CN206559361U - 一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，包括三相载波信号耦合电路、三相分时收发电路、电力载波滤波电路、发送放大电路、过零检测电路、电力载波处理器、GPRS通信模块和路由电路，三相载波信号耦合电路采集端连接电力线，三相载波信号耦合电路通过三相分时收发电路、电力载波滤波电路与电力载波处理器连接，过零检测电路的输入端分别与电力线、三相载波信号耦合电路连接，过零检测电路的输出端与电力载波处理器连接，电力载波处理器的发送端通过发送放大电路与三相分时收发电路连接，GPRS通信模块、路由电路分别与电力载波处理器通信连接，本实用新型能实现之长距离进行组网通信传输，组网机制时效性强，组网的时间快。

Description

一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置

技术领域

本实用新型涉及电力线载波通信技术领域，尤其涉及一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置。

背景技术

电力线载波通讯(Power Line Communication，PLC)，是一种通过电线进行数据传输的通信技术，换句话说，PLC是利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据通讯。这种方式能够有效监测和控制电网中的电力设备、仪表以及家用电器。同时，电力线载波技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本。目前，电力线载波技术日渐主导电力系统(用电信息采集系统)和民用生活(智能家居)的通讯方式。根据载波频率、载波速率、载波调制方式的不同，行业内部分为窄带和宽带两电力通信大阵营。

近年来，随着国家电网公司智能电网建设的推进，用电信息采集系统正在逐步完善，人们的用电终端越来越趋于智能化，实现智能抄表、远程通信和远程控制变得原来越重要。现有的智能电能表自动抄表系统，从电能表、采集器到集中器大都采取485布线、窄带电力线载波或Zigbee、475MHz小无线等通信方式，此类通信方式存在距离较短、传输干扰大、抄表速度慢、抄表状态不稳定等问题，使用电终端的数据的可靠性和数据传输实时性大打折扣。然而，电力线初衷是为了进行电能传输，而不是数据的传输，对于数据通信而言，其信道不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声干扰严重、时变性大以及信号衰减严重等缺点，而目前采用的宽带电力线通信BPLC(BPLC：BroadPower Line Carrier)在实际的应用中会存在以下问题：BPLC信号大幅被衰减、通讯通信距离短、传输稳定性差，受到严重干扰时的通信质量很差，甚至无法连通。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，根据本实用新型的宽带载波通信装置能实现之长距离且地进行组网通信传输，组网机制时效性强，组网的时间快，具有通信速率高，为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术效果：

根据本发实用新型的一个方面，提供了一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，包括三相载波信号耦合电路、三相分时收发电路、电力载波滤波电路、发送放大电路、过零检测电路、电力载波处理器、GPRS通信模块、路由电路和电源电路，所述三相载波信号耦合电路采集端连接电力线，所述三相载波信号耦合电路的收发端通过三相分时收发电路、电力载波滤波电路与所述电力载波处理器连接，所述过零检测电路的输入端分别与电力线、三相载波信号耦合电路连接，所述过零检测电路的输出端与电力载波处理器连接，电力载波处理器的发送端通过发送放大电路与所述三相分时收发电路连接，所述GPRS通信模块、路由电路分别与所述电力载波处理器通信连接，所述电源电路分别与三相分时收发电路、电力载波滤波电路、发送放大电路、过零检测电路、电力载波处理器、GPRS通信模块、路由电路连接。

优选的，所述三相载波信号耦合电路由A相载波信号耦合电路、B相载波信号耦合电路和C相载波信号耦合电路组成，所述三相分时收发电路由A相分时收发电路、B相分时收发电路和C相分时收发电路组成，其中，A相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的A相电力线连接，B相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的B相电力线连接，C相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的A相电力线连接；所述A相载波信号耦合电路的收发端与所述A相分时收发电路的收发端连接，所述B相载波信号耦合电路的收发端与所述B相分时收发电路的收发端连接，所述C相载波信号耦合电路的收发端与所述C相分时收发电路的收发端连接，所述A相分时收发电路的接收输出端、B相分时收发电路的接收输出端、C相分时收发电路的接收输出端通过电力载波滤波电路的滤波输出端与所述电力载波处理器的接收输入端连接；所述电力载波处理器的发送输出端与所述发送放大电路的发送输入端连接，发送放大电路的发送输出端分别与所述A相分时收发电路的发送输入端、B相分时收发电路的发送输入端和C相分时收发电路的发送输入端连接；所述过零检测电路的采集输入端与电力线的A相、B相或C相电力线连接，所述过零检测电路的采集输出端分别与A相载波信号耦合电路的耦合输入端、B相载波信号耦合电路的耦合输入端、C相载波信号耦合电路的耦合输入端连接。

优选的，所述A相载波信号耦合电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1和耦合变压器T1，B相载波信号耦合电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2和耦合变压器T2，C相载波信号耦合电路包括电阻R5、电阻R6、电容C3和耦合变压器T3，所述过零检测电路包括光电耦合器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电感C5、电感L1和二极管D1；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、耦合变压器T1的第五脚分别与A相电力线连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端连接与电阻R2的另一端连接，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、耦合变压器T2的第五脚分别与B相电力线连接，电阻R3的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端连接与电阻R4的另一端连接，所述电阻R5的一端、电阻R6的一端、耦合变压器T3的第五脚分别与C相电力线连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端连接与电阻R6的另一端连接；所述光电耦合器U1的阳极与所述二极管D1的阴极连接，所述二极管D1的阴极与所述电阻R7的一端连接，该电阻R7的另一端与A相、B相或C相电力线连接，所述光电耦合器U1的阴极分别与所述耦合变压器T1的第六脚、耦合变压器T2的第六脚、耦合变压器T3的第六脚连接，所述光电耦合器U1的集电极与电阻R8的一端、电阻R9的一端连接，所述电阻8的另一端分别与电容C4的一端、电感L1的一端连接，电感L1的另一端与所述电源电路连接，所述电阻R9的另一端分别与所述电容C5的一端、电力载波处理器的过零检测端连接，所述光电耦合器U1的发射极、电容C4的另一端、电容C5的另一端都与地连接；所述耦合变压器T1的第一脚与所述A相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T1的第四脚与所述A相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T1的第二脚与所述A相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T1的第三脚与所述A相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述耦合变压器T2的第一脚与所述B相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T2的第四脚与所述B相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T2的第二脚与所述B相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T2的第三脚与所述B相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述耦合变压器T3的第一脚与所述C相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T3的第四脚与所述A相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T3的第二脚与所述C相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T3的第三脚与所述C相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述A相分时收发电路的正极接收输出端、B相分时收发电路的正极接收输出端、C相分时收发电路的正极接收输出端分别与所述电力载波滤波电路的正极输入端连接，所述A相分时收发电路的负极接收输出端、B相分时收发电路的负极接收输出端、C相分时收发电路的负极接收输出端与所述电力载波滤波电路的负极输入端连接，所述电力载波滤波电路的正极输出端与所述电力载波处理器的正极接收输入端连接；所述电力载波滤波电路的负极输出端与所述电力载波处理器的负极接收输入端连接；

所述电力载波处理器的正极发送输出端与所述发送放大电路的正极发送输入端连接，所述电力载波处理器的负极发送输出端与所述发送放大电路的负极发送输入端连接，所述发送放大电路的负极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的负极发送输入端、B相分时收发电路的负极发送输入端、C相分时收发电路的负极发送输入端连接，所述发送放大电路4的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的正极发送输入端、B相分时收发电路的正极发送输入端、C相分时收发电路的正极发送输入端连接，所述发送放大电路的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的正极发送输入端、B相分时收发电路的正极发送输入端、C相分时收发电路的正极发送输入端连接；所述A相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T1的第二脚连接，所述A相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T1的第三脚连接；所述B相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T2的第二脚连接，所述B相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T2的第三脚连接；所述C相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T3的第二脚连接，所述C相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T3的第三脚连接。

上述方案进一步优选的，所述电力载波滤波电路包括电阻R300、电容C300、电容C301、电容C302、电容C303、电容C304、电容C305、电感L300、电感L301、电感L302、电感L303、二极管D300、二极管D301、二极管D302和二极管D303；所述A相分时收发电路的正极接收输出端、B相分时收发电路的正极接收输出端、C相分时收发电路的正极接收输出端分别与所述电容C300的一端、电容C301的一端、电感L300的一端连接；所述A相分时收发电路的负极接收输出端、B相分时收发电路的负极接收输出端、C相分时收发电路的负极接收输出端分别与所述电容C301的另一端、电容C302的一端、电感L300的另一端连接，所述电容C302的另一端与所述电感L302的一端连接，所述电容C300的另一端与所述电感L301的一端连接，所述电感L302的另一端分别与所述电容C303的一端、电容C305的一端、电感L303的一端、二极管D302的阳极、二极管D303的阴极连接，所述电感L301的另一端分别与所述电容C303的另一端、电容C304的一端、电感L303的另一端、二极管D300的阳极、二极管D301的阴极连接，所述二极管D301的阳极、二极管D303的阳极分别与地连接，所述二极管D300的阴极、二极管D302的阴极分别与电源电路连接，所述电容C305的另一端与所述电力载波处理器的正极接收输入端连接；所述电容C304的另一端与所述电力载波处理器的负极接收输入端连接。

优选的，所述电力载波处理器的芯片型号为HM7901。

所述发送放大电路采用的放大芯片型号为THS6214。

优选的，所述路由电路采用PH163539网路路由电路。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型将电网中的信号转变为一个高性能的数据传输网络，将电力线中的数据采用分时复用的方式传输至多阶滤波电路进行滤波并输出2MHz～20MHz的宽带载波信号传输至宽带载波芯片中进行调制和解调，然后将宽带载波信号进行放大，然后分时复用的方式将2MHz～20MHz的载波宽带信号耦合到电力线上实现之长距离地进行组网通信传输，可以同时进行电力载波、GPRS远程无线通讯和以太网组网通讯，而且组网机制时效性强，组网的时间快，具有通信速率高、通信性能好、电路结构简单、实施成本低的优点，能够有效的抵抗多路径干扰，使得干扰的信号能够可靠的接收，即使在电网受到严重干扰的情况下，也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，从而使得数据的高速可靠通信，实现了的电力线宽带载波的远距离和高速率传输。

附图说明

图1是本实用新型一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置；

图2是本实用新型三相载波信号耦合电路和过零检测电路的工作原理图；

图3是本实用新型电力载波处理器的内部结构图；

图4是本实用新型电力载波处理器的封装图；

图5是本实用新型A相分时收发电路与三相载波信号耦合电路、电力载波滤波电路的连接原理图；

图6是本实用新型B相分时收发电路与三相载波信号耦合电路、电力载波滤波电路的连接原理图；

图7是本实用新型C相分时收发电路与三相载波信号耦合电路、电力载波滤波电路的连接原理图；

图8是本实用新型发送放大电路的工作原理图；

附图中，1-三相载波信号耦合电路，2-三相分时收发电路，3-电力载波滤波电路，4-发送放大电路，5-过零检测电路，6-电力载波处理器，7-GPRS通信模块，8-路由电路，9-智能表，8-电源电路，10-A相载波信号耦合电路，11-B相载波信号耦合电路，12-C相载波信号耦合电路，20-A相分时收发电路，21-B相分时收发电路，22-C相分时收发电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，根据本实用新型的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，包括三相载波信号耦合电路1、三相分时收发电路2、电力载波滤波电路3、发送放大电路4、过零检测电路5、电力载波处理器6、GPRS通信模块7、路由电路8和电源电路100，所述三相载波信号耦合电路1采集端连接电力线，所述三相载波信号耦合电路1的收发端通过三相分时收发电路2、电力载波滤波电路3与所述电力载波处理器6连接，所述过零检测电路5的输入端分别与电力线、三相载波信号耦合电路1连接，所述过零检测电路5的输出端与电力载波处理器6连接，电力载波处理器6的发送端通过发送放大电路4与所述三相分时收发电路2连接，所述GPRS通信模块7、路由电路8分别与所述电力载波处理器6通信连接，智能表9通过路由电路8进行通信连接，所述电源电路100分别与三相分时收发电路2、电力载波滤波电路3、发送放大电路4、过零检测电路5、电力载波处理器6、GPRS通信模块7、路由电路8连接。如图1所示，在本实用新型中，所述三相载波信号耦合电路1由A相载波信号耦合电路10、B相载波信号耦合电路11和C相载波信号耦合电路12组成，所述三相分时收发电路2由A相分时收发电路20、B相分时收发电路21和C相分时收发电路22组成，其中，A相载波信号耦合电路10的采集输入端与电力线的A相电力线连接，B相载波信号耦合电路11的采集输入端与电力线的B相电力线连接，C相载波信号耦合电路11的采集输入端与电力线的A相电力线连接；所述A相载波信号耦合电路10的收发端与所述A相分时收发电路20的收发端连接，所述B相载波信号耦合电路11的收发端与所述B相分时收发电路21的收发端连接，所述C相载波信号耦合电路12的收发端与所述C相分时收发电路22的收发端连接，所述A相分时收发电路20的接收输出端、B相分时收发电路21的接收输出端、C相分时收发电路22的接收输出端通过电力载波滤波电路3的滤波输出端与所述电力载波处理器6的接收输入端连接；所述电力载波处理器6的发送输出端与所述发送放大电路4的发送输入端连接，发送放大电路4的发送输出端分别与所述A相分时收发电路20的发送输入端、B相分时收发电路21的发送输入端和C相分时收发电路22的发送输入端连接；所述过零检测电路5的采集输入端与电力线的A相、B相或C相电力线连接，所述过零检测电路5的采集输出端分别与A相载波信号耦合电路10的耦合输入端、B相载波信号耦合电路11的耦合输入端、C相载波信号耦合电路12的耦合输入端连接，所述路由电路采用PH163539网路路由电路。

在本实用新型中，结合图1和图2所示，所述A相载波信号耦合电路10包括电阻R1、电阻R2、电容C1和耦合变压器T1，B相载波信号耦合电路11包括电阻R3、电阻R4、电容C2和耦合变压器T2，C相载波信号耦合电路12包括电阻R5、电阻R6、电容C3和耦合变压器T3，所述过零检测电路5包括光电耦合器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电感C5、电感L1和二极管D1；所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、耦合变压器T1的第五脚分别与A相电力线连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端连接与电阻R2的另一端连接，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、耦合变压器T2的第五脚分别与B相电力线连接，电阻R3的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端连接与电阻R4的另一端连接，所述电阻R5的一端、电阻R6的一端、耦合变压器T3的第五脚分别与C相电力线连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，该电容C3的另一端连接与电阻R6的另一端连接，在本实用新型中，A相电力线上的电阻R1与电阻R2为放电电阻并对电容C1进行放电处理，B相电力线上的电阻R3与电阻R4为放电电阻并对电容C2进行放电处理，C相电力线上的电阻R5与电阻R6为放电电阻并对电容C3进行放电处理，以降低每相电力线上的低交流成分对对信号的干扰。所述光电耦合器U1的阳极与所述二极管D1的阴极连接，所述二极管D1的阴极与所述电阻R7的一端连接，该电阻R7的另一端与A相、B相或C相电力线连接，所述光电耦合器U1的阴极分别与所述耦合变压器T1的第六脚、耦合变压器T2的第六脚、耦合变压器T3的第六脚连接，所述光电耦合器U1的集电极与电阻R8的一端、电阻R9的一端连接，所述电阻8的另一端分别与电容C4的一端、电感L1的一端连接，电感L1的另一端与所述电源电路100连接，所述电阻R9的另一端分别与所述电容C5的一端、电力载波处理器6的过零检测端连接，所述光电耦合器U1的发射极、电容C4的另一端、电容C5的另一端都与地连接。光电耦合器U1起光电隔离作用，用于隔离强电与弱电的隔离。过零位检测电5检测任意一相电力线的零点电压(本实用新型通过电阻R7采集和检测A相电力线上的零点电压)；本实施例中，电力载波处理器6接收或发送两种不同频率的载波信号，收发两个载波信号时会有时间差(时间差τ≤10微秒)，在过零点时刻前后时间(t≤4毫秒)里进行数据的收发易导致出错概率，因此，通过零检测电5检测获取到220V工频交流电过零点时刻的脉冲信号，将所检测到的脉冲信号输入至电力载波处理器6的过零检测端ZC_DTCT进行直接检测，从而为电力载波处理器6进行过零检测通信以及相位判别提供依据，在过零时刻进收发送数据可有效消除电力线上的干扰，使电力载波处理器6收发的数据更加准确。

在本实用新型中，结合图2和图3所示，所示电力载波处理器6的型号采用北京华美讯联科技有限公司设计生产的HM7901芯片，如图2和图3所示，该芯片的CPU内嵌ARM926ej-s内核处理器，最高工作频率为266MHz，内嵌I-Cache 8KB、D-Cache 8KB、ITCM 4KB；外围接口包括1个MII接口且支持10/100Mbits/s网络扩展、1个SPI Master/Slave接口、4个UART接口、32个GPIO接口、1个I²C接口，内部存储接口包括内置SDRAM存储器，最大支持16MB，还支持SPI外接存储器。该电力载波处理芯片HM7901采用OFDM调制技术，输出频率范围为2MHz～20MHz，其子载波支持BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM调制、子载波自适应调制；具有强大的去噪和纠错能力。

在本实用新型中，结合图1、图2、图5、图6和图7所示，所述耦合变压器T1的第一脚与所述A相分时收发电路20的正极接收输入端RXA+连接，所述耦合变压器T1的第四脚与所述A相分时收发电路20的负极接收输入端RXA-连接，所述耦合变压器T1的第二脚与所述A相分时收发电路20的正极发送输出端TXA+连接，所述耦合变压器T1的第三脚与所述A相分时收发电路20的负极发送输出端TXA-连接；所述耦合变压器T2的第一脚与所述B相分时收发电路21的正极接收输入端RXB+连接，所述耦合变压器T2的第四脚与所述B相分时收发电路21的负极接收输入端RXB-连接，所述耦合变压器T2的第二脚与所述B相分时收发电路21的正极发送输出端TXB+连接，所述耦合变压器T2的第三脚与所述B相分时收发电路21的负极发送输出端TXB-连接；所述耦合变压器T3的第一脚与所述C相分时收发电路22的正极接收输入端RXC+连接，所述耦合变压器T3的第四脚与所述C相分时收发电路22的负极接收输入端RXC-连接，所述耦合变压器T3的第二脚与所述C相分时收发电路22的正极发送输出端TXC+连接，所述耦合变压器T3的第三脚与所述C相分时收发电路22的负极发送输出端TXC-连接；所述A相分时收发电路20的正极接收输出端RXA+、B相分时收发电路21的正极接收输出端RXB+、C相分时收发电路22的正极接收输出端RXC+分别与所述电力载波滤波电路3的正极输入端LCRX+连接，所述A相分时收发电路20的负极接收输出端RXA-、B相分时收发电路21的负极接收输出端RXB-、C相分时收发电路22的负极接收输出端RXC-与所述电力载波滤波电路3的负极输入端连接，所述电力载波滤波电路3的正极输出端与所述电力载波处理器6的正极接收输入端连接；所述电力载波滤波电路3的负极输出端与所述电力载波处理器6的负极接收输入端连接；所述电力载波处理器6的正极发送输出端与所述发送放大电路4的正极发送输入端连接，所述电力载波处理器6的负极发送输出端与所述发送放大电路4的负极发送输入端连接，所述发送放大电路4的负极发送输出端分别与所述A相分时收发电路20的负极发送输入端TXA-、B相分时收发电路21的负极发送输入端TXB-、C相分时收发电路22的负极发送输入端TXC-连接，所述发送放大电路4的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路20的正极发送输入端TXA+、B相分时收发电路21的正极发送输入端TXB-、C相分时收发电路22的正极发送输入端连接，所述发送放大电路4的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路20的正极发送输入端、B相分时收发电路21的正极发送输入端、C相分时收发电路22的正极发送输入端连接；所述A相分时收发电路20的正极发送输出端与所述耦合变压器T1的第二脚连接，所述A相分时收发电路20的负极发送输出端与所述耦合变压器T1的第三脚连接；所述B相分时收发电路21的正极发送输出端与所述耦合变压器T2的第二脚连接，所述B相分时收发电路21的负极发送输出端与所述耦合变压器T2的第三脚连接，所述C相分时收发电路22的正极发送输出端与所述耦合变压器T3的第二脚连接，所述C相分时收发电路22的负极发送输出端与所述耦合变压器T3的第三脚连接。

在本实用新型中，结合图4、图5、图6和图7，所述电力载波滤波电路3包括电阻R300、电容C300、电容C301、电容C302、电容C303、电容C304、电容C305、电感L300、电感L301、电感L302、电感L303、二极管D300、二极管D301、二极管D302和二极管D303；所述A相分时收发电路20的正极接收输出端LCRXA+、所述B相分时收发电路21的正极接收输出端LCRXB+、所述C相分时收发电路22的正极接收输出端LCRXC+分别与所述电容C300的一端、电容C301的一端、电感L300的一端连接；所述A相分时收发电路20的负极接收输出端LCRXA-、所述B相分时收发电路21的负极接收输出端LCRXB-、所述C相分时收发电路22的负极接收输出端LCRXC-分别与所述电容C301的另一端、电容C302的一端、电感L300的另一端连接，所述电容C302的另一端与所述电感L302的一端连接，所述电容C300的另一端与所述电感L301的一端连接，所述电感L302的另一端分别与所述电容C303的一端、电容C305的一端、电感L303的一端、二极管D302的阳极、二极管D303的阴极连接，所述电感L301的另一端分别与所述电容C303的另一端、电容C304的一端、电感L303的另一端、二极管D300的阳极、二极管D301的阴极连接，所述二极管D301的阳极、二极管D303的阳极分别与地连接，所述二极管D300的阴极、二极管D302的阴极分别与电源电路100输出的+3.3V电源电压连接，所述电容C305的另一端与所述电力载波处理器6的正极接收输入端PLC-RX+连接；所述电容C304的另一端与所述电力载波处理器6的负极接收输入端PLC-RX-连接，本实用电力载波滤波电路3采用多阶滤波器电路，滤除掉来自电力线上50Hz的工频交流电杂波信号，提高载波信号接收性能；其中，二极管D300、二极管D301、二极管D302、二极管D303和二极管D304为续流保护二极管，为滤波器信号提供稳定的电流信号且同时防止信号过大，在图5中，所述A相分时收发电路20包括三极管Q200、MOS开关管T200、MOS开关管T201、MOS开关管T202、MOS开关管T203、MOS开关管T204及其外围电路，其中外围电路包括电阻R200、电阻R201、电阻R202、电阻R203、电阻R204、电阻R205、电阻R206、电阻R207、电阻R208、电阻R209、电阻R210、电阻R211、电阻R212、电容C200、电容C201、电容C202、电容C203、电容C204、电感L200、电感L201、二极管D200、二极管D201、二极管D202、二极管D203、二极管D204、二极管D205、二极管D206和二极管D207；载波接收信号从所述A相分时收发电路20的正极接收输入端RXA+和A相分时收发电路20的负极接收输入端RXA-输入，即从电感L200的一端和电感L201的一端输入，在图5中的二极管D200、二极管D201、二极管D202和二极管D203对电感L200和电感L201两端的输入信号起作钳位作用，能抑制差分信号的共模噪声。其中，电力载波处理器6的输入/输出控制端口GPIO4通过电阻200、三极管Q200、MOS开关管T200控制MOS开关管T201和MOS开关管T202导通或关闭，其中电阻R201起到分压作用，当电力载波处理器6的输入/输出控制端口GPIO4输出高电平时三极管Q200导通，导通信号经电阻R202连接至MOS开关管T200的栅极使其导通，MOS开关管T200的源极接+12V电源电压，MOS开关管T200的漏极分别与电阻R204的一端、电阻R205的一端、电阻R206的一端、电阻R207的一端连接，电阻R204的另一端与MOS开关管T201的栅极连接，电阻R205的另一端与MOS开关管T202的栅极连接，电阻R206的另一端与MOS开关管T203的栅极连接，电阻R207的另一端与MOS开关管T204的栅极连接，从而实现了电力载波处理器6对MOS开关管T201～MOS开关管T204进行分时选择导通，当耦合变压器T1的第一脚和第四脚耦合输出的两极载波信号通过电感L200和电感L201输入(RXA+和RXA-)，通过分时选择MOS开关管T201控制MOS开关管T202导通，将两极载波信号通过电容C200和电容C202输入至电力载波滤波电路3中的电容C300和电容C302输入多阶滤波器进行处理后，分别通过电容C304输出至电力载波处理芯片HM7901的负极接收输入端PLC_RX-(第二十七引脚)，电容C305的输出至电力载波处理芯片HM7901的正极接收输入端PLC_RX+(第二十六引脚)，两路2MHz～20MHz的高频差分信号输入至电力载波处理芯片HM7901的第二十六引脚和第二十七引脚(未图示)进行解调和调制得到从电力线上接收到的电力载波数据信号。

同理，如图6所示，所述B相分时收发电路21包括三极管Q500、MOS开关管T500、MOS开关管T501、MOS开关管T502、MOS开关管T503、MOS开关管T504及其外围电路，载波接收信号从所述B相分时收发电路21的正极接收输入端RXB+和负极接收输入端RXB-输入，即从电感L500的一端和电感L501的一端输入，其中，电力载波处理器6的输入/输出控制端口GPIO5通过电阻500、三极管Q500、MOS开关管T500控制MOS开关管T501和MOS开关管T502导通或关闭，耦合变压器T2的第一脚和第四脚耦合输出的两极载波信号通过电感L500和电感L501输入，通过分时选择MOS开关管T501控制MOS开关管T502导通，分时选择接收B相电力线上的载波信号，将两极载波信号通过电容C500和电容C502输入至电力载波滤波电路3中的电容C300和电容C302输入多阶滤波器进行处理后，分别通过电容C304输出至电力载波处理芯片HM7901的负极接收输入端PLC_RX-(第二十七引脚)，电容C305的输出至电力载波处理芯片HM7901的正极接收输入端PLC_RX+(第二十六引脚)，两路2MHz～20MHz的高频差分信号输入至电力载波处理芯片HM7901的第二十六引脚和第二十七引脚(未图示)进行解调和调制得到从电力线上接收到的电力载波数据信号。

同理，如图7所示，所述C相分时收发电路22包括三极管Q600、MOS开关管T600、MOS开关管T601、MOS开关管T602、MOS开关管T603、MOS开关管T604及其外围电路，载波接收信号从所述C相分时收发电路22的正极接收输入端RXC+和负极接收输入端RXC-输入，即从电感L600的一端和电感L601的一端输入，其中，电力载波处理器6的输入/输出控制端口GPIO6通过电阻600、三极管Q600、MOS开关管T600控制MOS开关管T601和MOS开关管T602导通或关闭，耦合变压器T2的第一脚和第四脚耦合输出的两极载波信号通过电感L600和电感L601输入，通过分时选择MOS开关管T601控制MOS开关管T602导通，分时选择接收C相电力线上的载波信号，将两极载波信号通过电容C600和电容C602输入至电力载波滤波电路3中的电容C300和电容C302输入多阶滤波器进行处理后，分别通过电容C304输出至电力载波处理芯片HM7901的负极接收输入端PLC_RX-(第二十七引脚)，电容C305的输出至电力载波处理芯片HM7901的正极接收输入端PLC_RX+(第二十六引脚)，两路2MHz～20MHz的高频差分信号输入至电力载波处理芯片HM7901的第二十六引脚和第二十七引脚(未图示)进行解调和调制得到从电力线上接收到的电力载波数据信号。

在本实用新型中，电力载波处理芯片HM7901从电力线上接收到的电力载波数据信号进行解调和调制后，再通过电力载波处理芯片HM7901的正极发送输出端PLC_TX+(第二十一引脚)和负极发送输出端PLC_TX-(第二十二引脚)分别发送两路差分信号至发送放大电路4，所述发送放大电路4采用的型号为THS6214放大芯片，如图8所示，电力载波处理芯片HM7901的正极发送输出端PLC_TX+(第二十一引脚)输出的信号和负极发送输出端PLC_TX-(第二十二引脚)输出的信号分别经过发送放大电路4中的电容C11的输入和电容C12的送入载波信号发送放大芯片THS6214的正极输入端D2IN+(第二引脚)和负极输入端D1IN-(第一引脚)进行差分放大，以增大载波的发送功率，结合图2、图5、图6、图7和图8所示，载波信号发送放大芯片THS6214差分放大输出的正载波发送信号和负载波信号分别从第二十引脚、第十七引脚输出，正载波发送信号经过电阻R16、电容C19耦合输出端P_TX+分别输出至A相分时收发电路20的正极发送输入端TX+(MOS开关管T204的漏极输入)、所述B相分时收发电路21的正极发送输入端(MOS开关管T504的漏极输入)、所述C相分时收发电路22的正极发送输入端(MOS开关管T604的漏极输入)连接，负载波发送信号从第十七引脚输出经过电阻R17、电容C20耦合输出端M_TX-分别与所述A相分时收发电路20的负极发送输入端TX-(MOS开关管T203的漏极输入)、所述B相分时收发电路21的负极发送输入端TX-(MOS开关管T503的漏极输入)、所述C相分时收发电路22的负极发送输入端TX-(MOS开关管T603的漏极输入)连接，所述A相分时收发电路20的正极发送输出端TXA+与所述耦合变压器T1的第二脚连接，所述A相分时收发电路20的负极发送输出端TXA-与所述耦合变压器T1的第三脚连接，通过控制MOS开关管T203和MOS开关管T204的导通实现了载波信号分时发送；所述B相分时收发电路21的正极发送输出端TXB+与所述耦合变压器T2的第二脚连接，所述B相分时收发电路21的负极发送输出端TXB-与所述耦合变压器T2的第三脚连接，所述C相分时收发电路22的正极发送输出端TXC+与所述耦合变压器T3的第二脚连接，所述C相分时收发电路22的负极发送输出端TXC-与所述耦合变压器T3的第三脚连接，分别经过耦合变压器T1、经过耦合变压器T2和经过耦合变压器T3分时耦合输出三相电力载波信号并发送至三相电力线上进行传输。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：包括三相载波信号耦合电路、三相分时收发电路、电力载波滤波电路、发送放大电路、过零检测电路、电力载波处理器、GPRS通信模块、路由电路和电源电路，所述三相载波信号耦合电路采集端连接电力线，所述三相载波信号耦合电路的收发端通过三相分时收发电路、电力载波滤波电路与所述电力载波处理器连接，所述过零检测电路的输入端分别与电力线、三相载波信号耦合电路连接，所述过零检测电路的输出端与电力载波处理器连接，电力载波处理器的发送端通过发送放大电路与所述三相分时收发电路连接，所述GPRS通信模块、路由电路分别与所述电力载波处理器通信连接，所述电源电路分别与三相分时收发电路、电力载波滤波电路、发送放大电路、过零检测电路、电力载波处理器、GPRS通信模块、路由电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述三相载波信号耦合电路由A相载波信号耦合电路、B相载波信号耦合电路和C相载波信号耦合电路组成，所述三相分时收发电路由A相分时收发电路、B相分时收发电路和C相分时收发电路组成，其中，A相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的A相电力线连接，B相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的B相电力线连接，C相载波信号耦合电路的采集输入端与电力线的A相电力线连接；所述A相载波信号耦合电路的收发端与所述A相分时收发电路的收发端连接，所述B相载波信号耦合电路的收发端与所述B相分时收发电路的收发端连接，所述C相载波信号耦合电路的收发端与所述C相分时收发电路的收发端连接，所述A相分时收发电路的接收输出端、B相分时收发电路的接收输出端、C相分时收发电路的接收输出端通过电力载波滤波电路的滤波输出端与所述电力载波处理器的接收输入端连接；所述电力载波处理器的发送输出端与所述发送放大电路的发送输入端连接，发送放大电路的发送输出端分别与所述A相分时收发电路的发送输入端、B相分时收发电路的发送输入端和C相分时收发电路的发送输入端连接；所述过零检测电路的采集输入端与电力线的A相、B相或C相电力线连接，所述过零检测电路的采集输出端分别与A相载波信号耦合电路的耦合输入端、B相载波信号耦合电路的耦合输入端、C相载波信号耦合电路的耦合输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述A相载波信号耦合电路包括电阻R1、电阻R2、电容C1和耦合变压器T1，B相载波信号耦合电路包括电阻R3、电阻R4、电容C2和耦合变压器T2，C相载波信号耦合电路包括电阻R5、电阻R6、电容C3和耦合变压器T3，所述过零检测电路包括光电耦合器U1、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4、电感C5、电感L1和二极管D1；

所述电阻R1的一端、电阻R2的一端、耦合变压器T1的第五脚分别与A相电力线连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端连接，电容C1的另一端连接与电阻R2的另一端连接，所述电阻R3的一端、电阻R4的一端、耦合变压器T2的第五脚分别与B相电力线连接，电阻R3的另一端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端连接与电阻R4的另一端连接，所述电阻R5的一端、电阻R6的一端、耦合变压器T3的第五脚分别与C相电力线连接，电阻R5的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端连接与电阻R6的另一端连接；所述光电耦合器U1的阳极与所述二极管D1的阴极连接，所述二极管D1的阴极与所述电阻R7的一端连接，该电阻R7的另一端与A相、B相或C相电力线连接，所述光电耦合器U1的阴极分别与所述耦合变压器T1的第六脚、耦合变压器T2的第六脚、耦合变压器T3的第六脚连接，所述光电耦合器U1的集电极与电阻R8的一端、电阻R9的一端连接，所述电阻8的另一端分别与电容C4的一端、电感L1的一端连接，电感L1的另一端与所述电源电路连接，所述电阻R9的另一端分别与所述电容C5的一端、电力载波处理器的过零检测端连接，所述光电耦合器U1的发射极、电容C4的另一端、电容C5的另一端都与地连接；所述耦合变压器T1的第一脚与所述A相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T1的第四脚与所述A相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T1的第二脚与所述A相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T1的第三脚与所述A相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述耦合变压器T2的第一脚与所述B相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T2的第四脚与所述B相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T2的第二脚与所述B相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T2的第三脚与所述B相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述耦合变压器T3的第一脚与所述C相分时收发电路的正极接收输入端连接，所述耦合变压器T3的第四脚与所述A相分时收发电路的负极接收输入端连接，所述耦合变压器T3的第二脚与所述C相分时收发电路的正极发送输出端连接，所述耦合变压器T3的第三脚与所述C相分时收发电路的负极发送输出端连接；所述A相分时收发电路的正极接收输出端、B相分时收发电路的正极接收输出端、C相分时收发电路的正极接收输出端分别与所述电力载波滤波电路的正极输入端连接，所述A相分时收发电路的负极接收输出端、B相分时收发电路的负极接收输出端、C相分时收发电路的负极接收输出端与所述电力载波滤波电路的负极输入端连接，所述电力载波滤波电路的正极输出端与所述电力载波处理器的正极接收输入端连接；所述电力载波滤波电路的负极输出端与所述电力载波处理器的负极接收输入端连接；

所述电力载波处理器的正极发送输出端与所述发送放大电路的正极发送输入端连接，所述电力载波处理器的负极发送输出端与所述发送放大电路的负极发送输入端连接，所述发送放大电路的负极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的负极发送输入端、B相分时收发电路的负极发送输入端、C相分时收发电路的负极发送输入端连接，所述发送放大电路4的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的正极发送输入端、B相分时收发电路的正极发送输入端、C相分时收发电路的正极发送输入端连接，所述发送放大电路的正极发送输出端分别与所述A相分时收发电路的正极发送输入端、B相分时收发电路的正极发送输入端、C相分时收发电路的正极发送输入端连接；所述A相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T1的第二脚连接，所述A相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T1的第三脚连接；所述B相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T2的第二脚连接，所述B相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T2的第三脚连接；所述C相分时收发电路的正极发送输出端与所述耦合变压器T3的第二脚连接，所述C相分时收发电路的负极发送输出端与所述耦合变压器T3的第三脚连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述电力载波滤波电路包括电阻R300、电容C300、电容C301、电容C302、电容C303、电容C304、电容C305、电感L300、电感L301、电感L302、电感L303、二极管D300、二极管D301、二极管D302和二极管D303；所述A相分时收发电路的正极接收输出端、B相分时收发电路的正极接收输出端、C相分时收发电路的正极接收输出端分别与所述电容C300的一端、电容C301 的一端、电感L300的一端连接；所述A相分时收发电路的负极接收输出端、B相分时收发电路的负极接收输出端、C相分时收发电路的负极接收输出端分别与所述电容C301的另一端、电容C302的一端、电感L300的另一端连接，所述电容C302的另一端与所述电感L302的一端连接，所述电容C300的另一端与所述电感L301的一端连接，所述电感L302的另一端分别与所述电容C303的一端、电容C305的一端、电感L303的一端、二极管D302的阳极、二极管D303的阴极连接，所述电感L301的另一端分别与所述电容C303的另一端、电容C304的一端、电感L303的另一端、二极管D300的阳极、二极管D301的阴极连接，所述二极管D301的阳极、二极管D303的阳极分别与地连接，所述二极管D300的阴极、二极管D302的阴极分别与电源电路连接，所述电容C305的另一端与所述电力载波处理器的正极接收输入端连接；所述电容C304的另一端与所述电力载波处理器的负极接收输入端连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述电力载波处理器的芯片型号为HM7901。

6.根据权利要求3所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述发送放大电路采用的放大芯片型号为THS6214。

7.根据权利要求1所述的一种基于电力线宽带载波的集中器通信装置，其特征在于：所述路由电路采用PH163539网路路由电路。