CN201765691U - 一种两线制控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种两线制控制装置。所述装置包括信息接收单元和信息发送单元，二者通过电源信号传输线连接；信息接收单元中设微控制器电路、驱动电路、与交流电源连接为信息接收单元和信息发送单元提供工作动力的电源信号电路；所述信息发送单元包括微控制器电路及与其连接的信号发送电路、稳压电路。本实用新型所述控制装置中信息发送单元仅采用几个元件即可将信号耦合到两线制传输线路中，通过电源信号电路中的信号采集电阻可将信号采集出来传送到信息接收单元的微控制器进行处理并由驱动电路实现对负载的控制，其电路设计合理、结构简洁，实际应用中布线简单、成本低廉，且所述控制装置可靠性高，易于实现。

Description

一种两线制控制装置

技术领域

本发明涉及一种两线制控制装置，具体是指一种能够仅用两根导线既可以传输电力又可以传输信号的电子电器的控制装置。

背景技术

在各类公知的需要实现甲乙两地之间的电子电器产品的控制装置中，如需要在甲地控制乙地的换气扇电机按高、中、低三种转速运行或停止，一般需要用五根导线连接甲乙两地的电路板，其中第一根作为公共地，第二根与公共地共用作为电源传输线，第三、第四、第五根分别与公共地共用作为信号传输线，传输线根数多，线路成本高，布线麻烦。

还有一种改进的只用两根导线可实现甲乙两地之间的电子电器产品的控制，如专利申请号200720051658.0一种传输电源与信号的二线线控装置，它包括单片机，线控电源电路，取样电路，还包括编解码电路，伪正弦波发生电路。该装置编解码电路为双频道四比特转换器和伪正弦波发生器集成块，属热水器专用接口电路，成本高，电路复杂。

实用新型内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种采用两根导线既可以传输电力又可以传输信号的电子电器的控制装置。

根据上述需解决的问题，本实用新型采取的技术方案为：一种两线制控制装置，包括信息接收单元和信息发送单元，二者通过电源信号传输线VD+、VD-连接；所述信息接收单元包括：微控制器电路、与微控制器电路连接的用于驱动负载的驱动电路、与交流电源连接为信息接收单元和信息发送单元提供工作动力的电源信号电路；所述信息发送单元包括微控制器电路和信号发送电路以及与其连接的用于操作输入的信息输入电路。

所述信息接收单元中的微控制器电路和信息发送单元中的微控制器电路中分别设置有微控制器以及为之提供工作电源的稳压电路。

优选的，所述信号发送电路与信息发送单元中的稳压电路之间串接二极管，该二极管串接在电源信号传输线VD+上。

具体的方案为：所述电源信号电路包括电源变换电路及信号采样电阻，信号采样电阻的一端与电源变换电路的直流输出正极或负极连接，另一端作为电源信号输出端VD+或VD-，电源变换电路的直流输出负极或正极作为电源信号输出端VD-或VD+。

更具体的，所述信号采样电阻与微控制器的连接方式可采用下述三种：

1、所述电源信号电路中信号采样电阻采样信号后通过一电阻传输给微控制器；

2、所述电源信号电路中信号采样电阻采样信号后通过一电容或一齐纳二极管传输给微控制器，该电容一端或齐纳二极管阳极作为信号输出端再通过电阻接地；

3、所述电源信号电路中信号采样电阻两端采样信号通过一光耦传输至微控制器。

具体的方案为：所述信号发送电路包括一三极管，所述三极管的集电极通过电阻或电容或一齐纳二极管连接电源信号传输线VD+，该三极管基极通过电阻连接微控制器电路，发射极与电源信号传输线VD-连接。

本实用新型所述控制装置中信息发送单元仅采用几个元件即可将信号耦合到两线制传输线路中，通过电源信号电路中的信号采集电阻可将信号采集出来传送到信息接收单元的微控制器进行处理并由驱动电路实现对负载的控制，其电路设计合理、结构简洁，实际应用中布线简单、成本低廉，且所述控制装置可靠性高，易于实现。

附图说明

图1是本实用新型所述两线制控制装置的原理框图；

图2是所述两线制控制装置的信息发送单元电路原理图一；

图3是所述两线制控制装置的信息发送单元电路原理图二；

图4是所述两线制控制装置的信息发送单元电路原理图三；

图5是所述两线制控制装置的信息发送单元电路原理图四；

图6是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图一；

图7是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图二；

图8是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图三；

图9是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图四；

图10是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图五；

图11是所述两线制控制装置的信息接收单元电路原理图六；

图12是本实用新型所述两线制控制装置的整体实施例原理图一；

图13是本实用新型所述两线制控制装置的整体实施例原理图二；

图14是本实用新型所述两线制控制装置的整体实施例原理图三；

图15信息发送电路不发送信号时，在电源信号电路的电源信号输出端VD+和VD-的波形；

图16信息发送电路发送信号时，在电源信号电路的电源信号输出端VD+和VD-的波形。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细描述：

如图1所示：本实用新型所述两线制控制装置，包括信息接收单元1和信息发送单元2，二者通过电源信号传输线VD连接；所述信息接收单元1包括：微控制器电路11、与微控制器连接的用于驱动负载的驱动电路13、与交流电源连接为信息接收单元和信息发送单元提供工作动力的电源信号电路12、稳压电路；所述信息发送单元2包括微控制器电路21及与其连接的用于操作输入的信息输入电路22和信号发送电路23、稳压电路。其中电源信号电路12输入端连接交流电源L、N线，输出端通过电源信号传输线VD+连接信号发送单元中的微控制器电路21及信号发送电路23，同时VD-线也连接信号发送电路23。

如图2～5所示，信息发送单元2中的微控制器电路21还包括微控制器211，信号发送电路23采用三极管Q231，三极管Q231的集电极通过电阻或电容或一齐纳二极管连接电源信号传输线VD+，三极管Q231基极通过电阻连接微控制器电路21，发射极与电源信号传输线VD-连接。在图12、图13及图14所示本实用新型所述装置整体实施例图中，均采用三极管Q231集电极接电阻形式。

所述信息接收单元1中的微控制器电路11还包括微控制器111，微控制器111从电源信号线获取信号的方式有多种，相应的连接电路也不同，如图6～11所示。

在信息接收单元1中，电源信号电路12中的电源变换电路121可采用阻容降压方式，其输入端接交流220V电源的L和N线，其直流输出端一端接信号采样电阻R121，信号采样电阻R121的另一端作为电源信号VD-端，其输出端的另一端作为电源信号VD+端。

在信息接收单元1中，微控制器电路11还包括稳压电路112，由电源变换电路121输出直流到稳压电路112，由稳压电路112提供稳定的直流电压给微控制器111。微控制器111的输出端接驱动电路13的输入端，驱动电路13的输出端接负载14。驱动电路13的电源可由电源信号电路12供给，也可根据具体需要由稳压电路112供给。

交流电源由电源变换电路121变换为直流电并通过VD+和VD-两根导线传输到信息发送单元2中的微控制器电路21，经微控制器电路21中的稳压电路212稳压后送到微控制器211作为其电源，其信号输出端连接到信号发送电路23的电阻R231，并通过电阻R231送到三极管Q231的基极，通过与三极管Q231的集电极连接的电阻R232耦合到电源信号的VD+，三极管Q231的发射极与电源信号的VD-连接并与微控制器211的Vss共地。

为了防止信号发送电路23对传输的电源电压的影响，在电源信号传输线VD+与微控制器电路21中的稳压电路212之间串联一二极管D231，也可避免稳压电路212所供给微控制器电路21的电力损失。

信息发送单元2中的信息输入电路22与微控制器电路21的信息输入端连接，当操纵信息输入电路22可将操作指令传送到微控制器电路21，并可通过信号发送电路23由电源信号传输线VD+和VD-将信号发送到信息接收单元1中。

被信号发送电路23调制的信号通过电源信号传输线VD+和VD-在信息接收单元1的电阻R121两端产生调制信号，又被信息接收单元1中的微控制器11接收，通过微控制器11将信号进行解调处理后由与之连接的驱动电路13去控制负载14的运行状态。

图12是采用电力线火线L或零线N作为电源信号传输线VD+的实施例，用这种方式传输电源和信号，对于一个传输系统只能选择发送端和接收端均用火线L或者均用零线N。因此，对于信息接收单元1和信息发送单元2所在的安装位置就近均可连接到电力线的火线L或零线N的安装环境，采用这样的连接方式进行信息传输可节省一根传输线，可节约布线费用。本实用新型中其他采用电力线火线L或零线N作为电源信号传输线实施例原理与此相同。

在图12所示实施例中，稳压电路112采用三端稳压IC U112，U112的输入端接电源变换电路121的直流输出端，U112的输出端与微控制器电路111的电源端连接，其地端与电源变换电路121的地连接。

当信息接收单元1接收到信息发送单元2的信号时，在信号采样电阻R121两端产生的信号通过电阻R111直接传送给微控制器11，由微控制器111通过驱动电路13控制负载14动作。

图13是采用电力线火线L或零线N作为电源信号传输线VD+的另一个实施例，与图12实施例所不同的是微控制器111的电源端与电源变换电路121的直流输出正极甚至可以和与VD+连接的电力线火线L连接，这对于驱动电路采用可控硅元件控制负载来说是有利的。

稳压电路112采用一稳压管ZD112串联在微控制器电路111的地与电源变换电路121的地PG之间，将微控制器电路11的电源电压整体抬高使得微控制器111的电源端与VD+电位相同。

当信息接收单元1接收到信息发送单元2的信号时，在R121两端产生的信号通过电阻R112传送给光电耦合器U111，并将信号耦合给微控制器111，由微控制器111通过驱动电路13控制负载14。

图14是采用电力线火线L或零线N作为电源信号传输线VD-的一个实施例，与图13实施例所不同的是信号采样电阻R121的一端与电源变换电路121的直流输出正极连接，其另一端作为电源信号输出端VD+与传输线连接。电源变换电路121的直流输出负极PG地作为电源信号输出端VD-与电力线L或N连接。

稳压电路112采用一稳压管ZD112串联在微控制器电路111的Vss与电源变换电路121的地PG之间，将微控制器111的电源电压整体抬高使得Vdd与VD+电位相同。

当信息接收单元1接收到信息发送单元2的信号时，在信号采样电阻R121两端产生的信号通过电阻R111直接传送给微控制器111，由微控制器111通过驱动电路13控制负载14。

参见图15和图16，当信息发送电路发送信号时，在电源信号电路的电源信号输出端VD+和VD-两端的波形U如图15所示，在电源信号电路的信号采样电阻两端Sr1和Sr0采集到的信号波形如图16所示，该信号可根据微控制器的Vss地端相对电源信号传输线电位的高低及驱动电路地端的电位选择不同的耦合方式给微控制器，具体方式上述几个实施例已作描述。

以上实施例仅为本实用新型较佳的实现方式，并不能以此来限制本实用新型，在不脱离本实用新型构思前提下，对其所做的任何等同替换和微小变化均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种两线制控制装置，包括信息接收单元(1)和信息发送单元(2)，二者通过电源信号传输线VD+、VD-连接，其特征在于：

所述信息接收单元(1)包括：微控制器电路(11)、与微控制器电路(11)连接的用于驱动负载的驱动电路(13)、与交流电源连接为信息接收单元(1)和信息发送单元(2)提供工作电力的电源信号电路(12)；

所述信息发送单元(2)包括微控制器电路(21)及与其连接的用于操作输入的信息输入电路(22)、用于信号发送的信号发送电路(23)。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于：所述电源信号电路(12)包括电源变换电路(121)及信号采样电阻R121，信号采样电阻R121的一端与电源变换电路(121)的直流输出正极或负极连接，另一端作为电源信号输出端VD+或VD-，电源变换电路(121)的直流输出负极或正极作为电源信号输出端VD-或VD+。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：所述信号发送电路(23)包括三极管Q231，三极管Q231的集电极通过电阻或齐纳二极管或电容连接电源信号传输线VD+，三极管Q231基极通过电阻连接微控制器电路(21)，三极管Q231发射极与电源信号传输线VD-连接。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于：所述信息接收单元(1)中的微控制器电路(11)和信息发送单元(2)中的微控制器电路(21)中分别设置有微控制器(111)和微控制器(211)以及为之提供工作电源的稳压电路(112)和稳压电路(212)。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于：所述信号发送电路(23)与信息发送单元(2)中的稳压电路(212)之间串接二极管D231，该二极管串接在电源信号传输线VD+上。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述电源信号电路(12)中信号采样电阻R121采样信号后通过电阻R111传输给微控制器(111)。

7.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述电源信号电路(12)中信号采样电阻R121采样信号后通过电容C111或齐纳二极管ZD111传输给微控制器(111)，电容C111一端或齐纳二极管ZD111阳极作为信号输出端连接微控制器(111)，且该端通过电阻R112接地。

8.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于：所述电源信号电路(12)中信号采样电阻R121两端采样信号通过光耦U111耦合至微控制器(111)。

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