CN201681484U - 燃气具控制器用电力载波装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃气具控制器用电力载波装置，它包括单片机、信号调制/解调电路、信号发送电路、信号接收电路，所述单片机的输出端与信号调制/解调电路的串行输入端连接，信号调制/解调电路的串行输出端与单片机的输入端连接，信号调制/解调电路的调制/解调输出端与信号发送电路的输入端连接，信号接收电路的输出端与信号调制/解调电路的调制/解调输入端连接，它还包括电力线耦合电路，所述的电力线耦合电路包括信号耦合变压器，所述信号耦合变压器的初级绕组与市电源连接，信号耦合变压器的次级绕组与信号发送电路的输出端以及信号接收电路的输入端连接。具有能有效地方便线路安装且增加显示器到热水器的安装距离等特点。
Description
技术领域：本实用新型涉及到一种燃气具控制器用电力载波装置，它特别适用于燃气热水器、燃气壁挂炉中。
背景技术：目前，用于燃气具控制器领域的有线遥控技术通常采用电源与信号分开传送，使用多条连接线，故使用多个显示器控制时，安装距离受到限制，占用I/O口的资源较多故通信线路较多且显示器安装不方便；也有采用二线控制技术，采用串行通信接口方式，虽通信距离可达百米，但存在线路安装不方便等缺陷。为了克服这些缺陷，对燃气具控制器用电力载波装置进行了研制。
发明内容：本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种燃气具控制器用电力载波装置，它能有效地方便线路安装且增加显示器到热水器的安装距离。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：它包括单片机、信号调制/解调电路、信号发送电路、信号接收电路，所述单片机的输出端与信号调制/解调电路的串行输入端连接，信号调制/解调电路的串行输出端与单片机的输入端连接，信号调制/解调电路的调制/解调输出端与信号发送电路的输入端连接，信号接收电路的输出端与信号调制/解调电路的调制/解调输入端连接，它还包括电力线耦合电路，所述的电力线耦合电路包括信号耦合变压器，所述信号耦合变压器的初级绕组与市电源连接，信号耦合变压器的次级绕组与信号发送电路的输出端以及信号接收电路的输入端连接。
所述的电力线耦合电路还包括三脚稳压集成块、电源模块、电容C1、电容C2、电容C3、电容C6、电容C7、电容C8以及电阻R3，所述电源模块的输入端与市电源连接，电源模块的正极输出端与三脚稳压集成块的输入端连接且并接滤波电容C3，电容C1、电容C2一端接在三脚稳压集成块的输出端，电容C1、电容C2的另一端与电源模块的负极输出端连接，信号耦合变压器的初级绕组并接电阻R3，电阻R3的两端分别串接电容C7、电容C8后与市电源连接，电容R6并接在信号耦合变压器的次级绕组上。
所述的信号发送电路包括电阻R1、电阻R2，三极管Q1、稳压二极管D2，三极管Q1的基极与电阻R1一端连接，电阻R1的另一端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2连接后接地，三极管Q1的集电极与稳压二极管D2的负极以及电力线耦合电路中信号耦合变压器的次级绕组一端连接，稳压二极管D2的正极接地。
所述的信号接收电路包括电阻R6、电阻R7、电阻R8，三极管Q2，稳压二极管D3，电容C10、电容C11、电容C12，电感L1，电容C10一端与三极管Q2的集电极以及电阻R6和电阻R7的一端连接，电阻R6的另一端与电力线耦合电路中三脚稳压集成块的输出端连接，电阻R7另一端与电阻R8一端以及三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与电感L1及电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，电感L1另一端与稳压二极管D3的负极连接。
本实用新型同背景技术相比所产生的有益效果：
1、由于本实用新型采用电力线耦合电路，所述的电力线耦合电路包括信号耦合变压器，所述信号耦合变压器的初级绕组与市电源连接，信号耦合变压器的次级绕组与信号发送电路的输出端以及信号接收电路的输入端 连接的电路，把传输信号耦合到电源线上，减少了通信线路，故它能有效地方便线路安装且增加显示器到热水器的安装距离。
附图说明：图1为本实用新型的原理框图。
图2为本实用新型的电路图。
图3为图2用在燃气具中的原理框图。
具体实施方式：参看附图1、附图2、附图3所示，本实施例包括单片机1、信号调制/解调电路2、信号发送电路3、电力线耦合电路4、信号接收电路5。
单片机1为单片机集成块U4。
信号调制/解调电路2为双频道4比特转换器和伪正弦波发电集成块U3，主要对信号进行发送调制和接收解调处理。
信号发送电路3包括有电阻R1、R2，三极管Q1、稳压二极管D2，三极管Q1的基极与电阻R1一端连接，电阻R1另一端接地，三极管Q1的发射极与R2连接后接地，三极管Q1的集电极与稳压二极管D2的负极以及电力线耦合电路4的信号耦合变压器T的次级一端连接，稳压二极管D2的正极接地。电阻R1、R2和三极管Q1构成信号放大电路，将信号调制/解调电路2的输出信号进行放大后再输出到信号耦合变压器T上，稳压二极管D2起到吸收电流能力，钳位和稳压作用。
电力线耦合电路4包括有三脚稳压集成块U1、电源模块U2、信号耦合变压器T、电容C1、C2、C3、C6、C7、C8以及电阻R3。电源模块U2的输入端连接在市电源的两端L/N线上，电源模块U2的正极输出端与三脚稳压集成块U1的输入端连接，且并接滤波电容C3，电容C1、C2并接在三脚稳压集成块U1的输出端，且另一端与电源模块U2的负极输出端连接，信号耦合变压器T的初级绕组并接电阻R3，电阻的两端分别接串联电容C7、C8， 电容C7、C8的另一端连接在市电源的L/N两端上，电容R6并接在信号耦合变压器T的次级绕组上。电容C7、C8阻断低频高压，阻止变压器饱和，电阻R3的作用是在离线时使电容放电，防止在设备插头的两端出现高压。信号耦合变压器T及电容C6、电阻R3、电容C7和C8组成信号耦合电路。电源模块U2主要为整个电源电路提供电压。电力线耦合电路4是载波信号的输出和输入通路，并起隔离市电工频的作用。
信号接收电路5包括电阻R6、R7、R8，三极管Q2，稳压二极管D3，电容C10、C11、C12，电感L1。电容C10一端与三极管Q2的集电极及电阻R6和R7的一端连接，电阻R6的另一端接5V电源，电阻R7另一端与电阻R8一端以及三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与电感L1及电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，电感L1另一端与稳压二极管D3的负极连接。其中稳压二极管D3起到吸收电流能力、钳位和稳压作用；电容C11、C12、电感L1构成带通滤波器，其作用一方面将带外杂波滤除，另一方面保证前后级之间的阻抗匹配，以达到顺利传递信号的目的；电阻R6、R7、R8，三极管Q2，电容C11构成信号增益放大器电路，将信号放大后输入到调制/解调集成块2输入端。
电力线耦合电路4中信号耦合变压器T次级绕组的一端与信号接收电路5中稳压二极管D3的负极连接，信号耦合变压器T次级绕组的另一端与信号发送电路3中稳压二极管D2的负极连接。信号接收电路5中电容C10的另一端与信号调制/解调电路2中的一输入端连接。
电力线耦合电路4为单片机1及各电路提供电源，并且为载波信号的输出和输入提供通路，而且起隔离强电与弱电的作用。单片机1的数字信号输出与信号调制/解调电路2的输入端/SCTL连接，信号调制/解调电路2 的输出端/SW1OUT与信号发送电路3的输入端连接，经信号发送电路3的输出信号耦合到电力线耦合电路4上，信号接收电路5从电力线耦合电路4上探测取样接收信号，信号接收电路5的输出端与信号调制/解调电路2的输入端AMPIN连接，信号调制/解调电路2的输出端/DOUT与单片机1的输入端连接。
集成块U1为稳压集成块，可选为7805等；电源模块U2为开关电源集成块，可选输出电压为12VDC的开关电源；调制/解调集成块U3为通信IC集成块，可选为T6B70BFG等；集成块U4为单片机1集成块，可选为PIC16F73等。
本实施例中主控制器与显示器均以单片机和信号耦合变压器T以及双频道4比特及伪正弦波编解码集成电路为核心，将需要传送的数字信息通过双频道4比特及正弦波信号调制/解调电路2调制成正弦波双频信号，耦合到电力线上。接收时由双频道4比特及伪正弦波信号调制/解调电路2将调制的伪正弦波双频道信号进行解码，转换成数字信息供单片机处理。信号的传送与接收采用分时复用的方法，主控制器、显示器都具有识别码，由主控制器发送同步信号，各显示器接收到同步信号后分时发送与接收信号。
本实施例中主机与从机(显示控制器)均采用相同的信号发送电路3、电力线耦合电路4和信号接收电路5，信号调制/解调电路2的编码信号采用双频道4比特转换器和伪正弦波发电器发送后直接耦合在交流市电的方式。多个显示器同时使用时，必须由软件或硬件来配置识别码(ID)，并制定数据传输的软件协议。
本实施例中的电力载波装置用在燃气具中的结构框图如图3所示，包括有热水器6、主控制器7、主控制电源8、交流市电网9、显示控制电源10、显示器11。热水器6的结构和普通恒温燃气热水器的结构一样，主要 包括：主控制器7、水路装置、水流霍尔开关(或水流量传感器)、气路控制装置、点火装置、火焰检测、燃烧装置、热交换装置、安全保护装置、排烟装置及底面壳等。
主控制器7主要包含有以下几方面的功能电路：单片机1、单片机复位电路、主控制电源8、信号调制/解调电路2、信号发送电路3、电力线耦合电路4、信号接收电路5、水流量检测电路、进水和出水温度检测电路、风机(转、停)控制电路、点火控制电路、主燃气阀和切换阀(开、关)控制电路、比例阀调节(气流量大、小)控制电路、火焰检测电路及超温保护控制电路等。主控制器7的数字输入/输出口与信号调制/解调电路2中的数字输入/输出口采用串行接口方式连接，通过串口把数字信号传送到信号调制/解调电路2进行伪正弦波信号编码处理，再又信号调制/解调电路2的输出端/SW1OUT与信号发送电路3的输入端连接，经信号发送电路3的输出信号耦合到控制电源8上，并通过交流市电网9传送到显示控制电源10上，然后显示器11接收采样，从而完成主控制器7的信号的发送过程；主控制器7通过信号接收电路5从主控制电源8上探测取样接收信号，信号接收电路5的输出端与信号调制/解调电路2的输入端AMPIN连接，经信号调制/解调电路2进行伪正弦波信号解码处理，信号调制/解调电路2的输出端/DOUT与单片机1的输入端连接，主控制器7接受后进行信号处理后的数字信号，从而完成主控制器7的信号接收过程；因此主控制器7通过利用现有电力线电网9与显示器11进行耦合载波伪正弦波信号传输通信，远距离双工或半双工通讯，从而实现热水器智能恒温控制目的。
主控制电源8提供开关电源模块、+5V供单片机、电力线信号耦合电路2及各电路的电源。其中主控制电源8提供电力线信号耦合电路通过交流市电网9与显示控制电源10的电源输入端相连接。
交流市电网9主要用于将热水器6上的主控制电源8的电力线信号耦合电路4与显示器11中显示控制电源10的电源输入端相连接。实现伪正弦波信号耦合在交流市电网上进行传输以及远距离进行双工或半双工通讯，抗干扰能力强，准确可靠，安装方便，传输距离可以达到500米以上。
显示控制电源10主要提供电源模块U4、三脚稳压集成块U3及由电容C1、C2、C3组成的滤波电路，其中电源模块U4的输入端通过交流市电网9与显示控制电源10的两端相连接，输出端提供显示器的工作电压。显示器11主要包含有以下几方面的功能电路：单片机1、单片机复位电路、信号调制/解调电路2、信号发送电路3、电力线耦合电路4、信号接收电路5、操作面板控制电路。本实施例中可以使用一个显示器，或并接多个显示器；显示器11接收和发送信号的工作原理与主控制器7相同，在此不再赘述。
Claims (5)
1.一种燃气具控制器用电力载波装置，它包括单片机(1)、信号调制/解调电路(2)、信号发送电路(3)、信号接收电路(5)，所述单片机(1)的输出端与信号调制/解调电路(2)的串行输入端连接，信号调制/解调电路(2)的串行输出端与单片机(1)的输入端连接，信号调制/解调电路(2)的调制/解调输出端与信号发送电路(3)的输入端连接，信号接收电路(5)的输出端与信号调制/解调电路(2)的调制/解调输入端连接，其特征在于它还包括电力线耦合电路(4)，所述的电力线耦合电路(4)包括信号耦合变压器(T)，所述信号耦合变压器(T)的初级绕组与市电源连接，信号耦合变压器(T)的次级绕组与信号发送电路(3)的输出端以及信号接收电路(5)的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的燃气具控制器用电力载波装置，其特征在于所述的电力线耦合电路(4)还包括三脚稳压集成块(U1)、电源模块(U2)、电容C1、电容C2、电容C3、电容C6、电容C7、电容C8以及电阻R3，所述电源模块(U2)的输入端与市电源连接，电源模块(U2)的正极输出端与三脚稳压集成块(U1)的输入端连接且并接滤波电容C3，电容C1、电容C2一端接在三脚稳压集成块(U1)的输出端，电容C1、电容C2的另一端与电源模块(U2)的负极输出端连接，信号耦合变压器(T)的初级绕组并接电阻R3，电阻R3的两端分别串接电容C7、电容C8后与市电源连接，电容R6并接在信号耦合变压器(T)的次级绕组上。
3.根据权利要求1或2所述的燃气具控制器用电力载波装置，其特征在于所述的信号发送电路(3)包括电阻R1、电阻R2，三极管Q1、稳压二极管D2，三极管Q1的基极与电阻R1一端连接，电阻R1的另一端接地，三极管Q1的发射极与电阻R2连接后接地，三极管Q1的集电极与稳压二极 管D2的负极以及电力线耦合电路(4)中信号耦合变压器(T)的次级绕组一端连接，稳压二极管D2的正极接地。
4.根据权利要求2所述的燃气具控制器用电力载波装置，其特征在于所述的信号接收电路(5)包括电阻R6、电阻R7、电阻R8，三极管Q2，稳压二极管D3，电容C10、电容C11、电容C12，电感L1，电容C10一端与三极管Q2的集电极以及电阻R6和电阻R7的一端连接，电阻R6的另一端与电力线耦合电路(4)中三脚稳压集成块(U1)的输出端连接，电阻R7另一端与电阻R8一端以及三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与电感L1及电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，电感L1另一端与稳压二极管D3的负极连接。
5.根据权利要求3所述的燃气具控制器用电力载波装置，其特征在于所述的信号接收电路(5)包括电阻R6、电阻R7、电阻R8，三极管Q2，稳压二极管D3，电容C10、电容C11、电容C12，电感L1，电容C10一端与三极管Q2的集电极以及电阻R6和电阻R7的一端连接，电阻R6的另一端与电力线耦合电路(4)中三脚稳压集成块(U1)的输出端连接，电阻R7另一端与电阻R8一端以及三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，电阻R8的另一端与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与电感L1及电容C12的一端连接，电容C12的另一端接地，电感L1另一端与稳压二极管D3的负极连接。
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