专利名称：一种基于低压电力线的通信方法及通信装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于电压电力线的通信方法及通信装置。
背景技术：
低压电力线载波通信(Power Line Communication, PLC)是指利用已有的低压电力线网络作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显着特点，因而具有很高的应用潜力。低压电力线载波通信这种传输信道分布广泛、无需另建、即插即用、移动方便的特点对于满足人们的需求具有很强的吸引力，该技术现在正日益弓I起人们的关注。现有低压电力线载波通信存在成本高、抗干扰能力弱、传输距离不长等缺陷；目前在中国，即使欧美国家成熟的低压电力线通信产品在我国的使用效果却很不理想，甚至不能使用。因此，需要采用一种性价比较高的载波通信处理方式，选择适当的调制解调技术， 进行数据准确、稳定和长距离的传输，以满足当前家庭网络的不断发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于低压电力线的通信方法及通信装置，通过实施该技术方案，解决现有PLC通信成本高、抗干扰能力弱、传输距离不长等缺陷。为了解决上述问题，本发明提出了一种基于低压电力线的通信方法，包括对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。所述对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测包括将正弦交流电进行不经过滤波的全波整流，经过比例降压、比较器、整形电路，变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换具有一定占空比的方波信号。所述对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号包括针对工频正弦交流电每个周期内的正半周或者负半周的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号。所述信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息包括信号接收端解调信号时，根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理，判断出所述传输信息所代表的数据信息。所述传输信息包括同步帧头、通信目的地址、功能数据和校验码。相应的，本发明实施例还提供了一种通信装置，所述通信装置包括相位检测电路，用于对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；调制电路，用于对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的1 4个固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；采样处理电路，用于在信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。所述相位检测电路用于将将正弦交流电经过全波整流，经过比例降压、比较器、整形电路，变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换具有一定占空比的方波信号。所述调制电路针对工频正弦交流电每个周期内的正半周或者负半周的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号。所述采样处理电路根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理，判断出所述传输信息所代表的数据信息。所述传输信息包括同步帧头、通信目的地址、功能数据和校验码。通过实施本发明实施例的技术，可通过低压电力线可靠传输距离1000米左右，传送距离远，抗干扰能力强，而且具有低成本的优点，可以广泛的运用于家居电器控制、电力线抄表、路灯控制、楼宇自动化等多种场合。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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它的附图。图1是本发明实施例中的基于低压电力线的通信方法流程图；图2是本发明实施例中的IOOHz中断信号检测信号产生示意图；图3是本发明实施例中的信号调制电路结构原理图；图4是本发明实施例中的信号采样处理电路结构原理图；图5是本发明实施例中的通信装置结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例中的技术是在低压电力线的工频正弦交流电每个周期内不管是正半周还是负半周的固定电压相位处(有1 4处)加一瞬时零脉冲信号。经过该脉冲信号调制后，在正弦交流电的每个周期内不管是正半周还是负半周的固定电压相位处(有1 4 处)就有一固定宽度的零脉冲，在信号接收端解调信号时可根据该固定电压相位处的这个固定宽度的脉冲类型来识别低压电力线上传输的信息。具体的，图1示出了本发明实施例中的基于低压电力线的通信方法流程图，包括如下步骤SlOl 对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；该步骤具体针对工频正弦交流进行固定电压相位检测，即首先工频正弦交流电进行不经过滤波的全波整流，然后经过比例降压、比较器、整形电路，变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换的具有一定占空比的IOOHz方波信号，由此方波给微控制器提供 IOOHz的外部中断信号。正弦交流电、整流后的交流电以及IOOHz的方波信号如图2所示。S102 对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的1 4个固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；该步骤主要完成发送数据在低压电力线上得调制工作，从而实现数据信息在电力线上的传送，其调制电路硬件原理图如图3中所示，其中N为交流零线输入，信号地和火线 L相连，电阻R2、R3构成分压电路，保证F点电压不低于-5V。D点是信号调制的数据输入端，在传输一位数据“0”时，D点一直为幅值5V的高电平信号，此时与非门Ul的输入端为高电平状态，输出端为低电平状态，则与非门U2的输入端为低电平，输出端为高电平，三极管T3导通，大功率三极管T1、T2的基极和发射极之间没有电压差，因此Τ1、Τ2不导通，因而没有零脉冲信号调制到低压电力线上；在传输一位数据“1”时，D点出现一个持续时间很短的低电平信号(这个低电平信号的脉宽由Cl和微控制器程序决定)，在Ul的输入端出现一个零脉冲信号，Ul输出端出现一个脉宽相等高电平脉冲信号，相应U2输出端出现一个脉宽相等的低电平脉冲信号，此时三极管Tl导通，使工频交流电的火线L和零线N反向瞬时导通；与此同时三极管Τ3截止，导致三极管Τ2的基极和发射极之间有负电压差使Τ2瞬时导通，从而使工频交流电的火线L和零线N正向瞬时导通。Tl三极管在工频交流电负半周固定相位处(有1 2处)瞬时导通时有电流流过，Τ2三极管在工频交流电正半周固定相位处(有1 2处)瞬时导通时有电流流过，因此不管在工频交流电电压正半周还是负半周，电力线上只要传输数据“1”，在电力线上都可以出现一个瞬时零脉冲信号。因此在工频交流电一个周期内有1 4处均可以传输数据信息。S103 将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；S104:信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。该步骤在具体实施时，信号接收端解调信号时，根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理，判断出所述传输信息所代表的数据信息。针对该步骤，图4示出了本发明实施例中的信号采样处理电路硬件原理图，其中 信号地和火线L相连，m点为低压电力线的零线N与火线L经过全波整流(不滤波)后的信号(如图1中整流后的交流电波形)。电容Cl起到低频滤波的作用，瞬时脉冲可以通过。 电力线上调制的脉冲信号从m进入解调电路。R1、R2构成分压电路，使Ul同相输入端的直流分量电位为IV左右，电容Cl和电阻R2也构成分压滤波电路，使Rl两端的交流电压幅值小于4V，保护电路不受损坏。电力线上传输一位数据“0”时电压比较器Ul同向输入端电压一直高于反向输入端电压，Ul输出为高，因此E点的输出一直为零。当电力线上传输一位数据“1”时，在正弦交流电为5V的相位处出现零脉冲信号，因此在电压比较器Ul同向输入端将会瞬时产生一个电位低于信号地的电压脉冲，使得电压比较器Ul输出端产生一个低电平脉冲信号，经与非门的反向在E点产生一个幅值为5V的高电平脉冲信号，微控制器根据IOOHz的中断信号在固定相位处对该脉冲信号进行采样处理。进一步需要说明的是，这里的传输信号包括同步帧头(一般为8位)、通信目的地址(一般为8位)和功能数据(一般为16位)以及校验码(一般为8位)等相关信息，通过该通信方法，可以通过低压电力线可靠传输距离达到1000米以上，其具有传输距离远、 扛干扰能力强，且具有成本低等优点，具有很好的应用价值，基于该技术可实现通过PLC连接着的灯具、家居电器、电表等实现智能控制。针对本发明实施例中的PLC通信方法，本发明实施例提供了一种通信装置结构示意图，基于该通信装置实现的方案，一般载有相应的接收器与发送器，具体结构示意图，该接收器与发送器基于低压电力线连接着的，具体可以详细参见图5，该通信装置包括发送器，用于在低压电力线的工频正弦交流电每个周期内不管是正半周还是负半周的固定电压相位处(有1 4处)加一瞬时零脉冲信号。经过该脉冲信号调制后，在正弦交流电的每个周期内不管是正半周还是负半周的固定电压相位处(有1 4处)就有一固定宽度的零脉冲。进一步的，发送器包括相位检测电路，用于对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测。这里的相位检测电路用于将将正弦交流电经过全波整流，经过比例降压、比较器、整形电路， 变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换具有一定占空比的方波信号。其具体工作原理过程如图2中所述。调制电路，用于对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的1 4个固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端。这里的调制电路针对工频正弦交流电每个周期内的正半周或者负半周的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号。其具体工作原理过程如图3中所述。电压电力线，用于传输数据信息。这里的数据信息一般包括同步帧头(一般为8 位)、通信目的地址(一般为8位)和功能数据(一般为16位)以及校验码(一般为8位)
等相关信息。接收器，可根据该固定电压相位处的这个固定宽度的脉冲类型来识别低压电力线上传输的信息。进一步的，接收器包括采样处理电路，用于在信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。这里的采样处理电路根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理， 判断出所述传输信息所代表的数据信息。其采用处理电路具体工作方式如图4中所述。
本发明实施例中的发送器一般位于受控端，用于方便用户实现对家庭设备的控制等目的，而接收器一般位于家电、灯具、家居电器、电表等设备端，这样通过电力线连接即可实现对设备控制的目的。综上，通过实施本发明实施例中的技术方案，可以通过低压电力线可靠传输距离达到1000米以上，其具有传输距离远、扛干扰能力强，且具有成本低等优点，具有很好的应用价值，基于该技术可实现通过PLC连接着的灯具、家居电器、电表等实现智能控制。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种基于低压电力线的通信方法，其特征在于，包括对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。
2.如权利要求1所述的基于低压电力线的通信方法，其特征在于，所述对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测包括将正弦交流电进行不经过滤波的全波整流，再经过比例降压、比较器、整形电路，变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换具有一定占空比的方波信号。
3.如权利要求1所述的基于低压电力线的通信方法，其特征在于，所述对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号包括针对工频正弦交流电每个周期内的正半周或者负半周的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号。
4.如权利要求1至3任一项所述的基于低压电力线的通信方法，其特征在于，所述信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息包括信号接收端解调信号时，根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理，判断出所述传输信息所代表的数据信息。
5.如权利要求4所述的基于低压电力线的通信方法，其特征在于，所述传输信息包括同步帧头、通信目的地址、功能数据和校验码。
6.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括相位检测电路，用于对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；调制电路，用于对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；采样处理电路，用于在信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号， 解析所述低压电力线上传输信息。
7.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于，所述相位检测电路用于将将正弦交流电进行不经过滤波的全波整流，经过比例降压、比较器、整形电路，变成在工频正弦交流电固定相位处进行电平转换具有一定占空比的方波信号。
8.如权利要求6所述的通信装置，其特征在于，所述调制电路针对工频正弦交流电每个周期内的正半周或者负半周的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号。
9.如权利要求6至8任一项所述的通信装置，其特征在于，所述采样处理电路根据每个周期固定电压相位处的固定宽度的调制脉冲识别低压电力线上是否加载有传输信息，并进行相应的采样处理，判断出所述传输信息所代表的数据信息。
10.如权利要求9所述的基于低压电力线的通信方法，其特征在于，所述传输信息包括同步帧头、通信目的地址、功能数据和校验码。
全文摘要
本发明实施例公开了一种基于低压电力线的通信方法，包括对低压电力线的工频正弦交流电进行固定电压相位检测；对基于低压电力线的工频正弦交流电的每个周期上的固定电压相位处施加瞬时零脉冲信号，将传输信息加载在正弦交流电中；将加载传输信息的脉冲信号进行信号调制后，发送到信号接收端；信号接收端解调所述固定电压相位处施加的瞬时零脉冲信号，解析所述低压电力线上传输信息。本发明实施例还公开了一种通信装置，实施本发明，实现了低压电力线通信传送距离远，抗干扰能力强，而且具有低成本的优点。
文档编号H04B3/54GK102447493SQ20121001640
公开日2012年5月9日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者金曙光 申请人:金曙光