[發明專利]一種基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路

有效

• 申請號: 202011064582.1
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112367100B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 董旭;李一順;杜鵑;韓宇飛;胡若愚;羅東明;張文玉;白香雪;楊松柏;解毅
• 申請（專利權）人: 北京機電工程研究所
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54;H04B3/56
• 代理公司: 中國和平利用軍工技術協會專利中心 11215
• 代理人: 劉光德

1.一種基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路的設計方法，所述的基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路包括依次連接的電力線耦合電路、信號接收電路、信號發射電路、電力線信號調制/解調、單片機控制部分和信號接口電路；其特征在于，所述方法包括：

步驟一，電力線耦合電路的設計，采用變壓器實現了高壓端與低壓端的隔離，選定電力線路側阻抗取和變壓器初級和次級的匝數比，設置防浪涌保護電路設計防變壓器飽和電路；

步驟二，設計信號接收電路，所述的信號接收電路包括前級濾波器和增益放大器，濾波器使用帶通濾波器，增益放大器的放大增益≧30db；

步驟三，設計信號發射電路，所述的信號發射電路包括功率放大器，功率放大器用于將電力載波擴頻調制芯片發出的調制信號進行放大，該功率放大器工作在開關狀態；所述的電力載波信號調制/解調采用專用擴頻調制芯片SC1128；

步驟四，設計電力載波擴頻調制芯片的調制參數為：數據速率1kb/s、四周波調制、載頻為200～300kHz，帶寬為100kHz。

2.如權利要求1所述的設計方法，其特征在于：所述的電力載波擴頻信號的載頻為250kHz。

3.一種基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路的操作方法，該方法采用權利要求1或2中任一項所設計的基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路，所述的基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路包括依次連接的電力線耦合電路、信號接收電路、信號發射電路、電力線信號調制/解調、單片機控制部分和信號接口電路；所述的單片機采用W77E58，電力載波信號調制/解調采用專用擴頻調制芯片SC1128；其特征在于，所述操作方法包括：

步驟A1，初始化單片機控制器；

步驟A2，單片機初始化電力線信號調制/解調芯片，向SRAM地址3D寫入0X4D；

步驟A3，電力載波信號調制/調芯片檢測到信號輸入時，在串口接收端檢測串口數據，當檢測到信號發出時，向電力線發出串口信號；

步驟A4，完成數據信號的發送或接收后，電力載波信號調制/調芯片回到檢測待機狀態。

4.一種基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路，所述的基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路包括依次連接的電力線耦合電路、信號接收電路、信號發射電路、電力線信號調制/解調器、單片機控制部分、電源電路和信號接口電路；其特征在于：電力線耦合電路是采用變壓器耦合，用變壓器隔離工頻交流電；信號耦合變壓器的電力線路側阻抗取3～30Ω，線圈初、次級的匝數比取12/21；信號耦合變壓器次級線圈即是信號輸入通道，該輸入通道接浪涌保護電路，經電阻隔離后接二極管鉗位電路輸出給接收電路部分的前級濾波器；前級濾波器為帶通濾波器；帶通濾波器的輸出連接增益放大器，放大后的載波信號送達電力載波調制/解調芯片執行載波解調；電力信號調制/解調部分采用SC1128芯片，該芯片的發射信號輸出經功率放大器放大后輸出到電力線耦合電路的隔離變壓器次級，功率放大器工作在開關狀態，電力載波信號調制/調采用專用擴頻調制芯片SC1128芯片發出的調制信號經功率放大后，再經過電力線耦合電路進入電力線；所述的功率放大器工作在開關狀態；

所述的單片機控制部分采用W77E58做系統控制器；

所述的電源電路 采用變壓器將電源電壓降低，給信號處理部分提供+12V和+5V直流穩壓輸出。

5.一種如權利要求4所述的基于以太網和串行接口的電力載波通信控制電路，其特征在于：電力線耦合電路包括肖特基二極管D2,肖特基二極管D3,瞬變抑制二極管TVS,電阻R4，電阻R5，電阻R7，電容C8，電容C18和變壓器T5，電阻R4兩端連接電力線的零線和火線，電阻R5與電容C8并聯后，一端連接火線，另一端連接變壓器T5初級的一端，變壓器T5初級的另一端經電容C18連接電力線的零線；變壓器T5次級的一端接地，變壓器T5次級的另一端接瞬變抑制二極管TVS的一端和電阻R7的一端,瞬變抑制二極管TVS的另一端接地；電阻R7的另一端作為信號輸出端，其連接肖特基二極管D2的陽極和肖特基二極管D3陰極，肖特基二極管D2的陰極和肖特基二極管D3陽極接地。