CN212727024U

CN212727024U - 一种电力线载波模块及双通道通信优化器

Info

Publication number: CN212727024U
Application number: CN202021965031.8U
Authority: CN
Inventors: 赵新正; 刘敏杰
Original assignee: Shaanxi Kaistar Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shaanxi Kaistar Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2030-09-09

Abstract

本实用新型提供一种电力线载波模块及双通道通信优化器，包括输入输出接口单元、变压器、耦合电容、滤波电路、放大电路、载波信号生成单元、电力发送单元和收发控制单元；输入输出接口单元的火线端和零线端接入变压器的原边，耦合电容串联在原边回路；变压器的副边依次经所述滤波电路、放大电路接入载波信号生成单元，载波信号生成单元的输出端经电力发送单元回接至变压器的副边，收发控制单元包括低压直流电源和双向可控硅开关组，双向可控硅开关组的触发控制端接输入输出接口单元的控制端，双向可控硅开关组与所述耦合电容并联。本实用新型选用电力线载波和无线两种通信方式进行数据传输，解决了干扰较大或无线信号被屏蔽时数据无法传输的问题。

Description

一种电力线载波模块及双通道通信优化器

技术领域

本实用新型涉及一种电力线载波模块及双通道通信优化器。

背景技术

三相电力载波与无线双通道通信优化器是一款用于在组建物联网硬件通信系统中的中间设备，通过此设备可以进行数据传输。

通常通过此设备在数据采集中可以选用电力线载波或者无限两种通信方式进行数据传输，然而目前只有通过无线方式通信，通信方式单一；若是无线信号被屏蔽时数据无法传输，因此使得通信效率低，响应不及时。

实用新型内容

本实用新型提供一种电力线载波模块及双通道通信优化器，其技术方案如下：

一种电力线载波模块，包括输入输出接口单元J1、变压器TRS、耦合电容C1、滤波电路、放大电路、载波信号生成单元、电力发送单元和收发控制单元；所述输入输出接口单元J1的火线端L和零线端N接入变压器TRS的原边，所述耦合电容C1串联在原边回路；所述变压器TRS的副边依次经所述滤波电路、放大电路接入载波信号生成单元，所述载波信号生成单元的输出端经电力发送单元回接至变压器TRS的副边，所述收发控制单元包括低压直流电源和双向可控硅开关组，所述双向可控硅开关组的触发控制端接输入输出接口单元J1的控制端R/T，双向可控硅开关组与所述耦合电容C1并联。

进一步的，所述滤波电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3、电阻R4和电感L1；其中电容C2、电阻R3组成第一串联支路，电容C3、电阻R4组成第二串联支路，电容C4与电感L1并联，第一串联支路和第二串联支路的输入端分别接变压器TRS的副边的两端，第一串联支路的输出端接地，第二串联支路的输出端经电容C4与电感L1的并联结构接地；所述电容C4与电感L1的并联结构的两端电压作为所述放大电路的输入信号。

进一步的，所述滤波电路与放大电路之间还设置有电容C5。

进一步的，所述放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路与二级放大电路还设置有二次滤波电路。

进一步的，所述二次滤波电路包括电阻R11、电容C8、电感L2和电容C9，其中电容C8与电感L2并联；电阻R11的一端与一级放大电路的输出端连接，另一端依次串联电容C8和电感L2的并联结构、电容C9，接至二级放大电路的输入端。

进一步的，所述电力发送单元包括电阻R1、电阻R2、功率管MSF1和功率管MSF2，所述功率管MSF1和功率管MSF2的栅极分别接载波信号生成单元的输出端，同时所述电阻R1、电阻R2串联于两个栅极之间；功率管MSF1的漏极与功率管MSF2的漏极之间的结点、电阻R1与电阻R2之间的结点共同接地；功率管MSF1的源极和功率管MSF2的源极分别接变压器TRS的副边的两端。

进一步的，所述载波信号生成单元采用芯片KS6001。

本实用新型还提供一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，包括MCU、三相电源模块、无线模块、串口通信模块和显示模块，还包括电力线载波模块，所述MCU分别与无线模块和电力线载波模块双工通信连接，所述三相电源模块取电为低压三相四线输入，三相电源模块用于为MCU、无线模块、电力线载波模块和显示模块提供所需电源；所述MCU的状态信息输出端与显示模块连接，所述串口通信模块用于对MCU进行程序下载和本地设备运行调试。

进一步的，所述串口通信模块为RS232接口模块。

进一步的，所述无线模块采用ISM频段射频Lora扩频芯片，用于提供多个频道通信，无线模块与MCU单片机处理器通过TTL电平进行数据通信。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本实用新型提供一种电力线载波模块能够在无线信号被屏蔽数据无法传输时，通过电力线缆解决数据传输的问题，并且结构简单，安全实用。

本实用新型还提供一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，该技术方案中电源模块为其它模块提供5V、18V电源，同时电源模块内置耦合电容，用于隔离三相电源的电流载波信号的接收与发送，该电力线载波模块内置调制与解调信号电路，与MCU单片机处理器进行数字信号通信，从而实现了电力载波通信与无线的双通道通信，保障通信的通畅性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型电力载波模块原理图；

图2为三相电力载波与无线双通道通信优化器原理结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面通过具体实施例详细说明本实用新型的技术方案：

图1为本实用新型电力载波模块原理图，如图1所示，本实用新型一种电力线载波模块的接收和发送通过TRS和电容C1耦合连接到低压电力线的火线L和零线N上，低压电力线的载波调试信号经过C1和TRS后通过由电容C2、C3、C4，电阻R3、R4，电感L1组成的滤波电路后由C5输出到专用信号处理芯片KS6001,KS6001内部集成有两路信号放大器，接受信号由电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C6，开关二极管D1组成一级放大电路，信号经过放大后通过电容C7输出，经过电阻R11，电容C8，电感L2二次滤波后由电容C9输出，二次滤波信号由电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17，电容C10，开关二极管D2组成二级放大电路，信号经过二次放大后又电容C11输出到专用信号处理芯片KS6001，CSTL、电容C12、C13为KS6001的外部时钟接口，KS6001内部集成信号发射器对信号进行差频处理，利用扩频伪码序列对信号频谱进行解调，通过SYN同步序列从RXD管脚输出；电力载波模块在收到TXD端口的发送信号时，利用内部相同的扩频伪码序列对信号进行频谱扩展，通过电阻R1、R2，功率管MSF1、MSF2组成的发送电力经TRS耦合输出，R/T端的收发控制管脚用来控制光三端双向可控硅开关SCR2间接控制SCR1的导通与关闭，实现信号在低压电力线的调制输出，J1为电力线载波模块对外输入输出接口，L、N为低压电力线载波接口，GND、VHH、VCC、R/T、SYN、RXD、TXD为模块数据通信接口。

图2为三相电力载波与无线双通道通信优化器原理结构框图，如图2所示：一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，包括MCU、三相电源模块、无线模块、串口通信模块和显示模块，还包括电力线载波模块，MCU分别与无线模块和电力线载波模块双工通信连接，三相电源模块取电为低压三相四线输入，三相电源模块用于为MCU、无线模块、电力线载波模块和显示模块提供所需电源；MCU的状态信息输出端与显示模块连接，串口通信模块用于对MCU进行程序下载和本地设备运行调试。

其中，显示模块采用8组8位数模管，用来指示设备的工作状态。

三相电源模块取电为低压三相四线输入，电源模块为其他模块提供5V、18V电源，同时电源模块内置耦合电容，用于隔离三相电源的电力载波信号的接收与发送；

电力线载波模块内置调制与解调信号电路，与MCU单片机处理器进行数字信号通信。

可选的，串口通信模块为RS232接口模块。串口通信模块采用RS232通信，用于对MCU单片机处理器进行程序下载和本地设备运行调试。

可选的，无线模块采用ISM频段射频Lora扩频芯片，用于提供多个频道通信，无线模块与MCU单片机处理器通过TTL电平进行数据通信。

其中，三相电力载波与无线双通道通信优化器特性及技术指标：

电源输入：三相四线(3X220/380V)，允许偏差-20％～+20％；

功率消耗：小于15伏安；工作频率：47.5Hz～52.5Hz；

工作温度：-25℃～+75℃；相对湿度：≤95％。

MCU单片机处理器是三相电力载波与无线双通道通信优化器的中央处理模块，该模块同时对三相电力线载波信号和无线信号进行实时检测与分析，将符合系统通信的数字信号再次以电力线载波与无线两种模块调试输出，工作状态以对应的状态码通过数码管显示输出。

三相电力载波与无线双通道通信优化器是一款用于在组建物联网硬件通信系统中的中间设备，通过此设备在数据采集中可以选用三相电力线载波和无线两种通信方式进行数据传输，解决了在电力线干扰较大时或无线信号被屏蔽时数据无法传输的问题。

经过各种环境严格测试，三相电力载波与无线双通道通信优化器的设计遵循安全、实用原则。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电力线载波模块，其特征在于，包括输入输出接口单元J1、变压器TRS、耦合电容C1、滤波电路、放大电路、载波信号生成单元、电力发送单元和收发控制单元；所述输入输出接口单元J1的火线端L和零线端N接入变压器TRS的原边，所述耦合电容C1串联在原边回路；所述变压器TRS的副边依次经所述滤波电路、放大电路接入载波信号生成单元，所述载波信号生成单元的输出端经电力发送单元回接至变压器TRS的副边，所述收发控制单元包括低压直流电源和双向可控硅开关组，所述双向可控硅开关组的触发控制端接输入输出接口单元J1的控制端R/T，双向可控硅开关组与所述耦合电容C1并联。

2.根据权利要求1所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述滤波电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3、电阻R4和电感L1；其中电容C2、电阻R3组成第一串联支路，电容C3、电阻R4组成第二串联支路，电容C4与电感L1并联，第一串联支路和第二串联支路的输入端分别接变压器TRS的副边的两端，第一串联支路的输出端接地，第二串联支路的输出端经电容C4与电感L1的并联结构接地；所述电容C4与电感L1的并联结构的两端电压作为所述放大电路的输入信号。

3.根据权利要求2所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述滤波电路与放大电路之间还设置有电容C5。

4.根据权利要求2所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述放大电路包括一级放大电路和二级放大电路，一级放大电路与二级放大电路还设置有二次滤波电路。

5.根据权利要求4所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述二次滤波电路包括电阻R11、电容C8、电感L2和电容C9，其中电容C8与电感L2并联；电阻R11的一端与一级放大电路的输出端连接，另一端依次串联电容C8和电感L2的并联结构、电容C9，接至二级放大电路的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述电力发送单元包括电阻R1、电阻R2、功率管MSF1和功率管MSF2，所述功率管MSF1和功率管MSF2的栅极分别接载波信号生成单元的输出端，同时所述电阻R1、电阻R2串联于两个栅极之间；功率管MSF1的漏极与功率管MSF2的漏极之间的结点、电阻R1与电阻R2之间的结点共同接地；功率管MSF1的源极和功率管MSF2的源极分别接变压器TRS的副边的两端。

7.根据权利要求1所述的一种电力线载波模块，其特征在于，所述载波信号生成单元采用芯片KS6001。

8.一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，包括MCU、三相电源模块、无线模块、串口通信模块和显示模块，其特征在于，还包括权利要求1所述的电力线载波模块，所述MCU分别与无线模块和电力线载波模块双工通信连接，所述三相电源模块取电为低压三相四线输入，三相电源模块用于为MCU、无线模块、电力线载波模块和显示模块提供所需电源；所述MCU的状态信息输出端与显示模块连接，所述串口通信模块用于对MCU进行程序下载和本地设备运行调试。

9.根据权利要求8所述的一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，其特征在于，所述串口通信模块为RS232接口模块。

10.根据权利要求8所述的一种三相电力载波与无线双通道通信优化器，其特征在于，所述无线模块采用ISM频段射频Lora扩频芯片，用于提供多个频道通信，无线模块与MCU单片机处理器通过TTL电平进行数据通信。