WO2020057076A1 - 一种远距离带中继的电力载波装置 - Google Patents

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刘海东
周业
杨臻
胡飞龙
杜运峰
姚金超
杨晓丽
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上海铁路通信有限公司
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    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying

Definitions

  • the invention relates to the field of power carrier signal transmission, in particular to a power carrier device with a long-distance band relay.
  • the purpose of the present invention is to provide a power carrier device with a long-distance band relay in order to overcome the shortcomings of the prior art.
  • a long-distance power carrier device with a relay comprising an input / output interface, a driving circuit, and a power carrier module connected in sequence.
  • the input / output interface is connected to an external device and an external power source.
  • the power The carrier module includes a power carrier modem, a DIP switch, and an MCU controller.
  • the MCU controller is connected to a DIP switch and a power carrier modem.
  • the power carrier modem is connected to a drive circuit.
  • the MCU controller is connected to an input / output interface. .
  • the driving circuit includes a diode, a transient diode, an LC low-pass filter, a line driver, and an analog switch.
  • the power carrier modulation decoder includes a carrier chip and a memory connected to each other.
  • the carrier chip is an IT900 chip
  • the memory is an M24512 memory.
  • the MCU controller includes an embedded ARM control chip, and the ARM control chip includes two RS232 interfaces, wherein one RS232 interface is connected to a power carrier modem, and the other RS232 interface is connected to an input and output interface.
  • the switch is connected to the ARM control chip.
  • the ARM control chip further includes an I / O port, and a dial switch is connected through the I / O port.
  • the ARM control chip is an LPC1756 chip.
  • the number of the dial switches is two.
  • a voltage conversion circuit which is connected to the input / output interface and provides internal power for the device.
  • the present invention has the following advantages:
  • the present invention designs a combination of an MCU controller and a DIP switch, which can adjust the power carrier device to the normal node mode or the relay node mode through the DIP switch, and cooperate with different working modes of multiple power carrier devices, and Dip switch hardware settings and software work together to achieve a large-scale increase in transmission distance.
  • data can be transmitted over tens of kilometers through the relay function, which can be applied to high-requirement monitoring systems with high real-time performance, large data volumes, and long distances.
  • control signals can be transmitted through the power network independently, and the power carrier signal can be relayed as a repeater without increasing the difficulty of networking.
  • the most reliable transmission channel adapted to the line is selected through the selection of the existing transmission modes FCC, AIIB, and CENELEC-A to improve the transmission quality.
  • the on-site personnel can configure the position of the DIP switch according to the provided DIP development configuration table, without the need for professional technicians to set up the on-site program.
  • the invention has simple structure, wide application range, low manufacturing cost, and good commercial value.
  • FIG. 1 is a schematic structural diagram of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a circuit structure of a power carrier modem
  • Figure 3 is a schematic diagram of the circuit structure of the MCU controller
  • this embodiment provides a long-distance power carrier device with a relay, including a driving circuit 1, a power carrier modem 2, an MCU controller 3, a dial switch 4, an input / output interface 5, and a voltage conversion. Circuit 6.
  • the driving circuit 1 is connected to a power carrier modem 2
  • the power carrier modem 2 is connected to an MCU controller 3
  • the MCU controller 3 is connected to a dial switch 4.
  • I / O interface 5 includes line driver interface, power input interface, SPI interface (extended application) and TTL level RS232 interface.
  • I / O interface 5 is used to provide external interface and power input, connect external equipment and external power, and connect external The power supply is 5V.
  • the voltage conversion circuit 6 converts an external power source into an internal power source, converts a 5V voltage into a 3.3V voltage, and provides a power source required by the internal circuit of the device.
  • the driving circuit 1 includes a diode, a transient diode, an LC low-pass filter, a line driver, and an analog switch. Among them, a diode and a transient diode are used to protect the circuit, a balanced input LC low-pass filter is used for filtering, and a line driver is used. For high current output, the analog switch is used to ensure that the received signal is separated from the transmitted signal, and the connection methods of its components are all existing connection methods.
  • the power carrier modem 2 includes a carrier chip with a power carrier function and a FLASH memory equipped with a protocol stack.
  • the carrier chip is an IT900 chip and the memory is an M24512 memory. It uses advanced spread spectrum modulation technology to achieve high speed and very powerful communication and data transmission capabilities.
  • the MCU controller 3 includes an embedded ARM control chip LPC1756 and two RS232 interfaces provided on the ARM control chip.
  • LPC1756 has rich peripheral configuration, including 4 UART interfaces, 2 RS232 interfaces, 3 SPI interfaces, 3 I2C interfaces, 2 CAN ports, 2 USB interfaces, etc.
  • a serial port connected to the IT900 chip in the power carrier modem 2 is used to control the network configuration and working process of the power carrier codec for power carrier data transmission.
  • the other is connected to the input / output interface 5 for transmitting or receiving the data decoded by the power carrier to the peripheral device.
  • the ARM control chip LPC1756 also includes a large number of I / O ports.
  • Two dip switches are connected through the 12 I / O lines in the I / O ports to determine whether the power carrier device is an ordinary node or a relay node, and controls the routing of each node. .
  • the DIP switch 4 is also used to set the target node address to be sent by the power carrier device, the node address of the repeater, and the power carrier signal transmission mode.
  • the working principle of this embodiment is: according to the location of the on-site power carrier device placement point, set the DIP switch settings in advance. After power-on, the power carrier device ARM controller LPC1756 determines that it is a relay according to the setting of the DIP switch 4. The node is also a common node, and it is a relay node. The power carrier device forwards the received common node power carrier data to be relayed to the next relay node or final destination; it is a common node, and the power carrier device is to send the power carrier. Data is sent to the destination node address.

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Abstract

本发明涉及一种远距离带中继的电力载波装置，包括依次连接的输入输出接口、驱动电路和电力载波模块，所述的输入输出接口连接外部设备和外部电源，其中，所述的电力载波模块包括电力载波调制解调器、拨码开关和MCU控制器，所述的MCU控制器连接拨码开关和电力载波调制解调器，所述的电力载波调制解调器连接驱动电路，所述的MCU控制器连接输入输出接口。与现有技术相比，本发明可以通过拨码开关将该电力载波装置调整为普通节点模式或中继节点模式，通过多个电力载波装置不同工作模式的相互配合，实现传输距离的大规模提升，能够应用于实时性高、数据量大、距离远的高要求监测系统中。

Description

一种远距离带中继的电力载波装置 技术领域
本发明涉及电力载波信号传输领域，尤其是涉及一种远距离带中继的电力载波装置。
背景技术
现有的电力载波装置主要用于路灯、抄表、光伏太阳能监测等系统，普偏存在着通信速度低、传输距离近、串行总线多节点远距离数据无法上传等问题。在铁路市场室外设备长距离监测点的监测，如轨道电路轨旁监测、区间信号机灯丝报警信息采集和传输、区间钢轨沿线异物侵入报警信息采集及传输等可能的应用中普偏存在远距离、串行总线、多节点运用的情况。现有的一些解决方式为提高传送距离，往往采用提高电力载波装置接收灵敏度的方式，但这种方式易引起数据传输受干扰的问题，难以满足实时性高、数据量大、距离远、单总线采集点多的特殊监测系统中。
发明的公开
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种远距离带中继的电力载波装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，包括依次连接的输入输出接口、驱动电路和电力载波模块，所述的输入输出接口连接外部设备和外部电源，其中，所述的电力载波模块包括电力载波调制解调器、拨码开关和MCU控制器，所述的MCU控制器连接拨码开关和电力载波调制解调器，所述的电力载波调制解调器连接驱动电路，所述的MCU控制器连接输入输出接口。
进一步地，所述的驱动电路包括二极管、瞬态二极管、LC低通滤波器、 线路驱动器和模拟开关。
进一步地，所述的电力载波调制解码器包括互相连接载波芯片和存储器。
进一步地，所述的载波芯片为IT900芯片，所述的存储器为M24512存储器。
进一步地，所述的MCU控制器包括嵌入式ARM控制芯片，该ARM控制芯片包括两个RS232接口，其中，一个RS232接口连接电力载波调制解调器，另一个RS232接口连接输入输出接口，所述的拨码开关连接ARM控制芯片。
进一步地，所述的ARM控制芯片还包括I/O端口，并且通过I/O端口连接拨码开关。
进一步地，所述的ARM控制芯片为LPC1756芯片。
进一步地，所述的拨码开关数量为2。
进一步地，还包括一电压转换电路，该电压转换电路连接输入输出接口，为装置提供内部电源。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明设计了MCU控制器和拨码开关的结合，可以通过拨码开关将电力载波装置调整为普通节点模式或中继节点模式，通过多个电力载波装置不同工作模式的相互配合，以及拨码开关硬件设置和软件共同作用，实现传输距离的大规模提升。在单总线远距离多节点测试环境下能够通过中继功能传输距离达几十公里的数据，能够应用于实时性高、数据量大、距离远的高要求监测系统中。
2、本发明个体功能独立，即可独立通过电力网络传输控制信号，又可以作为中继器实现电力载波信号中继，不增加组网难度。
3、本发明通过现有传输模式FCC、AIIB、CENELEC-A多种标准的选择，选择适应线路的最可靠的传输通道，提高传输质量。
4、通过本发明，现场开通人员可根据提供的拨码开发配置表就可配置拨码开关的位置，不需要专业的技术人员现场程序设置。
5、本发明结构简单，应用范围广，制造成本低，具有良好的商业价值。
附图的简要说明
下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为电力载波调制解调器的电路结构示意图；
图3为MCU控制器的电路结构示意图；
附图标记：1、驱动电路，2、电力载波调制解调器，3、MCU控制器，4、拨码开关，5、输入输出接口，6、电压转换电路。
实现本发明的最佳方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种远距离带中继的电力载波装置，包括驱动电路1，电力载波调制解调器2，MCU控制器3，拨码开关4，输入输出接口5和电压转换电路6。驱动电路1与电力载波调制解调器2连接，电力载波调制解调器2与MCU控制器3连接，MCU控制器3与拨码开关4连接。输入输出接口5包含线路驱动器接口、电源输入接口、SPI接口(扩展运用)以及TTL电平RS232接口，输入输出接口5用于提供对外接口和电源输入，连接外部设备和外部电源，接入的外部电源为5V。电压转换电路6转换外部电源为内部电源，把5V电压转换为3.3V电压，提供装置内部电路需要的电源。
驱动电路1包括二极管、瞬态二极管、LC低通滤波器、线路驱动器和模拟开关，其中，二级管和瞬态二极管用于保护电路，平衡输入的LC低通滤波器用于滤波，线路驱动器用于高电流输出，模拟开关用于保证接收信号与发送信号相隔离，其各元件连接方式均为现有的连接方式。
如图2所示，电力载波调制解调器2包括有带有电力载波功能的载波芯片及装协议栈的FLASH存储器，载波芯片为IT900芯片，存储器为M24512存储器。其采用先进的扩频调制技术，实现高速和非常强大的通信和数据传输能力。
如图3所示，MCU控制器3包括嵌入式ARM控制芯片LPC1756以及设置在ARM控制芯片上的两个RS232接口。LPC1756自身带有丰富的外设配置，有4个UART接口、2个RS232接口、3个SPI接口、3个I2C接口、2个CAN口、2个 USB接口等。在2个RS232接口中，一个连接电力载波调制解调器2中IT900芯片的串口，用于控制电力载波编解码器的网络配置及工作进程，进行电力载波数据传输。另一个连接输入输出接口5，用于发送或接收电力载波解码后的数据给外围设备。ARM控制芯片LPC1756还包括大量I/O端口，通过I/O端口中的12根I/O线连接两个拨码开关，决定电力载波装置是普通节点还是中继节点，控制每一个节点的路由。拨码开关4还用于设置本电力载波装置要发送的目标节点地址和中继器的节点地址及电力载波信号传输模式。
本实施例的工作原理为：根据现场电力载波装置放置点的位置，事先设置拨码开关的设置，上电后，电力载波装置ARM控制器LPC1756根据拨码开关4的设置，判断自身是中继节点还是普通节点，是中继节点，电力载波装置把接收到的要中继的普通节点电力载波数据转发到下一个中继节点或最终目的地；是普通节点，电力载波装置要发送的电力载波数据送到目标节点地址。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

  1. 一种远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，包括依次连接的输入输出接口、驱动电路和电力载波模块，所述的输入输出接口连接外部设备和外部电源，其中，所述的电力载波模块包括电力载波调制解调器、拨码开关和MCU控制器，所述的MCU控制器连接拨码开关和电力载波调制解调器，所述的电力载波调制解调器连接驱动电路，所述的MCU控制器连接输入输出接口。
  2. 根据权利要求1所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的驱动电路包括二极管、瞬态二极管、LC低通滤波器、线路驱动器和模拟开关。
  3. 根据权利要求1所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的电力载波调制解码器包括互相连接载波芯片和存储器。
  4. 根据权利要求3所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的载波芯片为IT900芯片，所述的存储器为M24512存储器。
  5. 根据权利要求1所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的MCU控制器包括嵌入式ARM控制芯片，该ARM控制芯片包括两个RS232接口，其中，一个RS232接口连接电力载波调制解调器，另一个
    RS232接口连接输入输出接口，所述的拨码开关连接ARM控制芯片。
  6. 根据权利要求5所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的ARM控制芯片还包括I/O端口，并且通过I/O端口连接拨码开关。
  7. 根据权利要求5所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的ARM控制芯片为LPC1756芯片。
  8. 根据权利要求5所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，所述的拨码开关数量为2。
  9. 根据权利要求1所述的远距离带中继的电力载波装置，其特征在于，还包括一电压转换电路，该电压转换电路连接输入输出接口，为装置提供内部电源。
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