專利名稱：一種電力線載波通訊模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊模塊技術(shù)，尤其涉及一種電力線載波通訊模塊。
背景技術(shù)：
電力線載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進(jìn)行高速 傳輸?shù)募夹g(shù)。由于電力線載波通訊具有信息傳輸穩(wěn)定可靠、路由合理、可同時復(fù)用遠(yuǎn)動信 號、不需要線路投資等特點(diǎn)，電力線載波通訊技術(shù)作為新興的通訊技術(shù)，正逐漸應(yīng)用于各個 領(lǐng)域，例如在智能家居領(lǐng)域，通常使用電力線載波通訊模塊實(shí)現(xiàn)控制主機(jī)與燈具、電源開 關(guān)等電器設(shè)備之間的通信。目前，電力線載波通訊模塊主要包括中央控制電路(MCU)、同步信號處理電路、信 號接收電路、信號發(fā)射電路、外部接口電路、用于為上述電路提供電源的電源電路；中央控 制電路具有調(diào)制、解調(diào)等功能，在使用時，中央控制電路可以通過信號接收電路加載獲取電 力線上的數(shù)據(jù)信號，可以通過信號發(fā)射電路將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號加載到電力線上，可以 通過外部接口電路與控制主機(jī)、電器設(shè)備等外部設(shè)備或外部控制電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換及相應(yīng) 控制；而同步信號處理電路用于將同步信號輸入中央控制電路。但是，現(xiàn)有技術(shù)中電力線載波通訊模塊的信號接收電路大多是由電阻、電容、電感 組成的簡單的濾波電路，其將電力線上加載獲取的數(shù)據(jù)信號，只經(jīng)過簡單的濾波就輸入至 中央控制電路，這可能會導(dǎo)致輸入至中央控制電路的數(shù)據(jù)信號具有較多的干擾信號，影響 中央控制電路的檢波或解調(diào)，進(jìn)而降低整個電力線載波通訊模塊的可靠性和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可靠性高和穩(wěn)定性高的電力 線載波通訊模塊。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)一種電力線載波通訊模塊，它包括有中央 控制電路、同步信號處理電路、信號接收電路、信號發(fā)射電路、外部接口電路、外部控制電 路、用于提供電源的電源電路，同步信號處理電路的輸出端與中央控制電路的同步信號輸 入端連接，信號發(fā)射電路的輸入端與中央控制電路的數(shù)據(jù)信號輸出端連接，中央控制電路 通過外部接口電路與外部控制電路連接，所述信號接收電路包括有用于翻倍放大數(shù)據(jù)信號 的倍壓單元、分壓單元，倍壓單元的輸入端與電力線連接，倍壓單元的輸出端與分壓單元的 輸入端連接，分壓單元的輸出端與中央控制電路的數(shù)據(jù)信號輸入端連接。所述倍壓單元的輸入端與電力線之間連接有用于隔離直流電的電容C4，電容C4 一端與電力線連接，電容C4另一端與倍壓單元的輸入端連接。所述倍壓單元包括二極管D1、二極管D2，二極管D2的正極為倍壓單元的輸入端， 二極管D2的負(fù)極為倍壓單元的輸出端，二極管Dl的負(fù)極與二極管D2的正極連接，二極管 Dl的正極接地。所述分壓單元包括電阻R6、電阻R14，電阻R14—端為分壓單元的輸入端，電阻R14
3另一端為分壓單元的輸出端，電阻R6 —端與電阻R14 —端連接，電阻R6另一端接地。所述同步信號處理電路包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻RlO、三極管Ql、三極管 Q2，電阻Rl —端為同步信號處理電路的輸入端，電阻Rl —端與電力線連接，電阻Rl另一端 與電阻RlO —端、三極管Q2的基極連接，三極管Q2的集電極與電阻R2 —端、三極管Ql的 基極連接，三極管Ql的集電極為同步信號處理電路的輸出端，電阻R3 —端與三極管Ql的 集電極連接，電阻R2另一端、電阻R3另一端均與電源電路的供電電源連接，電阻RlO另一 端、三極管Q2的發(fā)射極、三極管Ql的發(fā)射極均接地。所述信號發(fā)射電路包括電阻R7、電阻R8、電容C8、電感L2、雙向可控硅Q5，電阻R8 一端為信號發(fā)射電路的輸入端，電阻R8另一端與雙向可控硅Q5的第3腳連接，雙向可控硅 Q5的第1腳接地，雙向可控硅Q5的第2腳與電阻R7 —端、電容C8 —端連接，電阻R7另一 端、電容C8另一端與電感L2 —端連接，電感L2另一端為信號發(fā)射電路的輸出端，電感L2 另一端與電力線連接。所述外部控制電路包括按鍵電路、調(diào)光電路、開關(guān)電路、USB轉(zhuǎn)換電路，按鍵電路、 調(diào)光電路、開關(guān)電路、USB轉(zhuǎn)換電路均通過外部接口電路與中央控制電路連接。所述USB轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換處理單元、雙向隔離單元，轉(zhuǎn)換處理單元通過雙向隔 離單元與外部接口電路連接。本發(fā)明有益效果在于本發(fā)明包括有中央控制電路、同步信號處理電路、信號接收 電路、信號發(fā)射電路、外部接口電路、外部控制電路、用于提供電源的電源電路，信號接收電 路包括有用于翻倍放大數(shù)據(jù)信號的倍壓單元、分壓單元，倍壓單元的輸入端與電力線連接， 倍壓單元的輸出端與分壓單元的輸入端連接，分壓單元的輸出端與中央控制電路的數(shù)據(jù)信 號輸入端連接。本發(fā)明的信號接收電路可以通過倍壓單元、分壓單元分別對從電力線上加 載的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行依次的幅度翻倍放大、分壓處理，從而將大部分的干擾信號消除，再輸入 至中央控制電路，減小對中央控制電路檢波或解調(diào)的影響，使電力線載波通訊模塊具有更 高的可靠性和穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的方框原理圖。圖2是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的中央控制電路和外部接口電路的電路
原理圖。圖3是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的同步信號處理電路和信號發(fā)射電路的 電路原理圖。圖4是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的信號接收電路和電源電路的電路原理 圖。圖5是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的按鍵電路和開關(guān)電路的電路原理圖。圖6是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的調(diào)光電路的電路原理圖。圖7是本發(fā)明一種電力線載波通訊模塊的USB轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖。在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7中包括有 1——中央控制電路2——同步信號處理電路 3——信號接收電路 31——倍壓單元32——分壓單元 5——外部接口電路 7——外部控制電路 72——開關(guān)電路
4——信號發(fā)射電路 6——電源電路 71——按鍵電路 731——轉(zhuǎn)換處理單元
732——雙向隔離單元。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的一種電力線載波通訊模塊，如圖1 7所示，包括有中央控制電路1、同步 信號處理電路2、信號接收電路3、信號發(fā)射電路4、外部接口電路5、外部控制電路7、用于提 供電源的電源電路6，同步信號處理電路2的輸出端與中央控制電路1的同步信號輸入端連 接，使同步信號處理電路2可以將同步信號輸入中央控制電路1，信號發(fā)射電路4的輸入端 與中央控制電路1的數(shù)據(jù)信號輸出端連接，使信號發(fā)射電路4可以將中央控制電路1輸出 的數(shù)據(jù)信號(模擬或數(shù)字信號)加載到電力線上，中央控制電路1通過外部接口電路5與外 部控制電路7連接，使中央控制電路1可以通過外部接口電路5與外部控制電路7進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換或相應(yīng)的控制。信號接收電路3包括有用于翻倍放大數(shù)據(jù)信號的倍壓單元31、分壓單元32，倍壓 單元31的輸入端與電力線連接，使倍壓單元31可以從電力線上加載數(shù)據(jù)信號(模擬或數(shù)字 信號)，倍壓單元31的輸出端與分壓單元32的輸入端連接，使數(shù)據(jù)信號經(jīng)過倍壓單元31的 幅度翻倍放大后，再輸入分壓單元32，分壓單元32的輸出端與中央控制電路1的數(shù)據(jù)信號 輸入端連接，使數(shù)據(jù)信號經(jīng)過分壓單元32的分壓處理后，再輸入至中央控制電路1的數(shù)據(jù) 信號輸入端。倍壓單元31的輸入端與電力線之間連接有用于隔離直流電的電容C4，電容C4 一 端與電力線連接，更具體地說，電容C4 一端是通過電源電路6的RC降壓單元與電力線的L 線連接，電容C4另一端與倍壓單元31的輸入端連接，電容C4可以對從電力線上加載的數(shù) 據(jù)信號的直流部份進(jìn)行隔離，隔離后的數(shù)據(jù)信號再輸入倍壓單元31。倍壓單元31包括二極管D1、二極管D2，二極管D2的正極為倍壓單元31的輸入端， 二極管D2的負(fù)極為倍壓單元31的輸出端，二極管Dl的負(fù)極與二極管D2的正極連接，二極 管Dl的正極接地(GND)，二極管Dl和二極管D2組成的倍壓單元31可以對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行幅 度翻倍放大的處理。分壓單元32包括電阻R6、電阻R14，電阻R14 —端為分壓單元32的輸入端，電阻 R14另一端為分壓單元32的輸出端，電阻R6 —端與電阻R14 —端連接，電阻R6另一端接 地，電阻R6和電阻R14組成的分壓單元32可以對輸入的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分壓處理，并轉(zhuǎn)換為 符合中央控制電路1檢波或解調(diào)的信號。同步信號處理電路2包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R10、三極管Q1、三極管 Q2，電阻Rl —端為同步信號處理電路2的輸入端，電阻Rl —端與電力線連接，更具體地說， 同步信號處理電路2的輸入端是與電力線的L線連接，電阻Rl另一端與電阻RlO —端、三 極管Q2的基極連接，三極管Q2的集電極與電阻R2 —端、三極管Ql的基極連接，三極管Ql 的集電極為同步信號處理電路2的輸出端，電阻R3—端與三極管Ql的集電極連接，電阻R2另一端、電阻R3另一端均與電源電路6的供電電源(VCC)連接，電阻RlO另一端、三極管Q2 的發(fā)射極、三極管Ql的發(fā)射極均接地。同步信號處理電路2工作原理是電阻Rl —端從電 力線的L線上提取同步信號，同步信號經(jīng)過電阻Rl和電阻RlO的分壓處理后，再由三極管 Q2進(jìn)行反相處理，最后由三極管Ql進(jìn)行二次反相處理，使得輸入中央控制電路1的同步信 號與電力線的正弦信號的相位保持相同。 信號發(fā)射電路4包括電阻R7、電阻R8、電容C8、電感L2、雙向可控硅Q5，電阻R8 — 端為信號發(fā)射電路4的輸入端，電阻R8另一端與雙向可控硅Q5的第3腳連接，雙向可控硅 Q5的第1腳接地，雙向可控硅Q5的第2腳與電阻R7 —端、電容C8 —端連接，電阻R7另一 端、電容C8另一端與電感L2 —端連接，電感L2另一端為信號發(fā)射電路4的輸出端，電感L2 另一端與電力線連接，更具體地說，信號發(fā)射電路4的輸出端是與電力線的L線連接，其中， 電力線的N線接地。信號發(fā)射電路4的工作原理是電力線的能量通過電容C8和電感L2 進(jìn)行存儲，中央控制電路1輸出的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過電阻R8后，推動雙向可控硅Q5將電容C8 和電感L2存儲的能量釋放到電力線上，實(shí)現(xiàn)中央控制電路1輸出的數(shù)據(jù)信號加載到電力線 上；電阻R7的作用是對電容C8和電感L2存儲的能量進(jìn)行斷電后的放電處理，以保證電路 的安全性。 電源電路6包括由電阻R5和電容C3并聯(lián)組成的RC降壓單元等電路單元，電源電 路6的工作原理是從電力線輸入的電壓經(jīng)過RC降壓單元進(jìn)行降壓后，由電感Ll進(jìn)行隔 離處理，對電力線上的雜訊部分進(jìn)行濾波，再通過由二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4組成的整流 單元進(jìn)行整流處理，輸出+ 12V的電源，+ 12V的電源經(jīng)過電阻R9和電容Cll進(jìn)行的穩(wěn)壓 及平滑處理后，再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管D5進(jìn)行二次的穩(wěn)壓處理使電壓范圍符合后端電路的輸 入要求，然后，經(jīng)過由電感L3、電容C9和電容C12組成的L型濾波單元進(jìn)行二次的穩(wěn)定、濾 波及平滑等處理后，輸入電源電壓轉(zhuǎn)換芯片IC2，電源電壓轉(zhuǎn)換芯片IC2輸出的電源，經(jīng)過 由電阻R13、電容ClO和電容C13組成的Π型濾波單元進(jìn)行最后的穩(wěn)壓及濾波處理，形成完 全符合后端電路要求的供電電源(VCC)。外部控制電路7包括按鍵電路71、調(diào)光電路、開關(guān)電路72、USB轉(zhuǎn)換電路73，按鍵 電路71、調(diào)光電路、開關(guān)電路72、USB轉(zhuǎn)換電路均通過外部接口電路5與中央控制電路1連 接。外部接口電路 5 包括連接端 KEY_1、KEY_2、KEY_3、KEY_4、TRIAC_A、TRIAC_B、RELAY_A、 RELAY_B、RX、TX。按鍵電路71通過外部接口電路5的連接端ΚΕΥ_1、ΚΕΥ_2、ΚΕΥ_3、ΚΕΥ_4與中央控 制電路1連接，通過按鍵的按下與否而改變與中央控制電路1連接段的電平狀態(tài)，從而傳遞 相關(guān)的開關(guān)信息。調(diào)光電路通過外部接口電路5的連接端TRIAC_A、TRIAC_B與中央控制電路1連 接，使中央控制電路1可以控制調(diào)光電路，達(dá)到調(diào)光的目的。開關(guān)電路72通過外部接口電路5的連接端RELAY_A、RELAY_B與中央控制電路1 連接，使中央控制電路1可以通過控制開關(guān)電路72而控制與開關(guān)電路72相關(guān)的各種電器設(shè)備。USB轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換處理單元731、雙向隔離單元732，轉(zhuǎn)換處理單元731通過雙 向隔離單元732與外部接口電路5連接，雙向隔離單元732通過外部接口電路5的連接端 RX、TX與中央控制電路1連接，使中央控制電路1可以通過USB轉(zhuǎn)換電路與外部設(shè)備(如電
6腦)或電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其中，中央控制電路1采用單片機(jī)ICl，其型號為PIC16F648，單片機(jī)ICl對輸入頻 率為1 200KHz的數(shù)據(jù)信號都能完成準(zhǔn)確的檢波；三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極 管Q4均為NPN型三極管；當(dāng)然，上述電子元器件的型號及參數(shù)僅供參考，在具體實(shí)施本技術(shù) 方案時，其型號及參數(shù)值可根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行修改。本發(fā)明的信號接收電路3可以對從電力線上加載的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行依次的隔離直 流、幅度翻倍放大、分壓處理等，從而將大部分的干擾信號消除，再輸入至中央控制電路1， 減小對中央控制電路1檢波或解調(diào)的影響，使電力線載波通訊模塊具有更高的可靠性和穩(wěn) 定性。當(dāng)然，本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在智能家居等領(lǐng)域的通訊系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)妮d體是 100 220V、50Hz的電力線，每個電力周期傳送4位的數(shù)字信號，每兩個電力周期出送一個 完整的數(shù)據(jù)，以8個完整的數(shù)據(jù)為一個傳輸單元，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)信號的傳輸。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí) 質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電力線載波通訊模塊，它包括有中央控制電路、同步信號處理電路、信號接收電 路、信號發(fā)射電路、外部接口電路、外部控制電路、用于提供電源的電源電路，同步信號處理 電路的輸出端與中央控制電路的同步信號輸入端連接，信號發(fā)射電路的輸入端與中央控制 電路的數(shù)據(jù)信號輸出端連接，中央控制電路通過外部接口電路與外部控制電路連接，其特 征在于所述信號接收電路包括有用于翻倍放大數(shù)據(jù)信號的倍壓單元、分壓單元，倍壓單元 的輸入端與電力線連接，倍壓單元的輸出端與分壓單元的輸入端連接，分壓單元的輸出端 與中央控制電路的數(shù)據(jù)信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述倍壓單元的輸入端 與電力線之間連接有用于隔離直流電的電容C4，電容C4一端與電力線連接，電容C4另一端 與倍壓單元的輸入端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述倍壓單元包括 二極管D1、二極管D2，二極管D2的正極為倍壓單元的輸入端，二極管D2的負(fù)極為倍壓單元 的輸出端，二極管Dl的負(fù)極與二極管D2的正極連接，二極管Dl的正極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述分壓單元包括 電阻R6、電阻R14，電阻R14 —端為分壓單元的輸入端，電阻R14另一端為分壓單元的輸出 端，電阻R6 —端與電阻R14 —端連接，電阻R6另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述同步信號處理電路 包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R10、三極管Ql、三極管Q2，電阻Rl —端為同步信號處 理電路的輸入端，電阻Rl —端與電力線連接，電阻Rl另一端與電阻RlO —端、三極管Q2的 基極連接，三極管Q2的集電極與電阻R2 —端、三極管Ql的基極連接，三極管Ql的集電極 為同步信號處理電路的輸出端，電阻R3 —端與三極管Ql的集電極連接，電阻R2另一端、電 阻R3另一端均與電源電路的供電電源連接，電阻RlO另一端、三極管Q2的發(fā)射極、三極管 Ql的發(fā)射極均接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述信號發(fā)射電路包括 電阻R7、電阻R8、電容C8、電感L2、雙向可控硅Q5，電阻R8 —端為信號發(fā)射電路的輸入端， 電阻R8另一端與雙向可控硅Q5的第3腳連接，雙向可控硅Q5的第1腳接地，雙向可控硅 Q5的第2腳與電阻R7 —端、電容C8 —端連接，電阻R7另一端、電容C8另一端與電感L2 — 端連接，電感L2另一端為信號發(fā)射電路的輸出端，電感L2另一端與電力線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述外部控制電路包括 按鍵電路、調(diào)光電路、開關(guān)電路、USB轉(zhuǎn)換電路，按鍵電路、調(diào)光電路、開關(guān)電路、USB轉(zhuǎn)換電 路均通過外部接口電路與中央控制電路連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力線載波通訊模塊，其特征在于所述USB轉(zhuǎn)換電路包括 轉(zhuǎn)換處理單元、雙向隔離單元，轉(zhuǎn)換處理單元通過雙向隔離單元與外部接口電路連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及通訊模塊技術(shù)，尤其涉及一種電力線載波通訊模塊，其包括有中央控制電路、同步信號處理電路、信號接收電路、信號發(fā)射電路、外部接口電路、外部控制電路、用于提供電源的電源電路，信號接收電路包括有用于翻倍放大數(shù)據(jù)信號的倍壓單元、分壓單元。本發(fā)明的信號接收電路可以通過倍壓單元、分壓單元分別對從電力線上加載的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行依次的幅度翻倍放大、分壓處理，從而將大部分的干擾信號消除，再輸入至中央控制電路，減小對中央控制電路檢波或解調(diào)的影響，使電力線載波通訊模塊具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。
文檔編號H04B3/54GK102006101SQ20101060728
公開日2011年4月6日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者陳立新 申請人:東莞市華業(yè)新科電子科技有限公司