专利名称：能克服补偿电容的电力载波通讯电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通讯电路，尤其是一种电力载波通讯电路，它能克服线路上的补偿电容。
背景技术：
利用电力线传输信息是一个广泛研究的课题，传统的方法是把高频电压载波信号叠加到电力线上，可以实现快速的信息传输，安装非常简单方便。但是它有些难以克服的缺点，就是电力线上如果有电容型的负载——典型的是直接并联在电力线上的无功补偿电容，那么电力载波信号就会被这些电容大大地吸收，造成通讯信号幅度急剧下降而无法通讯。此时如果要增加传输距离，则需要增大载波发送功率，其直流电源必须有更大的发送功率，导致发送电路更加复杂。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、能克服电路补偿电容的载波通讯电路。
本发明包括发送部分和接收部分。所述的发送部分包括负载电容C1，整流桥D2，开关管Q2及限流电阻R6；负载电容C1一端连接到电缆，另外一端连接整流桥D2的一个交流输入端；整流桥D2的另外一个交流输入端连接到电缆；开关管Q2的漏极连接到整流桥D2的正极输出，源极连接到整流桥D2的负极输出；限流电阻R6一端连接开关管Q2的栅极，另外一端连接发送信号；保护三极管Q1的发射极和集电极分别连接到开关管Q2的源极和栅极；分压电阻R4、R5串连后，连接点保护三极管的基极相连，两端并联到整流桥D2输出。所述的接收部分包括电流传感器T1，其输出信号连接到接收机。发送部分把要发送的信息叠加在电缆的电流中，接收部分从电缆的电流中取得信息。
本发明中当开关管Q2导通时，负载电容C1相当于被并联到电缆，当开关管Q2截至时，负载电容C1从电缆断开。待发送的数字信号从M点引入，控制开关管Q2的导通和截止。
所述的发送电路具有过零导通保护电路，包括分压电阻R4、R5和保护三极管Q1，其机理是当电容电压不等于电缆电压时，保护三极管Q1导通，开关管Q2的栅源偏置电压被旁路，从而防止负载电容C1并联到电缆时产生很大的充放电电流而烧毁电路。
所述的开关管Q2导通的时间是交流周期的整数倍。
发送电路可以具有更加完善的过压、过流、浪涌保护电路。
所述的发送电路中，负载电容C1的取值在10到100微法，开关管Q2的耐压在500V以上，开关管Q2的能承受的电流在4A以上；本发明采用了叠加电流的方法，使用很小的功率即可产生很大的载波电流，远端接收到的信号有很高的信噪比，它仅仅需要很小的直流电源就可以工作，增加发送功率无需增加电源功率。
本发明中发送电路的优点在于1.能够克服路灯电缆上数千微法的补偿电容的影响。因为正常情况下电缆两端的电压不会随负载变化，因此补偿电容中电流与发送器无关，也就是说，补偿电容不影响“电流载波”的信号。2.采用“自激励”方式，发送功率直接来自电网而不是直流激励，因此发送器功耗小，几乎无温升。3.通讯距离与电缆长度无关，而是与负载稳定度有关，特别适用于照明线路。
接收器中使用电流传感器得到电缆中的电流，通过实时采样和数字信号处理可以得到清晰的发送信号。与传统的电力载波接收电路比，其优点在于接收器经过数字信号处理后得到清晰的发送波形，能计算出信噪比、信号幅度等，因此对于复杂线路可以判断通讯可靠程度，诊断通讯线路；硬件实现成本低，生产调试容易；使用微型电流互感器接收信号，因而电气上是隔离的，安全可靠。
图1为本发明的电力载波实现机理示意图；图2为本发明的电路图；图3为本发明的发送接收波形图。
具体实施例方式
如图1所示，发送器中有一个大电流负载，通过一个电子开关连接到电缆。当电子开关动作时，电缆中的电流会发生变化，接收器检测这个电流即可得到发送器开关的动作时间。我们使用数字脉冲间隔调制方法，即可实现数据的收发。在实际的实现中，末端中的大电流负载由电容实现。
如图2所示，能克服补偿电容的电力载波通讯电路包括发送部分和接收部分。发送部分包括负载电容C1，整流桥D2，开关管Q2及限流电阻R6。负载电容C1一端连接到电缆，另外一端连接整流桥D2的一个交流输入端。整流桥D2的另外一个交流输入端连接到电缆。开关管Q2的漏极连接到整流桥D2的正极输出，源极连接到整流桥D2的负极输出。限流电阻R6一端连接开关管Q2的栅极，另外一端连接发送信号。保护三极管Q1的发射极和集电极分别连接到开关管Q2的源极和栅极。分压电阻R4、R5串连后，连接点与保护三极管的基极相连，两端并联到整流桥D2输出。接收部分包括电流传感器T1，其输出信号连接到接收机。
负载电容C1就是发送器中的大电流负载，整流桥D2、开关管Q2构成电子开关。开关管Q2是大功率场效应管，因为它只能用作直流电子开关，因此需要整流桥D2把交流变成直流。来自单片机的数字编码信号连接到M点。分压电阻R4、R5和保护三极管Q1构成过零导通保护电路。如果负载电容C1两端电压不等于电缆电压则保护三极管Q1导通，使得开关管Q2不能导通，从而防止产生很大的电容充放电电流而损坏电子开关。
图3是发送的信号实例，单片机把要发送的脉冲信号施加到M点，编码采用“数字脉冲间隔调制法”，脉冲宽度总是1个交流周期，如果间隔为1个交流周期则代表0，如果间隔为2个交流周期则代表1。要传出二进制码1010，则各点波形如图3所示。发送器根据编码生成需要发送的脉冲，如“M点波形”所示；这个波形在“过零导通保护电路”作用下，得到略有区别“开关管Q2栅源电压”；当栅源电压为正时，负载电容C1被并联到电缆，负载电容C1中的电流就是发送器的发送出的载波信号。接收方的收到的载波信号就是负载电容C1中的电流，其中混杂了电缆上其它负载的电流，经过数字信号处理后就能还原成为清晰的波形(该处理过程比较复杂，不是本专利涉及的问题)。图3中最下面的波形就是接收方还原出来的脉冲。
权利要求
1.能克服补偿电容的电力载波通讯电路，包括发送部分和接收部分，其特征在于所述的发送部分包括负载电容(C1)，整流桥(D2)，开关管(Q2)及限流电阻(R6)；负载电容(C1)一端连接到电缆，另外一端连接整流桥(D2)的一个交流输入端；整流桥(D2)的另外一个交流输入端连接到电缆；开关管(Q2)的漏极连接到整流桥(D2)的正极输出，源极连接到整流桥(D2)的负极输出；限流电阻(R6)一端连接开关管(Q2)的栅极，另外一端连接发送信号；保护三极管(Q1)的发射极和集电极分别连接到开关管(Q2)的源极和栅极；分压电阻(R4、R5)串连后，连接点与保护三极管(Q1)的基极相连，两端并联到整流桥(D2)输出；所述的接收部分包括电流传感器(T1)，其输出信号连接到接收机。
2.如权利要求1所述的能克服补偿电容的电力载波通讯电路，所述的发送电路具有过零导通保护电路，包括分压电阻(R4、R5)和保护三极管(Q1)，其机理是当电容电压不等于电缆电压时，保护三极管(Q1)导通，开关管(Q2)的栅源偏置电压被旁路，从而防止负载电容(C1)并联到电缆时产生很大的充放电电流而烧毁电路。
3.如权利要求1所述的能克服补偿电容的电力载波通讯电路，所述的开关管(Q2)导通的时间是交流周期的整数倍。
全文摘要
本发明涉及一种电力载波通讯电路。现有技术中发送电路结构复杂。本发明的发送部分包括负载电容，整流桥，开关管及限流电阻。负载电容一端连接到电缆，另外一端连接整流桥的一个交流输入端。整流桥的另外一个交流输入端连接到电缆。开关管的漏极连接到整流桥的正极输出，源极连接到整流桥的负极输出。限流电阻一端连接开关管的栅极，另外一端连接发送信号。保护三极管的发射极和集电极连接到开关管的源极和栅极。两个分压电阻与保护三极管的基极相连，并联到整流桥输出。本发明采用了叠加电流的方法，结构简单、能克服电路补偿电容。
文档编号H04B3/54GK101090282SQ20061005198
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月15日 优先权日2006年6月15日
发明者周永, 沈坚, 张震鹏 申请人:杭州瑞琦信息技术有限公司