专利名称：电力线载波数传模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信号转换与传输技术，具体地说是一种以PLC技术为核 心，主要应用载波芯片ST7538完成电力线数据传输，具有接受和发送数据功能 的电力线载波数传模块。该模块以现有的电力线网络为通信介质，主要在220V 电力线上传输信号，能够实现住宅小区的家庭智能化管理。背景技术：
现在大多数用户的水表、电表、煤气表、洗衣机等家用电器还需要人工控 制和抄表人员现场抄取数据，费时费力。而当今是无线电通信非常发达的时代， 电力线更是无处不在。利用电力线作为通信介质的电力载波通信，具有极大的 方便性、免维护性、即插即用等优点，不必另外连接线路，节约了一些设备资 源。电力线数据传输也可以代替现在的电缆通信，利用电力线数据传输模块可 以很好的将家用电器连接在电脑上和网络上，远程控制，避免了一些危险因素， 节约了时间。另外，公司在远程抄电表技术方面拥有非常雄厚的技术，公司利 用抄表技术上原有的优势，通过PLC技术进一步成功实现了电表、电视、冰箱 等家用电器的远程集中式控制，彻底做到了家庭智能化管理。与其他的数据传 输系统相比，本实用新型有效的利用了已有的配电网作为传输线路，不用铺设 额外的线路，从而大大减少线路投资，节约了成本，而且避免了因铺设网络线 路带来的一些问题；以电力线作为通信信道，可以灵活的实现"即插即用"，不 用繁琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络，只要插上电源就永远在线；将 家用电器一起控制，并连接在电脑和网络上，实现远程和智能控制。 (一)发明内容本实用新型的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种能将电力线和处 理器连接在一起并通过电力线进行信号传输的电力线载波数传模块，利用该模 块可实现信号的接受和输出数据的功能。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是电力线载波数传模块，包括数据输入电路和数据输出电路两部分，其中-数据输入电路又包括耦合保护电路、输入窄带滤波电路、电压控制电路、电流 控制电路、载波芯片电路和单片机电路，电力线上的模拟信号前后依次经相互 连接的耦合保护电路、输入窄带滤波电路进入载波芯片电路并转化为数字信号， 数字信号经与载波芯片电路连接的单片机电路进入处理器处理；数据输出电路 则包括耦合保护电路、输出窄带滤波电路、电压控制电路、电流控制电路、载 波芯片电路和单片机电路，单片机电路串接在处理器和载波芯片电路之间并将 处理器的数字信号输送给载波芯片电路转化为模拟信号，模拟信号经与载波芯 片电路相连的输出窄带滤波电路输送给耦合保护电路，模拟信号经与耦合保护 电路相连的电力线向外传输；上述电压控制电路与所有工作电路连接以提供电 源，电流控制电路与载波芯片电路连接为其提供电流。上述电力线载波数传模块，其电力线为220V电力线。该模块通过单片机电路、载波芯片电路、输入和输出窄带滤波电路、电压 控制电路、电流控制电路、耦合保护电路等电路达到了数据输入输出的目的。 单片机是载波芯片、处理器、信号发生器之间的桥梁，载波芯片是处理信号，以便能够在电力线上传输。输入和输出窄带滤波电路起传输作用，电流控制电
路是为载波芯片工作的，耦合保护电路是保护载波芯片免受电力线的危害。 主要工作过程工作过程主要分成两个部分，即接受数据和输出数据。 接受数据电路包括耦合保护电路、输入窄带滤波电路、电压控制电路、电流控制电路、载波芯片电路和单片机电路。当数据经过电力线时，经过耦合保护电路，进入输入窄带滤波电路。输入窄带滤波电路，它采用并联电流谐振电路构成滤波电路，滤除指定频率以外的无用信号和噪声。该谐振点频率fl为2 L4C9信号经过滤波电路后，进入载波芯片电路，被转化成数字信号送给单片机 电路。单片机电路中的插针JP2和外界的处理器相连。输出数据电路包括耦合保护电路、输出窄带滤波电路、电压控制电路、 电流控制电路、载波芯片电路和单片机电路。电压控制电路给所有电路提供电源。电流控制电路给载波芯片提供电流。 单片机电路从处理器中接受信号，然后传给载波芯片电路，信号转化成模拟信 号，进入输出窄带滤波电路。输出窄带滤波电路，它采用串联电压谐振电路， 避免无用信号耦合到电力线上。该谐振点频率f2为__1_ 丄—丄+丄C _ C6 + C4信号经过输出窄带滤波电路后，进入耦合保护电路，送入到电力线。本实用新型的主要功能采集电力线上的信号送给处理器处理和把采集到 的数据送到电力线上。是信号传输的中间环节，保证信号方便、快捷的传输。本实用新型的电力线载波数传模块与现有技术相比，所产生的有益效果是-该模块充分利用现有电力线作为通信介质，具有极大的方便性、免维护性、 即插即用等优点，可以代替现在的电缆通信，利用电力线数据传输模块将家用 电器连接在电脑上和网络上，实现远程控制，避免一些危险因素，提高效率。
附图1为本实用新型的电路原理结构框图；附图2为本实用新型的电路原理结构示意图；附图3为图2中载波芯片电路的原理结构示意图；附图4为图2中电压控制电路的原理结构示意图；附图5为图2中电流控制电路的原理结构示意图；附图6为图2中输入窄带滤波电路的原理结构示意图；附图7为图2中输出窄带滤波电路的原理结构示意图；附图8为图2中耦合保护电路的原理结构示意图；附图9为图2中的单片机电路的原理结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图l一9对本实用新型的电力线载波数传模块作进一步地说明。如附图1所示，本实用新型的电力线载波数传模块，该模块包括数据输入电路和数据输出电路两部分，其中数据输入电路又包括耦合保护电路A、输入窄带滤波电路B、电压控制电路 C、电流控制电路D、载波芯片电路E和单片机电路F，电力线G上的模拟信号 前后依次经相互连接的耦合保护电路A、输入窄带滤波电路B进入载波芯片电路 E并转化为数字信号，数字信号经与载波芯片电路E连接的单片机电路F进入处
理器处理；数据输出电路则包括耦合保护电路A、输出窄带滤波电路H、电压控制电路 C、电流控制电路D、载波芯片电路E和单片机电路F，单片机电路F串接在处 理器和载波芯片电路E之间并将处理器的数字信号输送给载波芯片电路E转化 为模拟信号，模拟信号经与载波芯片电路E相连的输出窄带滤波电路H输送给 耦合保护电路A，模拟信号经与耦合保护电路A相连的电力线G向外传输；上述电压控制电路C与所有工作电路连接以提供电源，电流控制电路D与 载波芯片电路E连接为其提供电流。如附图2所示，单片机电路F和载波芯片电路E是通过单片机的并行接口 连接在一起进行数据传输的。载波芯片电路E是通过载波芯片ST7538的19、 21 引脚连接输出窄带滤波电路E的，把输出信号过滤，以便发送到电力线G上。 耦合保护电路A串联在输出窄带滤波电路H和输入窄带滤波电路A上的。通过 变压和二极管来保护电路中的元器件免受高压危险。电压控制电路C连接在载 波芯片ST7538的29引脚上，为S载波芯片T7538提供电源控制。电流控制电 路C连接在载波芯片ST7538的23引脚上，为载波芯片提供电流控制。如附图3所示，载波芯片电路E主要处理信号的模数转换，使信号能在电 力线G上传输。由载波芯片ST7538，电容C19、 C17、 Cl、 C3、 C16、 C18、 CIO、 C8，电感L1，晶振Y1，电阻R5组成。载波芯片ST7538的33引脚为电路提供 十5V电源，晶振YI、电容CIO、 C8为载波芯片ST7538提供震荡频率，其余元器 件起保护作用。如附图4所示，电压控制电路C由电容C7，电阻R7、 R4组成，和载波芯 片ST7538的29引脚、按钮S1连接，是载波芯片ST7538的电力线输出电压反
馈控制线路。如附图5所示，电流控制电路D用于控制载波芯片的电流，由电阻R8和 电容C13组成，和载波芯片ST7538的23引脚连在一起，是载波芯片ST7538的 电力线输出电流控制电路。如附图6所示，输入窄带滤波电路B是信号从电力线到载波芯片的必经通 道，是信号的过滤通道。由电阻R3、电容C1、 C9、电感L4组成，电感L4、电 容C9起滤波作用。如附图7所示，输出窄带滤波电路H是信号从载波芯片到电力线的必经通 道，是信号的过滤通道。由按钮S1、电感L3、电容C4、 C6、电阻R2组成，电 感L3、电容C4、 C6起滤波作用。如附图8所示，耦合保护电路A是保护元器件免受电力线上电压危险，由 二极管D1、 D2、 D3、变压器T1、电感L2、电容C2、电阻R1组成。D二极管l、 D2、 D3防止过大电流通过，变压器T1改变信号的电压大小。如附图9所示，单片机电路F是载波芯片和处理器之间的联系接口，负责 传输信号。由插针JP1、 JP2、电容C12、 C15、 Cll、晶振Y2、单片机AT89C51 组成。晶振Y2、电容C12、 C15为单片机AT89C51提供震荡频率。J插针Pl连 接单片机AT89C51的时钟信号，插针JP2是连接单片机AT89C51的串行接口， 用于和外界连接处理器，传输信号。
权利要求1、电力线载波数传模块，其特征在于，该模块包括数据输入电路和数据输 出电路两部分，其中数据输入电路又包括耦合保护电路、输入窄带滤波电路、电压控制电路、 电流控制电路、载波芯片电路和单片机电路，电力线上的模拟信号前后依次经 相互连接的耦合保护电路、输入窄带滤波电路进入载波芯片电路并转化为数字 信号，数字信号经与载波芯片电路连接的单片机电路进入处理器处理；数据输出电路则包括耦合保护电路、输出窄带滤波电路、电压控制电路、 电流控制电路、载波芯片电路和单片机电路，单片机电路串接在处理器和载波 芯片电路之间并将处理器的数字信号输送给载波芯片电路转化为模拟信号，模 拟信号经与载波芯片电路相连的输出窄带滤波电路输送给耦合保护电路，模拟信号经与耦合保护电路相连的电力线向外传输；上述电压控制电路与所有工作电路连接以提供电源，电流控制电路与载波 芯片电路连接为其提供电流。
2、 根据权利要求1所述的电力线载波数传模块，其特征在于，电力线为220V 电力线。
3、 根据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，单片机 电路由插针JP1、 JP2、电容C12、 C15、 Cll、晶振Y2、单片机AT89C51组成，晶 振Y2、电容C12、C15为单片机AT89C51提供震荡频率，插针JP1连接单片机AT89C51 的时钟信号，插针JP2是连接单片机AT89C51的串行接口，用于和外界连接处理 器，传输信号。
4、 根据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，载波芯 片电路由载波芯片ST7538、电容C19、 C17、 Cl、 C3、 C16、 C18、 C10、 C8,电感 Ll，晶振Y1，电阻R5组成，载波芯片ST7538的33引脚为电路提供+5V电源，晶振 YI、电容CIO、 C8为载波芯片ST7538提供震荡频率，其余元器件起保护作用。
5、 据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，电压控 制电路由电容C7、电阻R7、 R4组成，和载波芯片ST7538的29引脚、按钮Sl 连接，是载波芯片ST7538的电力线输出电压反馈控制线路。
6、据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，电流控制电 路由电阻R8和电容C13组成，和载波芯片ST7538的23引脚连在一起，是载波芯片 ST7538的电力线输出电流控制电路。
7、 据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，输入窄 带滤波电路由电阻R3、电容C1、 C9、电感L4组成，电感L4和电容C9起滤波作用。
8、 据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，输出窄 带滤波电路由按钮S1、电感L3、电容C4、 C6、电阻R2组成，电感L3、电容C 4、 C6起滤波作用。
9、据权利要求1或2所述的电力线载波数传模块，其特征在于，耦合保护 电路由二极管D1、 D2、 D3、变压器T1、电感L2、电容C2、电阻Rl组成。
专利摘要本实用新型提供一种电力线载波数传模块，属于信号转换与传输技术领域，包括数据输入电路和数据输出电路两部分，其中数据输出电路又包括耦合保护电路、输出窄带滤波电路、电压控制电路、电流控制电路、载波芯片电路和单片机电路，单片机电路串接在处理器和载波芯片电路之间并将处理器的数字信号输送给载波芯片电路转化为模拟信号，模拟信号经与载波芯片电路相连的输出窄带滤波电路输送给耦合保护电路，模拟信号经与耦合保护电路相连的电力线向外传输；数据输入电路是将数据输出电路中的输出窄带滤波电路换成输入窄带滤波电路，其它电路不变，信号转换与传输方向相反。该模块能够将家用电器如电视、冰箱、电表、煤气表、水表等通过电脑连在一起，进行远程控制，避免了人为因素而发生危险。
文档编号H04B3/54GK201039153SQ200720020018
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者周志晓, 巴银华, 赵善为 申请人:万达集团股份有限公司