用于低压电力线载波抄表的通信装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于低压电力线载波抄表的通信装置，可有效解决低压电力线载波抄表一次抄表成功率低的问题，技术方案是，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括载波调制及解调模块、信号耦合及接收滤波模块、电源模块、信号输出放大滤波模块、限流模块和过零检测模块，载波调制及解调模块分别与信号耦合及接收滤波模块、电源模块、信号输出放大滤波模块、限流模块和过零检测模块相连，信号耦合及接收滤波模块分别与电源模块、信号输出放大滤波模块相连，信号输出放大滤波模块与限流模块相连，限流模块与电源模块相连，本实用新型使用方便，实用灵活，抗干扰能力强，成本低廉，无需重新布线，一次抄表成功率高。
【专利说明】用于低压电力线载波抄表的通信装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及电气，特别是一种用于低压电力线载波抄表的通信装置。
【背景技术】
[0002]电力线通信(Power Line Communicat1n, PLC)就是利用已有的几乎无所不在的电力线作为通信载体，在不需要重新布线的基础上，在现有的电力线上实现信息的传输。该技术是把载有信息的高频信号加载于电力线上，然后用电力线传输，接收信息的调制解调器再把信号从杂乱的信息中分离出来，以实现信息的传递。
[0003]然而，低压电力线上的信号衰减特性和干扰特性非常复杂，而且随机性、时变性大，用准确的解析式或数学模型加以描述以成为电力线载波通信科研难题，因此对低压电力线载波通信设备的设计提出了很高的要求，既要求其有很好的自适应能力，又要求有合理的性价比。利用扩频通信技术，能在很大程度上克服电力线的强衰减、强干扰，大大提高通信系统的生存能力。但是对于突发的干扰及某一固定频率的持续干扰就显得无能为力，而随着变频空调、微波炉等电器及电梯的使用普及，突发干扰对电力线通信系统的影响就显得非常突兀。或者由于电器设备的损坏连续发出某一频率的信号，这些都将对电力线系统造成很大的影响。因此，研制一种在低压电力线载波通信中，切实可行，适合我国电力线特点的的通信装置，是载波通信【技术领域】内的一个重要课题。
【发明内容】
[0004]针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种用于低压电力线载波抄表的通信装置，可有效解决在各种复杂的电力线环境下都具有抗干扰能力强，接收灵敏度高的特点，可广泛的用于电力线载波集中抄表系统中，无需重新布线，解决了低压电力线载波抄表一次抄表成功率低的问题。
[0005]本实用新型解决的技术方案是，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括载波调制及解调模块、信号耦合及接收滤波模块、电源模块、信号输出放大滤波模块、限流模块和过零检测模块，载波调制及解调模块分别与信号耦合及接收滤波模块、电源模块、信号输出放大滤波模块、限流模块和过零检测模块相连，信号耦合及接收滤波模块分别与电源模块、信号输出放大滤波模块相连，信号输出放大滤波模块与限流模块相连，限流模块与电源模块相连。
[0006]本实用新型结构简单，新颖独特，使用方便，实用灵活，抗干扰能力强，成本低廉，无需重新布线，一次抄表成功率高，有良好的社会和经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型的电路图。
【具体实施方式】
[0008]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0009]由图1给出，本实用新型包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，控制电路包括载波调制及解调模块1、信号耦合及接收滤波模块2、电源模块3、信号输出放大滤波模块4、限流模块5和过零检测模块6，载波调制及解调模块I分别与信号耦合及接收滤波模块2、电源模块3、信号输出放大滤波模块4、限流模块5和过零检测模块6相连，信号耦合及接收滤波模块2分别与电源模块3、信号输出放大滤波模块4相连，信号输出放大滤波模块4与限流模块5相连，限流模块5与电源模块3相连。
[0010]为了保证使用效果，所述的载波调制及解调模块I包括芯片ICl和存储器U2，芯片ICl的4脚与信号耦合及接收滤波模块2相连，5脚分别接电容C53的一端和电容C59的一端，电容C59的另一端接地，电容C53的另一端与芯片ICl的6脚相连，芯片ICl的7脚分别与电阻R50的一端和信号输出放大滤波模块4相连，电阻R50的另一端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的2脚分别接电阻R9的一端和电容C56的一端，电阻R9的另一端与芯片ICl的20脚相连，电容C56的另一端分别接电容C58的一端、电容C6的一端、晶振Gl的外壳和电容C62的一端，共端接地，电容C58的另一端接芯片ICl的8脚，电容C61的另一端分别接芯片ICl的10脚和晶振Gl的一端，晶振Gl的另一端分别接电容C62的另一端和芯片ICl的11脚，芯片ICl的3脚接地，I脚分别与电阻R51的一端和电阻R59的一端相连，点R51的另一端分别接电容C57的一端和芯片ICl的20脚，电容C57的另一端接地，电阻R59的另一端与装在壳体上的接口 XSl的I脚相连，接口 XS12脚与芯片ICl的20脚相连，3脚接地，4脚分别与电阻R56的一端和芯片ICl的28脚相连，5脚分别接电阻R55的一端和芯片ICl的27脚，电阻R55的另一端接电阻R56的另一端，共端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的20脚与电源模块3相连，芯片ICl的19脚分别接芯片ICl的9脚和电容C65的一端，共端接地，电容C65的另一端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的13脚分别与电阻R58的一端、电容C51的一端和过零检测模块6相连，电阻R58的另一端接电容C51的另一端，共端接地，芯片ICl的14脚与限流模块5相连，15脚经电阻R66接发光二极管HL6的正极，发光二极管HL6的负极与发光二极管HL5的负极相连，共端接地，发光二极管HL5的正极经电阻R65与芯片ICl的16脚相连，芯片ICl的18脚分别接电阻R57的一端和电容C66的一端，电阻R57的另一端与芯片ICl的20脚相连，电容C66的另一端接地，芯片ICl的22脚接电阻R53的一端，23脚接电阻R52的一端，电阻R53的另一端与电阻R52的另一端并联接地，芯片ICl的25脚与存储器U2的5脚相连，26脚与存储器U2的6脚相连，存储器U2的7脚接地，8脚接芯片ICl的20脚，I脚、2脚、3脚、4脚并联接地。
[0011]所述的信号耦合及接收滤波模块2包括信号耦合变压器Tl和双向稳压二极管F1，信号稱合变压器Tl的3脚接电容Cll的一端，电容Cll的另一端和信号稱合变压器Tl的I脚分别与电源模块3相连，信号耦合变压器Tl的4脚分别与双向稳压二极管Fl的一端、电阻Rll的一端和信号输出放大滤波模块4相连,双向稳压二极管Fl的另一端分别与信号率禹合变压器Tl的6脚、电容C15的一端、电容C16的一端、电感L2的一端、二极管Dl的正极、二极管D2的负极电容C69的一端、电容C68的一端和电阻RlO的一端相连，共端接地，电阻Rll的另一端经电感LI分别与电容C12的一端和电容C13的一端相连，电容C12的另一端分别接电容C13的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电感L2的另一端、二极管Dl的负极、二极管D2的正极和电感L7的一端，电感L7的另一端分别接电容C69的另一端、电容C68的另一端、电阻RlO的另一端和电容C17的一端，电容C17的另一端与芯片Ul的4脚相连。
[0012]所述的电源模块3包括变压器T2、整流器VC2和三端稳压器TS2，变压器T2的5脚分别接压敏电阻RV2的一端、信号耦合变压器Tl的I脚和零线，变压器T2的I脚经热敏电阻RT3分别接火线、压敏电阻RV2的另一端和电容Cll的另一端，变压器T2的7脚与整流器VC2的I脚相连，9脚与整流器VC2的2脚相连，整流器VC2的3脚分别与三端稳压器TS2的I脚和电容C33的一端相连，电容C33的另一端分别与整流器VC2的4脚、三端稳压器TS2的2脚、电容C35的一端和电容C8的一端相连，共端接地，三端稳压器TS2的2脚分别与电容C35的另一端和电容C8的另一端，共端接芯片Ul的20脚。
[0013]所述的信号输出放大滤波模块4包括芯片NI，芯片NI的O脚接地，I脚分别接电容C22的一端和电阻R26的一端，电容C22的另一端接地，电阻R26的另一端与芯片NI的2脚相连，芯片NI的3脚分别接电阻R33的一端、电阻R27的一端和电容C28的一端，电阻R33的另一端经电容C25与芯片Ul的7脚相连，芯片NI的4脚分别与芯片NI的5脚、电阻R27的另一端、电容C28的另一端芯片NI的8脚、9脚、电感L4的一端和限流模块5相连，电感L4的另一端经串联的电容C21、电阻R21分别与信号耦合变压器Tl的4脚、双向稳压二极管的一端、和电阻Rll的一端相连，芯片NI的6脚和7脚并联接地，10脚、15脚分别接地，11脚、12脚和13脚并联接地，16脚、17脚、18脚和19脚并联接地，14脚分别接电阻R28的一端和电容C27的一端，电容C27的另一端接地，电阻R28的另一端与芯片Ul的20脚相连，芯片NI的20脚分别接电阻R22的一端和电阻R23的一端，电阻R22的另一端与芯片Ul的14脚相连，电阻R23的另一端接地。
[0014]所述的限流模块5包括三极管Q7、三极管Q8和三极管Q9，三极管Q7的集电极分别与电阻R36的一端、电容C26的一端、电容C29的一端电阻R36的一端和芯片NI的4脚、5脚相连，电阻R36的另一端分别接三极管Q7的发射极、电阻R37的一端、电阻R38的一端和电阻R39的一端，电阻R38的另一端分别与电阻R39的另一端、三极管Q8的发射极、电阻R41的一端相连，共端分别接三端稳压器TS2的I脚电容C33的一端和整流器VC2的3脚，电阻R37的另一端与三极管Q8的基极相连，三极管Q8的集电极分别与三极管Q7的基极、电阻R41的另一端和电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端与三极管Q9的集电极相连，三极管Q9的基极经电阻R42接芯片Ul的14脚，三极管Q9的发射极分别与电容C26的另一端和电容C29的另一端相连，共端接地。
[0015]所述的过零检测模块6包括光电耦合器E3，光电耦合器E3的I脚分别接稳压管ZDl的负极、电容C41的一端、电阻R16的一端、电容C40的一端和电阻R18的一端，电阻R18的另一端经电阻R19与二极管D3的负极相连，二极管D3的正极接火线，光电耦合器E3的2脚与三极管QlO的集电极相连，三极管QlO的发射极分别与电容ClO的一端、稳压管ZDl的正极、电容C41的另一端和二极管D4的正极相连，三极管QlO的基极分别接电阻R8的一端和电容ClO的另一端，电阻R8的另一端分别与电容C41的另一端、电容C40的另一端、二极管D4的负极和零线相连，光电耦合器E3的3脚分别接芯片Ul的20脚和电容C50的一端，电容C50的另一端接地，光电耦合器E3的4脚与芯片Ul的13脚相连。
[0016]所述的壳体为方形或圆形；
[0017]所述的芯片Ul的型号为SSC1641 ;所述的芯片NI的型号为ESPA16 ;所述的整流器VC2的型号为LLD06 ;所述的三端稳压器TS2的型号为78L08 ;所述的存储器U2的型号为24C04CI ;所述的光电耦合器的型号为K1010DS。
[0018]本实用新型使用时，信号经芯片Ul的4脚输入后，放大后的信号经第5脚输出，进过C59和C53构成的滤波器滤波后，由芯片Ul的6脚输入，转换成数字信号；信号耦合及接收滤波模块2中，信号耦合变压器Tl和电容Cll组成高通滤波电路，用于隔离高电压的工频交流电，双向稳压二极管Fl用于消除来自电力线上的高频高强度干扰，从而保护内部电路，电阻R11、电感L1、电容C12、C13、C15、C16、电感L2、L7、电容C68、C69和电阻RlO共同组成无源带通滤波器，能够有效消除来自电力线上的带外干扰，二极管Dl和二极管D2是一种倒置并联结构，利用二极管的正向导通电压特新来钳位这两个二极管所在出的电压，防止在输入到载波芯片的电压过高而损坏载波芯片，电容C17是耦合电容，起隔直通交的作用；过零检测模块6的功能是把工频交流电的过零点时刻以脉冲的方式告知载波调制及解调模块，从而为分时通信以及相位判别提供依据，二极管D3和电阻R18、R19的作用是在工频正半周时为电容C41充电，积聚为光电耦合器E3导通的电能量；电阻R18、R19和电容C40还组成滤波电路，可有效消除电力线上的干扰；电阻R18、R19和R16组成分压电路，为三极管QlO提供合适的开启电压时刻，稳压管ZDl用于稳定电容C41两端的电压，三极管QlO用于放大过零点产生的信号，驱动光耦导通，光电耦合器E3起光电隔离作用，隔离强电与弱电；信号输出放大滤波模块4实现的功能是把从载波调制及解调模块输出的模拟信号进行放大，并经过简单的滤波之后，由信号耦合电路耦合到电力线上，满足电力线传输的要求。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0019]1，采用扩频通信的原理具有抗干扰能力强，具有抗衰减的能力，在恶劣的环境中仍可实现可靠的通信。成本低廉，无需重新布线，可广泛应用于现有的低压电力线载波抄表系统中；
[0020]2，具有载波频率可调整的能力，当干扰在某一载波频率附近时，对信号的干扰是致命的，会使得通信失败，但当载波频率调整到另一频率时，就可以错过干扰对信号的致命影响，信号在另一个频率利用扩频通信的方式进行传输，保证通信的成功率；
[0021]3，具有数据同步捕获快，电路结构简单，成本低廉，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。
【权利要求】
1.一种用于低压电力线载波抄表的通信装置，包括壳体和装在壳体内的电路板，其特征在于，电路板上装有控制电路，控制电路包括载波调制及解调模块(I)、信号耦合及接收滤波模块(2)、电源模块(3)、信号输出放大滤波模块(4)、限流模块(5)和过零检测模块(6)，载波调制及解调模块(I)分别与信号耦合及接收滤波模块(2)、电源模块(3)、信号输出放大滤波模块(4)、限流模块(5)和过零检测模块(6)相连，信号耦合及接收滤波模块(2)分别与电源模块(3)、信号输出放大滤波模块⑷相连,信号输出放大滤波模块⑷与限流模块(5)相连，限流模块(5)与电源模块⑶相连。
2.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的载波调制及解调模块(I)包括芯片ICl和存储器U2，芯片ICl的4脚与信号耦合及接收滤波模块(2)相连，5脚分别接电容C53的一端和电容C59的一端，电容C59的另一端接地，电容C53的另一端与芯片ICl的6脚相连，芯片ICl的7脚分别与电阻R50的一端和信号输出放大滤波模块(4)相连，电阻R50的另一端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的2脚分别接电阻R9的一端和电容C56的一端，电阻R9的另一端与芯片ICl的20脚相连，电容C56的另一端分别接电容C58的一端、电容C6的一端、晶振Gl的外壳和电容C62的一端，共端接地，电容C58的另一端接芯片ICl的8脚，电容C61的另一端分别接芯片ICl的10脚和晶振Gl的一端，晶振Gl的另一端分别接电容C62的另一端和芯片ICl的11脚，芯片ICl的3脚接地，I脚分别与电阻R51的一端和电阻R59的一端相连，点R51的另一端分别接电容C57的一端和芯片ICl的20脚，电容C57的另一端接地，电阻R59的另一端与装在壳体上的接口 XSl的I脚相连，接口 XS12脚与芯片ICl的20脚相连，3脚接地，4脚分别与电阻R56的一端和芯片ICl的28脚相连，5脚分别接电阻R55的一端和芯片ICl的27脚，电阻R55的另一端接电阻R56的另一端，共端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的20脚与电源模块(3)相连，芯片ICl的19脚分别接芯片ICl的9脚和电容C65的一端，共端接地，电容C65的另一端与芯片ICl的20脚相连，芯片ICl的13脚分别与电阻R58的一端、电容C51的一端和过零检测模块(6)相连，电阻R58的另一端接电容C51的另一端，共端接地，芯片ICl的14脚与限流模块(5)相连，15脚经电阻R66接发光二极管HL6的正极，发光二极管HL6的负极与发光二极管HL5的负极相连，共端接地，发光二极管HL5的正极经电阻R65与芯片ICl的16脚相连，芯片ICl的18脚分别接电阻R57的一端和电容C66的一端，电阻R57的另一端与芯片ICl的20脚相连，电容C66的另一端接地，芯片ICl的22脚接电阻R53的一端，23脚接电阻R52的一端，电阻R53的另一端与电阻R52的另一端并联接地，芯片ICl的25脚与存储器U2的5脚相连，26脚与存储器U2的6脚相连，存储器U2的7脚接地，8脚接芯片ICl的20脚，I脚、2脚、3脚、4脚并联接地。
3.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的信号耦合及接收滤波模块(2)包括信号耦合变压器Tl和双向稳压二极管F1，信号耦合变压器Tl的3脚接电容Cll的一端，电容Cll的另一端和信号稱合变压器Tl的I脚分别与电源模块⑶相连，信号耦合变压器Tl的4脚分别与双向稳压二极管Fl的一端、电阻Rll的一端和信号输出放大滤波模块(4)相连，双向稳压二极管Fl的另一端分别与信号耦合变压器Tl的6脚、电容C15的一端、电容C16的一端、电感L2的一端、二极管Dl的正极、二极管D2的负极电容C69的一端、电容C68的一端和电阻RlO的一端相连，共端接地，电阻Rll的另一端经电感LI分别与电容C12的一端和电容C13的一端相连，电容C12的另一端分别接电容C13的另一端、电容C15的另一端、电容C16的另一端、电感L2的另一端、二极管Dl的负极、二极管D2的正极和电感L7的一端，电感L7的另一端分别接电容C69的另一端、电容C68的另一端、电阻RlO的另一端和电容C17的一端，电容C17的另一端与芯片Ul的4脚相连。
4.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的电源模块(3)包括变压器T2、整流器VC2和三端稳压器TS2，变压器T2的5脚分别接压敏电阻RV2的一端、信号耦合变压器Tl的I脚和零线，变压器T2的I脚经热敏电阻RT3分别接火线、压敏电阻RV2的另一端和电容Cll的另一端，变压器T2的7脚与整流器VC2的I脚相连，9脚与整流器VC2的2脚相连，整流器VC2的3脚分别与三端稳压器TS2的I脚和电容C33的一端相连，电容C33的另一端分别与整流器VC2的4脚、三端稳压器TS2的2脚、电容C35的一端和电容C8的一端相连，共端接地，三端稳压器TS2的2脚分别与电容C35的另一端和电容C8的另一端，共端接芯片Ul的20脚。
5.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的信号输出放大滤波模块(4)包括芯片NI，芯片NI的O脚接地，I脚分别接电容C22的一端和电阻R26的一端，电容C22的另一端接地，电阻R26的另一端与芯片NI的2脚相连，芯片NI的3脚分别接电阻R33的一端、电阻R27的一端和电容C28的一端，电阻R33的另一端经电容C25与芯片Ul的7脚相连，芯片NI的4脚分别与芯片NI的5脚、电阻R27的另一端、电容C28的另一端芯片NI的8脚、9脚、电感L4的一端和限流模块(5)相连，电感L4的另一端经串联的电容C21、电阻R21分别与信号耦合变压器Tl的4脚、双向稳压二极管的一端、和电阻Rll的一端相连，芯片NI的6脚和7脚并联接地，10脚、15脚分别接地，11脚、12脚和13脚并联接地，16脚、17脚、18脚和19脚并联接地，14脚分别接电阻R28的一端和电容C27的一端，电容C27的另一端接地，电阻R28的另一端与芯片Ul的20脚相连，芯片NI的20脚分别接电阻R22的一端和电阻R23的一端，电阻R22的另一端与芯片Ul的14脚相连，电阻R23的另一端接地。
6.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的限流模块(5)包括三极管Q7、三极管Q8和三极管Q9，三极管Q7的集电极分别与电阻R36的一端、电容C26的一端、电容C29的一端电阻R36的一端和芯片NI的4脚、5脚相连，电阻R36的另一端分别接三极管Q7的发射极、电阻R37的一端、电阻R38的一端和电阻R39的一端，电阻R38的另一端分别与电阻R39的另一端、三极管Q8的发射极、电阻R41的一端相连，共端分别接三端稳压器TS2的I脚电容C33的一端和整流器VC2的3脚，电阻R37的另一端与三极管Q8的基极相连，三极管Q8的集电极分别与三极管Q7的基极、电阻R41的另一端和电阻R40的一端相连，电阻R40的另一端与三极管Q9的集电极相连，三极管Q9的基极经电阻R42接芯片Ul的14脚，三极管Q9的发射极分别与电容C26的另一端和电容C29的另一端相连，共端接地。
7.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的过零检测模块(6)包括光电耦合器E3，光电耦合器E3的I脚分别接稳压管ZDl的负极、电容C41的一端、电阻R16的一端、电容C40的一端和电阻R18的一端，电阻R18的另一端经电阻R19与二极管D3的负极相连，二极管D3的正极接火线，光电耦合器E3的2脚与三极管QlO的集电极相连，三极管QlO的发射极分别与电容ClO的一端、稳压管ZDl的正极、电容C41的另一端和二极管D4的正极相连，三极管QlO的基极分别接电阻R8的一端和电容ClO的另一端，电阻R8的另一端分别与电容C41的另一端、电容C40的另一端、二极管D4的负极和零线相连，光电耦合器E3的3脚分别接芯片Ul的20脚和电容C50的一端，电容C50的另一端接地，光电耦合器E3的4脚与芯片Ul的13脚相连。
8.根据权利要求1所述的用于低压电力线载波抄表的通信装置，其特征在于，所述的壳体为方形或圆形。
【文档编号】H04B3/54GK204066381SQ201420418493
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】田家栋, 邱国栓, 贾存水 申请人:郑州伊海电气设备有限公司