CN201878139U - 低压电力线载波通信模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低压电力线载波通信模块，包括载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，载波控制电路采用载波控制芯片CX5013，载波信号发送电路采用120KHz载波功率放大集成电路，载波信号接收电路采用载波LC谐振滤波接收电路，载波信号耦合电路采用120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，该模块使用的频率源为9.6MHz±20ppm晶振。本实用新型的优点是体积小，结构简单，使用方便，能实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据传输，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，且其抗干扰能力强、传输距离远。
Description
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
随着国家智能电网的逐步建立，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了深入地应用，其应用范围也越来越广泛，未来的配电网必然是用电和计费于一体的自动化系统，由于电力线载波通信是利用电力线本身作为传输信道，使得其作为配电网自动化的通信手段具有无可比拟的优势，并且电力线载波通信在未来的家用电器自动化控制等领域的应用范围和前景都将会十分广泛，因此其具有巨大的经济效益和显著的社会效益，然而，中国电网存在诸多不利于低压电力线载波通信技术发展的因素，例如其电网谐波干扰严重、无电器噪声限制的强制标准、低压配电网的分支多、其复杂的拓扑结构导致了网络阻抗时变及非线性，在如此恶劣的电网环境下，实现低压电力载波通讯技术的关键在于解决电力线网络的阻抗匹配、电力线信号衰减、噪声及干扰等问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种抗干扰能力强、传输距离远的能实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠数据传输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、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，所述载波信号发送电路及载波信号接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，所述载波信号耦合电路与电力线连接，所述载波控制电路采用载波控制芯片CX5013，所述载波信号发送电路采用120KHz载波功率放大集成电路，所述载波信号接收电路采用载波LC谐振滤波接收电路，所述载波信号耦合电路采用120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路。
所述120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路中的电容采用耐压310VAC的安规电容。该模块使用的频率源为9.6MHz±20ppm晶振。
本实用新型的优点是体积小，结构简单，使用方便，能实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据传输，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，且其抗干扰能力强、传输距离远。
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120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路图。
图3是本实用新型的载波LC谐振滤波接收电路图。
图4是本实用新型的120KHz载波功率放大集成电路图。
图5是本实用新型载波控制芯片CX5013的上电复位电路图。
图6是本实用新型载波控制芯片CX5013的调试测试ISP接口。
图7是本实用新型载波控制芯片CX5013的电路图。
具体实施方式
本实用新型在发射机端，把要传送的信息先转换成二进制数据或符号，该二进制数据或符号与伪随机码(即PN码)进行模2和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波，该扩频系统具有抗干扰能力强、很强的抗多径干扰能力、对其他电台干扰小、抗截获能力强、可以同频工作、便于实现多址通信，本实用新型使用的频率源为9.6MHz±20ppm晶振，从而保证了载波通信的时钟精度误差控制在±0.5s/天。
图1是本实用新型的原理框图，包括串口通信电路、载波控制电路、120KHz载波功率放大集成电路、载波LC谐振滤波接收电路以及载波信号耦合电路，其中载波控制电路采用载波控制芯片CX5013，载波信号耦合电路采用120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路用于实现本实用新型与电网之间的载波信号阻抗匹配和信号耦合，串口通信电路用于本实用新型与基表MCU进行串口数据通信，120KHz载波功率放大集成电路和载波LC谐振滤波接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路与电力线连接，串口通信电路的一端与载波控制电路连接，其另一端与基表连接以获取需要传输的数据，获取的数据经过本实用新型处理后由其120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路耦合到220VAC电网上去以实现数据的传输。
图2是本实用新型的120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路图，电感L1与电容C1构成一个120kHz的谐振电路，瞬态抑制二极管V1对电路进行保护，载波信号经隔离变压器T1实现电网与本实用新型之间的载波信号阻抗匹配和载波信号耦合，为了增加本实用新型模块的使用期限和安全性，电容C1选用耐压310VAC的安规电容。
图3是本实用新型的载波LC谐振滤波接收电路图，电容C2、电容C3和电感L2组成了中心频率为120kHz的二阶LC滤波电路，信号经过电阻R1限流后再通过该二阶LC滤波电路得到120kHz的载波信号，而V2将信号峰峰值嵌位在±0.7V，该信号再引入到载波控制芯片CX5013内做混频处理。
图4是本实用新型的120KHz载波功率放大集成电路图，其主要由一片双MOS-FET器件组成，在一定范围内提高电源幅值和增大载波信号发射功率，从而延长了信号的通信距离，二极管V4、V3和电阻R2、R3用于防止功率放大电路的PSK信号发生交越失真和吸收低压电力线上的尖峰脉冲干扰，由于该载波信号发送电路放大后的信号波形富含谐波，而图中电感L3和电容C5组成了串联谐振电路，该串联谐振电路用于对放大后的信号进行滤波整形处理以减少其对电网的谐波污染，滤波整形后的信号再由载波信号耦合电路耦合到电力线上。
图5是本实用新型载波控制芯片CX5013的上电复位电路图，电阻R6和电容C8组成了RC上电复位，二极管V5和电阻R7为复位电路保护器件，电容C9为复位信号去耦电容。
图6是本实用新型载波控制芯片CX5013的调试测试ISP接口，该接口用于载波控制芯片ISP方式编程及产品升级调试测试，其功能扩展灵活、方便。
图7是本实用新型载波控制芯片CX5013的电路图，D1为载波控制芯片CX5013，载波控制芯片CX5013内置了载波PSK信号解调调制电路，D4为鉴频器，鉴频器D4可以完成对载波中心频点120KHz的信号进行数据识别处理，载波控制芯片CX5013通过DEC_RXD和DEC_TXD与基表进行串口通信。
本实用新型在符合电力行业标准(DL/T645-2009)《多功能电能表通信规约》实验台区，其实验测试成功，在1000米的距离内，其达到了规定的通信成功率及通信最短时间，相比其它的载波通信产品，本实用新型具有最远的传输距离和最强的抗干扰能力。
Claims (3)
1.一种低压电力线载波通信模块，包括载波控制电路、载波信号发送电路、载波信号接收电路以及载波信号耦合电路，所述载波信号发送电路及载波信号接收电路连接于载波控制电路和载波信号耦合电路之间，所述载波信号耦合电路与电力线连接，其特征在于所述载波控制电路采用载波控制芯片CX5013，所述载波信号发送电路采用120KHz载波功率放大集成电路，所述载波信号接收电路采用载波LC谐振滤波接收电路，所述载波信号耦合电路采用120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路。
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120KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路中的电容采用耐压310VAC的安规电容。
3.根据权利要求1所述的低压电力线载波通信模块，其特征在于该模块使用的频率源为9.6MHz±20ppm晶振。
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2010
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