供电模块用于给所述用户接口模块供电。本发明通过双绞线实现电源线与通信线的合并，利用智能电表主电路给用户端的从电路进行供电，不收取用户任何费用的同时，可以根据用户从电路的功耗作为限定值，避免用户利用从电路给其他外接负载供电。

Description

双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质

技术领域

本发明涉及电路设计及控制技术领域，更具体的，涉及一种双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质。

背景技术

随着智能电表的普及以及智能电表的集中安装，部分地区需要在用户家里安装一个用户接口单元，用户不但可以实时了解用电情况，而且在电费不足时可以及时提醒用户。因此智能电表与用户接口单元之间需要选择一种通信方式进行实时交互数据。

目前现有方案包括：电力载波，智能电表装一个载波模块，用户接口单元装一个载波模块，智能电表和用户接口单元可以通过电力线进行数据的实时交互。

存在的缺点有：用户接口单元不但成本高，且用户接口单元作为用户家里的用电设备，会产生电费。

以及RS485通信，选择常用的RS485通信，用户接口单元的电可以取自智能电表，但其通信线和电源线需要分开，布线复杂，且存在用户使用为用户接口单元供电接口的电，而此部分电不会计入电费。

发明内容

本发明的目的是提供一种双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质，通过双绞线实现电源线与通信线的合并，利用智能电表主电路给用户端的从电路进行供电，不收取用户任何费用的同时，可以根据用户从电路的功耗作为限定值，避免用户利用从电路给其他外接负载供电。

本发明第一方面提供了一种双绞线通信电路，包括：

应用于智能电表的主电路与应用于用户端的从电路，所述主电路与所述从电路通过双绞线电性连接，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；其中，

所述主电路通过双绞线与所述从电路中的用户接口模块连接，所述主供电模块用于给所述用户接口模块供电，所述主发送模块用于将所述智能电表的主数据发送给所述用户接口模块，所述主接收模块用于接收所述用户接口模块发送的用户数据，所述主接口保护模块用于保护主电路；

所述用户接口模块用于与所述主电路电性连接，所述用户接口模块连接有用户处理器，所述用户发送模块用于通过所述用户接口模块将所述用户数据发送给所述智能电表，所述用户接收模块用于接收所述主发送模块发送给所述用户接口模块的所述主数据，用户电源模块用于给所述用户处理器以及用户发送模块、用户接收模块供电，其中，所述用户处理器位于所述用户接收模块内。

本方案中，所述主供电模块用于控制所述用户接口模块的供电与停电，其中，利用不同的电阻值完成对所述用户接口模块的不同电流值控制。

本方案中，所述主发送模块基于所述主供电模块匹配发送所述主数据的电压值，其中，所述电压值包括两种取值范围，分别为第一阈值范围[17V-25V]以及第二阈值范围[0V-8V]。

本方案中，所述主接收模块接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据。

本方案中，所述主接收模块接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据。

本方案中，所述主接口保护模块用于保护所述主电路，以防止8kv静电和/或2kv浪涌电压；所述用户接口模块还用于保护所述从电路，以防止8kv静电，其中，所述用户接口模块对双绞线的正负极性不作区分。

本方案中，所述用户发送模块在发送所述用户数据时，根据不同的发送电压匹配不同的电流值，其中，所述电流值包括两种取值范围，分别为第三阈值范围(0mA-17mA]以及第四阈值范围[28mA-35mA]。

本方案中，所述用户接收模块用于将所述主数据中的电压转换成用户目标电平阈值，以供所述用户处理器进行处理。

本方案中，所述主电路包括一个或多个第一电阻、两个开关、两个第一三级管、一个第一二极管，一个第一瞬态变电压抑制二极管、两个第一可变电阻以及一个智能电表；所述从电路包括若干个第二电阻，一个第二瞬态变电压抑制二极管，一个交流电源，三个第二三极管，两个第二二极管，三个电容以及所述用户处理器与接插线。

本发明第二方面还提供一种双绞线通信电路控制方法，应用于上述任一所述的双绞线通信电路，所述方法包括如下步骤：

建立与主电路以及用户端的从电路的通信连接，其中，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；

通过主电路中的主供电模块给用户端的用户接口模块供电；并将主电路中智能电表的主数据发送给所述用户接口模块；以及接收所述用户接口模块发送回来的用户数据；

建立与用户端的用户处理器的通信连接，以控制所述用户处理器接收发送给所述用户接口模块的所述主数据，并基于所述用户处理器完成对从电路的供电。

本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括机器的一种双绞线通信电路控制方法程序，所述双绞线通信电路控制方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种双绞线通信电路控制方法的步骤。

本发明公开的一种双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质，通过双绞线实现电源线与通信线的合并，利用智能电表主电路给用户端的从电路进行供电，不收取用户任何费用的同时，可以根据用户从电路的功耗作为限定值，避免用户利用从电路给其他外接负载供电。

附图说明

图1示出了本发明一种双绞线通信电路的组成图；

图2示出了本发明一种双绞线通信电路的主电路结构示意图；

图3示出了本发明一种双绞线通信电路的从电路结构示意图；

图4示出了本发明一种双绞线通信电路控制方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1示出了本申请一种双绞线通信电路的组成图。

如图1所示，本申请公开了一种双绞线通信电路，包括：

应用于智能电表的主电路与应用于用户端的从电路，所述主电路与所述从电路通过双绞线电性连接，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；其中，

所述主电路通过双绞线与所述从电路中的用户接口模块连接，所述主供电模块用于给所述用户接口模块供电，所述主发送模块用于将所述智能电表的主数据发送给所述用户接口模块，所述主接收模块用于接收所述用户接口模块发送的用户数据，所述主接口保护模块用于保护主电路；

所述用户接口模块用于与所述主电路电性连接，所述用户接口模块连接有用户处理器，所述用户发送模块用于通过所述用户接口模块将所述用户数据发送给所述智能电表，所述用户接收模块用于接收所述主发送模块发送给所述用户接口模块的所述主数据，用户电源模块用于给所述用户处理器以及用户发送模块、用户接收模块供电，其中，所述用户处理器位于所述用户接收模块内。

需要说明的是，于本实施例中，如图2所示，为所述主电路的电路结构示意图，所述主电路1包括一个或多个第一电阻201、两个开关202、两个第一三级管203、一个第一二极管204，一个第一瞬态变电压抑制二极管205、两个第一可变电阻206以及一个所述智能电表207。

具体地，所述主电路1包括主供电模块11，主发送模块12，主接收模块13以及主接口保护模块14，如图2所示，其中，标记为R36、R37、R31、R38、R42、R43、R44以及R46的电阻是所述第一电阻201，标记为O19以及O23的是所述开关202，标记为是Q7以及Q9的所述第一三级管203，标记为D1是所述第一二极管204，标记为TVS1的是所述第一瞬态变电压抑制二极管205，标记为RT2以及RT3的是所述第一可变电阻206，标记为P5的是所述智能电表207，智能电表207用于显示电表参数，其中，图2中CA1是电容，作用是给U1供电电源去耦。

进一步地，如图3所示，为所述从电路的电路结构示意图，所述从电路2包括若干个第二电阻301，一个第二瞬态变电压抑制二极管302，一个交流电源303，三个第二三极管304，两个第二二极管305，三个电容306以及所述用户处理器307与接插线308。

具体地，所述从电路2包括用户接口模块21，用户发送模块22，用户接收模块23以及用户电源模块24，如图3所示，其中，标记为R1、R6、R7、R11、R13、R14、R16、R19、R20、R21以及R22的是所述第二电阻301，标记为TVS2的是所述第二瞬态变电压抑制二极管302，标记为VC1的是所述交流电源303，标记为V3、V4以及V8的是所述第二三极管304，标记为VD1、VD2的是所述第二二极管305，标记为C2、C3以及C5的是所述电容306，标记为U1的是所述用户处理器307，标记为JP1的是所述接插线308，其中，图3中N1是低压差线性稳压器，其目的是输出稳定的电压以提供电源。

根据本发明实施例，所述主供电模块用于控制所述用户接口模块的供电与停电，其中，利用不同的电阻值完成对所述用户接口模块的不同电流值控制。

需要说明的是，于本实施例中，所述主供电模块11与所述用户接口模块21通过双绞线连接，通过控制Q7以及Q9两个所述开关203可以实现自动控制所述用户接口模块21的供电与停电，通过调节R31的所述第一电阻的组织，可以完成对所述用户接口模块21的不同电流值的控制。

根据本发明实施例，所述主发送模块基于所述主供电模块匹配发送所述主数据的电压值，其中，所述电压值包括两种取值范围，分别为第一阈值范围[17V-25V]以及第二阈值范围[0V-8V]。

需要说明的是，于本实施例中，所述主发送模块12用于将智能电表207的数据发送给所述用户接口模块21，在发送时，双绞线（通信线）处于闲置或者基于智能电表207对从电路2发送高电平时，对应的电压值为所述第一阈值范围[17V-25V]，而对从电路2发送低电平时，对应的电压值为所述第二阈值范围[0V-8V]，如此定义后，可以有效保证通信过程中通过通信线给所述用户接口模块21进行供电，从而实现了双绞线中电源线与通信线的共用。

根据本发明实施例，所述主接收模块接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据。

需要说明的是，于本实施例中，提取所述用户数据中的电压的波动数据，以第一阈值范围为例，具体表现为从[17V-25V]的电平中识别出“1V”的波动转换成主目标电平阈值，其中，所述主目标电平阈值为[0V-3.3V]，而所述波动数据中波动幅值超过的所述预设限值为“1V”。

根据本发明实施例，所述主接口保护模块用于保护所述主电路，以防止8kv静电和/或2kv浪涌电压；所述用户接口模块还用于保护所述从电路，以防止8kv静电，其中，所述用户接口模块对双绞线的正负极性不作区分。

需要说明的是，于本实施例中，所述主接口模块14用于保护所述主电路1，具体可以防止8kv静电和/或2kv浪涌电压；而对应于所述用户接口模块21而言，其可以保护从电路2，以防止8kv静电，并且，所述用户接口模块21的双绞线的正负极性不作区分，以此可以随意接入，便于现场施工。

根据本发明实施例，所述用户发送模块在发送所述用户数据时，根据不同的发送电压匹配不同的电流值，其中，所述电流值包括两种取值范围，分别为第三阈值范围(0mA-17mA]以及第四阈值范围[28mA-35mA]。

需要说明的是，于本实施例中，所述用户处理器307给所述主电路1发送数据时，过程如下：若发送高电平或者双绞线闲置时，电流不大于“17mA”，即对应所述第三阈值范围(0mA-17mA]，而若发送低电平时，电流则增加到“28mA~35mA”，即对应于所述第四阈值范围[28mA-35mA]，以此种通信方式保证总线电平变化不会超过“2V”，有效保证了通过主电路1给用户接口模块21供电，因此实现了通信线和电源线共用。

根据本发明实施例，所述用户接收模块用于将所述主数据中的电压转换成用户目标电平阈值，以供所述用户处理器进行处理。

需要说明的是，所述用户接收模块23在接收主数据时，将“25V~0V”的电压转换成所述用户目标电平阈值以供所述用户处理器307处理，其中，所述用户目标电平阈值为“3.3V~0V”。

图4示出了本发明一种双绞线通信电路控制方法的流程图。

如图4所示，本发明公开了一种双绞线通信电路控制方法，包括如下步骤：

S102，建立与主电路以及用户端的从电路的通信连接，其中，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；

S104，通过主电路中的主供电模块给用户端的用户接口模块供电；并将主电路中智能电表的主数据发送给所述用户接口模块；以及接收所述用户接口模块发送回来的用户数据；

S106，建立与用户端的用户处理器的通信连接，以控制所述用户处理器接收发送给所述用户接口模块的所述主数据，并基于所述用户处理器完成对从电路的供电。

需要说明的是，首先建立与主电路以及所述从电路的通信连接，从而控制所述主电路，进而通过主电路的主供电模块给所述用户端的从电路进行供电，并将所述主电路中智能电表的主数据利用所述主发送模块发送给所述用户接口模块，以及利用所述主接收模块接收所述用户接口模块发送回来的用户数据，在对所述从电路建立通信连接时，同时建立与所述用户端中的用户处理器的通信连接，从而控制所述用户处理器接收所述主数据，并基于所述用户处理器完成对所述从电路的供电。

值得一提的是，所述方法还包括：基于所述主供电模块匹配发送所述主数据的电压值，其中，所述电压值包括两种取值范围，分别为第一阈值范围[17V-25V]以及第二阈值范围[0V-8V]。

需要说明的是，于本实施例中，在发送时，双绞线（通信线）处于闲置或者基于智能电表对从电路发送高电平时，对应的电压值为所述第一阈值范围[17V-25V]，而对从电路发送低电平时，对应的电压值为所述第二阈值范围[0V-8V]，如此定义后，可以有效保证通信过程中通过通信线给所述用户接口模块进行供电，从而实现了双绞线中电源线与通信线的共用。

值得一提的是，所述方法还包括：接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据。

需要说明的是，于本实施例中，提取所述用户数据中的电压的波动数据，以第一阈值范围为例，具体表现为从[17V-25V]的电平中识别出“1V”的波动转换成主目标电平阈值，其中，所述主目标电平阈值为[0V-3.3V]，而所述波动数据中波动幅值超过的所述预设限值为“1V”。

值得一提的是，所述方法还包括：基于主接口模块保护所述主电路，以防止8kv静电和/或2kv浪涌电压；以及基于用户接口模块保护所述从电路，以防止8kv静电，其中，所述用户接口模块对双绞线的正负极性不作区分。

需要说明的是，于本实施例中，所述主接口保护模块用于保护所述主电路，具体可以防止8kv静电和/或2kv浪涌电压；而对应于所述用户接口模块而言，其可以保护从电路，以防止8kv静电，并且，所述用户接口模块的双绞线的正负极性不作区分，以此可以随意接入，便于现场施工。

值得一提的是，所述方法还包括：在发送所述用户数据时，根据不同的发送电压匹配不同的电流值，其中，所述电流值包括两种取值范围，分别为第三阈值范围(0mA-17mA]以及第四阈值范围[28mA-35mA]。

需要说明的是，于本实施例中，基于用户处理器给所述主电路发送数据时，过程如下：若发送高电平或者双绞线闲置时，电流不大于“17mA”，即对应所述第三阈值范围(0mA-17mA]，而若发送低电平时，电流则增加到“28mA~35mA”，即对应于所述第四阈值范围[28mA-35mA]，以此种通信方式保证总线电平变化不会超过“2V”，有效保证了通过主电路给用户接口模块供电，因此实现了通信线和电源线共用。

本发明第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种双绞线通信电路方法程序，所述双绞线通信电路方法程序被处理器执行时，实现如上述任一项所述的一种双绞线通信电路方法的步骤。

本发明公开的一种双绞线通信电路及其控制方法与可读存储介质，通过双绞线实现电源线与通信线的合并，利用智能电表主电路给用户端的从电路进行供电，不收取用户任何费用的同时，可以根据用户从电路的功耗作为限定值，避免用户利用从电路给其他外接负载供电。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (6)

1.一种双绞线通信电路，其特征在于，包括：

应用于智能电表的主电路与应用于用户端的从电路，所述主电路与所述从电路通过双绞线电性连接，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；其中，

所述主电路通过双绞线与所述从电路中的用户接口模块连接，所述主供电模块用于给所述用户接口模块供电，所述主发送模块用于将所述智能电表的主数据发送给所述用户接口模块，所述主接收模块用于接收所述用户接口模块发送的用户数据，所述主接口保护模块用于保护主电路；

所述用户接口模块用于与所述主电路电性连接，所述用户接口模块连接有用户处理器，所述用户发送模块用于通过所述用户接口模块将所述用户数据发送给所述智能电表，所述用户接收模块用于接收所述主发送模块发送给所述用户接口模块的所述主数据，用户电源模块用于给所述用户处理器以及用户发送模块、用户接收模块供电，其中，所述用户处理器位于所述用户接收模块内；

所述主供电模块用于控制所述用户接口模块的供电与停电，其中，利用不同的电阻值完成对所述用户接口模块的不同电流值控制；所述主发送模块基于所述主供电模块匹配发送所述主数据的电压值，其中，所述电压值包括两种取值范围，分别为第一阈值范围[17V-25V]以及第二阈值范围[0V-8V]；

所述主接收模块接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据；

所述用户发送模块在发送所述用户数据时，根据不同的发送电压匹配不同的电流值，其中，所述电流值包括两种取值范围，分别为第三阈值范围(0mA-17mA]以及第四阈值范围[28mA-35mA]。

2.根据权利要求1所述的一种双绞线通信电路，其特征在于，所述主接口保护模块用于保护所述主电路；所述用户接口模块还用于保护所述从电路，其中，所述用户接口模块对双绞线的正负极性不作区分。

3.根据权利要求1所述的一种双绞线通信电路，其特征在于，所述用户接收模块用于将所述主数据中的电压转换成用户目标电平阈值，以供所述用户处理器进行处理。

4.根据权利要求1所述的一种双绞线通信电路，其特征在于，所述主电路包括一个或多个第一电阻、两个开关、两个第一三级管、一个第一二极管，一个第一瞬态变电压抑制二极管、两个第一可变电阻以及一个智能电表；所述从电路包括若干个第二电阻，一个第二瞬态变电压抑制二极管，一个交流电源，三个第二三极管，两个第二二极管，三个电容以及所述用户处理器与接插线。

5.一种双绞线通信电路控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一所述的双绞线通信电路，所述方法包括如下步骤：

建立与主电路以及用户端的从电路的通信连接，其中，所述主电路包括主供电模块、主发送模块、主接收模块以及主接口保护模块，所述从电路包括用户接口模块、用户发送模块、用户接收模块以及用户电源模块；

通过主电路中的主供电模块给用户端的用户接口模块供电；并将主电路中智能电表的主数据发送给所述用户接口模块；以及接收所述用户接口模块发送回来的用户数据；

建立与用户端的用户处理器的通信连接，以控制所述用户处理器接收发送给所述用户接口模块的所述主数据，并基于所述用户处理器完成对从电路的供电；

基于所述主供电模块匹配发送所述主数据的电压值，其中，所述电压值包括两种取值范围，分别为第一阈值范围[17V-25V]以及第二阈值范围[0V-8V]；

接收到所述用户接口模块发送的所述用户数据后，提取所述用户数据中电压的波动数据，以将所述波动数据转换成主目标电平阈值进行处理，其中，所述波动数据为波动幅值超过预设限值的数据；

在发送所述用户数据时，根据不同的发送电压匹配不同的电流值，其中，所述电流值包括两种取值范围，分别为第三阈值范围(0mA-17mA]以及第四阈值范围[28mA-35mA]。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括一种双绞线通信电路控制方法程序，所述双绞线通信电路控制方法程序被处理器执行时，实现如权利要求5所述的一种双绞线通信电路控制方法的步骤。