CN201623706U - 低压电力线载波通信模块 - Google Patents

低压电力线载波通信模块 Download PDF

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李阳保
邱仁峰
袁庆国
胡北珍
阳武
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Abstract

本实用新型提供的这种低压电力线载波通信模块，包括载波控制电路，还包括用于对电网工频信号过零点进行检测的过零检测电路，该过零检测电路与载波控制电路连接，载波控制电路根据检测得到的信号控制载波信号的发送。本实用新型相对现有技术增加的电力线过零检测电路，给载波控制芯片TCC081提供电力线过零信号，保证载波信号在电力线过零分时得到最利于传输的3.3mS微分时段同步传输，比单纯使用扩频方式的通信能力和稳定性都有巨大的提高。

Description

低压电力线载波通信模块
技术领域
本实用新型涉及一种低压电力线载波通信模块。
背景技术
随着通信技术的发展，低压电力线载波通信技术在电能及各种能源计量领域得到广泛应用。但目前各种电力线载波通信方案都存在一些不足，主要表现在以下几个方面：一是单纯使用扩频方式，导致信号无法在电力线过零分时得到最利于传输的时段同步传输，容易受到干扰；二是国内电网的阻抗一般在2Ω左右，而目前现有的电路设计方案都将内阻设计为10～20Ω，造成阻抗不匹配，这严重影响载波模块的通信能力；三是现有的技术都需要人工对载波模块设计MAC地址，才能正常通信，这也严重影响批量生产和大范围的推广使用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能有效提高抗干扰能力及通信能力的低压电力线载波通信模块。
本实用新型提供的这种低压电力线载波通信模块，包括载波控制电路，还包括用于对电网工频信号过零点进行检测的过零检测电路，该过零检测电路与载波控制电路连接，载波控制电路根据检测得到的信号控制载波信号的发送。
为了进一步提高载波通信模块的通信能力，所述低压电力线载波通信模块的内阻与中国电网阻抗相匹配。
为了使载波通信模块能自动设置MAC地址，所述载波控制电路具有载波控制芯片，该载波控制芯片采用TCC081。
为了最大程度减小电网本身的干扰，本低压电力线载波通信模块以421kHz作为载波中心频率。
本低压电力线载波通信模块的内阻为2Ω。
本实用新型相对现有技术增加的电力线过零检测电路，给载波控制芯片TCC081提供电力线过零信号，保证载波信号在电力线过零分时得到最利于传输的3.3mS微分时段同步传输，比单纯使用扩频方式的通信能力和稳定性都有巨大的提高。选取噪声较小的421kHz作为载波中心频率，最大程度减小电网本身的干扰，提高了工作效率。选择的载波控制芯片支持上电自动读表号，并自动将其设为模块的MAC地址，不需要人工设置。本实用新型实现了基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据交换，具备通信中继能力，可自动实现载波节点侦听、主动上报等网络功能。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的载波信号耦合电路。
图3是P本实用新型的载波信号接收电路。
图4是本实用新型的载波信号解调电路。
图5是本实用新型的载波控制电路。
图6是本实用新型的载波信号发送电路。
图7是本实用新型的过零检测电路。
具体实施方式
图1反映了本实用新型的构成，从该图可以看出本实用新型包括载波信号耦合电路、载波信号接收电路、载波信号解调电路、载波控制电路、载波信号发送电路、过零检测电路和串口通信电路。其中串口通信电路与基表连接，获取需要传输的数据，经过本模块处理后由载波信号耦合电路耦合到电网上，实现数据传输。载波信号耦合电路实现模块与电网之间的载波信号耦合，载波信号接收电路对接收到的FSK信号进行滤波，再由载波信号解调电路对FSK进行解调，然后由控制电路进行处理。载波信号发送电路实现对控制芯片发出的FSK信号进行放大，再由耦合电路耦合到电网上。过零检测电路实现对电网工频信号过零点的检测，根据检测得到的信号控制载波信号的发送。串口通信电路完成PLC通信模块与基表MCU进行串口通信。本实用新型根据电网各频段噪声的实际情况，选取了噪声较小的421kHz作为载波中心频率，最大程度减小电网本身的干扰，而且避免了使用低频段时在前端解调时需要给解调芯片MC3361额外引入一个信号与载波信号混频，从而提高了载波模块的工作效率；合理设计了信号耦合电路，确保整个模块内阻在2Ω左右，前端使用两个使用寿命更长的瓷片电容，保证模块长期可靠工作；设计了电力线过零检测电路，给载波控制芯片TCC081提供电力线过零信号，保证载波信号在电力线过零分时得到最利于传输的3.3mS微分时段同步传输，比单纯使用扩频方式的通信能力和稳定性都有巨大的提高；载波芯片支持上电自动读表号，并自动将其设为模块的MAC地址，不需要人工设置。各部分电路图见图2-图7。
在图2中，C19、C20与L1、L2构成一个421kHz的谐振电路，TVS管VP1对电路进行保护，载波信号经过隔离变压器(T1)和C19、C20进行电网与模块之间的信号耦合。为了增加模块的使用期限，C19、C20选用耐压1KV的瓷片电容。
在图3中，信号经过R32限流后再通过由C25、C26、L3、L4组成的中心频率中421kHz的二阶滤波电路得到421kHz的FSK信号，由V1将信号幅度限制在2V以下。
在图4中，由MC3361、陶瓷滤波器CF1、鉴频器CF2等组成模拟解调电路，对FSK信号进行解调。
在图5中，由载波控制芯片TCC081及其外围电路组成载波信号控制电路，对解调后的信号以及来自基表的数据进行分析、处理。
在图6中，控制电路发出的载波信号经过V5、V6两个三极管放大后将信号发送出去。
在图7中，通过电路对220V(50Hz)进行检测经过光耦(D4)得到过零同步信号TZA，TZA连接到载波控制芯片，用于的控制信号的发送时间。C30要选用耐压1000V的20nF瓷片电容，以保证TZA的信号质量。

Claims (5)

1.一种低压电力线载波通信模块，包括载波控制电路，其特征在于还包括用于对电网工频信号过零点进行检测的过零检测电路，该过零检测电路与载波控制电路连接，载波控制电路根据检测得到的信号控制载波信号的发送。
2.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于所述模块的内阻与中国电网阻抗相匹配。
3.根据权利要求1或2所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于所述载波控制电路具有载波控制芯片，该载波控制芯片采用TCC081。
4.根据权利要求1或2所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于所述模块以421kHz作为载波中心频率。
5.根据权利要求2所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于所述内阻为2Ω。
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