[发明专利]电力线载波通信过零检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于电力线载波通信技术领域，涉及一种电力线载波通信检测系统，尤其涉及一种电力线载波通信过零检测系统；同时，本发明还涉及一种电力线载波通信过零检测方法。

背景技术

电力线载波通信是以电力线为载波信号的传输媒介的电力通信系统，利用现有电力线，通过载波方式高速传输模拟或数字信号的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输介质，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。电力线载波通信是先将数据调制成载波信号或扩频信号，然后通过耦合器耦合到220V交流电力线上。

电力线载波通信的关键是如何保证在电力线上长距离的可靠通信，在电力线上通信存在以下问题：电力线间歇性噪声较大(某些电器的启动、停止和运行都会产生较大的噪声)；信号衰减快，线路阻抗经常波动等等。电力线阻抗复杂多变的这个特点给电力线载波通信带来了很大的挑战。

经过近十年对电力线阻抗特性的研究，目前大家对电力线的阻抗特性达成了一点共识：虽然电力线阻抗复杂多变，但是在过零点前后的一段时间以内，电力线的阻抗相对比较高且恒定，适宜通信。而在其他时段内，电力线的阻抗很低，通信效果比较差。因此，基于过零检测的电力线载波通信技术应用而生，即仅仅在电力线的过零点的附近一段时间内进行通信，而在其他时间不通信，可参阅图1。过零检测技术的引进有效地提升了电力线载波通信的成功率和可靠性。

目前市场上已有的电力线载波通信产品中，部分产品已经采用了基于过零检测技术的电力线载波通信方案。图2所示为一种目前已有的电力线过零检测方案。通过一个电阻分压网络对220V的电力线信号进行衰减取样，之后通过芯片内部集成的比较器将取样信号与零线电压相比较，进而得到电力线过零点信息。

如前所述，电力线阻抗在电力线过零点前后的一段时间内比较高且恒定，这段时间内的电力线环境比较适合电力线载波通信。在这一大背景下，就衍生出了一个新的课题，即如何准确无误地确定电力线的过零点。

在技术背景中曾经提到过零检测方案结构简单，成本低廉。但是该方案也有一个很大的缺点，该方案无法将强电(220V的电力线)和弱电(板级和芯片级的地线)很好地隔离开来，从而带来安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种电力线载波通信过零检测系统，可将强电和弱电隔离开来，提高安全性。

此外，本发明还提供一种电力线载波通信过零检测方法，可将强电和弱电隔离开来，提高安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电力线载波通信过零检测系统，所述系统包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、三极管、光耦T10；

所述第一电阻R1的一端连接火线，第一电阻R1与第二电阻R2串联后连接光耦T10的第一输入端口；

所述第三电阻R3、第四电阻R4并联，第三电阻R3、第四电阻R4的一端连接零线；第三电阻R3的另一端连接三极管、第二稳压二极管D2的负极，第四电阻R4的另一端连接三极管、第二稳压二极管D2的正极；所述三极管连接光耦T10的第二输入端口；

所述第一电容C1、第一稳压二极管D1并联，其一端接入第四电阻R4、第二稳压二极管D2的正极之间，另一端接入第一电阻R1、第二电阻R2之间；

所述第五电阻R5与第二电容C2并联，其一端连接光耦T10的第一输出端口；光耦T10的第二输出端口连接电源。

作为本发明的一种优选方案，所述三极管为NPN三极管；所述第三电阻R3的一端连接NPN三极管的基极，第四电阻R4的一端连接NPN三极管的发射极，NPN三极管的集电极连接光耦T10的第二输入端口。

作为本发明的一种优选方案，所述第五电阻R5与第二电容C2并联，其一端连接光耦T10的第一输出端口，另一端接地。

作为本发明的一种优选方案，所述第一稳压二极管D1的正极接入第四电阻R4、第二稳压二极管D2的正极之间，负极接入第一电阻R1、第二电阻R2之间。

一种上述电力线载波通信过零检测系统的过零检测方法，时间周期被分为T1时间段、T2时间段、T3时间段、T4时间段；所述方法包括如下步骤：