CN204408334U - 用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路。目的在于提供一种用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，以满足EURIDIS通信标准。方案：用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，包括发送电路、接收电路，以及与双绞线相连的耦合电路，所述发送电路包括：载波信号发生电路，产生用于载波通信的50kHz方波信号；信号调制电路，用于将拟发送数据调制叠加到50kHz的载波信号中；信号放大电路，采用推挽式功率驱动电路对调制后的输出信号进行放大，并经耦合电路耦合至双绞线上；接收电路，用于将耦合电路输出的隔直流载波信号放大到幅值饱和，并滤除其中的50kHz载波信号。实用新型用于远程抄读居民用表的双绞线通信。

Description

用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路

技术领域

本实用新型涉及一种载波通信电路，特别是一种用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，主要用于远程抄读居民用表的双绞线通信技术。

背景技术

智能电表的远程通信和智能抄表系统是近年来的重点发展方向。EURIDIS总线抄表系统作为智能抄表系统的一种，具有成本低、抄表成功率高、高效等特点，采用IEC62056-31标准协议，保证了设备商之间的通用性。电能表通过EURIDIS总线连接到抄表位置的磁耦合器上，抄表工只需将手持终端和耦合器连接即可实现所有连接了耦合器的电能表的数据传输。

IEC62056-31标准对EURIDIS系统载波信号的传播速度，信号频率，信号幅值和占空比等都有严格要求，所以EURIDIS硬件设计复杂，要求很高，目前没有较好能满足ERDF要求的硬件电路。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，以满足EURIDIS通信标准。

本实用新型所采用的技术方案是：用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，包括发送电路、接收电路，以及与双绞线相连的耦合电路，所述发送电路包括：

载波信号发生电路，产生用于载波通信的50kHz方波信号；

信号调制电路，一个输入端输入拟发送数据，另一个输入端与载波信号发生电路输出端相连，用于将拟发送数据调制叠加到50kHz的载波信号中；

信号放大电路，采用推挽式功率驱动电路对调制后的输出信号进行放大，并经耦合电路耦合至双绞线上；

接收电路，输入端与耦合电路相连，用于将耦合电路输出的隔直流载波信号放大到幅值饱和，并滤除其中的50kHz载波信号。

所述载波信号发生电路由型号为CD4069的反相器U10及其外围电路组成，其引脚6输出50kHz方波信号至信号调制电路的一个输入端。

所述信号调制电路采用型号为SN74HC02DR的与非门器件U1，其引脚5、6、11与反相器U10的引脚6相连，引脚9、12输入拟发送数据，引脚10、13与信号放大电路输入端相连。

所述信号放大电路包括三极管Q1、Q3、Q6组成的第一推挽式放大电路，以及三极管Q2、Q4、Q7组成的第二推挽式放大电路，其中第一推挽式放大电路的输入端与U1的引脚13相连，第二推挽式放大电路的输入端与U1的引脚10相连。

所述接收电路包括主要由运放U2的一级放大器组成的信号放大处理电路，以及主要由运放U2的二级放大器及滤波电容C26组成的信号滤波电路；其中U2的一级放大器负端依次经电容C24、电阻R14和隔直电容C22与耦合电路相连，正端接1.65V电压，输出端经二极管D3降压，并经接地电容C26滤波后连接至U2的二级放大器负端，二级放大器的正端接1.65V电压。

所述运放U2的型号为LMC6482IMX。

所述耦合电路包括耦合变压器L1，以及连接于耦合变压器L1与其中一根双绞线之间的隔直电容C25。

本实用新型的有益效果是：本实用新型电路主要由电阻、电容、三极管等元器件组成，整体硬件设计简单、成本低，且能够满足EURIDIS通信标准。

附图说明

图1是载波包络的参数特征图。

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

如图2所示，本实施例包括发送电路1、接收电路2，以及与双绞线相连的耦合电路3；其中发送电路1包括：

载波信号发生电路1-1，产生用于载波通信的50kHz方波信号；

信号调制电路1-2，一个输入端输入拟发送数据(由电表单片机串口发送)，另一个输入端与载波信号发生电路1-1输出端相连，用于将拟发送数据调制叠加到50kHz的载波信号中；

信号放大电路1-3，采用推挽式功率驱动电路对调制后的输出信号进行放大，并经耦合电路3耦合至双绞线上；

接收电路2，输入端与耦合电路3相连，用于将耦合电路输出的隔直流载波信号放大到幅值饱和，并滤除其中的50kHz载波信号。

所述载波信号发生电路1-1由型号为CD4069的反相器U10、电容C14、电容C18、电容C51、电阻R48和晶振Y2组成，反相器U10的引脚6输出50kHz方波信号至信号调制电路1-2的一个输入端。时钟信号为CMOS(晶振的输出信号)电平输出，频率等于晶振的并联谐振频率。U10是一个反相器，作用相当于一个有很大增益的放大器，前一个逻辑门用来产生震荡，后一个用来产生方波；R48是反馈电阻，取值一般≥1MΩ，它可以使反相器在振荡初始时处于线性工作区，不可以省略，否则有时会不能起振。C14、C18为负载电容，实际上是电容三点式电路的分压电容，接地点就是分压点。以接地点即分压点为参考点，输入和输出是反相的，但从并联谐振回路即石英晶体两端来看，形成一个正反馈以保证电路持续振荡。电路的输出频率只与晶振频率有关，与R、C的数值无关。

所述信号调制电路1-2采用型号为SN74HC02DR的与非门器件U1，其引脚5、6、11与反相器U10的引脚6相连，引脚9、12输入拟发送数据，引脚10、13与信号放大电路1-3输入端相连。本例中，与非门器件U1是一个两输入端四与非门器件，只有当两输入端都是低时，输出才为高。将50kHz载波信号一路直接输入与非门U1D，和拟发送数据进行与非操作，输出为Y4；一路先经过与非门U1B后，再与拟发送数据一起经过与非门U1C进行与非操作，输出为Y3。

所述信号放大电路1-3包括三极管Q1(型号LBC817-40LT1)、Q3(型号LBC817-40LT1)、Q6(型号BC807-40LT1)组成的第一推挽式放大电路，以及三极管Q2(型号LBC817-40LT1)、Q4(型号LBC817-40LT1)、Q7(型号BC807-40LT1)组成的第二推挽式放大电路，其中第一推挽式放大电路的输入端与U1的引脚13(Y4)相连，第二推挽式放大电路的输入端与U1的引脚10(Y3)相连。

单片机串口真值表

50K Hz	TXD1	Y3	R12压降	Y4	R11回路
						L	L	L	L	H	导通
L	H	L	L	L	L
						H	L	H	导通	L	L
H	H	L	L	L	L

从以上真值表中可以看出：单片机串口平时没有数据发送时，是高电平，该回路没有动作。当单片机有数据高低、高低发送时，随着50kHz的调制信号，U1输出分别驱动上下两个推挽式功率驱动控制电路，信号分别从两个方向流过电感，实现完整的正弦信号，信号耦合经电容器加载到EURIDIS总线。

所述接收电路2包括主要由运放U2(型号LMC6482IMX)的一级放大器组成的信号放大处理电路，以及主要由运放U2的二级放大器及滤波电容C26组成的信号滤波电路；其中U2的一级放大器负端依次经电容C24、电阻R14和隔直电容C22与耦合电路3相连，正端接1.65V电压，输出端经二极管D3降压，并经接地电容C26滤波后连接至U2的二级放大器负端，二级放大器的正端接1.65V电压。接收的解调电路核心器件是运放，运放选取的原则：因为信号从电感那里提取，所以共模抑制比要高。总线本身工作电压比较高，尤其是如果总线长时间接交流220V，信号耦合电感是1比1的匝数比，所以运放输入管口最大输入电压要高。

对于信号放大处理电路，耦合过来的信号先经过一个隔直电容C22隔离直流信号，然后经过R14和R15分压，其目的是为了减小输入后级运放的电压幅值；再经过电容C24进入运放U2的一级放大器负端，放大器正端输入为3.3V的电源电压经过R16和R17分压后的一半电压1.65V，其原因是电源只有正电压，这样就会有一半电压的直流电平。由于运放工作在共模模式，因为Rail-to-Rail特性，所以运放的输出高电平能达到3.3V。

对于信号滤波电路，上级输出的信号先经过一个二极管D3降压，然后经过一个接地电容C26滤波，再输入第二个运放负端，同时运放正端也加一个一半的电源电压1.65V。由于没有反馈电阻，此运放相当于一个比较器，当负端输入电压小于1.65V时，运放输出为3.3V，当负端输入电压大于1.65V时，运放输出为0V。

对于EURIDIS载波信号的参数要求如下：载波包络的参数特性参照图1，Vevh1是传输为“1”的信号的最大值；Vevl0是传输为“0”的信号的最小值；Vevh0是传输为“0”的信号的最大值；Tev1是信号保持低于Vevh1的最小保证时间；Tev0是信号保持在Vevl0和Vevh0之间的最小保证时间。

Claims (7)

1.一种用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，包括发送电路(1)、接收电路(2)，以及与双绞线相连的耦合电路(3)，其特征在于，所述发送电路(1)包括：

载波信号发生电路(1-1)，产生用于载波通信的50kHz方波信号；

信号调制电路(1-2)，一个输入端输入拟发送数据，另一个输入端与载波信号发生电路(1-1)输出端相连，用于将拟发送数据调制叠加到50kHz的载波信号中；

信号放大电路(1-3)，采用推挽式功率驱动电路对调制后的输出信号进行放大，并经耦合电路(3)耦合至双绞线上；

接收电路(2)，输入端与耦合电路(3)相连，用于将耦合电路输出的隔直流载波信号放大到幅值饱和，并滤除其中的50kHz载波信号。

2.根据权利要求1所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述载波信号发生电路(1-1)由型号为CD4069的反相器U10及其外围电路组成，其引脚6输出50kHz方波信号至信号调制电路(1-2)的一个输入端。

3.根据权利要求2所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述信号调制电路(1-2)采用型号为SN74HC02DR的与非门器件U1，其引脚5、6、11与反相器U10的引脚6相连，引脚9、12输入拟发送数据，引脚10、13与信号放大电路(1-3)输入端相连。

4.根据权利要求3所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述信号放大电路(1-3)包括三极管Q1、Q3、Q6组成的第一推挽式放大电路，以及三极管Q2、Q4、Q7组成的第二推挽式放大电路，其中第一推挽式放大电路的输入端与U1的引脚13相连，第二推挽式放大电路的输入端与U1的引脚10相连。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述接收电路(2)包括主要由运放U2的一级放大器组成的信号放大处理电路，以及主要由运放U2的二级放大器及滤波电容C26组成的信号滤波电路；其中U2的一级放大器负端依次经电容C24、电阻R14和隔直电容C22与耦合电路(3)相连，正端接1.65V电压，输出端经二极管D3降压，并经接地电容C26滤波后连接至U2的二级放大器负端，二级放大器的正端接1.65V电压。

6.根据权利要求5所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述运放U2的型号为LMC6482IMX。

7.根据权利要求1-4任意一项所述的用于自动抄表系统的双绞线载波通信电路，其特征在于：所述耦合电路(3)包括耦合变压器L1，以及连接于耦合变压器L1与其中一根双绞线之间的隔直电容C25。