CN207720164U - 窄带电力线与can总线转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及窄带电力线与CAN总线转换器，包括窄带电力线接口电路、电力线载波控制器、处理器、CAN控制器和CAN驱动器。本实用新型窄带电力线与CAN总线转换器通过将电力线上的载波信号经过窄带电力线接口电路、电力线载波控制器、处理器、CAN控制器、CAN驱动器和CAN保护电路后由CAN总线传送，实现窄带载波数据与CAN总线数据的转换，转换方便快捷，进而使得电力线载波通信技术得以更大范围的推广应用。

Description

窄带电力线与CAN总线转换器

技术领域

本实用新型涉及电力线载波技术领域，更具体地说，涉及一种窄带电力线与CAN总线转换器。

背景技术

电力载波通信（Power Line Communication，PLC）是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。该技术的最大优势是依托电力线网络，不需要重新布线，具有施工、运行成本低等特点。

但是由于电力线并不是专门用来传输通信数据的，它的拓扑结构和物理特性都与传统的通信传输介质（如双绞线、同轴电缆、光纤等）完全不同。它的通信环境也相当恶劣，在电力线上进行通讯时会存在信道特性复杂，负载多、噪声干扰强、信道衰减大，通信环境恶劣等诸多不利因素。在利用电力线进行载波通信时，一方面，必须进行强电隔离；另一方面，还要确保较高传输速率和传输效率。随着对电力线载波通信技术的深入研究，上述电力线载波通信中需解决的问题有了各种解决方案。但是目前电力线载波通信还大多都集中于简单的路灯控制、自动抄表等应用上，还不能进行复杂的应用，比如近年来发展起来的使用CAN(控制局域网)总线通信方式的家庭能源系统等，现有的电力线载波还不能与CAN总线之间进行数据转换，应用到家庭能源系统中，而再重新建立通信网络造价又过高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于窄带电力线与CAN总线转换器，解决了现有技术中在窄带电力线不能与CAN总线之间进行数据转换的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：提供一种窄带电力线与CAN总线转换器，包括窄带电力线接口电路、窄带电力线载波控制器、处理（30）、CAN控制器和CAN驱动器；

所述窄带电力线接口电路与电力线连接，用于接收和发送带通滤波、接口保护、隔离变压和信号耦合；

所述窄带电力线载波控制器分别与所述窄带电力线接口电路和所述处理器连接，用于从所述窄带电力线接口电路接收窄带载波数据，对其解调并发送至所述处理器；以及用于对从所述处理器接收的数据进行调制及功率放大并发送至所述窄带电力线接口电路；

所述处理器用于控制所述窄带载波数据传输与CAN总线数据的转换传输；

所述CAN控制器分别与所述处理器和所述CAN驱动器连接，用于在所述处理器与所述CAN驱动器之间对所述CAN总线数据的协议转换；

所述CAN驱动器与所述CAN控制器连接，用于接收和发送CAN总线数据。

优选地，所述转换器还包括与所述电力线连接用于将交流电转化为直流电的电源转换电路，并用于给所述窄带电力线载波控制器、处理器、CAN控制器和CAN驱动器供电。

优选地，所述窄带电力线接口电路包括与所述电力线连接的电力线接口、电力线保护电路、带通滤波器、限幅电路和信号变压器。

优选地，还包括与所述电力线接口及所述窄带电力线载波控制器连接用于检测所述电力线过零点的过零检测电路。

优选地，还包括与所述CAN驱动器和CAN总线连接的CAN保护电路，所述CAN保护电路用于共模干扰滤波和抗静电处理。

优选地，还包括分别与所述处理器连接用于指示所述窄带载波数据状态的第一指示灯、用于指示CAN总线数据状态的第二指示灯以及用于指示工作状态的第三指示灯。

实施本实用新型窄带电力线与CAN总线转换器，具有以下有益效果或优点：窄带电力线与CAN总线转换器通过将电力线上的窄带载波数据经过窄带电力线接口电路、窄带电力线载波控制器、处理器、CAN控制器、CAN驱动器和CAN保护电路后由CAN总线传送，实现窄带载波数据与CAN总线数据的转换，转换方便快捷，进而使得电力线载波通信技术得以更大范围的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1为本实用新型窄带电力线与CAN总线转换器的结构示意图；

图2为本实用新型窄带电力线与CAN总线转换器的窄带电力线接口电路的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。

本实用新型提供一种窄带电力线与CAN总线转换器实施例。如图1所示，窄带电力线与CAN总线转换器，包括窄带电力线接口电路10、窄带电力线载波控制器20、处理器30、CAN控制器40、CAN驱动器50和电源转换电路60。

具体的，窄带电力线接口电路10与电力线（如交流电网的电力线等）连接，用于接收和发送带通滤波、接口保护、隔离变压和信号耦合；窄带电力线接口电路可以采用本领域技术人员所公知的各种电力线接口电路，如包括变压器、电容以及与电容并联的电阻等等。优选的，窄带电力线接口电路10包括与电力线连接的电力线接口11、电力线保护电路12、带通滤波器13（也可以为低通滤波器）、限幅电路14、信号变压器15和过零检测电路16。具体的，利用电力线保护电路12阻止电力线上的过压信号的进入，带通滤波器13实现对电力线50Hz信号的阻隔并使窄带载波信号可以双向通过，信号变压器15与窄带电力线载波控制器20连接用于收发窄带载波数据，实现了电力线和窄带电力线载波控制器20的完全物理隔离。

窄带电力线接口电路10还包括与电力线接口11及窄带电力线载波控制器20连接用于检测电力线过零点的过零检测电路16。过零检测电路16用于采集50Hz电力线的过零信号，从而同步载波信号的发送和接收。过零检测电路16就是检测到电力线在过零点的时间发出电平信号，采用光耦隔离的方式，把窄带电力线载波控制器20与电力线隔离，防止电力线上的各种干扰对窄带电力线载波控制器20的干扰，提高窄带电力线载波控制器20的稳定性和可靠性。

其中，电力线可以是任何电力线，比如高压电力线（通常指不低于35kV电压等级的电力线）、中压电力线（通常指10kV电压等级的电力线）或者低压电力线（通常指380V或220V的用户电力线）等，在电力线载波通信过程中这些电力线均可以为信息传输的媒介。电力线载波通信(PLC)是利用电力线进行终端组网、数据传输和通信的一种局域网络技术。窄带PLC工作在500kHz以下的频段，适合控制类应用，在点对点通信距离、芯片成本、功耗、模块体积上具有优势；在室外低压电力线上，适合“最后1公里”终端连接和通信；在室内电力线上，则适合家居智能设备的连接、通信和控制。窄带电力线通信代开限定在3K~500KHz，通信速率小于1Mbit/s，多采用普通的FSK技术、DSSS技术和线性调频Chirp等技术。窄带电力线通信技术无须重新布线，只要利用现有的配电网，再加上一些PLC局端、中继、终端设备以及附属装置，即可将原有的电力线网络变成电力线通信网络。

CAN是Controller Area Network的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。

窄带电力线载波控制器20分别与窄带电力线接口电路10和处理器30连接，用于从窄带电力线接口电路10接收窄带载波数据，对其解调并发送至处理器30；以及用于对从处理器30接收的数据进行调制及功率放大并发送至窄带电力线接口电路10；窄带电力线载波控制器20主要功能是进行信号的调制与解调，其可以采用任何能够完成调制解调功能的模块来实现，优选地，窄带电力线载波控制器20可以是目前开发的用于电力线载波通信的各种功能强大的载波芯片，可以采用本领域技术人员所公知的载波芯片，比如意法半导体公司（SGS-THOMSON）提供的ST7536、ST7537、ST7538等载波芯片，Intellon公司提供的SSCP300、INT51X1等载波芯片。

处理器30用于控制所述窄带载波数据传输与CAN总线数据的转换传输；起到数据交换与控制作用。该处理器30连接用于指示窄带载波数据状态的第一指示灯31、用于指示CAN总线数据状态的第二指示灯32以及用于指示工作状态的第三指示灯33。

CAN控制器40分别与处理器30和CAN驱动器（50）连接，用于在处理器30与CAN驱动器50之间对CAN总线数据的协议转换；一方面接收处理器3的数据发送至CAN驱动器50，一方面接收CAN驱动器50的数据发送至处理器30。该CAN控制器40可以采用本领域技术人员所公知的控制器芯片，如NXP公司的SJA1000、Microchip公司的MCP2551、MCP2510等控制器芯片。

CAN驱动器50与CAN控制器40连接，用于接收和发送CAN总线数据；为CAN控制器40提供接口，对CAN总线差动发送和接收功能。其可以采用恩智浦半导体（NXPSemiconductors，由飞利浦成立的独立半导体公司）开发的CAN驱动器TJA1050、TJA1042等。

电源转换电路60与电力线连接用于将交流电转化为直流电，并用于给窄带电力线载波控制器20、处理器30、CAN控制器40和CAN驱动器50供电。其中，电源转换电路60为AC-DA电源转换电路，为本领域技术人员公知的电源转换电路，这里不再进行赘述。

CAN保护电路70用于共模干扰滤波、抗静电处理，CAN保护电路70分别与CAN驱动器40和CAN总线连接。通过CAN保护电路70可以减小干扰，提高CAN总线的电磁兼容性能。

本实用新型通过将电力线上的窄带载波数据经过窄带电力线接口电路1、窄带电力线载波控制器、处理器、CAN控制器、CAN驱动器和CAN保护电路7由CAN总线传送，实现窄带载波数据与CAN总线数据的转换，转换方便快捷，进而使得电力线载波通信技术得以更大范围的推广应用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，包括窄带电力线接口电路（10）、窄带电力线载波控制器（20）、处理器（30）、CAN控制器（40）和CAN驱动器（50）；

所述窄带电力线接口电路（10）与电力线连接，用于接收和发送带通滤波、接口保护、隔离变压和信号耦合；

所述窄带电力线载波控制器（20）分别与所述窄带电力线接口电路（10）和所述处理器（30）连接，用于从所述窄带电力线接口电路（10）接收窄带载波数据，对其解调并发送至所述处理器（30）；以及用于对从所述处理器（30）接收的数据进行调制及功率放大并发送至所述窄带电力线接口电路（10）；

所述处理器（30）用于控制所述窄带载波数据传输与CAN总线数据的转换传输；

所述CAN控制器（40）分别与所述处理器（30）和所述CAN驱动器（50）连接，用于在所述处理器（30）与所述CAN驱动器（50）之间对所述CAN总线数据的协议转换；

所述CAN驱动器（50）与所述CAN控制器（40）连接，用于接收和发送所述CAN总线数据。

2.根据权利要求1所述的窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，还包括与所述电力线连接用于将交流电转化为直流电的电源转换电路（60），并用于给所述窄带电力线载波控制器（20）、处理器（30）、CAN控制器（40）和CAN驱动器（50）供电。

3.根据权利要求1所述的窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，所述窄带电力线接口电路（10）包括与所述电力线连接的电力线接口（11）、电力线保护电路（12）、带通滤波器（13）、限幅电路（14）和信号变压器（15）。

4.根据权利要求3所述的窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，所述窄带电力线接口电路（10）还包括与所述电力线接口（11）及所述窄带电力线载波控制器（20）连接用于检测所述电力线过零点的过零检测电路（16）。

5.根据权利要求1所述的窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，还包括与所述CAN驱动器（50）和所述CAN总线连接的CAN保护电路（70），所述CAN保护电路（70）用于共模干扰滤波和抗静电处理。

6.根据权利要求1所述的窄带电力线与CAN总线转换器，其特征在于，还包括分别与所述处理器（30）连接用于指示窄带载波数据状态的第一指示灯（31）、用于指示CAN总线数据状态的第二指示灯（32）以及用于指示工作状态的第三指示灯（33）。