[发明专利]一种电力线过零双向通信系统

说明书

本发明涉及一种电力线过零双向通信系统，包含一个主机和多个从机构成的主从式通信系统，主机通过电力线发送由周波过零通断信号序列编码的从机地址和指令，供从机解码执行，从机利用半周波断电时间发送信息，系统结构简单通信可靠。

(一)技术领域：

本发明涉及一种电力线过零双向通信系统，包含一个主机和多个从机构成的主从式通信系统，主机通过电力线发送由周波过零通断信号序列编码的从机地址和指令，供从机解码执行，从机利用半周波断电时间发送信息，系统结构简单通信可靠。

(二)背景技术：

当前电力线通信主要指电力线载波通信和双向工频通信，但是配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器台区内传送，并且只能在单相电力线上传输。实际应用中，当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。

双向工频通信TWACS利用在工频电压基波过零区加入调制信号，用这一区域的电压或电流波形的畸变信号携带信息。其信号检测计算复杂、严谨，干扰严重，影响检测结果，很难广泛应用。

上述电力线通信系统结构复杂造价昂贵。

申请人和发明人在之前申请的专利中涉及了电力线半波通信等电力线通信技术。

(三)发明内容：

一种电力线过零双向通信系统，包含一个主机和多个从机，主机和各从机接于专用的同一单相的电力线上，在主机控制下通过电力线通信。其特征是在所述同一单相的电力线上串接一个电网开关，在电网开关之后安装一个电子开关，该电子开关并联隔离二极管，所述电网开关和电子开关的通断均由主机微控制器控制。

系统有主机发送和从机发送的两种信号，其一是主机接通电子开关，用电网开关作发送器发送由过零时间断电周波编码的从机地址和指令，供从机接收并对其解码执行相应操作；其二是主机要求从机发送信息时，主机微控制器接通电网开关断开电子开关，电网周波经隔离二极管滤去正半周或负半周息，被滤去的半周时间供从机发送信息。

周波检测模块包含二个过零检测电路和二个电压比较器，所述二个电压比较器一个为正电压比较器，另一个为负电压比较器。二个过零检测电路一个为正过零检测电路，另一个为负过零检测电路。所述过零检测电路和电压比较器均采用高速电压比较器组成。

主机在所述电网开关和电子开关的市电电源一侧的电力线上，经电阻降压后主机分四路；主机和从机在所述电网开关和电子开关的市电受控一侧的电力线上，经电阻降压后主机分五路，其中两路分别接于正过零检测电路的信号输入端和正电压比较器的信号输入端，另两路分别经反相器接于负过零检测电路的信号输入端和负电压比较器的信号输入端，在市电受控一侧的电力线上的另一路接于D触发器的输入端，D触发器的输出端分别接微控制器的外部中断口和I/O口。

主机和从机均设置通信电子开关与所述市电受控一侧的电力线连接。所述正过零检测电路指周波正半周过零检测，所述负过零检测电路指周波负半周过零检测。

主机发送从机地址和指令：主机微控制器发送从机地址和指令时，主机、从机的信号输入功能由所述市电受控一侧的电力线上的周波检测模块即过零检测电路和电压比较器完成。

所述过零检测电路和电压比较器中均包含滤波电路，其基准电压由稳压电路提供。其中正过零检测电路和负过零检测电路的基准电压相同设置为1V—2V；正电压比较器和负电压比较器设置的基准电压相同，设置在其相应周波的正或负电压20V—30V处；由周波电压经电阻降压后控制电压比较器输出端电平的跳变。

主机和从机均设置由电压比较器检测的周波个数计数器，一次正电压比较器的输出端从低电平跳变为高电平，紧接着相邻的一次负电压比较器的输出端从高电平跳变为低电平为一个周波，主机和从机对每一信号帧的周波进行计数。