一种信号传输装置的制作方法

1.本发明涉及传输领域，特别是涉及一种信号传输装置。


背景技术：

2.目前工业现场总线仪表电源主要采用由安装在控制室内的电源柜集中供电，与主控机之间的通讯采用4～20ma模拟量信号或者现场总线通讯。要实现现场仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的通信以及这些现场控制设备和主控机之间的信息传递，则需要布置通信线缆，虽然通过现场总线技术可在一个通信总线接入多个从站，但仍然需要根据设备的安装位置布置一定的通信线缆。虽然有的总线如ff(foudation fieldbus，基金会现场总线)、profibus-pa总线、4～20ma+hart总线既能给终端设备提供电源又能实现双向数字通信，但可提供的电源功率比较小，对功耗比较高的仪器仪表、控制器、执行结构等则不适合。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种信号传输装置，在满足供电的需求的同时可以传输数据，仅使用一条电源线，可以减少线路规划。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种信号传输装置，包括仪表、主控机及电源线；所述仪表包括第一电源模块及第一调制模块，所述主控机包括第二电源模块及第二调制模块；所述第一调制模块的输出端与所述第一电源模块的输出端连接且连接的公共端作为所述仪表的电源接口；所述第二调制模块的输出端与所述第二电源模块的输出端连接且连接的公共端作为所述主控机的电源接口，所述电源线与所述仪表的电源接口及所述主控机的电源接口连接；
5.所述电源线用于为所述仪表及所述主控机供电并传输数据；
6.所述第一电源模块及所述第二电源模块用于将电源线输出的电压降压；
7.所述第一调制模块及所述第二调制模块用于将所述数据调制后发出或解调接收到的数据。
8.优选的，在所述电源线为直流电源线时，所述仪表还包括第一电容，所述主控机还包括第二电容；
9.所述第一电容的第一端与所述第一调制模块的输出端连接，所述第一电容的第二端与所述第一电源模块的输出端连接且连接的公共端作为所述仪表的电源接口，所述第一电容用于将所述第一电源模块与所述第一调制模块耦合；
10.所述第二电容的第一端与所述第二调制模块的输出端连接，所述第二电容的第二端与所述第二电源模块的输出端连接且连接的公共端作为所述主控机的电源接口，所述第二电容用于将所述第二电源模块与所述第二调制模块耦合。
11.优选的，在所述电源线为三相四线制交流电源线时，所述仪表还包括第三电容、第四电容及第五电容，所述主控机还包括第六电容、第七电容及第八电容；
12.所述第三电容、所述第四电容及所述第五电容的第一端均与所述第一调制模块的输出端连接，所述第三电容的第二端与所述第一电源模块的第一相输出端连接，所述第四电容的第二端与所述第一电源模块的第二相输出端连接，所述第五电容的第二端与所述第一电源模块的第三相输出端连接，所述第三电容、所述第四电容及所述第五电容用于将所述第一电源模块与所述第一调制模块耦合；
13.所述第六电容、所述第七电容及所述第八电容的第一端均与所述第二调制模块的输出端连接，所述第六电容的第二端与所述第二电源模块的第一相输出端连接，所述第七电容的第二端与所述第二电源模块的第二相输出端连接，所述第八电容的第二端与所述第二电源模块的第三相输出端连接，所述第六电容、所述第七电容及所述第八电容用于将所述第二电源模块与所述第二调制模块耦合。
14.优选的，所述仪表还包括传感器及第一处理器，所述传感器的输出端与所述第一处理器的输入端连接，所述第一处理器的输出端与所述第一调制模块的输入端连接；
15.所述传感器用于采集环境中的检测量，并将所述检测量发送至所述第一处理器，所述第一处理器用于将所述检测量发送至所述第一调制模块。
16.优选的，所述仪表还包括数据处理模块，所述数据处理模块的输入端与所述传感器的输出端连接，所述数据处理模块的输出端与所述第一处理器的输入端连接；
17.所述数据处理模块用于将所述传感器输出的检测量转换为数字信号发送至所述第一处理器。
18.优选的，所述主控机还包括第二处理器，第二调制模块与所述第二处理器连接；
19.所述第二处理器用于向所述第二调制模块发送数据或接收所述第二调制模块发送的数据。
20.优选的，所述第一调制模块及所述第二调制模块具体用于通过plc将所述数据调制后发出或通过plc解调接收到的数据。
21.本技术提供了一种信号传输装置，应用于传输领域。包括仪表、主控机及电源线；仪表包括第一电源模块及第一调制模块，主控机包括第二电源模块及第二调制模块；电源线用于为仪表及主控机供电并传输数据；第一电源模块及第二电源模块用于将电源线输出的电压降压；第一调制模块及第二调制模块用于将数据调制后发出或接收到数据解调。电源线不仅可以供电，还可以传输调制后的数据，在满足供电的需求的同时可以传输数据，仅使用一条电源线，可以减少线路规划。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明提供的一种信号传输装置的结构示意图；
24.图2为本发明提供的一种直流电源的信号传输装置的结构示意图；
25.图3为本发明提供的一种三相四线制交流电源的信号传输装置的结构示意图；
26.图4为本发明提供的一种仪表的结构示意图；
[0027][0028]
图5为本发明提供的一种主控机的结构示意图。
具体实施方式
[0029]
本发明的核心是提供一种信号传输装置，在满足供电的需求的同时可以传输数据，仅使用一条电源线，可以减少线路规划。
[0030]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031]
目前工业现场总线仪表电源主要采用由安装在控制室内的电源柜集中供电，与主控机之间的通讯采用4～20ma模拟量信号或者现场总线通讯。要实现现场仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的通信以及这些现场控制设备和主控机之间的信息传递，则需要布置通信线缆，虽然通过现场总线技术可在一个通信总线接入多个从站，但仍然需要根据设备的安装位置布置一定的通信线缆。虽然有的总线如ff(foudation fieldbus，基金会现场总线)、profibus-pa总线、4～20ma+hart总线既能给终端设备提供电源又能实现双向数字通信，但可提供的电源功率比较小，对功耗比较高的仪器仪表、控制器、执行结构等则不适合。
[0032]
图1为本发明提供的一种信号传输装置的结构示意图，该信号传输装置包括仪表1、主控机2及电源线3；仪表1包括第一电源模块11及第一调制模块12，主控机2包括第二电源模块21及第二调制模块22；第一调制模块12的输出端与第一电源模块11的输出端连接且连接的公共端作为仪表1的电源接口；第二调制模块22的输出端与第二电源模块21的输出端连接且连接的公共端作为主控机2的电源接口，电源线3与仪表1的电源接口及主控机2的电源接口连接；
[0033]
电源线3用于为仪表1及主控机2供电并传输数据；
[0034]
第一电源模块11及第二电源模块21用于将电源线3输出的电压降压；
[0035]
第一调制模块12及第二调制模块22用于将数据调制后发出或解调接收到的数据。
[0036]
仪表1中的第一电源模块11可以将电源线3输出的电压降压后为仪表1中其他部件供电，第一调制模块12可以将需要发送的数据调制后通过电源线3发出，或者在接收到电源线3发送的数据后解调后发送至仪表1的其他模块。主控机2中的第二电源模块21可以将电源线3输出的电压降压后为主控机2中其他部件供电，第二调制模块22可以将需要发送的数据调制后通过电源线3发出，或者在接收到电源线3发送的数据后解调后发送至主控机2的其他模块。电源线3不仅可以供电还可以传输数据。具体的电源线3上连接有多个仪表1，每个仪表1可以确定发送至自身的数据或发送数据到某一仪表1或主控机2。
[0037]
本技术提供了一种信号传输装置，应用于传输领域。包括仪表1、主控机2及电源线3；仪表1包括第一电源模块11及第一调制模块12，主控机2包括第二电源模块21及第二调制模块22；电源线3用于为仪表1及主控机2供电并传输数据；第一电源模块11及第二电源模块21用于将电源线3输出的电压降压；第一调制模块12及第二调制模块22用于将数据调制后发出或接收到数据解调。电源线3不仅可以供电，还可以传输调制后的数据，在满足供电的
需求的同时可以传输数据，仅使用一条电源线3，可以减少线路规划。
[0038]
在上述实施例的基础上：
[0039]
图2为本发明提供的一种直流电源的信号传输装置的结构示意图；
[0040]
作为一种优选的实施例，在电源线3为直流电源线时，仪表1还包括第一电容c1，主控机2还包括第二电容c2；
[0041]
第一电容c1的第一端与第一调制模块12的输出端连接，第一电容c1的第二端与第一电源模块11的输出端连接且连接的公共端作为仪表1的电源接口，第一电容c1用于将第一电源模块11与第一调制模块12耦合；
[0042]
第二电容c2的第一端与第二调制模块22的输出端连接，第二电容c2的第二端与第二电源模块21的输出端连接且连接的公共端作为主控机2的电源接口，第二电容c2用于将第二电源模块21与第二调制模块22耦合。
[0043]
在电源线3为直流电源时，例如24v直流(dc)电源线3，仪表1中通过第一电容c1将第一电源模块11及第一调制模块12进行耦合，通过仪表1的电源接口输出。主控机2中通过第二电容c2将第二电源模块21及第二调制模块22进行耦合，通过主控机2的电源接口输出。
[0044]
图3为本发明提供的一种三相四线制交流电源的信号传输装置的结构示意图；
[0045]
作为一种优选的实施例，在电源线3为三相四线制交流电源线时，仪表1还包括第三电容c3、第四电容c4及第五电容c5，主控机2还包括第六电容c6、第七电容c7及第八电容c8；
[0046]
第三电容c3、第四电容c4及第五电容c5的第一端均与第一调制模块12的输出端连接，第三电容c3的第二端与第一电源模块11的第一相输出端连接，第四电容c4的第二端与第一电源模块11的第二相输出端连接，第五电容c5的第二端与第一电源模块11的第三相输出端连接，第三电容c3、第四电容c4及第五电容c5用于将第一电源模块11与第一调制模块12耦合；
[0047]
第六电容c6、第七电容c7及第八电容c8的第一端均与第二调制模块22的输出端连接，第六电容c6的第二端与第二电源模块21的第一相输出端连接，第七电容c7的第二端与第二电源模块21的第二相输出端连接，第八电容c8的第二端与第二电源模块21的第三相输出端连接，第六电容c6、第七电容c7及第八电容c8用于将第二电源模块21与第二调制模块22耦合。
[0048]
三相四线制电源线包括a、b及c三相，n为中线，仪表1中通过第三电容c3将第一调制模块12输出的数据与a线耦合，第四电容c4将第一调制模块12输出的数据与b线耦合，第五电容c5将第一调制模块12输出的数据与c线耦合，通过仪表1的电源接口输出。主控机2中通过第六电容c6将第二调制模块22输出的数据与a线耦合，第七电容c7将第二调制模块22输出的数据与b线耦合，第八电容c8将第二调制模块22输出的数据与c线耦合，通过主控机2的电源接口输出。
[0049]
图4为本发明提供的一种仪表的结构示意图；
[0050]
作为一种优选的实施例，仪表1还包括传感器13及第一处理器14，传感器13的输出端与第一处理器14的输入端连接，第一处理器14的输出端与第一调制模块12的输入端连接；
[0051]
传感器13用于采集环境中的检测量，并将检测量发送至第一处理器14，第一处理
器14用于将检测量发送至第一调制模块12。
[0052]
考虑到需要检测环境中的模拟量，例如压力及温度，所以设置了传感器13检测环境中的压力和温度。考虑到传感器13检测到的检测量为模拟量，而处理器无法处理模拟量，所以设置了模数转换器将模拟量转换为数字量发送至第一处理器14。
[0053]
具体的，在检测量为压力时，传感器为压力传感器，在检测量为温度时，传感器为温度传感器。本技术提供的检测模块可以检测的检测量包括但不限于压力及温度，还可以为其他的检测量，传感器也为获取具体的检测量的传感器，本技术在此处不做过多限定。
[0054]
作为一种优选的实施例，仪表1还包括数据处理模块15，数据处理模块15的输入端与传感器13的输出端连接，数据处理模块15的输出端与第一处理器14的输入端连接；
[0055]
数据处理模块15用于将传感器13输出的检测量转换为数字信号发送至第一处理器14。
[0056]
考虑到检测到的模拟量较为微弱或者需要整流滤波处理，所以设置了数据处理模块15，可以将模拟量进行信号放大处理或整流滤波，具体的处理方式本技术在此处不做过多限定。
[0057]
第一处理器14通过uart(universal asynchronous receiver/transmitter，通用异步收发传输器)或rmii(reduced media independent interface，简化媒体独立接口)接口与第一调制模块12连接。
[0058]
uart接口可以将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，双向通信可以实现全双工传输和接收。rmii将所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发，节省了端口数目。第一处理器14通过uart或rmii接口向第一调制模块12发送数据或接收数据。
[0059]
具体的，第一处理器14与第一调制模块12的连接接口包括但不限于uart或rmii接口，本技术在此处不做过多限定。
[0060]
图5为本发明提供的一种主控机的结构示意图；
[0061]
作为一种优选的实施例，主控机还包括第二处理器23，第二调制模块22与第二处理器23连接；
[0062]
第二处理器23用于向第二调制模块22发送数据或接收第二调制模块22发送的数据。
[0063]
第二调制模块22通过rmii接口与第二处理器23连接，rmii接口将所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发，节省了端口数目。第二处理器23通过rmii接口向第二调制模块22发送数据或接收数据。
[0064]
具体的，第二调制模块22与第二处理器23连接的接口包括但不限于rmii接口，本技术在此处不做过多限定。
[0065]
作为一种优选的实施例，第一调制模块12及第二调制模块22具体用于通过plc(power line communication，电力线通信)将数据调制后发出或通过plc解调接收到的数据。
[0066]
plc技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。电力线通信全称是电力线载波(power line carrier
–
plc)通信，是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kv及以上电压等级)、
中压电力线(指10kv电压等级)或低压配电线(380/220v用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
[0067]
通过plc技术将通信与供电结合在同一条电源线上，减少了线路规划，工程实现上更简便。
[0068]
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0069]
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0070]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。