一种基于低压电力线的可见光通信载波装置及工作方法与流程

本发明涉及低压电力线载波通信领域和可见光通信领域，尤其涉及一种基于低压电力线的可见光通信载波装置及工作方法。

背景技术：

电力线载波通信是利用电力线作为信息传输媒介进行数据高速传输的一种特殊通信方式。其最大的特点在于利用现有的电力线进行数据传输，因而不需要重新假设网络。而近年来随着低压电力线载波芯片的不断发展和家庭智能系统话题的兴起，这一通信技术正得到越来越多的重视。

近年来，半导体发光器件led得到了快速的发展。这一新型照明方式具有调制性能好、响应灵敏度高、无电磁干扰等优势，可将信号以人眼无法识别的高频进行传输，可以低成本实现高带宽且高速率的无线通信，因而催生出了可见光通信这一集照明和通信功能于一身的全新通信方式。

目前，在可见光通信技术领域中，如何高效地把数据传输到可见光通信系统的发送端是影响该技术大规模应用的一个难题。在现有技术中，一般通过利用wifi技术或蓝牙技术将数据传输到可见光通信系统的发送端，这些方法都需要加装额外的硬件设备，而且传输距离短，穿透能力弱，能应用的环境有限。

因此，亟待提出一种新的用于可见光通信系统的通信载波装置及工作方法，以实现数据的长距离高效传输。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于低压电力线的可见光通信载波装置及工作方法。

本发明的第一个目的通过以下技术方案实现：

一种基于低压电力线的可见光通信载波装置，所述的可见光通信载波装置包括：用于数据转发的低压电力线载波通信模块、用于控制可见光通信系统中led灯闪烁频率的led驱动电路以及分别与低压电力线载波通信模块和驱动电路相连的微处理器，

其中，所述的低压电力线载波通信模块对经由低压电力线传输的信号进行解调并将解调后的信号传输至所述的微处理器，所述的微处理器对解调后的信号进行处理以控制所述的led驱动电路的电平输出，从而通过所述的led驱动电路驱动led灯以不同的频率闪烁。

进一步地，所述的低压电力线载波通信模块包括电力线载波芯片和电力线接口电路；

所述的电力线载波芯片采用sc1128芯片，该芯片是针对电力线通信载波技术而研制的，具有扩频调制/解调器电路，内置扩频/解扩、调制/解调以及与单片机串口通信等功能；

所述的电力线接口电路包括耦合电路、带通滤波器和前级放大器，所述的耦合电路将低压电力线上的信号耦合到带通滤波器上，所述的带通滤波器对信号进行滤波，并通过所述的前级放大器对滤波后信号进行放大，再送入所述的电力线载波芯片进行运算处理。

进一步地，所述的微处理器采用工业级微处理器stm32f103，该芯片是意法半导体(st)公司出品，其内核是cortex-m3；

所述的微处理器用于接收低压电力线载波通信模块发送的已解调信号，再对已解调信号进行处理后经微处理器输出端对led驱动电路进行控制。

进一步地，所述的led驱动电路包括稳压管、限流电阻、用作开关的n沟道mos管、led灯、限流电阻、保护二极管、电源和两个滤波电容，

其中，所述的限流电阻、用作开关的n沟道mos管、led灯依次顺序串联连接在稳压管的out端和gnd端之间，所述的稳压管的out端和gnd端之间还并联有一滤波电容，

所述的保护二极管、电源依次顺序串联连接在稳压管的in端和gnd端之间，所述的稳压管的in端和gnd端之间还并联有另一滤波电容。

进一步地，所述的微处理器的输出控制led驱动电路中n沟道mos管的开通和关断，当微处理器的输出为高电平时，n沟道mos管开通，led灯处于“亮”的状态；当输出为低电平时，n沟道mos管关断，led灯处于“灭”的状态，即led灯的闪烁频率取决于微处理器的输出。

本发明的第二个目的通过以下技术方案实现：

一种基于低压电力线的可见光通信载波装置的工作方法，所述的工作方法包括以下步骤：

耦合电路将低压电力线上传输的信号耦合到带通滤波器上，由带通滤波器对信号进行滤波，并通过前级放大器对滤波后的信号进行放大，再送入电力线载波芯片进行运算处理；

电力线载波芯片对所述的滤波后的信号进行解调，将解调后的信号发送至微处理器进行运算；

微处理器对接收到的解调后的信号进行处理后经微处理器输出端对led驱动电路中n沟道mos管的开通和关断进行控制，当微处理器的输出为高电平时，n沟道mos管开通，led灯处于“亮”的状态；当微处理器输出为低电平时，n沟道mos管关断，led灯处于“灭”的状态，即led灯的闪烁频率取决于微处理器的输出。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1)、本发明有效地解决了向可见光通信系统发送端传输信号时存在的传输距离短的问题。

2)、本发明利用已有的电力线进行数据传输，不需要额外搭建传输网络，节约了硬件成本。

附图说明

图1是本发明基于低压电力线的可见光通信载波装置逻辑框图；

图2是本发明中低压电力线载波通信模块的电力线接口逻辑框图；

图3是本发明中led驱动电路原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。

实施例

如附图1所示，本实施例公开了一种基于低压电力线的可见光通信载波装置，信号经由低压电力线传输到低压电力线载波通信模块，低压电力线载波通信模块对该信号进行解调后，将解调后的信号发送至微处理器进行运算。微处理器根据运算结果控制led驱动电路，从而使led灯以不同的频率进行闪烁。

如图2为低压电力线载波通信模块与电力线间的接口电路。耦合电路将低压电力线上传输的信号耦合到带通滤波器上，带通滤波器将接收到的信号中的非通信频段的波形滤去后，将信号传输到前级放大器进行放大。最后前级放大器将放大后的信号发送到电力线载波芯片进行运算处理。

如图3为led驱动电路的原理图，电源经稳压管后为led灯提供稳定的驱动电压。微处理器的输出控制led驱动电路中n沟道mos管的开通和关断。当微处理器的输出为高电平时，n沟道mos管开通，led灯处于“亮”的状态；当输出为低电平时，n沟道mos管关断，led灯处于“灭”的状态，即led灯的闪烁频率取决于微处理器的输出。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种基于低压电力线的可见光通信载波装置及工作方法，该装置包括：用于数据转发的低压电力线载波通信模块、用于控制可见光通信系统中LED灯闪烁频率的LED驱动电路以及分别与低压电力线载波通信模块和驱动电路相连的微处理器，低压电力线载波通信模块对经由低压电力线传输的信号进行解调并将解调后的信号传输至微处理器，微处理器对解调后的信号进行处理以控制LED驱动电路的电平输出，从而控制LED灯闪烁频率。本发明利用现有的低压电力线对可见光通信系统中控制信号进行传输，在不需要另外架设通道的情况下便能实现长距离的信号传输，且保密性好，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：文尚胜;陈文权;陈艺荣;袁家瑜;关伟鹏;巫朝政
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2018.12.10
技术公布日：2019.03.29