专利名称：电力线载波通讯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于传送传感器信号的电力线载波通讯装置，具体的说是一种利用现有高噪声电力线传送高质量、高速率数据的载波设备。
背景技术：
随着传感器在不同领域的大量应用，相应集中控制的多种总线结构也随之发展起来。但是，在许多应用场所因受到各种总线标准的不兼容和需重新布线工程量较大的限制，使得采用现有很多总线方式进行现场数据采集和集中控制的成本很高，这就造成很多用户对现有很多传感器和设备想进行远程数据采集和集中控制，却因为成本原因难以实现。而电力线是布线最为广泛的，并且随着建筑物的完工电力线也已铺设完成，无需再进行施工。所以通过电力载波的方式在电力线上传送数据是最为便捷和经济的。
为此，授权公告号为“CN 1136670C”的中国发明专利说明书2004年1月28日公开了一种“电力线载波通讯装置”，它是一种通过“微处理器芯片及固化在其中的若干程序”为核心利用电力线载波作为网络家电传送数据或信息的电力线载波通讯装置。该发明通过将传送信号强度扩大来达到传送有效信号的目的。但是，我国电力线上接有阻性的、感性的、容性的、大功率的、小功率的等各种各样的用电设备，开断也较频繁，给电力线上带来各种噪声较大；同时，因电力线是一个分布参数的网络，不同点对数据信号影响不一样；再则，电力线上的环境也是时刻动态变化的，不同时间对数据信号影响也不一样，这就使发出的规则数据信号经过电力线后，接收到的信号是严重变形、参差不齐的信号，也严重地干扰了数据有效的传递。面对这一应用环境，靠用通用器件借助软件来这种实现电力载波通讯的方法是难以达到高质量、高速率和高可靠传送数据的目的，尤其是需外挂了大量的不同种类传感器时，从而难以得到广泛的应用。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种可以在高噪声的电力线上高速、有效地传播高质量信号的电力线载波通讯装置。
本实用新型的技术方案是一种电力线载波通讯装置，包括有信号处理模块和对整个装置进行过压、过流保护的模块保护单元，其特征在于其信号处理模块包括有自动选择载波波段和调节信号传送频率的信号处理单元，连接在信号处理单元上的通讯接口单元、信号耦合电路和输入输出控制单元。
附加技术方案如下上述电力线载波通讯装置，其特征在于，其信号处理单元包括有微处理器芯片，晶振，电感，电容和电力载波芯片，其中微处理器芯片通过发送接收管脚与通讯接口单元中的发送接收端相连，通过输入输出管脚与输入输出控制单元相连，电力载波芯片的发送与接收管脚与耦合电路相连。
上述电力线载波通讯装置，其特征在于，其电力载波集成电路芯片，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。
上述电力线载波通讯装置，其特征在于，通讯接口单元，由端口DB9、芯片MAX232、电容C20、C21、C22、C23组成；C20并接于MAX232的管脚1、3，C21并接于MAX232的管脚4、5，C22并接于MAX232的管脚2、16，C23并接于MAX232的管脚6、15，MAX232的9、10分别与信号处理单元中的微处理器芯片的发送接收管脚相连，MAX232的7、8与通讯端口DB9的管脚2、3相连，通讯端口DB9的管脚5是接地端，管脚2为接收数据线，管脚3为发送数据线，用于与设备或PC进行信号传送。
上述电力线载波通讯装置，其特征在于，信号耦合电路由耦合变压器T1，消谐电感L4、L5、L6，限流电阻及消谐、保护电容，限流、限压双向二极管D1组成。耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L6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L4、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L5，限流、限压双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。
上述电力线载波通讯装置，其特征在于，输入输出控制单元包括有可控硅，微处理器芯片和光耦隔离器、电阻、接线端子组。光耦隔离器的输出管脚与微处理器芯片的输入管脚相连，可控硅连接在微处理器芯片上。
本实用新型的有益效果是可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、高效地完成电力载波通讯。本实用新型不仅可以用于各种传感器信号电力线载波通讯，还可实现各种设备的电力线载波通讯，通用性强、应用范围广。
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和信号耦合电路的电路原理图。
图3是本实用新型实施例信号处理单元中微处理器芯片部分的电路原理图。
图4是本实用新型实施例输入输出控制单元中输入控制部分的电路原理图。
图5是本实用新型实施例输入输出控制单元中输出控制部分的电路原理图。
图6是本实用新型实施例通讯接口单元中MAX232芯片的电路原理图。
图7是本实用新型实施例通讯接口单元中通讯端口DB9的电路原理图。
图8是本实用新型实施例模块保护单元的电路原理图。
其中，附图标记1为信号处理单元，2为输入输出控制单元，3为信号耦合单元，4为通讯接口单元，5为模块保护单元。
具体实施方式
以下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，一种电力线载波通讯装置，其电路原理图和电路图如附图1和附图2-8所示，包括有信号处理模块和对整个装置进行过压、过流保护的模块保护单元，其特征在于其信号处理模块包括有，可以根据外部电力线的环境状况借助软硬件自动选择合适的载波波段，自动调节信号传送频率的信号处理单元，连接在信号处理单元上的通讯接口单元、信号耦合电路和输入输出控制单元，其中输入输出控制单元连接着模拟量输出的传感器或受控设备，通讯接口单元接各种数字量输出的传感器或与PC相连。
如附图6、7所示，通讯接口单元由通讯端口P5、芯片MAX232、电容C20、C21、C22、C23组成，其中本实施例的通讯端口P5选用DB9端口；C20并接于MAX232的管脚1、3，C21并接于MAX232的管脚4、5，C22并接于MAX232的管脚2、16，C23并接于MAX232的管脚6、15，MAX232的9、10分别与信号处理单元中的微处理器芯片的发送接收管脚相连，MAX232的7、8与通讯端口P5的管脚2、3相连，通讯端口P5的管脚5是接地端，2为接收数据线，3为发送数据线，用于与设备或PC进行信号传送。
如附图2、3所示，信号处理单元包括有MCU89C4051芯片，晶振，电感和电力载波芯片，其中MCU89C4051芯片与通讯接口单元输出端相连。输入的PC或各种数字量的传感器有线信号通过MAX232与MCU89C4051芯片相连，MCU89C4051芯片将接收到的数据处理后，将形成的高低电平的脉冲，在时钟信号的触发下写入专用电力载波线路，电力载波线路按MCU89C4051芯片通过自诊手段而选定的频率通过信号耦合线路将数据发送到电力线上。
上述的电力载波集成电路芯片，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、数字功率放大器电路。在本实施例中采用的电力载波集成电路芯片是成都索克利科技有限责任公司的SOKINY2005芯片。该电力载波集成电路芯片可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，自动选择合适的载波波段，用最佳信号传送的频率高可靠高速高效地完成电力载波通讯。
如附图2所示，信号耦合电路由耦合变压器T1，消谐电感L4、L5、L6，限流电阻及消谐、保护电容，限流、限压双向二极管D1组成，将送出信号耦合至220V交流电力线或者将其它载波信号经由本电路进入信号处理单元处理。耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L6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L4、1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L5，限流、限压双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。
如附图4、5所示，输入输出控制单元包括有可控硅，微处理器芯片和光耦隔离器、电阻、接线端子组。光耦隔离器的输出管脚与微处理器芯片的输入管脚相连，可控硅连接在微处理器芯片上。
本实用新型的电力线载波装置与传统电力线载波装置相比传统的电力线载波装置通过提高发信号强度克服噪声，实现电力线载波，而有时在相应信号传送的固定频率和固定波段上电力线上的噪声远大于信号强度，传输效果并不理想；本实用新型的电力线载波装置通过软硬件的不同的实时组合，自动调节信号传送的频率段和最理想的载波波段，用最合适的载波波段和信号传送频率可靠、高速、高效地完成电力载波通讯。
权利要求1.一种电力线载波通讯装置，包括有信号处理模块和对整个装置进行过压、过流保护的模块保护单元，其特征在于其信号处理模块包括有自动选择载波波段和调节信号传送频率的信号处理单元，连接在信号处理单元上的通讯接口单元、信号耦合电路和输入输出控制单元。
2.根据权利要求1所述电力线载波通讯装置，其特征在于，其信号处理单元包括有微处理器芯片，晶振，电感，电容和电力载波芯片，其中微处理器芯片通过发送接收管脚与通讯接口单元中的发送接收端相连，通过输入输出管脚与输入输出控制单元相连，电力载波芯片的发送与接收管脚与耦合电路相连。
3.根据权利要求2所述电力线载波通讯装置，其特征在于，其电力载波集成电路芯片，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。
4.根据权利要求1或2或3所述电力线载波通讯装置，其特征在于，通讯接口单元，由端口DB9、芯片MAX232、电容C20、C21、C22、C23组成；C20并接于MAX232的管脚1、3，C21并接于MAX232的管脚4、5，C22并接于MAX232的管脚2、16，C23并接于MAX232的管脚6、15，MAX232的9、10分别与信号处理单元中的微处理器芯片的发送接收管脚相连，MAX232的7、8与通讯端口DB9的管脚2、3相连，通讯端口DB9的管脚5是接地端，管脚2为接收数据线，管脚3为发送数据线。
5.根据权利要求1或2或3所述电力线载波通讯装置，其特征在于，信号耦合电路由耦合变压器T1，消谐电感L4、L5、L6，限流电阻及消谐、保护电容，限流、限压双向二极管D1组成，耦合变压器T1的初级端通过电阻和电感L6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L4、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L5，限流、限压双向二极管D1并接在耦合变压器T1的次级之间。
6.根据权利要求1或2或3所述电力线载波通讯装置，其特征在于，输入输出控制单元包括有可控硅，微处理器芯片和光耦隔离器、电阻、接线端子组，光耦隔离器的输出管脚与微处理器芯片的输入管脚相连，可控硅连接在微处理器芯片上。
专利摘要本实用新型公开了一种用于传送传感器信号或PC数据的电力线载波通讯装置，包括有信号处理模块和对整个装置进行过压、过流保护的模块保护单元，其特征在于其信号处理模块包括有，自动调节信号传送频率和载波波段的信号处理单元，连接在信号处理单元上的通讯接口单元、信号耦合电路和输入输出控制单元。本实用新型可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，用最合适的载波波段和信号传送频率可靠、高速、高效地完成电力载波通讯；而且，本实用新型不仅可以用于各种传感器信号电力线载波通讯，还可实现各种设备的电力线载波通讯，通用性强、应用范围广。
文档编号H04B3/54GK2857336SQ200520036550
公开日2007年1月10日 申请日期2005年12月16日 优先权日2005年12月16日
发明者郑文宸, 杨世宏 申请人:郑文宸, 杨世宏