一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器的製作方法

2024-01-24 08:23:15 3

本發明涉及的是一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器，屬於工業控制領域。

背景技術：

水冷式中央空調的風機盤管控制面板，主要適用於市場上主流的二管二線制、二管三線制、四管二線制風機盤管；中央空調一般應用於工業控制和公共應用等領域，為大型的應用場合，功率和耗電量比較大，導致企業和公共服務行業的用電能耗也比較大；傳統的中央空調風機盤管控制器採用手動的方式進行操作，中央空調溫度控制人為因素比較多，室內溫度無法做到有效的控制，無法真正實現節能減排的功效。

電力線載波通信技術是指利用電力線傳輸數據的一種通信方式，寬帶載波使用數位化多載波頻分復用技術，將較寬的載波頻帶劃分為多個子載波，分別加載相互正交的高頻載波對數據進行調製，實現多載波並行通信，大大的提高了通訊的速度和通訊的距離，是水冷中央空調控制面板優選的通訊方式。

技術實現要素：

本發明提出的是一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器，其目的是將電力線寬帶載波通訊技術應用於中央空調風機盤管控制器中，使得中央空調實現遠程監控，真正實現節能減排。

本發明的技術解決方案：一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器，其結構包括電源單元、控制單元、處理單元、載波通訊單元、人機互動單元；其中，電源單元的第一輸出端與控制單元的電源輸入端相連，電源單元的第二輸出端與處理單元的電源輸入端相連，電源單元的第三輸出端與載波通訊單元的電源輸入端相連；處理單元的第一信號輸入/輸出端與載波通訊單元的第一信號輸入/輸出端相連，處理單元的第二信號輸入/輸出端與人機互動單元的信號輸入/輸出端相連，處理單元的信號輸出端與控制單元的信號輸入端相連。

本發明的優點：

1）將電力線寬帶載波通訊技術應用於中央空調風機盤管控制器中，能夠實現對中央空調風機盤管控制器的遠程控制；

2）寬帶載波通信速率高，可以在極短的時間內完成數據的傳輸，可以大大降低遭受突發乾擾的影響，即使一次通信失敗，也可以迅速進行重發，確保數據可靠；

3）通過寬帶載波通訊技術的中繼功能，可以大大提高風機盤管控制器的傳輸距離，真正實現遠程控制和節能減排。

附圖說明

附圖1是基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器的結構示意圖。

附圖2是載波通訊單元與處理單元關聯圖。

附圖3是處理單元與控制單元關聯圖。

附圖4是載波通訊單元系統框圖。

附圖5為帶通濾波器及其限幅電路。

附圖6為濾波耦合電路。

具體實施方式

一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器，其結構包括電源單元、控制單元、處理單元、載波通訊單元、人機互動單元；其中，電源單元的第一輸出端與控制單元的電源輸入端相連，電源單元的第二輸出端與處理單元的電源輸入端相連，電源單元的第三輸出端與載波通訊單元的電源輸入端相連；處理單元的第一信號輸入/輸出端與載波通訊單元的第一信號輸入/輸出端相連，處理單元的第二信號輸入/輸出端與人機互動單元的信號輸入/輸出端相連，處理單元的信號輸出端與控制單元的信號輸入端相連。

所述的電源單元包括ACDC電源轉換及其相關電路，ACDC採用隔離反激式電源變換，AC輸入電壓範圍為176V-264V；DC輸出電壓為12V，輸出電流為250mA；ACDC初級與次級隔離電壓為2500V。

所述的控制單元的信號輸入端包括HT輸入埠、CL輸入埠、HF輸入埠、MF輸入埠、LF輸入埠，HT輸入埠、CL輸入埠、HF輸入埠、MF輸入埠、LF輸入埠分別與處理單元信號輸出端上的HT輸出埠、CL輸出埠、HF輸出埠、MF輸出埠、LF輸出埠對應相接；所述HT輸入埠、CL輸入埠、HF輸入埠、MF輸入埠、LF輸入埠分布在控制單元中的5個控制繼電器上，5個控制繼電器的開合由處理單元進行實時控制，5個控制繼電器所控制的輸出狀態包括製冷、制熱、高速風、中速風和低速風等，體現在中央空調風機盤管控制器的輸出狀態主要包括製冷、制熱、高速風、中速風和低速風等。

所述的控制單元中還包括外圍電路。

所述的處理單元包括主MCU及其外圍電路，如圖2和圖3所示，處理單元的信號輸出端與控制單元的信號輸入相連；處理單元的第一信號輸入/輸出端與載波通訊單元的信號輸入/輸出端相連；處理單元主要採集溫度等環境變量，通過載波通訊單元發送給集中器和主臺軟體，主臺軟體和集中器可以設定相應控制參數，再通過載波通訊單元下發控制命令給處理單元，處理單元最後再對控制單元進行控制，從而實現對中央空調的製冷、制熱和風速等控制功能。

所述的人機互動單元包括液晶顯示面板、按鍵等人機互動組件，液晶顯示面板方便用戶實時查看溫度、風速和模式等參數，按鍵能夠保證用戶也能對液晶顯示面板進行一些優先級比較低的參數設定。

所述的載波通訊單元包括調製解調部分、存儲部分、接收部分、發送部分和濾波耦合電路；其中，調製解調部分的第一信號輸入/輸出端與處理單元的第一信號輸入/輸出端相連，調製解調部分的第二信號輸入/輸出端與存儲部分的信號輸入/輸出端相連，調製解調部分的信號輸出端與接收部分的信號輸入端相連，調製解調部分的信號輸入端與發送部分的信號輸出端相連；接收部分的信號輸出端與濾波耦合電路的信號輸入端相連；濾波耦合電路的信號輸出端與發送部分的信號輸入端相連；濾波耦合電路的電力線接口與低壓電力線相連。

所述調製解調部分的第一信號輸入/輸出端包括RXD輸出埠、TXD輸入埠、RST輸入埠、EVENT輸入埠；其中RXD輸出埠與處理單元第一信號輸入/輸出端中的RXD輸入埠相連，TXD輸入埠與處理單元第一信號輸入/輸出端中的TXD輸出埠相連，RST輸入埠與處理單元第一信號輸入/輸出端中的RST輸出埠相連，EVENT輸入埠與處理單元第一信號輸入/輸出端中的EVENT輸出埠相連。

所述調製解調部分頻率帶寬為2M-12MHZ，採用基於OFDM的DMT調製方式，不同於傳統的OFDM調製方式，使用自適應載波算法瞬時計算所有子通道的信噪比，根據其結果動態的為各信道添加負載，同時預測下一瞬間的信噪分布並且自行學習電網幹擾概算，有效規避幹擾，優化載波質量，並從根本上降低了寬帶載波晶片的功耗。

所述存儲部分包括存儲晶片及其外圍電路，主要用來存儲系統軟體及部分數據。

所述發送部分包括線路驅動放大器及其外圍電路組成，使用THS6214線路驅動放大器。

所述接收部分包括帶通濾波器及其限幅電路，帶通濾波器僅允許有用的寬帶載波信號通過，限幅電路過濾外部過壓信號，防止外部幹擾對調製解調單元造成損壞。帶通濾波器及其限幅電路（如圖5所示），寬帶載波接收電路將外部輸入的差分信號，經過帶通濾波器，輸入到MCU的模擬前端進行調製解調；

載波通訊單元的輸入管腳增加了雙保護二極體電路D10和D14。C1、C2與載波通訊單元內部組成高通濾波器；寬帶載波接收電路為2M-12M的帶通濾波器，其中為5階2M的高通濾波器，3階12M的低通濾波器。

所述濾波耦合電路包括濾波電路、耦合電路、信號變壓器、高通濾波器、保護電路和電力線接口，濾波耦合電路（如圖6所示）用於低壓電力線與發送部分和接收部分之間的信號傳輸，電力線接口接收到信號後依次通過保護電路、高通濾波器、信號變壓器，保護電路過濾外部過壓信號。對照圖6的濾波耦合電路，C11為Y1，4.7nF的安規電容，形成高通濾波器，高通濾波器對低壓電力線50Hz信號的阻隔並使寬帶載波信號可以雙向通過；D1為保護TVS管，用以抑制電路線上的高脈衝幹擾；T1為信號變壓器，頻率響應的曲線在0.5MHZ到12MHZ的頻帶內衰減小於1dB，信號變壓器發送部分接口與接收部分接口與信號變壓器相連進行信號和數據的收發。

一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器通過電力線寬帶載波通訊技術，使得中央空調風機盤管控制器實現了遠程控制功能，電力線寬帶載波通訊可以在電力線上高速傳輸數位訊號，便於採集信號數據和處理信號數據；電力線寬帶載波通訊具有多級中繼功能，可以大大提高載波的通訊距離，真正實現遠程控制，總之，通過一種基於電力線寬帶載波通訊技術的風機盤管控制器實現了節能減排的功效。