一種電源線斬波通信收發電路的製作方法

2023-06-20 09:26:56 3

專利名稱：一種電源線斬波通信收發電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種低壓直流電源線與數據信號線同時傳輸的電路，屬於通信與現場總線傳輸領域。
背景技術：
在工業控制、智能樓宇、設備監控等領域，大量存在將現場分散的檢測點和控制點通過總線技術進行連接的需求。目前常用的總線技術有RS485、CAN、ProfiBus等。與集中式的星型連線相比，總線方式可大大減少連線的總長度和布線的複雜度。每個總線模塊的接口只需兩對線一對電源線和一對信號線。
為了進一步減少連線，目前也有通過一對線同時傳輸信號和電源的技術。這些技術一般是採用在電源線上進行載波信號疊加的方法。採用這種方法存在以下缺點1、成本增加；2、傳輸距離和傳輸速度受到限制；3、總線上節點數受限；4、對電源和接收設備的性能要求增加。因此，設計一種低成本的簡單的電源線通信收發電路成為需要。

發明內容
本發明的目的是提供一種在一對線上能同時實現電源供應和數據信號傳輸的電源線斬波通信收發電路。
本發明的電源線斬波通信收發電路包括主機電路和從機電路兩部分，主機電路包括第一微控制器/微處理器，由場效應電晶體、第一三極體、第二三極體、第三三極體構成的電子開關邏輯電路，直流電源、第一穩壓晶片和電阻，第二三極體和第三三極體的基極分別與第一微控制器/微處理器的兩個輸出引腳相連，第二三極體和第三三極體的發射極均接地，第三三極體的集電極與第三電阻的一端相連，第三電阻的另一端和第一三極體的集電極及場效應電晶體的門極共接，第二三極體的集電極通過第二電阻與第一三極體的基極相連，場效應電晶體的源極與第一電阻的一端相連，第一電阻的另一端和第一三極體的發射極及直流電源的正端共接，場效應電晶體的漏極和電源通信總線的正端及第四電阻的一端相連，第四電阻的另一端與第五電阻的一端及第一微控制器/微處理器的輸入引腳相連，第五電阻的另一端和電源通信總線的負端接地，並在電源通信總線的正負端之間並接第六電阻，第一穩壓晶片的電壓輸入端與直流電源的正端相連，第一穩壓晶片的電壓輸出端與第一微控制器/微處理器的電壓輸入端相連；從機電路包括第二微控制器/微處理器，由第四三極體、第五三極體和二極體構成的電子開關邏輯電路，儲能電容，第二穩壓晶片和電阻，第二微控制器/微處理器的輸出引腳與第五三極體的基極相連，第五三極體的發射極接地，集電極通過第七電阻與第四三極體的基極相連，第四三極體的集電極和二極體的正端及電源通信總線的正端共接，第四三極體的發射極和二極體的負端及儲能電容的正端共接，儲能電容的負端接地，電源通信總線的正端與第二穩壓晶片的電壓輸入端及第八電阻的一端相連，第八電阻的另一端和第九電阻的一端及第二微控制器/微處理器的輸入引腳相連，第九電阻的另一接地，第二穩壓晶片的電壓輸出端與第二微控制器/微處理器的電壓輸入端相連。
上述的第一、第二微控制器/微處理器可以採用各種型號的微控制器/微處理器。第一、第二穩壓晶片根據不同的供電要求，可以採用相應型號的穩壓晶片。
本發明的電源線斬波通信收發電路的工作原理主機電路的第一微控制器/微處理器通過控制主機的電子開關邏輯電路將數位訊號調製成開關脈衝發送到電源線上，將電源線上的電壓斬波，以兩種不同的脈衝寬度分別表示「0」和「1」信號，使電源線成為帶有數位訊號信息的電源通信線；從機電路從電源通信線上接收主機電路發送的脈衝信號，並同時允許在主機電路發送間隙，通過從機電路的第二微控制器/微處理器控制從機的電子開關邏輯電路，在主機電路發送的低電壓上，疊加返回「0」或「1」信號；主機電路同時從電源通信線上獲得從機電路返回的信號，從而完成電源總線上的通信過程。
本發明的電源線斬波通信收發電路結構簡單，在一對線上便可同時實現電源供電和信號通信的功能，大量的節省了物理連線的長度，簡化了邏輯連線的複雜度，在構成總線通信方式時，具有可掛節點多，線上電壓損耗小，通信質量高等優點。


圖1是主機電路構成原理圖；圖2是從機電路構成原理圖。
具體實施方法本發明的電源線斬波通信收發電路包括主機電路和從機電路兩部分，主機電路參照圖1，包括第一微控制器/微處理器U1，由場效應電晶體S1、第一三極體S2、第二三極體S3、第三三極體S4構成的電子開關邏輯電路，直流電源DC、第一穩壓晶片U2和電阻，第二三極體S3和第三三極體S4的基極分別與第一微控制器/微處理器U1的兩個輸出引腳I/O2、I/O3相連，第二三極體S3和第三三極體S4的發射極均接地，第三三極體S4的集電極與第三電阻R3的一端相連，第三電阻R3的另一端和第一三極體S2的集電極及場效應電晶體S1的門極共接，第二三極體S3的集電極通過第二電阻R2與第一三極體S2的基極相連，場效應電晶體S1的源極與第一電阻R1的一端相連，第一電阻R1的另一端和第一三極體S2的發射極及直流電源DC的正端共接，場效應電晶體S1的漏極和電源通信總線的正端及第四電阻R4的一端相連，第四電阻R4的另一端與第五電阻R5的一端及第一微控制器/微處理器U1的輸入引腳I/O1相連，第五電阻R5的另一端和電源通信總線的負端接地，並在電源通信總線的正負端之間並接第六電阻R6，第一穩壓晶片U2的電壓輸入端Vin與直流電源DC的正端相連，第一穩壓晶片U2的電壓輸出端Vout與第一微控制器/微處理器U1的電壓輸入端DCC相連；從機電路參照圖2，包括第二微控制器/微處理器U3，由第四三極體S5、第五三極體S6和二極體D1構成的電子開關邏輯電路，儲能電容C3，第二穩壓晶片U4和電阻，第二微控制器/微處理器U3的輸出引腳I/O2與第五三極體S6的基極相連，第五三極體S6的發射極接地，集電極通過第七電阻R7與第四三極體S5的基極相連，第四三極體S5的集電極和二極體D1的正端及電源通信總線的正端共接，第四三極體S5的發射極和二極體D1的負端及儲能電容C3的正端共接，儲能電容C3的負端接地，電源通信總線的正端與第二穩壓晶片U4的電壓輸入端Vin及第八電阻R8的一端相連，第八電阻R8的另一端和第九電阻R9的一端及第二微控制器/微處理器U3的輸入引腳I/O1相連，第九電阻R9的另一接地，第二穩壓晶片U4的電壓輸出端Vout與第二微控制器/微處理器U3的電壓輸入端DCC相連。
從機電路中的第四三極體S5和二極體D1也可用一個帶有反並二極體的場效應電晶體代替。
主機電路中的電子開關邏輯電路由第一微控制器/微處理器U1的輸入輸出I/O口控制，將數位訊號調製成開關脈衝發送到電源通信總線上，在電源通信總線上以兩種不同的脈衝寬度分別表示「0」和「1」信號；從機電路中的電子開關邏輯電路由第二微控制器/微處理器U3的輸入輸出I/O口控制，在主機電路發送信號的空隙，即低電壓上，疊加返回「0」或「1」信號；主機電路和從機電路都可通過信號接收電路接收到來自電源通信總線上的電壓脈衝信號，從而完成電源總線上的通信過程。
權利要求
1.一種電源線斬波通信收發電路，其特徵是包括主機電路和從機電路兩部分，主機電路包括第一微控制器/微處理器(U1)，由場效應電晶體(S1)、第一三極體(S2)、第二三極體(S3)、第三三極體(S4)構成的電子開關邏輯電路，直流電源(DC)、第一穩壓晶片(U2)和電阻，第二三極體(S3)和第三三極體(S4)的基極分別與第一微控制器/微處理器(U1)的兩個輸出引腳(I/O2)、(I/O3)相連，第二三極體(S3)和第三三極體(S4)的發射極均接地，第三三極體(S4)的集電極與第三電阻(R3)的一端相連，第三電阻(R3)的另一端和第一三極體(S2)的集電極及場效應電晶體(S1)的門極共接，第二三極體(S3)的集電極通過第二電阻(R2)與第一三極體(S2)的基極相連，場效應電晶體(S1)的源極與第一電阻(R1)的一端相連，第一電阻(R1)的另一端和第一三極體(S2)的發射極及直流電源(DC)的正端共接，場效應電晶體(S1)的漏極和電源通信總線的正端及第四電阻(R4)的一端相連，第四電阻(R4)的另一端與第五電阻(R5)的一端及第一微控制器/微處理器(U1)的輸入引腳(I/O1)相連，第五電阻(R5)的另一端和電源通信總線的負端接地，並在電源通信總線的正負端之間並接第六電阻(R6)，第一穩壓晶片(U2)的電壓輸入端(Vin)與直流電源(DC)的正端相連，第一穩壓晶片(U2)的電壓輸出端(Vout)與第一微控制器/微處理器(U1)的電壓輸入端(DCC)相連；從機電路包括第二微控制器/微處理器(U3)，由第四三極體(S5)、第五三極體(S6)和二極體(D1)構成的電子開關邏輯電路，，儲能電容(C3)，第二穩壓晶片(U4)和電阻，第二微控制器/微處理器(U3)的輸出引腳(I/O2)與第五三極體(S6)的基極相連，第五三極體(S6)的發射極接地，集電極通過第七電阻(R7)與第四三極體(S5)的基極相連，第四三極體(S5)的集電極和二極體(D1)的正端及電源通信總線的正端共接，第四三極體(S5)的發射極和二極體(D1)的負端及儲能電容(C3)的正端共接，儲能電容(C3)的負端接地，電源通信總線的正端與第二穩壓晶片(U4)的電壓輸入端(Vin)及第八電阻(R8)的一端相連，第八電阻(R8)的另一端和第九電阻(R9)的一端及第二微控制器/微處理器(U3)的輸入引腳(I/O1)相連，第九電阻(R9)的另一接地，第二穩壓晶片(U4)的電壓輸出端(Vout)與第二微控制器/微處理器(U3)的電壓輸入端(DCC)相連。
2.根據權利要求1所述的電源線通信收發電路，其特徵是從機電路中的第四三極體(S5)和二極體(D1)可為一個帶有反並二極體的場效應電晶體。
全文摘要
本發明公開的電源線通信收發電路包括主機電路和從機電路兩部分，主機電路中的電子開關邏輯電路控制電子開關將數位訊號調製成開關脈衝發送到電源線上，以兩種不同的脈衝寬度分別表示「0」和「1」信號；從機電路從電源通信線上接收主機電路發送的脈衝信號，並同時允許在主機電路發送間隙，通過從機電路的微控制器/微處理器控制從機的電子開關邏輯電路，在主機電路發送的低電壓上，疊加返回「0」或「1」信號，從而完成電源總線上的通信過程。本發明的結構簡單，在一對線上可同時實現電源供電和信號通信的功能，大量地節省了物理連線的長度，簡化了邏輯連線的複雜度，在構成總線通信方式時，具有可掛節點多，線上電壓損耗小，通信質量高等優點。
文檔編號H04B3/54GK1921329SQ20061005337
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月13日 優先權日2006年9月13日
發明者吳建德, 何湘寧 申請人:浙江大學