專利名稱：一種錄波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，特別是涉及一種錄波器。
背景技術(shù)：
智能電網(wǎng)作為國家“十二五”規(guī)劃的一部分正在實施，其中電力線載波作為智能電網(wǎng)通訊的主要組成部分備受關(guān)注。在電力線載波實施當(dāng)中，需要通過對電力線上傳輸?shù)碾娏d波背景信號分析，實現(xiàn)對現(xiàn)場電網(wǎng)的情況的充分了解，進(jìn)而合理分析問題，并依據(jù)分析結(jié)果配置載波網(wǎng)絡(luò)。目前，對電力載波背景信號的獲取以及分析是在實驗室進(jìn)行的，由分析人員在實驗室內(nèi)模擬現(xiàn)場電網(wǎng)情況，通過模擬測試的結(jié)果，分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊懀猿浞至私猬F(xiàn)場電網(wǎng)的情況，進(jìn)而合理分析問題，并依據(jù)分析結(jié)果配置載波網(wǎng)絡(luò)。然而，上述電力載波背景信號是通過模擬現(xiàn)場電網(wǎng)情況獲取，無法做到與實際電力載波背景信號高度相似，在分析電力載波信號的傳輸情況時，降低分析準(zhǔn)確度，進(jìn)一步地，在依據(jù)分析結(jié)果配置載波網(wǎng)絡(luò)時，無法保證載波網(wǎng)絡(luò)的最佳合理配置。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型實施例提供一種錄波器，獲取現(xiàn)場電力線上傳輸?shù)碾娏d波背景信號，提高分析準(zhǔn)確度，進(jìn)一步保證載波網(wǎng)絡(luò)的合理配置。技術(shù)方案如下本實用新型實施例提供一種錄波器，包括低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和微控制器；其中所述低通濾波器，用于對耦合變壓器從電力線提取的信號進(jìn)行濾波，獲取電力載波背景信號；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將通過所述微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號，并發(fā)送至耦合變壓器；所述微控制器，用于對所述數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲，以及用于對波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，還包括用于控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述電力載波背景信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電力載波背景信號送至所述微控制器，以及將所述微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換及發(fā)送電力載波背景信號的現(xiàn)場可編程門陣列。優(yōu)選地，所述微控制器和所述現(xiàn)場可編程門陣列通過總線連接。優(yōu)選地，還包括用于對所述低通濾波器獲取的電力載波背景信號進(jìn)行放大，發(fā)送放大后的電力載波背景信號至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的自動增益控制。[0014]優(yōu)選地，還包括用于存儲波形文件的存儲卡。優(yōu)選地，所述微控制器內(nèi)設(shè)置有用于設(shè)定錄波開始時間和錄波持續(xù)時間的時鐘。優(yōu)選地，還包括人機交互界面。優(yōu)選地，還包括顯示所述波形數(shù)據(jù)的顯示屏。應(yīng)用上述技術(shù)方案，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將低通濾波器從電力線中獲取的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號，微控制器對數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲，完成對現(xiàn)場電力載波背景信號的獲取。當(dāng)進(jìn)行實驗分析時， 微控制器對存儲的波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器將微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號，發(fā)送至耦合變壓器，由耦合變壓器將電力載波背景信號加在電力線上，得到與實際用電環(huán)境接近的測試環(huán)境，用于分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，加在電力線上的電力載波背景信號是通過將現(xiàn)場采集到的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換后得到，保證與現(xiàn)場電力線傳輸?shù)碾娏d波背景信號高度相似，進(jìn)而在分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊憰r， 提高分析準(zhǔn)確度，進(jìn)一步保證載波網(wǎng)絡(luò)的最佳合理配置。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的錄波器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例提供的錄波器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例提供的錄波器的再一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的理解，首先對本實用新型中的專有名詞進(jìn)行解釋說明。電力載波信號指的是傳輸數(shù)據(jù)的有效信號；電力載波背景信號在載波允許頻段內(nèi)(9k 500k)，不傳輸數(shù)據(jù)的信號如干擾信號。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然， 所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。一個實施例請參閱圖1，圖1是本實用新型實施例提供的錄波器的一種結(jié)構(gòu)示意圖，包括低通濾波器 11、ADC(Analog To Digital Converter，模數(shù)轉(zhuǎn)換器)12、DAC(Digital to Analog Converter，數(shù)模轉(zhuǎn)換器)13和微控制器14。其中[0029]低通濾波器11，用于對耦合變壓器從電力線提取的信號進(jìn)行濾波，獲取電力載波背景信號。耦合變壓器從電力線獲取的信號包含電力載波背景信號和更高頻信號。更高頻信號的頻率高，電力載波背景信號的頻率低，因此，電力線上的電力載波背景信號和更高頻信號經(jīng)過低通濾波器11濾波后，更高頻信號被濾除，獲取到電力載波背景信號。ADC12，用于將電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號。數(shù)字電力載波背景信號被發(fā)送至微控制器14，由微控制器14對數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，如數(shù)據(jù)有效性檢查或降采樣處理，獲得波形數(shù)據(jù)，，并將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲。上述低通濾波器11、ADC12和微控制器14構(gòu)成了錄波通道，實現(xiàn)了對現(xiàn)場電力載波背景信號的獲取，完成了錄波過程。圖1所示的錄波器中微控制器14和DAC13構(gòu)成了播放通道，實現(xiàn)了將錄波過程中獲取的數(shù)字電力載波背景信號還原為電力載波背景信號，并將該電力載波背景信號在實驗過程中發(fā)送并通過耦合變壓器加載到電力線上，完成波形播放過程。其中微控制器14還用于對波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如數(shù)據(jù)有效性檢查，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。DAC13，用于將微控制器14發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號， 并發(fā)送至耦合變壓器。由耦合變壓器加載到電力線上。應(yīng)用上述技術(shù)方案，ADC12將低通濾波器11從電力線中獲取的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號，微控制器14對數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲，完成對現(xiàn)場電力載波背景信號的獲取。當(dāng)進(jìn)行實驗分析時， 微控制器14對存儲的波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。DAC13將微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號，發(fā)送至耦合變壓器，由耦合變壓器將電力載波背景信號加在電力線上，得到與實際用電環(huán)境接近的測試環(huán)境，用于分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，加在電力線上的電力載波背景信號是通過將現(xiàn)場采集到的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換后得到，保證與現(xiàn)場電力線傳輸?shù)碾娏d波背景信號高度相似，進(jìn)而在分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊憰r，提高分析準(zhǔn)確度，進(jìn)一步保證載波網(wǎng)絡(luò)的最佳合理配置。另一個實施例上述ADC12 和 DAC13 的轉(zhuǎn)換控制可以由 FPGA (Field-Programmable Gate Array, 現(xiàn)場可編程門陣列)控制，如圖2所示。圖2為本實用新型實施例提供的錄波器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖，在圖1所示的錄波器基礎(chǔ)上，增加了 FPGA15，用于控制ADC12對電力載波背景信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電力載波背景信號送至微控制器14，以及將微控制器14發(fā)送的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至DAC13，并控制DAC13轉(zhuǎn)換及發(fā)送電力載波背景信號。其中FPGA15可以控制ADC12的采樣頻率和/或量化方法，也可以控制ADC12的轉(zhuǎn)換開始時間和持續(xù)時間，即錄波開始時間和錄波持續(xù)時間。FPGA15可以控制DAC13的轉(zhuǎn)換方式和/或參考電壓。上述FPGA15對ADC12和DAC13的控制可以通過在FPGA15內(nèi)設(shè)置控制參數(shù)，進(jìn)而控制ADC12和DAC13的初始化參數(shù)設(shè)置。FPGA15內(nèi)控制參數(shù)的設(shè)置依據(jù)不同應(yīng)用場景而不同，對此不加以限制。FPGA15和微控制器14之間可以通過總線連接，以提高雙方數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確度。為了使模數(shù)轉(zhuǎn)換器12更好的轉(zhuǎn)換低通濾波器11獲取的電力載波背景信號，在
5圖2所示的錄波器中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器12和低通濾波器11之間連接有AGC(Automatic Gain Control,自動增益控制)16。AGC16，用于對低通濾波器11獲取的電力載波背景信號進(jìn)行放大，發(fā)送放大后的電力載波背景信號至模數(shù)轉(zhuǎn)換器12。由于AGC16可以將電力載波背景信號放大，所以模數(shù)轉(zhuǎn)換器12能夠更好的獲取到放大后的電力載波背景信號，進(jìn)一步保證轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確度。上述FPGA15可以對ADC12的錄波開始時間和錄波持續(xù)時間進(jìn)行控制。具體為微控制器14內(nèi)設(shè)置有時鐘，用于設(shè)定錄波開始時間和錄波持續(xù)時間。如當(dāng)運行時間達(dá)到設(shè)定的錄波開始時間時，微控制器14發(fā)送控制信號至FPGA15，F(xiàn)PGA15使用其內(nèi)預(yù)先設(shè)置的控制參數(shù)對ADC12進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，控制ADC12開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換。微控制器14內(nèi)的時鐘可以設(shè)定多個錄波開始時間和錄波持續(xù)時間，對于每次 ADC12轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字電力載波背景信號，微控制器14都會對其進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲。得到的多個波形數(shù)據(jù)可以存儲在一個波形文件的不同位置， 也可以存儲于多個波形文件中，即一個波形數(shù)據(jù)存儲在一個波形文件中。本實用新型實施例中，在錄波過程中記錄和波形播放過程中使用的波形數(shù)據(jù)可以顯示在顯示屏17上，波形文件還可以存儲在存儲卡18中，如圖2所示。存儲卡18的容量決定錄波持續(xù)時間，如發(fā)明人經(jīng)過實驗得知，當(dāng)存儲卡的容量為4GB (Gigabyte，千兆字節(jié))， 錄波持續(xù)時間為65分鐘。此外，在圖2所示的錄波器基礎(chǔ)上，本實用新型實施例提供的錄波器還包括人機交互界面19，如圖3所示。人機交互界面上設(shè)置有功能選項。功能選項包括錄波、播放、 查看、拔卡和設(shè)置五個按鈕。其中錄波為獲取電力線中的電力載波背景信號并轉(zhuǎn)換處理及存儲得到的波形數(shù)據(jù)；播放為將存儲的波形數(shù)據(jù)在電力線上還原復(fù)現(xiàn)；查看可以瀏覽顯示波形數(shù)據(jù)；拔卡為將存儲卡從錄波器中拆除；設(shè)置可以為對ADC12和DAC13的初始化設(shè)置， 也可以為設(shè)置時鐘內(nèi)的錄波開始時間和錄波持續(xù)時間。當(dāng)用戶通過人機交互界面19選取某一個功能按鈕時，在人機交互界面19上顯示對話框進(jìn)行提示，實時顯示操作步驟。下面以錄波過程為例，詳細(xì)說明本實用新型實施例提供的錄波器。具體流程如下用戶點擊人機交互界面19上的錄波按鈕后，人機交互界面19上彈出對話框提示用戶是否確定錄波，若點擊取消則返回主界面；點擊確定則開始正式錄波。人機交互界面 19將錄波消息發(fā)送給微控制器14。微控制器14根據(jù)此消息創(chuàng)建波形文件名并通知FPGA15 控制ADC12進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。待ADC12在錄波持續(xù)時間內(nèi)完成電力載波背景信號到數(shù)字電力載波背景信號轉(zhuǎn)換后，F(xiàn)PGA15再將數(shù)字電力載波背景信號發(fā)送給微控制器14。微控制器14 對所述數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲在存儲卡 18中。在錄波過程中，人機交互界面19實時顯示錄波進(jìn)度，如ADC12參數(shù)設(shè)置階段、 ADC12轉(zhuǎn)換階段、微控制器14處理階段或存儲卡18存儲階段。人機交互界面19還可以顯示波形文件名稱。應(yīng)用上述技術(shù)方案，加在電力線上的電力載波背景信號是通過將現(xiàn)場采集到的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換后得到，保證與現(xiàn)場電力線傳輸?shù)碾娏d波背景信號高度相似，進(jìn)而在分析電力背景載波信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊憰r，提高分析準(zhǔn)確度，進(jìn)一步保證載波網(wǎng)絡(luò)的最佳合理配置。同時，上述錄波器還可以預(yù)設(shè)錄波開始時間和錄波持續(xù)時間，因此可以完成無人值守的錄波功能。當(dāng)用戶需要對電力載波背景信號長時間記錄時，更換存儲卡18即可。此外，本實用新型實施例相對于頻譜分析儀來說，成本降低，體積大大縮小——約為22cmX15cmX6cm(長寬高)，重量小于1. 5kg，便于攜帶。對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此， 本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求1.一種錄波器，其特征在于，包括低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和微控制器； 其中所述低通濾波器，用于對耦合變壓器從電力線提取的信號進(jìn)行濾波，獲取電力載波背景信號；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將通過所述微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號，并發(fā)送至耦合變壓器；所述微控制器，用于對所述數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)以波形文件形式存儲，以及用于對波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的錄波器，其特征在于，還包括用于控制所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述電力載波背景信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字電力載波背景信號送至所述微控制器，以及將所述微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)發(fā)送至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器，控制所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換及發(fā)送電力載波背景信號的現(xiàn)場可編程門陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錄波器，其特征在于，所述微控制器和所述現(xiàn)場可編程門陣列通過總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的錄波器，其特征在于，還包括用于對所述低通濾波器獲取的電力載波背景信號進(jìn)行放大，發(fā)送放大后的電力載波背景信號至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的自動增益控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的錄波器，其特征在于，還包括用于存儲波形文件的存儲卡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的錄波器，其特征在于，所述微控制器內(nèi)設(shè)置有用于設(shè)定錄波開始時間和錄波持續(xù)時間的時鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的錄波器，其特征在于，還包括人機交互界面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的錄波器，其特征在于，還包括顯示所述波形數(shù)據(jù)的顯示屏。
專利摘要本實用新型公開一種錄波器，包括低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和微控制器；低通濾波器，用于獲取電力載波背景信號；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將電力載波背景信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字電力載波背景信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將微控制器發(fā)送的波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電力載波背景信號；微控制器，用于對數(shù)字電力載波背景信號進(jìn)行處理，將得到的波形數(shù)據(jù)存儲，以及用于對波形文件內(nèi)的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，發(fā)送處理后的波形數(shù)據(jù)。應(yīng)用本技術(shù)方案，加在電力線上的電力載波背景信號通過將現(xiàn)場采集到的電力載波背景信號轉(zhuǎn)換得到，保證與現(xiàn)場電力線傳輸?shù)碾娏d波背景信號高度相似，在分析電力載波背景信號對電力載波信號傳輸?shù)挠绊憰r，提高分析準(zhǔn)確度，保證載波網(wǎng)絡(luò)的合理配置。
文檔編號H04B3/54GK202150853SQ201120268989
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者左平, 李成昆, 牛延謀, 葛金發(fā), 邱利鵬 申請人:杭州訊能科技有限公司