CN2904151Y

CN2904151Y - 基于电力载波通讯的复合式数据采集装置

Info

Publication number: CN2904151Y
Application number: CN 200620032894
Authority: CN
Inventors: 杨世宏; 郑文宸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2016-01-20

Abstract

本实用新型公开了一种基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，包括有信号处理单元和连接在信号处理单元上的信号采集单元和输出控制单元，以及为整个装置供电的电源，其特征在于，信号采集单元具有模拟量和电平信号输入接口，信号采集单元通过其中的信号转换电路和信号处理单元相连接，信号处理单元中含有自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，信号处理单元的输出端连接有与电力线进行信号耦合的信号耦合单元。可实现各种传感器和设备的远程数据采集和集中控制，通过电力线载波传递数据，无需另行布置数据线，可以简化系统布置。

Description

基于电力载波通讯的复合式数据采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种基于电力线载波用于多种类型信号输出的传感器和设备状态的新型复合数据采集装置，具体的说本装置是一种可以处理模拟量电流输入和开关量电平输入信号的信号采集方式，利用电力线载波通讯的复合数据采集装置，具有很强的通用性。

背景技术

随着人们对自动化程度的要求也越来越高，各种物理量探测传感器的应用也越来越广泛。但是，如何将传感器输出的各种数字或模拟量信号有效的采集及处理和远程传输就成了自动化环节中的最重要一环。这就是为什么从90年代以来，涌现出了很多种基于现场总线的数据采集模块和象CCLINK、INTEL BUS、DEVICE NET等多种现场总线结构的原因，但不论基于何种现场总线的数据采集模块，都有三个共同点：1、只能在某一个或几个特定的通讯协议下进行数据传输，2、必须通过专用通讯电缆，3、要求传感器输出数字信号。这就给用户的使用带来了一定的限制，在多种类型传感器多种信号输出的情况下尤为突出。

2005年4月13日中国实用新型专利说明书，公告号“CN 2692755Y”，公告了一种“电力线载波防盗报警器”，它只是针对基于电力载波通讯的单一类型防盗传感器的一种发明，不能解决上述所述多种传感器同时应用并通过电力载通讯的场所；并且，其电力载波的实现方式是靠通用器件通过简单的调频传输实现，在我国许多电力线上存在大量随机出现的各种电力噪音情况下，是难以达到高质量、高速率和高可靠传送数据的。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，可以在现有高噪声的电力线上高速、有效地传送现场采集到的传感器或设备状态信号。

本实用新型的技术方案是：

一种基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，包括有信号处理单元和连接在信号处理单元上的信号采集单元和输出控制单元，以及为整个装置供电的电源，其特征在于，信号采集单元具有模拟量和电平信号输入接口，信号采集单元通过其中的信号转换电路和信号处理单元相连接，信号处理单元中含有自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，信号处理单元的输出端连接有与电力线进行信号耦合的信号耦合单元。

信号耦合单元可将调制过的信号发送至电力线上，或者从电力线上接受调制过的信号，送至信号处理单元处理。

在上述方案的基础上，可以选择附加技术方案如下：

所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其信号处理单元包括有微处理器芯片STC89C52，自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，电阻，晶振，电感，电容，其中微处理器芯片STC89C52通过数据线与信号采集单元中的模拟量信号转换电路中的发送端相连，通过8、9、10、11、12管脚分别和电力载波单元中电力载波芯片的输出管脚相连。

所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其电力载波芯片内部集成有依次串联的低噪声放大、带通滤波器、调制解调器、数字功率放大器单元电路，电力载波集成芯片的输出管脚分别与信号处理单元中微处理器芯片STC89C52的8、9、10、11、12管脚相连，电力载波集成芯片的通过发送、接收端与信号耦合单元中信号耦合变压器T1的次级相连。

所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其信号耦合单元包括耦合变压器T1，消谐电感L2、L3、L5、L6、L8，限流电阻及消谐、保护电容，保护双向二极管D1，耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L8与外部交流电源相连，之间并联压敏电阻RV1，耦合变压器T1的次级通过电感L5、L2、电阻与电力载波芯片的发送、接收端相连，接收端之间并联电感L3，L6，保护双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。

所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，信号采集单元包括有接线端子、数模转换芯片、光耦隔离芯片，数模转换芯片的模拟信号端与接线端子相连，数字信号端与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的数据端相连，光耦隔离器的电源端与装置中的+5V和地相连，输出端与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的输入端相连。

所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，输出控制单元包括有可控硅，电阻，接线端子，可控硅的输入脚与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的输出端相连。

本实用新型的有益效果是：用于接收传感器和设备的模拟量和数字量信号，而电力载波电路根据外部电力线的环境情况借助软硬件的不同的实时组合，选用最合适的载波波段，用最佳的信号传送频率可靠、高速、高效地将现场采集到的传感器或设备信号传送至信号接收端。可实现各种传感器和设备的远程数据采集和集中控制，尤其需要区域和集中报警控制器的消防监控系统，可以用一个非常简单的系统来实现。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理方框图。

图2是本实用新型实施例信号处理单元的电路原理图。

图3是本实用新型实施例信号电力载波芯片和耦合单元的电路原理图。

图4是本实用新型实施例电平输入部分中的电路图。

图5是本实用新型实施例电源部分的电路原理图。

图6是本实用新型实施例输出控制部分的电路原理图。

图7是本实用新型实施例信号采集单元中数模转换部分的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的具体实施例，一种新型基于电力载波通讯的复合数据采集装置，其原理图和电路图如附图1和附图2-7所示，一种基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，包括有信号处理单元和连接在信号处理单元上的信号采集单元和输出控制单元，以及为整个装置供电的电源，其特征在于，信号采集单元具有模拟量和电平信号输入接口，信号采集单元通过其中的信号转换电路和信号处理单元相连接，信号处理单元中含有自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，信号处理单元的输出端连接有与电力线进行信号耦合的信号耦合单元。信号耦合单元可将调制过的信号发送至电力线上，或者从电力线上接受调制过的信号，送至信号处理单元处理。远程接收端通过类似的信号处理单元解调由电力线接收的信号即可得到所需的信息。

其中，各单元的电路组成详述如下：

如附图2、3所示，为本实施例的信号处理单元和信号耦合单元电路图，信号处理单元包括有STC89C52芯片，晶振，电感、电容和电力载波芯片SOKINY，STC89C52芯片将接收到的数据处理后，通过自诊手段而选定发送频率载波波段，再通过信号耦合线路将数据发送到电力线上。微处理器芯片STC89C52通过数据线与信号采集单元中的模拟量信号转换电路中的发送端相连，通过8、9、10、11、12管脚和电力载波芯片SOKINY的1、11、12、13、14、15管脚相连。信号耦合单元包括耦合变压器T1，消谐电感L2、L3、L5、L6，L8限流电阻及消谐、保护电容，保护双向二极管D1，耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L8与外部交流电源相连，之间并联压敏电阻RV1，耦合变压器T1的次级通过电感L5、L2电阻与电力载波芯片的发送、接收端相连，接收端之间并联电感L3，L6，保护双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。

其中，本实施例中所采用的具有自动选择载波波段和频率的电力载波芯片为成都索克利科技有限责任公司生产的SOKINY电力载波芯片。

信号采集单元的电路图，如附图4、7所示，信号采集单元包括有接线端子、AD转换电路、电平输入电路、光耦；AD转换电路的模拟信号端与模拟量信号的接线端子相连，数字信号端与信号处理单元中微处理器STC89C52的数据端相连，光耦隔离器的电源端与装置中的+5V和地相连，输出端与信号处理单元中微处理器STC89C52的输入端相连，其接线端子用于连接传感器或其它设备。

如附图6所示，本实施例的输出控制单元，包括有可控硅，电阻，接线端子，可控硅的控制脚与信号处理单元中微处理器芯片STC89C52的输出端相连。可控硅的输入与交流220电力线的火线相连，可控硅输出脚与受控设备电源端的火线相连。

如附图5所示电源单元，提供有+5V、+9ヘ24V两路电源输出，+5V用于给本装置提供工作电源，+9ヘ24V用于给外围设备或传感器供电。

本实用新型基于电力载波通讯的复合式数据采集装置与传统其他数据采集装置相比：传统的数据采集装置，只能基于在某一具体信号输入的基础之上，当现场有多个不同类型信号输出的设备时，就必须增加数据采集装置的类型和数量，造成系统的成本高，系统安装和维护复杂，而本新型是基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，对输入开关量电平、模拟量电流信号都可以进行数据采集，可以解决目前很多数据采集模块在应用中的局限性。尤其在消防安全监控的应用尤其突出。

随着我国经济的持续高速增长和城乡一体化进程的逐步加快，高层建筑物的数量越来越多，对集中报警控制器的要求也越来越高，而目前我国消防领域中的报警控制器所普遍采用的方式不外乎：传感器输出开关量电平或模拟量电流信号，通讯采用4-20mA电流或485，由于上述两种通讯方式的通讯距离在1200米以内，当应用距离超过1200米时，就只能采取区域报警加集中报警，这就造成报警设备的大量增加，且必须铺设大量的通讯电缆，不仅使施工、调试的难度和成本增加，还造成系统运行的不可靠和维护上难度的增加，加上各厂家数据采集模块与区域报警控制器或集中报警控制器的通讯协议的不同，造成用户在选择传感器和报警控制器上存在着很大的局限性，特别是当用户需要更换使用中的数据采集模块(编码底座)时其选择性几乎为零。在国内消防报警控制系统行业中被大量使用的感烟、感温传感器输出的信号只有模拟量电流和开关量电平信号，而本装置的信号采集单元就是针对这一特性，对感烟、感温传感器输出开关量电平、电流信号进行集中处理，转换成微处理器可识别的数字信号，经过信号处理单元和电力载波单元，将数据用最佳信号传送的频率通过电力线用电力载波的方式向报警控制器传送数据，完成现场数据采集和通讯。在许多环境下，不再需要任何重复布线，极大地降低了成本和施工难度，并且数据采集和传送便捷，安装和维护、简单，所以通用性非常强，可满足与之相配接的各种感烟、感温传感器。

Claims

1.一种基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，包括有信号处理单元和连接在信号处理单元上的信号采集单元和输出控制单元，以及为整个装置供电的电源，其特征在于，信号采集单元具有模拟量和电平信号输入接口，信号采集单元通过其中的信号转换电路和信号处理单元相连接，信号处理单元中含有自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，信号处理单元的输出端连接有与电力线进行信号耦合的信号耦合单元。

2.根据权利要求1所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其信号处理单元包括有微处理器芯片STC89C52，自动选择载波波段和传送频率的电力载波芯片，电阻，晶振，电感，电容，其中微处理器芯片STC89C52通过数据线与信号采集单元中的模拟量信号转换电路中的发送端相连，通过8、9、10、11、12管脚分别和电力载波单元中电力载波芯片的输出管脚相连。

3.根据权利要求1或2所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其电力载波芯片内部集成有依次串联的低噪声放大、带通滤波器、调制解调器、数字功率放大器单元电路，电力载波集成芯片的输出管脚分别与信号处理单元中微处理器芯片STC89C52的8、9、10、11、12管脚相连，电力载波集成芯片的通过发送、接收端与信号耦合单元中信号耦合变压器T1的次级相连。

4.根据权利要求1所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，其信号耦合单元包括耦合变压器T1，消谐电感L2、L3、L5、L6、L8，限流电阻及消谐、保护电容，保护双向二极管D1，耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L8与外部交流电源相连，之间并联压敏电阻RV1，耦合变压器T1的次级通过电感L5、L2、电阻与电力载波芯片的发送、接收端相连，接收端之间并联电感L3，L6，双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。

5.根据权利要求2所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，信号采集单元包括有接线端子、数模转换芯片、光耦隔离芯片，数模转换芯片的模拟信号端与接线端子相连，数字信号端与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的数据端相连，光耦隔离器的电源端与装置中的+5V和地相连，输出端与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的输入端相连。

6.根据权利要求1或2所述基于电力载波通讯的复合式数据采集装置，其特征在于，输出控制单元包括有可控硅，电阻，接线端子，可控硅的控制脚与信号处理单元的微处理器芯片STC89C52的13管脚相连。输入脚与交流220V的火线相连，输出脚与受控设备电源端的火线相连。