CN212434073U - 一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，包括：低压电力线载波通信模块、电源模块、供电模块、电压处理模块、微处理器和USB信号转换模块,所述低压电力线载波通信模块和电源模块外接220V交流电，所述供电模块和电压处理模块分别与电源模块连接，所述低压电力线载波通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器和电压处理模块分别与所述USB信号转换模块连接，所述USB信号转换模块与上位机的USB接口连接，所述供电模块为所述装置和外部设备供电。本实用新型通过最简单的连接完成了电力载波通信实验教学的所有功能，具有高度集成化。

Description

一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置

技术领域

本实用新型属于低压电力线载波通信技术教学技术领域，具体涉及一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置。

背景技术

电力线载波通信是利用电力线作为信息传输媒介进行数据高速传输的一种特殊通信方式，其最大的特点在于利用现有的电力线进行数据传输，因而不需要重新架设网络。近年来随着低压电力线载波芯片的不断发展和国家对电力物联网技术的不断推广，这一通信技术正得到越来越多的重视。

目前许多大专院校开设了电力载波通信技术教学课程，教学课程中需要大量使用电力载波基础传输设备，课程设备需满足多人同时进行通讯实验的要求。传统的课程设备采用标准电子载波转网络标准模块完成，如图1所示，其中上位机供电、载波模块供电、及载波通信传输都要与220V交流电进行连接，设备安装部署复杂容易出错，而且大量设备同时存储也不方便进行管理。

因此，针对电力载波通信技术教学领域，如何将实验装置高度简化，同时保证实验装置与上位机设备兼容性是影响该装置大规模应用的一个技术难题。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，以解决上述技术问题。

本实用新型提供一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，包括：低压电力线载波通信模块、电源模块、供电模块、电压处理模块、微处理器和USB信号转换模块,所述低压电力线载波通信模块和电源模块外接220V交流电，所述供电模块和电压处理模块分别与电源模块连接，所述低压电力线载波通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器和电压处理模块分别与所述USB信号转换模块连接，所述USB信号转换模块与上位机的USB接口连接，所述供电模块为所述装置和外部设备。

进一步的，所述低压电力线载波通信模块包括：电力线载波芯片和电力线接口电路，所述电力线接口电路包括耦合电路、带通滤波器和前级放大器，所述耦合电路与带通滤波器连接，所述带通滤波器与前级放大器连接，所述前级放大器有所述电力线载波芯片连接。

进一步的，所述低压电力线载波通信模块包括ES1642-C模组。

进一步的，所述微处理器包括STM32F103微处理器。

进一步的，所述电压处理模块包括ST1S14PHR开关稳压器、STUSB4710电源控制芯片，所述ST1S14PHR开关稳压器与STUSB4710电源控制芯片连接。

进一步的，所述USB信号转换模块包括CH3408转串口芯片。

本实用新型的有益效果在于，

本实用新型提供的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，所述电力载波通信教学装置通过220V交流电供电，装置将220V交流电转换为多种可选直流电源给内外部设备进行供电，供电电压及电流可通过协议实时协商，对电源线上信号进行调制解调后输出到微处理器STM32F103，微处理器STM32F103对解调后的信号进行数据协议处理后输出到外部设备的USB口，实现与上位机的连接及通信，解决了设备集成度问题，降低设备部署难度；本装置采用统一标准USB接口，支持电源协商，能够保障与大多数的上位机设备的兼容性，提高了电力载波通信教学装置的实用性，有利于通信教学高效顺利地进行。

此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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。

图1是本申请的现有传统电力载波通信教学装置拓扑图示意图；

图2是本申请一个实施例电力载波通信教学装置拓扑图示意图；

图3是本申请一个实施例电力载波通信教学装置模块连接示意图；

图4是本申请一个实施例的电源模块和低压电力线载波通信模块的电路连接图；

图5是本申请一个实施例的供电模块的电路连接图；

图6是本申请一个实施例的微控制器和USB信号转换模块的电路连接图；

图7是本申请一个实施例的电压处理模块和上位机的USB接口的电路连接图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1

如图3所示，本实施例提供一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，包括：低压电力线载波通信模块、电源模块、供电模块、电压处理模块、微处理器和USB信号转换模块,所述低压电力线载波通信模块和电源模块外接220V交流电，所述供电模块和电压处理模块分别与电源模块连接，所述低压电力线载波通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器和电压处理模块分别与所述USB信号转换模块连接，所述USB信号转换模块与上位机的USB接口连接，所述供电模块为内外部设备供电。

所述低压电力线载波通信模块包括：电力线载波芯片和电力线接口电路，所述电力线接口电路包括：耦合电路、带通滤波器和前级放大器，所述耦合电路与带通滤波器连接，所述带通滤波器与前级放大器连接，所述前级放大器有所述电力线载波芯片连接。

具体的电路结构图如图4、5、6、7所示，所述低压电力线载波通信模块包括：ES1642-C模组；所述微处理器包括：STM32F103微处理器；所述电压处理模块包括ST1S14PHR开关稳压器、STUSB4710电源控制芯片，所述ST1S14PHR开关稳压器与STUSB4710电源控制芯片连接；所述USB信号转换模块包括：CH3408转串口芯片。

具体的，本实施例提供的装置包括供电和数据传输两个流程：

1、供电方面

(1)所述电源模块将外接220V交流电转换为24V直流电；

(2)所述供电模块将电源模块输出的24V直流电转换为12V、5V和3V3直流电；所述3V3为本装置的内部电路供电；所述12V、5V为低压电力线载波通信模块供电；

(3)所述电压处理模块包括ST1S14PHR开关稳压器、STUSB4710电源控制芯片，所述ST1S14PHR开关稳压器与STUSB4710电源控制芯片连接，所述电压处理模块与上位机协商供电电压后，降压输出20V、12V、5V直流电；

2、数据传输方面

(1)低压电力线载波通信模块用于接受220V交流市电信号并对该信号进行调节，包括：所述的电力线载波模块采用ES1642-C模组，其核心芯片为SSC1642芯片，具有扩频调制、调器电路，内置扩频、解扩、调制、解调以及与TTL串口通信功能；所述电力线接口电路包括耦合电路、带通滤波器和前级放大器，所述的耦合电路将低压电力线上的信号耦合到带通滤波器上，所述的带通滤波器对信号进行滤波，并通过所述的前级放大器对滤波后信号进行放大，再送入所述的电力线载波芯片进行运算处理；

(2)微处理器STM32F103对解调后的信号进行Modbus RTU协议处理后输出到USB信号转换模块；

(3)所述USB信号转换模块用于将微处理器发出的串口信号转换为USB信号，通过USB Type-C插座发送给上位机，通过统一标准的USB口实现与上位机的连接及通信。

如图2所示，本实用新型将智能电源供电、电力载波以及微处理器通信电路集成在一个装置中，具备方便携带、部署方便的特点，通过最简单的外部连接完成了电力载波通信实验教学的所有功能，具有广阔的应用前景。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，包括：低压电力线载波通信模块、电源模块、供电模块、电压处理模块、微处理器和USB信号转换模块,所述低压电力线载波通信模块和电源模块外接220V交流电，所述供电模块和电压处理模块分别与电源模块连接，所述低压电力线载波通信模块与所述微处理器连接，所述微处理器和电压处理模块分别与所述USB信号转换模块连接，所述USB信号转换模块与上位机的USB接口连接，所述供电模块为所述装置和外部设备供电。

2.根据权利要求1所述的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，所述低压电力线载波通信模块包括电力线载波芯片和电力线接口电路；所述电力线接口电路包括耦合电路、带通滤波器和前级放大器，所述耦合电路与带通滤波器连接，所述带通滤波器与前级放大器连接，所述前级放大器有所述电力线载波芯片连接。

3.根据权利要求1所述的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，所述低压电力线载波通信模块包括ES 1642-C模组。

4.根据权利要求1所述的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，所述微处理器包括STM32F103微处理器。

5.根据权利要求1所述的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，所述电压处理模块包括ST 1S 14PHR开关稳压器、STUSB4710电源控制芯片，所述ST 1S14PHR开关稳压器与STUSB4710电源控制芯片连接。

6.根据权利要求1所述的一种集成对外智能供电的电力载波通信教学装置，其特征在于，所述USB信号转换模块包括CH3408转串口芯片。

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