[实用新型]低压电力线载波通信模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种低压电力线载波通信模块。

背景技术

随着国家智能电网的逐步建立，低压电力线载波通信技术在电能及各种能源计量领域得到了深入地应用，未来电网必然是用电、计费、通信于一体化的自动化系统，由于载波通信利用电力线本身作为传输信道，使得其作为通信手段具有无可比拟的优势，并且电力线载波通信在未来的家用电器自动化控制等领域的应用范围和前景都将会十分广泛，因此其具有巨大的经济效益和显著的社会效益，然而，中国电网存在诸多不利于低压电力线载波通信技术发展的因素，例如其电网谐波干扰严重、无电器噪声限制的强制标准、低压配电网的分支多、其复杂的拓扑结构导致了网络阻抗时变及非线性，在如此恶劣的电网环境下，实现低压电力载波通讯技术的关键在于解决电力线网络的阻抗匹配、电力线信号衰减、噪声及干扰等问题。现有电力线载波通信方案，通信频率有120kHz、132kHz、270kHz、421kHz等等，但是，在一些地区100kHz以上电力线载波通信存在很大的衰减，现有载波通信频率也会产生较大电力线干扰，导致部分家用设备无法工作（例如家用变频空调等设备）。现有载波电路方案MAC层和PHY集成在一颗SoC芯片上，电路PCB数字和模拟的布局直接导致电路接收和发送效果的好坏，电路设计难度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种抗干扰能力强、传输距离远、自动载波中继通信、能实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠数据传输的低压电力线载波通信模块。

本实用新型提供的这种低压电力线载波通信模块，包括串口通信电路、载波控制电路、载波模拟前端电路、载波接收发送调制电路、过零检测电路以及载波信号耦合电路，其特征在于所述载波控制电路与载波模拟前端电路分开，载波控制电路主要由一片通用单片机组成，连接于串口通信电路和载波模拟前端电路之间，所述载波模拟前端电路连接于载波控制电路SPi接口和载波接收发送调制电路之间，所述载波接收发送调制电路采用76.8kHz载波频点设计，连接于载波模拟前端电路和载波信号耦合电路之间，选取载波频率为76.8kHz进行载波通信，载波信号耦合电路采用76.8±16KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，过零检测电路连接于电力线和载波模拟前端电路之间。

所述通用单片机型号为uPD78F0526A。

本模块使用的频率源为12MHz±20ppm晶振。

本实用新型考虑到在较低的频段，低压电力线往往呈现较低的阻抗特性等不确定因素，选取载波频率为76.8kHz进行载波通信。由于采用76.8kHz载波谐振点设计，适用于电力线阻抗低、电流大的集中供电地区，使用的76.8kHz载波频点通信既可以避免50Hz谐波干扰，又可以避免载波通信的同频干扰。同时载波模拟前端电路和载波控制数字电路分开，容易实现单点接地，最大程度的避免信号相互干扰，同时，当电能表采用一体化设备时，载波控制电路可以与电能表处理器合为一体，减少器件数量，降低成本，也保证设备的可靠性。本实用新型的优点是体积小，结构简单，使用方便，能实现基于电力线通信网络的电子终端设备之间可靠的数据传输，具备通信中继能力，可自动实现载波节点侦听、主动上报等网络功能，且其抗干扰能力强、传输距离远。

附图说明

图1是本实用新型低压电力线载波通信模块框图。

图2是图1中载波信号耦合电路。

图3是图1中载波接收发送调制电路。

图4是图1中载波控制电路的电路图。

图5是图1中载波模拟前端电路。

图6是图1中过零检测电路图。

具体实施方式

从图1可以看出本实用新型包括串口通信电路、载波控制电路、载波模拟前端电路、载波接收发送调制电路、过零检测电路以及载波信号耦合电路。其中串口通信电路的一端与载波控制电路连接，其另一端与电能表连接，载波控制电路主要部件为一片uPD78F0526A通用单片机，连接于串口通信电路和载波模拟前端电路之间，所述载波模拟前端电路连接于载波控制电路SPi接口和载波接收发送调制电路之间，所述载波接收发送调制电路采用76.8kHz载波频点设计，连接于载波模拟前端电路和载波信号耦合电路之间，过零检测电路连接于220v电力线和载波模拟前端电路之间，所述载波信号耦合电路采用76.8±16KHz载波信号阻抗匹配谐振耦合电路，该模块使用的频率源为12MHz±20ppm晶振。