[发明专利]基于双绞线的时分复用系统

说明书

本发明公开了一种基于双绞线的时分复用系统，包括主设备和从设备，主设备和从设备通过总线连接形成网络拓扑结构，总线的时间分成通信时间片、供电时间片和状态缓冲时间片，供电时间片和通信时间片交替出现，在供电时间片和通信时间片相互切换时插入缓冲时间片；主设备内有第一处理器单元、第一通信控制单元、主设备电源和时间片切换单元；从设备内有第一储能单元、负载控制单元、第二通信控制单元、第二处理器单元、极性变换单元、从设备电源和负载单元。本发明的有益效果：通过一条双绞线实现了供电和通信，同时降低了对通信线路的干扰，使平均供电电流达到了10安培，实现大功率电能传输，同时满足供电能力、通信质量、工程造价、安装维护需求。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种基于双绞线的时分复用系统。

背景技术

现有的时分复用系统通常采用供电电缆和通信电缆的方式或电力载波的方式。供电电缆和通信电缆的方式采用了两条线缆，将供电的强干扰和通信的弱信号分别处理，解决了供电的干扰强、大功率对通信线路的影响。但是这两条电缆的电压等级、电气工程标准技术规范要求不同，工程上须采用两个不同的管路进行敷设，工程量比较大，另外设计、安装、调试、维护工作量都比较大。而电力载波的方式，解决了供电电缆和通信电缆工程复杂的问题，采用一条电缆实现了电力传输和双向通信，设计、安装工作量大大减小。但是电路传输本身产生大功率的杂波、谐波、尖峰脉冲，对通信线路来说干扰很大。因此电力载波存在干扰严重、性能不稳定、传输速率低、传输功率小的问题，也是电力载波技术没有得到很好推广的根本原因。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用普通双绞线进行电能传输，同时实现双向通信的技术的基于双绞线的时分复用系统。

本发明提供了一种基于双绞线的时分复用系统，包括主设备和从设备，所述主设备和所述从设备通过总线连接形成网络拓扑结构，所述总线的时间分成三种时间片：通信时间片、供电时间片和状态缓冲时间片，所述供电时间片和所述通信时间片交替出现，在所述供电时间片和所述通信时间片相互切换时插入所述缓冲时间片，所述主设备控制三种时间片的时序排布；

所述主设备内有第一处理器单元、第一通信控制单元、主设备电源和时间片切换单元，所述第一处理器单元通过控制所述时间片切换单元使总线切换到供电状态，即连接到总线电源，或切换到通信状态，即连接到所述第一通信控制单元，所述时间片切换单元用于切换所述总线到所述通信时间片、所述供电时间片和所述状态缓冲时间片；

所述从设备内有第一储能单元、负载控制单元、第二通信控制单元、所述第二处理器单元、极性变换单元、从设备电源和负载单元，所述第一储能单元用于在所述供电时间片储能，并在所述通信时间片向所述从设备供电，所述第二处理器单元通过所述负载控制单元驱动所述负载单元，所述极性变换单元将任意极性的双绞线变换为固定确定极性，使得所述从设备能够无极性连接到所述总线上。

作为本发明进一步的改进，在所述通信时间片时段，所述主设备和所述从设备间双向通信的物理层逻辑方法分三种：

第一种是电压逻辑方式，利用U1和U2两种电平来表示0和1两个逻辑，采用固定压差dU方式，即U1-U2为固定值的方式；

第二种是电流逻辑方式，利用所述总线上的两个电流Ia和Ia-dI来表示0和1两个逻辑，其中，dI的取值与Ia相等；

第三种是电压、电流逻辑混合方式，是电压逻辑方式和电流逻辑方式的混合，所述主设备向所述从设备发送数据采用电压逻辑方式，所述从设备向所述主设备发送数据采用电流逻辑方式，或者反之。

作为本发明进一步的改进，所述从设备内还包括第二储能单元，用于在所述通信时间片时段向所述负载单元供电。

作为本发明进一步的改进，所述网络拓扑结构为点对点式或总线式或任意总线式。

作为本发明进一步的改进，所述主设备采用双机备份运行方式连接所述总线。