專利名稱:電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中部件,具體說是一種電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置。
在
背景技術(shù):
中,利用電力線(同一變壓器范圍內(nèi))載波傳輸信號(hào)具有費(fèi)用低,抗干擾性能好等特點(diǎn),故不少人從事這方面的應(yīng)用研究。由上??萍冀逃霭嫔绯霭娴摹秾?shí)用無線電》雜志中,于1994年第1期公開了《四通道電力線載波電話機(jī)》,其目的是不需要專用線的架設(shè)和投資、不需要購置電話交換設(shè)備、不受電話通信部門的進(jìn)網(wǎng)限制,使用電力線載波電話機(jī),突出安裝方便、維護(hù)簡單、應(yīng)用靈活及投資少、見效快等特點(diǎn)。其組成包括由一片音頻鎖相環(huán)集成電路(LM567/NE567)和外圍阻容元件組成調(diào)制與解調(diào)電路,限幅放大電路由接收預(yù)放電路和發(fā)送功放電路組成,其中接收預(yù)放電路包括型號(hào)為通用CMOS4069三只反相器和用罐狀磁芯繞制的耦合線圈B組成,發(fā)送功放電路由二只三極管及耦合線圈B組成;還有其它振鈴控制電路、振鈴發(fā)生電路等電路。該機(jī)僅具有收、送話音功能,存在無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理,以及控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不足之處。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述背景技術(shù)中的不足之處,研制一種電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,可采集多位數(shù)據(jù)或多路開關(guān)信號(hào),同時(shí)傳送多路控制信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)合理有效的工作。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下采用上述景技術(shù)中已公開的調(diào)頻、解頻電路,限幅、放大電路和功率放大電路。
包括調(diào)頻、解頻電路,限幅、放大電路和功率放大電路,其中功率放大電路B端接電力線,其特點(diǎn)是,由A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1組成A/D轉(zhuǎn)換電路,輸入A端連接模擬信號(hào)傳感器,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的1、2、3、5腳依次連接邏輯控制電路M1至M4,輸出轉(zhuǎn)換的8位二進(jìn)制D0至D7端連接由編解碼器集成片IC2組成的編解碼電路11至18端以及邏輯控制電路,放大整形電路F1端連接調(diào)頻、解頻電路,經(jīng)將調(diào)解的信號(hào)整形為矩形脈沖,由放大整形電路D端連接編解碼器集成片IC2輸入端22腳,編解碼器集成片IC2輸出端23腳一方面輸入至調(diào)頻、解頻電路作為調(diào)制信號(hào),對載波調(diào)頻,另一方面連接邏輯控制電路K端作為譯碼有效的指示,邏輯控制電路C端輸出連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案還包括在A/D轉(zhuǎn)換電路中,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的11腳連接串聯(lián)的電阻R1和電容C1,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的4腳接電阻R1和電容C1結(jié)點(diǎn),9腳接電位器W1,6腳為輸入端A連接模擬信號(hào)傳感器。
在編解碼電路中,編解碼器集成片IC2的11至18腳連接A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1 8位數(shù)據(jù)輸出端D0至D7,編解碼器集成片IC2的1至10腳作為10位地址端,輸出端22腳連接放大整形電路D端,輸出端23腳連接邏輯控制電路K端和電阻R3,電阻R3另一端連接放大整形電路F1端和調(diào)頻解頻電路,放大整形電路輸出D端連接編解碼器集成片IC2輸入腳22。
在放大整形電路中,調(diào)頻、解頻電路的信號(hào)經(jīng)F1端、電容C10、電阻R7接串聯(lián)的非門IC5和IC4,非門IC4輸出端連接比較器集成片IC3的2腳,經(jīng)整形變成規(guī)則的矩形脈沖由集成片IC3的7腳輸出送入編解碼電路,濾波電容C7接非門IC4輸出端,濾波電容C8連接非門IC5輸出端,邏輯控制電路輸出控制邏輯信號(hào)由F2端輸入,連接一收發(fā)轉(zhuǎn)換作用的二極管D1和D2結(jié)點(diǎn),二極管D1和D2另一端分別連接非門IC4輸出端和IC5輸入端。
在邏輯控制電路中,雙D觸發(fā)器集成片IC7、IC9和IC10為兩個(gè)雙D觸發(fā)器,其中集成片IC7組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,集成片IC9和IC10組成兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,集成片IC9的12腳作為輸出N端連接編解碼器集成片IC2的21腳和限幅放大電路及功率放大電路,或門集成片IC8輸入端K和L分別接集成片IC2的23腳和調(diào)頻解頻電路L腳,或門IC8輸出11腳經(jīng)非門集成片IC13連接集成片IC9中CP端和或門集成片IC12的2端,由A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1中1、2、3、5腳作為M1、M2、M3、M4端分別連接與門集成片IC6的3腳、IC6的2腳和雙D觸發(fā)器集成片IC10的1腳、與門集成片IC6的1腳和雙D觸發(fā)器集成片IC7的2腳、非門IC11的13腳,非門IC11輸出12腳連接雙D觸發(fā)器集成片IC10 CP端和或門IC12的1端,由集成片IC1輸出D0、D7端分別經(jīng)非門IC14和IC15,并與或門IC8輸出11端一起連接四或非門IC16輸入端,由四或非門構(gòu)成R-S觸發(fā)器的Q端經(jīng)電阻R12、三極管Q1,由C端輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)。
邏輯控制電路也可采用MCS系列單片微機(jī),或MCS-48,或MCS-S1,或MCS-96。
本實(shí)用新型的
如下圖1是本裝置電路組成框圖。
圖2是本裝置電路原理圖。
圖3是本裝置中放大整形電路原理圖。
圖4是本裝置中控制邏輯電路原理圖。
上述圖中元件型號(hào)說明如下集成片IC1--ADC0801~04、ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC2--UM3758-108A編解碼器IC3--LM311比較器IC4--CC4069六非門IC5--CC4069六非門IC6--CC40812輸入端四與門IC7--CC4013雙D觸發(fā)器IC8--CC40712輸入端四或門IC9--CC4013雙D觸發(fā)器IC10--CC4013雙D觸發(fā)器IC11--CC4069六非門IC12--CC40712輸入端四或非門IC13--CC4069六非門IC14--CC4069六非門IC15--CC4069六非門IC16--CC40012輸入端四或非門三極管Q1--9013下面依附圖作進(jìn)一步詳述參見圖1,本裝置為電力線載波傳輸系統(tǒng)中的一個(gè)部件,具有數(shù)據(jù)采集、處理和接收、控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能,根據(jù)系統(tǒng)的要求,通常本裝置處于接收守侯狀態(tài)。A/D轉(zhuǎn)換電路將A端輸入的諸如溫度、流量等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù),編解碼電路具有10位地址和8位數(shù)據(jù),調(diào)頻、解頻電路是由音頻鎖相環(huán)LM567及外圍阻容元件組成,產(chǎn)生100KHZ~500KHZ的載波頻率,并實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信號(hào)的調(diào)制和解調(diào),采用調(diào)頻制。限幅放大電路主要由二個(gè)串聯(lián)的非門(型號(hào)為CC4069)和兩端連接的二個(gè)二極管組成,受控制邏輯送來的收/發(fā)轉(zhuǎn)換信號(hào),控制同時(shí)將接收到的已調(diào)載波信號(hào)進(jìn)行選頻、放大和限幅,抑制雜波所帶來的振幅干擾。功率放大電路為發(fā)送功放電路,將已調(diào)載波進(jìn)行功率放大傳送給控制中心,由B端輸出。放大整形電路將調(diào)頻解頻電路解調(diào)的信號(hào)整形為矩形脈沖??刂七壿嬰娐?,實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的協(xié)調(diào)動(dòng)作。上述調(diào)頻解頻電路、限幅放大電路和功率放大電路已在背景技術(shù)中公開。參見圖2,A/D轉(zhuǎn)換電路主要由集成片IC1和外圍元件組成,編解碼電路主要由集成片C2和外圍元件組成。在接收控制狀態(tài)工作中,邏輯控制電路輸出控制信號(hào)使限幅放大電路工作(發(fā)送功率放大電路不工作),由控制中心送來的已調(diào)載波通過電力線從B1和B2端輸入,經(jīng)限幅放大電路限幅放大后,經(jīng)調(diào)頻、解頻電路解調(diào)后將地址和數(shù)據(jù)信號(hào)送入放大整形電路F1端,由調(diào)頻、解頻電路的主要元件集成片LM567解調(diào)出信號(hào)進(jìn)入F1端,經(jīng)兩級(jí)放大和比較器整形,變成規(guī)則的矩形脈沖由D端送入解碼器集成片IC2的22端,經(jīng)整形后由D端送入IC2的22腳。該IC2具有10位地址和8位數(shù)據(jù),10位地址按二進(jìn)制編碼,可編1024個(gè)地址,當(dāng)工作處于解碼狀態(tài)時(shí),控制中心送來的地址與數(shù)據(jù)信號(hào)送入集成片IC2的22腳,解碼器首先把送來的地址與本身的地址相比較,若一致,集成片IC2的23腳變成低電平,表明接收有效,將送來的數(shù)據(jù)解碼后送給控制邏輯電路。當(dāng)集成片IC2工作處于編碼狀態(tài)時(shí),把自身的地址和IC1送來的數(shù)據(jù)編碼,從其23腳輸出。IC2的21腳為編碼控制,當(dāng)電平為高電平時(shí)為編碼,低電平時(shí)為解碼。這是本實(shí)用新型的一個(gè)特點(diǎn)。編解碼合為一體,本實(shí)用新型另一個(gè)特點(diǎn)是集成片IC2具有8位數(shù)據(jù)與8位數(shù)據(jù)的A/D相匹配,便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集(也可采集8路開關(guān)量)或作為遙控時(shí)可控制較多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。經(jīng)解碼后的數(shù)據(jù)輸至邏輯控制電路,由其C端輸出一組數(shù)據(jù)(一組二位,一位指令啟動(dòng),另一位指令關(guān)閉)信號(hào),可為四路信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。當(dāng)電路處于采集處理狀態(tài)時(shí),控制邏輯電路使IC1完成A/D轉(zhuǎn)換,IC2處于編碼狀態(tài),限幅放大電路及放大整形電路關(guān)斷,功率放大電路工作,由A端送入模擬信號(hào),集成片IC1為A/D,將諸如溫度、流量、壓力等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)據(jù),并經(jīng)集成片IC2的11至18腳輸入編碼后,其數(shù)據(jù)與其IC2的1至10腳輸入的地址碼經(jīng)遍碼器編碼,通過其IC2的23腳經(jīng)R3輸至調(diào)頻、解頻電路,經(jīng)調(diào)制載波后,由其輸至功率放大電路,進(jìn)行功率放大后,通過B1、B2端所接電力線輸至系統(tǒng)控制中心處理。參見圖3,該放大整形電路主要由串聯(lián)的兩個(gè)非門IC5、IC4以及比較器集成片IC3及外圍元件組成,由F2端進(jìn)入收發(fā)轉(zhuǎn)換信號(hào),非門IC4、IC5兩端連接的二極管D1和D2完成收發(fā)轉(zhuǎn)換,控制邏輯送來低電平,二極管D1、D2截止,不影響非門IC4和IC5工作,若送來高電平,二極管D1、D2導(dǎo)通,使非門IC4、IC5的工作點(diǎn)受到破壞,而脫離放大狀態(tài)??刂七壿嬰娐穮⒁妶D4,其工作原理是這樣,初加電時(shí),集成片IC9的Q端處于低電平,使發(fā)送功放截止,而接收電路及放大整形電路工作,集成片IC2的21腳為低電平,工作于解碼狀態(tài),所以裝置處于守侯接收狀態(tài)。IC7的Q端為高電平,集成片IC10的Q端也為高電平,使輸出給A/D轉(zhuǎn)換集成片IC1的CS、RD、WB均為高電平,該集成片不工作。由四或非門IC12構(gòu)成R-S觸發(fā)器,初加電時(shí),其Q端通過電阻R12與三極管Q1截止,C端無電流輸出,無變換工作狀態(tài)信號(hào)。當(dāng)控制中心發(fā)送來信號(hào)時(shí),經(jīng)電力線送入限幅放大電路和調(diào)頻、解頻電路,若載波頻率與本裝置的載波頻率一致時(shí),調(diào)頻、解頻電路主要元件集成片(型號(hào)為LM567)L端為低電平,若發(fā)送的地址為本裝置的地址,集成片IC2的23腳為低電平,或門IC8的11腳為低電平,經(jīng)非門IC13反相,變?yōu)楦唠娖?,一路連接集成片IC9的CP端,觸發(fā)其構(gòu)成的單穩(wěn)電路,使其Q端由低電平變成高電平,控制功率放大電路發(fā)送功放工作,接收電路斷開,集成片IC2的21腳變?yōu)楦唠娖剑ぷ魈幱诰幋a,整個(gè)裝置為發(fā)送狀態(tài),單穩(wěn)電路的脈沖寬度由集成片IC9的Q和S端連接的電阻R11和電容C13決定,當(dāng)單穩(wěn)電路轉(zhuǎn)入穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),其Q端高電平變成低電平,整體裝置自動(dòng)由發(fā)送轉(zhuǎn)為接收;另一方面,非門IC13輸出的高電平經(jīng)或門IC12觸發(fā)雙穩(wěn)電路集成片IC7,使其Q變?yōu)榈碗娖?,由M3端輸出給集成片IC1的WR端為低電平,開始把溫度或流量等模擬信號(hào)變成數(shù)據(jù),集成片IC1的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束,其5腳為低電平送至控制邏輯的M4端,經(jīng)非門IC11反相為高電平,輸出一路經(jīng)或門IC12觸發(fā)雙穩(wěn)集成片IC7,使其Q端由低變高,A/D轉(zhuǎn)換的集成片IC1 WR為高電平,另一路觸發(fā)單穩(wěn)電路集成片IC10,使Q端由高變低,A/D處于讀數(shù)據(jù)狀態(tài),由其D0至D7端將數(shù)據(jù)送給集成片IC2編碼,與地址一起發(fā)送給集成片IC10轉(zhuǎn)為穩(wěn)態(tài)后,A/D的RD和WR端均為高電平,A/D停止工作。以上發(fā)送過完成溫度、流量等數(shù)據(jù)采集功能。
當(dāng)控制中心發(fā)送信號(hào)時(shí),本裝置把接收到的數(shù)據(jù)由集成片IC2送到非門IC14D0端和IC15的D7端,當(dāng)D0端為“1”,D7端為“0”時(shí),經(jīng)非門IC14和IC15反相,觸發(fā)集成片IC16,使Q端為高電平,三極管Q1導(dǎo)通,由C端輸出電流工作信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
如本裝置采用于供暖系統(tǒng),可以把各個(gè)樓供熱的使用溫度數(shù)據(jù)采集后,經(jīng)處理使中心了解各樓的供熱情況,又可受中心遙控,由上述電流工作信號(hào)使繼電器工作,使某供熱用戶的節(jié)能閥門自動(dòng)打開,熱水不流進(jìn)這個(gè)不需要供暖的用戶(如夜間圖書館、食堂等),達(dá)到節(jié)能的目的。當(dāng)這個(gè)用戶需要供暖時(shí),控制中心發(fā)來的數(shù)據(jù)D0=0,D7=1,電路工作相反,恢復(fù)供暖。上述邏輯控制電路僅采用了2位數(shù)據(jù),若采用8位數(shù)據(jù)可供給4路控制信號(hào)。另外邏輯控制電路還可采用單片機(jī)MCS系列電路,如MCS-48型或MCS-S1型或MCS-96,均可實(shí)現(xiàn)上述工作性能。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果如下1、采用UM3758-108A集成片作為編解碼電路,不僅把編碼與解碼合為一體,而且具有8位數(shù)據(jù),可以和8位A/D匹配,傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)比其它編碼器多。
2、調(diào)頻、解頻電路主要采用集成片LM567音頻鎖相環(huán),實(shí)現(xiàn)了對數(shù)字信號(hào)的調(diào)頻和解調(diào),抗干擾能力強(qiáng),抑制了其它載頻和雜波的干擾。
3、在功率放大電路中,采用D類功放電路,與其它電力線載波應(yīng)用相比,發(fā)送功率大,效率高,覆蓋區(qū)域大。
4、本裝置實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集,處理與對執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制一體化,其通用性強(qiáng);可采集8位數(shù)據(jù),提高了整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能,擴(kuò)大了控制范圍;還可采集8路開關(guān)量,用于防盜、防火等告警系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,包括調(diào)頻、解頻電路,限幅、放大電路和功率放大電路,其中功率放大電路B端接電力線,其特征是由A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1組成A/D轉(zhuǎn)換電路,輸入A端連接模擬信號(hào)傳感器,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的1、2、3、5腳依次連接邏輯控制電路M1至M4,輸出轉(zhuǎn)換的8位二進(jìn)制D0至D7端連接由編解碼器集成片IC2組成的編解碼電路11至18端以及邏輯控制電路,放大整形電路F1端連接調(diào)頻、解頻電路,經(jīng)將調(diào)解的信號(hào)整形為矩形脈沖,由放大整形電路D端連接編解碼器集成片IC2輸入端22腳,編解碼器集成片IC2輸出端23腳一方面輸入至調(diào)頻、解頻電路作為調(diào)制信號(hào),對載波調(diào)頻,另一方面連接邏輯控制電路K端作為譯碼有效的指示,邏輯控制電路C端輸出連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,其特征是在A/D轉(zhuǎn)換電路中,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的11腳連接串聯(lián)的電阻R1和電容C1,A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1的4腳接電阻R1和電容C1結(jié)點(diǎn),9腳接電位器W1,6腳為輸入端A連接模擬信號(hào)傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,其特征是在編解碼電路中,編解碼器集成片IC2的11至18腳連接A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC18位數(shù)據(jù)輸出端D0至D7,編解碼器集成片IC2的1至10腳作為10位地址端,輸出端22腳連接放大整形電路D端,輸出端23腳連接邏輯控制電路K端和電阻R3,電阻R3另一端連接放大整形電路F1端和調(diào)頻解頻電路,放大整形電路輸出D端連接編解碼器集成片IC2輸入腳22。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,其特征是在放大整形電路中,調(diào)頻、解頻電路的信號(hào)經(jīng)F1端、電容C10、電阻R7接串聯(lián)的非門IC5和IC4,非門IC4輸出端連接比較器集成片IC3的2腳,經(jīng)整形變成規(guī)則的矩形脈沖由集成片IC3的7腳輸出送入編解碼電路,濾波電容C7接非門IC4輸出端,濾波電容C8連接非門IC5輸出端,邏輯控制電路輸出控制邏輯信號(hào)由F2端輸入,連接收發(fā)轉(zhuǎn)換作用的二極管D1和D2結(jié)點(diǎn),二極管D1和D2另一端分別連接非門IC4輸出端和IC5輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,其特征是在邏輯控制電路中,雙D觸發(fā)器集成片IC7、IC9和IC10為兩個(gè)雙D觸發(fā)器,其中集成片IC7組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,集成片IC9和IC10組成兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,集成片IC9的12腳作為輸出N端連接編解碼器集成片IC2的21腳和限幅放大電路及功率放大電路,或門集成片IC8輸入端K和L分別接集成片IC2的23腳和調(diào)頻解頻電路L腳,或門IC8輸出11腳經(jīng)非門集成片IC13連接集成片IC9中CP端和或門集成片IC12的2端,由A/D轉(zhuǎn)換器集成片IC1中1、2、3、5腳作為M1、M2、M3、M4端分別連接與門集成片IC6的3腳、IC6的2腳和雙D觸發(fā)器集成片IC10的1腳、與門集成片IC6的1腳和雙D觸發(fā)器集成片IC7的2腳、非門IC11的13腳,非門IC11輸出12腳連接雙D觸發(fā)器集成片IC10 CP端和或門IC12的1端,由集成片IC1輸出D0、D7端分別經(jīng)非門IC14和IC15,并與或門IC8輸出11端一起連接四或非門IC16輸入端,由四或非門構(gòu)成R-S觸發(fā)器的Q端經(jīng)電阻R12、三極管Q1,由C端輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集控制裝置,其特征是邏輯控制電路也可采用MCS系列單片微機(jī),或MCS-48,或MCS-S1,或MCS-96。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電子線載波數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的采集、控制裝置。目的是采集多位數(shù)據(jù)或開關(guān)信號(hào),傳送多位控制信號(hào),控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)合理有效的工作。主要構(gòu)成是調(diào)頻、解頻電路、限幅放大電路和功率放大電路,以及由集成片IC1組成A/D轉(zhuǎn)換電路、編解碼電路、放大整形電路、控制邏輯電路。主要優(yōu)點(diǎn)是編碼、解碼合為一體,具有8位數(shù)據(jù),傳送位數(shù)多;實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集/處理與對執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制一體化,通用性強(qiáng),提高了整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)性能。
文檔編號(hào)H04B3/54GK2253891SQ95245470
公開日1997年5月7日 申請日期1995年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月12日
發(fā)明者丁甲龍, 董明顯, 樊志宏 申請人:丁甲龍, 董明顯, 樊志宏