基于电力载波的86盒控制电路及86盒的制作方法

1.本实用新型涉及电力载波通信技术领域，特别是涉及一种基于电力载波的86盒控制电路及86盒。


背景技术：

2.plc是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。电力载波通信利用现有电力线基础设施，为在许多工业应用引进只能监控和控制提供了经济高效的方法。
3.电力载波信号在传输过程中，由于配电变压器对电力载波信号具有阻隔作用，电力载波信号通常仅在该配电变压器的区域内进行传输；又因电网中存在跨配电变压器共零线串扰现象，所以电力载波信号将受到阻性负载、感性负载、容性负载、大功率负载和小功率负载在电力线上叠加形成的噪声的严重干扰。然而，传统的滤波保护装置在抑制上述噪声的干扰时，也将过滤掉部分电力载波信号，从而导致电力载波通信能力的下降以及通信数据的缺失。


技术实现要素：

4.本实用新型所解决的第一个技术问题是要提供一种基于电力载波的86盒控制电路，其能够用于进行电力载波通信。
5.本实用新型所解决的第二个技术问题是要提供一种86盒，其能够用于进行电力载波通信。
6.上述第一个技术问题通过以下技术方案进行解决：
7.载波通信模块，载波通信模块包括第一安规电容和耦合变压器；其中，第一安规电容的第一端用于连接市电工频电网的火线，第一安规电容的第二端连接耦合变压器的初级线圈的第一端；耦合变压器的初级线圈的第二端用于连接市电工频电网的零线；耦合变压器的次级线圈用于连接与市电工频电网上的设备进行电力载波通信的外接设备；
8.滤波模块，滤波模块包括共模电感和第二安规电容；共模电感的第一输入端连接第一安规电容的第一端，共模电感的第二输入端连接耦合变压器的初级线圈的第二端，共模电感的第一输出端连接第二安规电容的第一端，共模电感的第二输出端连接第二安规电容的第二端；
9.电压转换模块，连接第二安规电容的第一端和第二端，用于对第二安规电容的第一端和第二端之间的交流电信号进行整流和降压处理，并输出第一直流电信号。
10.上述基于电力载波的86盒控制电路有助于防止载波通信电路前端的大容量滤波电容对电力载波信号的吸收以导致载波通信性能降低的情况，从而也就实现在保证电力载波通信过程中的抗干扰能力的同时，提高基于电力载波的86盒控制电路的通信能力，以使基于电力载波的86盒控制电路的通信性能更加稳定可靠；此外，基于电力载波的86盒控制
电路的电路结构更加精简，也整体上降低了86盒控制电路的整体成本。
11.在其中一个实施例中，滤波模块还包括第一差模电感和第二差模电感；其中，第一差模电感的一端连接第一安规电容的第一端，另一端连接共模电感的第一输入端；第二差模电感的一端连接耦合变压器的初级线圈的第二端，另一端连接共模电感的第二输入端。因此，本实施例可以进一步降低电压转换模块以及直流降压模块对市电工频电网的火线和零线产生的噪声干扰，也可以滤波模块的阻抗，从而抑制电力载波信号的衰减。
12.在其中一个实施例中，电压转换模块包括：电压转换芯片，连接第二安规电容的第一端和第二端，用于对第二安规电容的第一端和第二端之间的交流电信号进行整流和降压处理，并输出第一直流电信号。因此，本实施例采用已封装的电压转换芯片，从而避免由分立元件和外围电路构成的电压变换电路所导致的占用体积过大的问题，防止复杂电路造成的电气干扰以及86盒内空间拥挤，从而实现在保证原有的带载能力和电力载波通信性能的同时，又做到电路精简化和降低制造成本，满足了用户的基本使用需求，进一步基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
13.在其中一个实施例中，电压转换模块还包括：稳压滤波器，连接电压转换芯片，用于接收第一直流电信号，还用于对第一直流电信号进行稳压和滤波处理，并输出第二直流电信号。因此，本实施例可以利用经过稳压和滤波处理的第二直流电信号向外接设备和单片机进行供电，提高了基于电力载波的86盒控制电路的稳定性，进一步降低电压转换模块以及直流降压模块对市电工频电网的火线和零线产生的噪声干扰。
14.在其中一个实施例中，电压转换芯片的电压输出范围为11.5v～12.5v。因此，本实施保证了电压转换芯片的带载能力，降低了制造成本。
15.在其中一个实施例中，86盒控制电路还包括：直流降压模块，连接电压转换模块，用于接收第一直流电信号，还用于对第一电信号进行降压处理，并输出第三直流电信号。因此，本实施例可以利用第三直流电信号可以向外接设备和单片机进行供电，同时因为第三直流电信号经过了降压处理，所以可以通过第三直流电信号向更多类型的外机设备和单片机进行供电，提高了基于电力载波的86盒控制电路的便利性和适用范围。
16.在其中一个实施例中，86盒控制电路还包括：过压保护模块，过压保护模块的第一输入端用于连接火线，过压保护模块的第二输入端用于连接零线，过压保护模块的第一输出端连接第一安规电容的第一端，过压保护模块的第二输出端连接耦合变压器的初级线圈的第二端。因此，本实施例提高了基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
17.在其中一个实施例中，过压保护模块包括保险管和压敏电阻；保险管的第一端用于连接火线，保险管的第二端连接压敏电阻的第一端和第一安规电容的第一端；压敏电阻的第二端用于连接零线和耦合变压器的初级线圈的第二端。因此，本实施例提高了基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
18.在其中一个实施例中，载波通信模块还包括单片机；单片机的通信串口连接耦合变压器的次级线圈；单片机用于连接外接设备。因此，提高了基于电力载波的86盒控制电路的便利性。
19.上述第二个技术问题通过以下技术方案进行解决：
20.一种86盒，包括上述任一实施例中的基于电力载波的86盒控制电路。因此，本实施例提高了86盒的便利性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第一示意性结构图；
23.图2为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第二示意性结构图；
24.图3为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第三示意性结构图；
25.图4为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第四示意性结构图；
26.图5为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第五示意性结构图；
27.图6为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第六示意性结构图；
28.图7为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第七示意性结构图；
29.图8为另一实施例的基于电力载波的86盒控制电路的第八示意性结构图。
具体实施方式
30.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
31.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
32.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
33.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
34.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
35.在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于电力载波的86盒控制电路，该86盒控制电路包括载波通信模块100、滤波模块200和电压转换模块300。
36.载波通信模块100是一种用于进行载波通信的电路模块或器件。载波通信模块100包括第一安规电容110和耦合变压器120。其中，第一安规电容110的第一端用于连接市电工频电网的火线，第一安规电容110的第二端连接耦合变压器120的初级线圈的第一端；耦合变压器120的初级线圈的第二端用于连接市电工频电网的零线。
37.可以理解，本技术所使用的术语“第一端”和“第二端”可在本文中用于描述各种元件中不同的两个端口，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将该元件的一端与
该元件的另一端区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将电阻的第一端称为电阻的第二端，且类似地，可将电阻的第二端称为电阻的第一端。第一端和第二端两者都是电阻的端口，但其不是同一端口。
38.第一安规电容110的设置可以起到强电耦合隔离以及对差模干扰和共模干扰进行滤波的作用，以减小噪声干扰。在其中一个实施例，第一安规电容110的额定电压可以但不限于是市电工频电网的输出电压的1.2～1.5倍。耦合变压器120的次级线圈用于连接与市电工频电网上的设备进行电力载波通信的外接设备。
39.在其中一个实施例中，如图2所示，载波通信模块100还包括单片机130。其中，单片机130的通信串口连接耦合变压器120的次级线圈，还用于连接外接设备。
40.单片机130可以向耦合变压器120的次级线圈输出第一电力载波信号，还用于接收连接在市电工频电网上的设备向市电工频电网输入的电力载波信号，也就实现耦合变压器120的次级线圈与单片机130进行信息传输。又因为耦合变压器120的初级线圈的第一端通过第一安规电容110与市电工频电网的火线连接，以及耦合变压器120的初级线圈的第二端与市电工频电网的零线连接，从而单片机130将从外接设备获取到的数据信号发送给耦合变压器120，以使耦合变压器120将该数据信号耦合至市电工频电网的火线和零线上，并经火线和零线传输至对应的其他设备，进而实现对对应的其他设备的控制和信息传输的电力载波通信。因此，提高了基于电力载波的86盒控制电路的便利性。
41.在一个具体示例中，如图3所示，耦合变压器120的次级线圈包括第一次级线圈121和第二次级线圈122；其中，第一次级线圈121连接单片机130的通信串口中的读取串口，用于读取连接在市电工频电网上的设备向市电工频电网输入的电力载波信号；第二次级线圈122连接单片机130的通信串口中的写入串口，用于向耦合变压器120写入单片机130从外接设备获取的数据信号。因此，提高了基于电力载波的86盒控制电路的通信效率。
42.在一个具体示例中，单片机130可以设置在86盒中，并用于与外接设备连接；单片机130还可以设置在外接设备上；实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
43.在一个具体示例中，连接在市电工频电网上的设备可以是智能家居设备，外接设备可以是智能家居设备的控制终端；智能家居设备分别连接在市电工频电网的火线和零线上，智能家居设备的控制终端上的单片机130与耦合变压器120的次级线圈连接。智能家居设备通过自身的载波通信模块向市电工频电网输入电力载波信号，其中通过第一安规电容110的滤波，并通过耦合变压器120进行耦合以及为强电和弱电之间提供载波信号通路，从而使得智能家居设备和控制终端之间实现电力载波通信。可以理解的是，智能家居设备的控制终端中单片机130可以向耦合变压器120的次级线圈输出数据信号，通过耦合变压器120进行耦合以及为强电和弱电之间提供载波信号通路，并通过第一安规电容110的滤波后，将该数据信号耦合并传输至与市电工频电网的火线和零线连接的智能家居设备中的载波通信模块，从而实现通过智能家居设备控制终端对智能家居设备进行控制和信息传输。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
44.滤波模块200是一种能够对输入信号进行滤波处理的电路或器件。其中，滤波模块200包括共模电感210和第二安规电容220。其中，共模电感210的第一输入端连接第一安规电容110的第一端，共模电感210的第二输入端连接耦合变压器120的初级线圈的第二端，共模电感210的第一输出端连接第二安规电容220的第一端，共模电感210的第二输出端连接
第二安规电容220的第二端。
45.共模电感210用于过滤共模的电磁干扰信号，以起到emi滤波的作用。在一个具体示例中，共模电感210的电感量范围可以但不限于是1mh～30mh，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。第二安规电容220的设置可以起到强电耦合隔离以及减小噪声干扰的作用。由于传统电路中共模电感需要通过大容量的滤波电容与市电工频电网连接，所以大容量的滤波电容在进行滤波的同时也将吸收市电工频电网中传输的电力载波信号，也就导致传统电路的载波通信性能降低以及功率消耗增大。然而，上述滤波模块200中的共模电感210直接与市电工频电网连接，并配合滤波模块200中的第二安规电容220和载波通信模块100中的第一安规电容110，也就避免了大容量滤波电容对电力载波信号的吸收导致载波通信性能的降低，从而也就实现在保证载波通信模块100的抗干扰能力的同时提高载波通信模块的通信能力，以使载波通信模块100的通信性能更加稳定可靠。
46.在其中一个实施例中，如图4所示，滤波模块200还包括第一差模电感230和第二差模电感240。
47.其中，第一差模电感230的一端连接第一安规电容110的第一端，另一端连接共模电感210的第一输入端；第二差模电感240的一端连接耦合变压器120的初级线圈的第二端，另一端连接共模电感210的第二输入端。将第一差模电感230和第二差模电感240分别设置在共模电感210和市电工频电网之间，可以进一步降低电压转换模块300以及直流降压模块400对市电工频电网的火线和零线产生的噪声干扰，也可以滤波模块200的阻抗，从而抑制电力载波信号的衰减。
48.在一个具体示例中，第一差模电感230和第二差模电感240电感量范围可以但不限于是1mh～10mh；若86盒中空间充足，可以将第一差模电感230和第二差模电感240设置在86盒中；若86盒中空间有限，则可以将第一差模电感230和第二差模电感设置在86盒外。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
49.电压转换模块300是一种能够对交流电信号进行整流和降压处理的电路模块或器件。其中，电压转换模块300连接第二安规电容220的第一端和第二端。
50.电压转换模块300对第二安规电容220的第一端和第二端之间的交流电信号进行整流和降压处理，并输出第一直流电信号。因此，利用第一直流电信号可以向外接设备和单片机进行供电，提高了基于电力载波的86盒控制电路的便利性。
51.在其中一个实施例中，如图5所示，电压转换模块300包括电压转换芯片310。其中，电压转换芯片310连接第二安规电容220的第一端和第二端，用于对第二安规电容220的第一端和第二端之间的交流电信号进行整流和降压处理，并输出第一直流电信号，从而实现利用第一直流电信号向外接设备、单片机以及其他电路进行供电。通过采用已封装的电压转换芯片310，从而避免由分立元件和外围电路构成的电压变换电路所导致的占用体积过大的问题，防止复杂电路造成的电气干扰以及86盒内空间拥挤，从而实现在保证原有的带载能力和电力载波通信性能的同时，又做到电路精简化和降低制造成本，满足了用户的基本使用需求，进一步基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
52.在其中一个实施例中，电压转换芯片的电压输出范围为11.5v～12.5v，从而保证了电压转换芯片的带载能力，降低了制造成本。在一个具体示例中，电压转换芯片的型号可以但不限于是da5-220s12g9n3，以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，
在此不进行限制。
53.在其中一个实施例中，如图5所示，电压转换模块300还包括稳压滤波器320。
54.其中，稳压滤波器320连接电压转换芯片310，用于接收电压转换芯片310输出的第一直流电信号，还用于对该第一直流电信号进行稳压和滤波处理，并输出第二直流电信号。因此，可以利用经过稳压和滤波处理的第二直流电信号向外接设备、单片机以及其他电路进行供电，提高了基于电力载波的86盒控制电路的稳定性，进一步降低电压转换模块300以及直流降压模块400对市电工频电网的火线和零线产生的噪声干扰。
55.在一个具体示例中，如图6所示，稳压滤波器320包括滤波电容ec3、滤波电容ec4、电感l1、电容c1、电容c2、电容c3以及稳压二级管zd1。其中，电压转换芯片310的l引脚和第二安规电容220的第一端连接，电压转换芯片310的n引脚和第二安规电容220的第二端连接，电压转换芯片310的c+引脚和滤波电容ec3的正极连接，电压转换芯片310的c-引脚和滤波电容ec3的负极连接，电压转换芯片310的v+引脚连接滤波电容ec4的正极，电压转换芯片310的v-引脚连接滤波电容ec4的负极和接地点gnd，电感l1的第一端连接滤波电容ec4的正极，电感l1的第二端连接+12v电压输出端，电容c1、电容c2和电容c3的第一端连接+12v电压输出端，电容c1、电容c2和电容c3的第二端连接接地点gnd，稳压二级管zd1的阳极连接接地点gnd，稳压二级管zd1的阴极连接+12v电压输出端。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
56.在其中一个实施例中，如图7所示，86盒控制电路还包括直流降压模块400。其中，直流降压模块400连接电压转换模块300。
57.直流降压模块400是一种能够对输入信号进行直流降压处理的电路模块或器件。直流降压模块400可以接收电压转换模块300输出的第一直流电信号，同时还可以对第一电信号进行降压处理，并输出第三直流电信号。因此，利用第三直流电信号可以向外接设备、单片机以及其他电路进行供电，同时因为第三直流电信号经过了降压处理，所以可以通过第三直流电信号向更多类型的外机设备和单片机进行供电，提高了基于电力载波的86盒控制电路的便利性和适用范围。
58.在一个具体示例中，如图6所示，直流降压模块400包括滤波电容ec1、电容c4、电阻r1、第一dc-dc芯片u1、电感l4、电容c5、电阻rj1、电阻rj2、滤波电容ec2、第二dc-dc芯片u2、电容c8、电容c9、电容c10和电感l2。其中，稳压滤波器320中的连接+12v电压输出端连接滤波电容ec1的第一端、电容c4的第一端、电阻r1的第一端和第一dc-dc芯片u1的vin引脚；电阻r1的第二端连接第一dc-dc芯片u1的en引脚；第一dc-dc芯片u1的vout引脚连接电容c5的第一端和电感l4的第一端；第一dc-dc芯片u1的bst引脚连接电容c5的第二端；电感l4的第二端连接电阻rj1的第一端、滤波电容ec2的第一端、第二dc-dc芯片u2的vin引脚和+5v电压输出端；电阻rj1的第二端连接电阻rj2的第一端和第一dc-dc芯片u1的fb引脚；第二dc-dc芯片u2的vout引脚连接电容c8的第一端、电容c9的第一端、电容c10的第一端和电感l2的第一端；电感l2的第二端连接+3.3v电压输出端；滤波电容ec1的第二端、电容c4的第二端、第一dc-dc芯片u1的g引脚、电阻rj2的第二端、滤波电容ec2的第二端、第二dc-dc芯片u2的g引脚、电容c8的第二端、电容c9的第二端和电容c10的第二端连接接地点gnd。其中，+5v电压输出端可以给外接设备供电，+3.3v电压输出端可以给外接设备上的单片机供电。以上仅为具体示例，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
59.在其中一个实施例中，如图8所示，86盒控制电路还包括过压保护模块500。其中，过压保护模块500的第一输入端用于连接市电工频电网的火线，过压保护模块500的第二输入端用于连接市电工频电网的零线，过压保护模块500的第一输出端连接第一安规电容110的第一端，过压保护模块500的第二输出端连接耦合变压器120的初级线圈的第二端。因此，提高了基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
60.在其中一个实施例中，如图6所示，过压保护模块500包括保险管510和压敏电阻520；保险管510的第一端用于连接市电工频电网的火线，保险管510的第二端连接压敏电阻520的第一端和第一安规电容110的第一端；压敏电阻520的第二端用于连接市电工频电网的零线和耦合变压器120的初级线圈的第二端。因此，提高了基于电力载波的86盒控制电路的可靠性。
61.基于此，上述基于电力载波的86盒控制电路通过滤波模块200中的共模电感210直接与市电工频电网连接，从而过滤共模的电磁干扰信号，以起到emi滤波的作用；且，通过滤波模块200中的第二安规电容220和载波通信模块100中的第一安规电容110进行强电耦合隔离以及减小噪声干扰，也就避免了大容量滤波电容对电力载波信号的吸收导致载波通信性能的降低，从而也就实现在保证电力载波通信过程中的抗干扰能力的同时，提高基于电力载波的86盒控制电路的通信能力，以使基于电力载波的86盒控制电路的通信性能更加稳定可靠；此外，基于电力载波的86盒控制电路的电路结构更加精简，也整体上降低了86盒控制电路的整体成本。
62.在一个实施例中，提供一种86盒，该86盒包括上述任一实施例中的基于电力载波的86盒控制电路，从而提高了86盒的便利性。
63.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
64.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
65.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。