電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置的製作方法
2023-07-10 14:15:01 2
專利名稱：電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力線載波數據傳輸系統中部件，具體說是一種電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置。
在
背景技術：
中，利用電力線(同一變壓器範圍內)載波傳輸信號具有費用低，抗幹擾性能好等特點，故不少人從事這方面的應用研究。由上海科技教育出版社出版的《實用無線電》雜誌中，於1994年第1期公開了《四通道電力線載波電話機》，其目的是不需要專用線的架設和投資、不需要購置電話交換設備、不受電話通信部門的進網限制，使用電力線載波電話機，突出安裝方便、維護簡單、應用靈活及投資少、見效快等特點。其組成包括由一片音頻鎖相環集成電路(LM567/NE567)和外圍阻容元件組成調製與解調電路，限幅放大電路由接收預放電路和發送功放電路組成，其中接收預放電路包括型號為通用CMOS4069三隻反相器和用罐狀磁芯繞制的耦合線圈B組成，發送功放電路由二隻三極體及耦合線圈B組成；還有其它振鈴控制電路、振鈴發生電路等電路。該機僅具有收、送話音功能，存在無法實現數據採集與處理，以及控制執行機構的不足之處。
本實用新型的目的在於克服上述背景技術中的不足之處，研製一種電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，可採集多位數據或多路開關信號，同時傳送多路控制信號，控制執行機構合理有效的工作。
本實用新型的技術解決方案如下採用上述景技術中已公開的調頻、解頻電路，限幅、放大電路和功率放大電路。
包括調頻、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，其特點是，由A/D轉換器集成片IC1組成A/D轉換電路，輸入A端連接模擬信號傳感器，A/D轉換器集成片IC1的1、2、3、5腳依次連接邏輯控制電路M1至M4，輸出轉換的8位二進位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端連接調頻、解頻電路，經將調解的信號整形為矩形脈衝，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腳一方面輸入至調頻、解頻電路作為調製信號，對載波調頻，另一方面連接邏輯控制電路K端作為解碼有效的指示，邏輯控制電路C端輸出連接執行機構控制電路。
本實用新型的技術解決方案還包括在A/D轉換電路中，A/D轉換器集成片IC1的11腳連接串聯的電阻R1和電容C1，A/D轉換器集成片IC1的4腳接電阻R1和電容C1結點，9腳接電位器W1，6腳為輸入端A連接模擬信號傳感器。
在編解碼電路中，編解碼器集成片IC2的11至18腳連接A/D轉換器集成片IC1 8位數據輸出端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，調頻、解頻電路的信號經F1端、電容C10、電阻R7接串聯的非門IC5和IC4，非門IC4輸出端連接比較器集成片IC3的2腳，經整形變成規則的矩形脈衝由集成片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由F2端輸入，連接一收發轉換作用的二極體D1和D2結點，二極體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觸發器集成片IC7、IC9和IC10為兩個雙D觸發器，其中集成片IC7組成雙穩態觸發器，集成片IC9和IC10組成兩個單穩態觸發器，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腳和調頻解頻電路L腳，或門IC8輸出11腳經非門集成片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觸發器集成片IC10的1腳、與門集成片IC6的1腳和雙D觸發器集成片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端分別經非門IC14和IC15，並與或門IC8輸出11端一起連接四或非門IC16輸入端，由四或非門構成R-S觸發器的Q端經電阻R12、三極體Q1，由C端輸出控制執行機構的信號。
邏輯控制電路也可採用MCS系列單片微機，或MCS-48，或MCS-S1，或MCS-96。
本實用新型的
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。
上述圖中元件型號說明如下集成片IC1--ADC0801～04、ADC0809 A/D轉換器集成片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觸發器IC8--CC40712輸入端四或門IC9--CC4013雙D觸發器IC10--CC4013雙D觸發器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體Q1--9013下面依附圖作進一步詳述參見圖1，本裝置為電力線載波傳輸系統中的一個部件，具有數據採集、處理和接收、控制執行機構的功能，根據系統的要求，通常本裝置處於接收守侯狀態。A/D轉換電路將A端輸入的諸如溫度、流量等模擬信號轉換為8位二進位數據，編解碼電路具有10位地址和8位數據，調頻、解頻電路是由音頻鎖相環LM567及外圍阻容元件組成，產生100KHZ～500KHZ的載波頻率，並實現對數據信號的調製和解調，採用調頻制。限幅放大電路主要由二個串聯的非門(型號為CC4069)和兩端連接的二個二極體組成，受控制邏輯送來的收/發轉換信號，控制同時將接收到的已調載波信號進行選頻、放大和限幅，抑制雜波所帶來的振幅幹擾。功率放大電路為發送功放電路，將已調載波進行功率放大傳送給控制中心，由B端輸出。放大整形電路將調頻解頻電路解調的信號整形為矩形脈衝。控制邏輯電路，實現整個裝置的協調動作。上述調頻解頻電路、限幅放大電路和功率放大電路已在背景技術中公開。參見圖2，A/D轉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。在接收控制狀態工作中，邏輯控制電路輸出控制信號使限幅放大電路工作(發送功率放大電路不工作)，由控制中心送來的已調載波通過電力線從B1和B2端輸入，經限幅放大電路限幅放大後，經調頻、解頻電路解調後將地址和數據信號送入放大整形電路F1端，由調頻、解頻電路的主要元件集成片LM567解調出信號進入F1端，經兩級放大和比較器整形，變成規則的矩形脈衝由D端送入解碼器集成片IC2的22端，經整形後由D端送入IC2的22腳。該IC2具有10位地址和8位數據，10位地址按二進位編碼，可編1024個地址，當工作處於解碼狀態時，控制中心送來的地址與數據信號送入集成片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，將送來的數據解碼後送給控制邏輯電路。當集成片IC2工作處於編碼狀態時，把自身的地址和IC1送來的數據編碼，從其23腳輸出。IC2的21腳為編碼控制，當電平為高電平時為編碼，低電平時為解碼。這是本實用新型的一個特點。編解碼合為一體，本實用新型另一個特點是集成片IC2具有8位數據與8位數據的A/D相匹配，便於實現數據採集(也可採集8路開關量)或作為遙控時可控制較多的執行機構。經解碼後的數據輸至邏輯控制電路，由其C端輸出一組數據(一組二位，一位指令啟動，另一位指令關閉)信號，可為四路信號，控制執行機構工作。當電路處於採集處理狀態時，控制邏輯電路使IC1完成A/D轉換，IC2處於編碼狀態，限幅放大電路及放大整形電路關斷，功率放大電路工作，由A端送入模擬信號，集成片IC1為A/D，將諸如溫度、流量、壓力等模擬信號轉換為8位二進位數據，並經集成片IC2的11至18腳輸入編碼後，其數據與其IC2的1至10腳輸入的地址碼經遍碼器編碼，通過其IC2的23腳經R3輸至調頻、解頻電路，經調製載波後，由其輸至功率放大電路，進行功率放大後，通過B1、B2端所接電力線輸至系統控制中心處理。參見圖3，該放大整形電路主要由串聯的兩個非門IC5、IC4以及比較器集成片IC3及外圍元件組成，由F2端進入收發轉換信號，非門IC4、IC5兩端連接的二極體D1和D2完成收發轉換，控制邏輯送來低電平，二極體D1、D2截止，不影響非門IC4和IC5工作，若送來高電平，二極體D1、D2導通，使非門IC4、IC5的工作點受到破壞，而脫離放大狀態。控制邏輯電路參見圖4，其工作原理是這樣，初加電時，集成片IC9的Q端處於低電平，使發送功放截止，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，工作於解碼狀態，所以裝置處於守侯接收狀態。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構成R-S觸發器，初加電時，其Q端通過電阻R12與三極體Q1截止，C端無電流輸出，無變換工作狀態信號。當控制中心發送來信號時，經電力線送入限幅放大電路和調頻、解頻電路，若載波頻率與本裝置的載波頻率一致時，調頻、解頻電路主要元件集成片(型號為LM567)L端為低電平，若發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，經非門IC13反相，變為高電平，一路連接集成片IC9的CP端，觸發其構成的單穩電路，使其Q端由低電平變成高電平，控制功率放大電路發送功放工作，接收電路斷開，集成片IC2的21腳變為高電平，工作處於編碼，整個裝置為發送狀態，單穩電路的脈衝寬度由集成片IC9的Q和S端連接的電阻R11和電容C13決定，當單穩電路轉入穩定狀態時，其Q端高電平變成低電平，整體裝置自動由發送轉為接收；另一方面，非門IC13輸出的高電平經或門IC12觸發雙穩電路集成片IC7，使其Q變為低電平，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變成數據，集成片IC1的A/D轉換結束，其5腳為低電平送至控制邏輯的M4端，經非門IC11反相為高電平，輸出一路經或門IC12觸發雙穩集成片IC7，使其Q端由低變高，A/D轉換的集成片IC1 WR為高電平，另一路觸發單穩電路集成片IC10，使Q端由高變低，A/D處於讀數據狀態，由其D0至D7端將數據送給集成片IC2編碼，與地址一起發送給集成片IC10轉為穩態後，A/D的RD和WR端均為高電平，A/D停止工作。以上發送過完成溫度、流量等數據採集功能。
當控制中心發送信號時，本裝置把接收到的數據由集成片IC2送到非門IC14D0端和IC15的D7端，當D0端為「1」，D7端為「0」時，經非門IC14和IC15反相，觸發集成片IC16，使Q端為高電平，三極體Q1導通，由C端輸出電流工作信號，控制執行機構。
如本裝置採用於供暖系統，可以把各個樓供熱的使用溫度數據採集後，經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使繼電器工作，使某供熱用戶的節能閥門自動打開，熱水不流進這個不需要供暖的用戶(如夜間圖書館、食堂等)，達到節能的目的。當這個用戶需要供暖時，控制中心發來的數據D0＝0，D7＝1，電路工作相反，恢復供暖。上述邏輯控制電路僅採用了2位數據，若採用8位數據可供給4路控制信號。另外邏輯控制電路還可採用單片機MCS系列電路，如MCS-48型或MCS-S1型或MCS-96，均可實現上述工作性能。
本實用新型的優點和效果如下1、採用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位數據，可以和8位A/D匹配，傳送的數據位數比其它編碼器多。
2、調頻、解頻電路主要採用集成片LM567音頻鎖相環，實現了對數位訊號的調頻和解調，抗幹擾能力強，抑制了其它載頻和雜波的幹擾。
3、在功率放大電路中，採用D類功放電路，與其它電力線載波應用相比，發送功率大，效率高，覆蓋區域大。
4、本裝置實現了數據採集，處理與對執行機構控制一體化，其通用性強；可採集8位數據，提高了整個系統的技術性能，擴大了控制範圍；還可採集8路開關量，用於防盜、防火等告警系統。
權利要求1.電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，包括調頻、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，其特徵是由A/D轉換器集成片IC1組成A/D轉換電路，輸入A端連接模擬信號傳感器，A/D轉換器集成片IC1的1、2、3、5腳依次連接邏輯控制電路M1至M4，輸出轉換的8位二進位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端連接調頻、解頻電路，經將調解的信號整形為矩形脈衝，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腳一方面輸入至調頻、解頻電路作為調製信號，對載波調頻，另一方面連接邏輯控制電路K端作為解碼有效的指示，邏輯控制電路C端輸出連接執行機構控制電路。
2.根據權利要求1所述的電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，其特徵是在A/D轉換電路中，A/D轉換器集成片IC1的11腳連接串聯的電阻R1和電容C1，A/D轉換器集成片IC1的4腳接電阻R1和電容C1結點，9腳接電位器W1，6腳為輸入端A連接模擬信號傳感器。
3.根據權利要求1所述的電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，其特徵是在編解碼電路中，編解碼器集成片IC2的11至18腳連接A/D轉換器集成片IC18位數據輸出端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.根據權利要求1所述的電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，其特徵是在放大整形電路中，調頻、解頻電路的信號經F1端、電容C10、電阻R7接串聯的非門IC5和IC4，非門IC4輸出端連接比較器集成片IC3的2腳，經整形變成規則的矩形脈衝由集成片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由F2端輸入，連接收發轉換作用的二極體D1和D2結點，二極體D1和D2另一端分別連接非門IC4輸出端和IC5輸入端。
5.根據權利要求1所述的電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，其特徵是在邏輯控制電路中，雙D觸發器集成片IC7、IC9和IC10為兩個雙D觸發器，其中集成片IC7組成雙穩態觸發器，集成片IC9和IC10組成兩個單穩態觸發器，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腳和調頻解頻電路L腳，或門IC8輸出11腳經非門集成片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觸發器集成片IC10的1腳、與門集成片IC6的1腳和雙D觸發器集成片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端分別經非門IC14和IC15，並與或門IC8輸出11端一起連接四或非門IC16輸入端，由四或非門構成R-S觸發器的Q端經電阻R12、三極體Q1，由C端輸出控制執行機構的信號。
6.根據權利要求1所述的電力線載波數據傳輸系統的採集控制裝置，其特徵是邏輯控制電路也可採用MCS系列單片微機，或MCS-48，或MCS-S1，或MCS-96。
專利摘要本實用新型涉及電子線載波數據傳輸系統的採集、控制裝置。目的是採集多位數據或開關信號，傳送多位控制信號，控制執行機構合理有效的工作。主要構成是調頻、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轉換電路、編解碼電路、放大整形電路、控制邏輯電路。主要優點是編碼、解碼合為一體，具有8位數據，傳送位數多；實現了數據採集/處理與對執行機構控制一體化，通用性強，提高了整個系統的技術性能。
文檔編號H04B3/54GK2253891SQ95245470
公開日1997年5月7日 申請日期1995年12月12日 優先權日1995年12月12日
發明者丁甲龍, 董明顯, 樊志宏 申請人:丁甲龍, 董明顯, 樊志宏