專利名稱：復(fù)合通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于傳送傳感器信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)的通訊裝置，具體的說(shuō)是一種可將不同類型輸入的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線和電力載波的通訊方式，進(jìn)行雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)合通訊裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高，各種傳感器在不同領(lǐng)域得到大量應(yīng)用，相應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程集中控制的多種總線結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)展起來(lái)。但是，各種總線標(biāo)準(zhǔn)的不兼容和重新布線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響較大，使得采用現(xiàn)有很多總線方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程集中控制的成本很高。這就造成很多用戶需要對(duì)現(xiàn)有很多傳感器和設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸和集中控制，卻因?yàn)槌杀镜脑螂y以實(shí)現(xiàn)。
無(wú)線通訊技術(shù)在小范圍內(nèi)具有無(wú)須受連接線限制，通訊靈活的優(yōu)點(diǎn)，但是在復(fù)雜的環(huán)境中，例如在礦井中的通訊距離受到很大限制。
因此，在許多復(fù)雜環(huán)境中，如礦井下均采用有線和無(wú)線通訊相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。然而，在復(fù)雜環(huán)境中的架構(gòu)通訊網(wǎng)絡(luò)需要另行布線的滯后性或者困難性影響了它的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)時(shí)采集或者傳送。而且，它的復(fù)雜性、高成本及通訊設(shè)備專業(yè)性帶來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)安裝和維護(hù)的滯后性大大降低了它在這一環(huán)境下的應(yīng)用，尤其面對(duì)中國(guó)大量資金實(shí)力不強(qiáng)，應(yīng)用和維護(hù)能力很弱的中、小企業(yè)時(shí)。
電力線是布線最為廣泛的，所以通過(guò)電力載波的方式在電力線上傳送數(shù)據(jù)是最便捷和經(jīng)濟(jì)的，彌補(bǔ)了以上不足，在國(guó)外許多環(huán)境下得到了應(yīng)用。通過(guò)無(wú)線通訊與電力載波通訊結(jié)合的方式可以較好的解決上述問(wèn)題。
但是，利用電力載波存在以下問(wèn)題1、我國(guó)電力線上噪聲較大；2、電力線是一個(gè)分布參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，不同點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)影響不一樣；3、電力線上的環(huán)境也是時(shí)刻動(dòng)態(tài)變化的，不同時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)影響也不一樣，這就使發(fā)出的規(guī)則數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)電力線后，接收到的信號(hào)是嚴(yán)重變形、參差不齊的信號(hào)，也嚴(yán)重地干擾了數(shù)據(jù)有效的傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可將不同類型輸入的數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線和電力載波的通訊方式在高噪聲的電力線上高速、有效地傳輸高質(zhì)量數(shù)據(jù)的無(wú)線和電力載波的雙工復(fù)合通訊裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種復(fù)合通訊裝置，包括有信號(hào)處理模塊和對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的模塊保護(hù)單元，其特征在于其信號(hào)處理模塊包括有自動(dòng)選擇載波波段和調(diào)節(jié)信號(hào)傳送頻率的信號(hào)處理單元，連接在信號(hào)處理單元的信號(hào)耦合單元、無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元和輸入輸出單元。
附加技術(shù)方案如下上述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，其信號(hào)處理單元包括有微處理器芯片，晶振，電感，電容和電力載波芯片，其中微處理器芯片通過(guò)發(fā)送接收管腳與無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元中的脈沖收發(fā)芯片的發(fā)送接收端相連，微處理器芯片輸入輸出管腳與輸入輸出單元相連，電力載波芯片的發(fā)送與接收管腳與信號(hào)耦合電路相連。
上述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，其電力載波集成電路芯片，內(nèi)部集成有依次串聯(lián)的低噪聲放大、帶通濾波器、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字功率放大器單元電路。
上述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，無(wú)線通訊接口單元，由接線端子、無(wú)線收發(fā)模塊、脈沖收發(fā)芯片、電容C29、C30、C31、C32組成；C29，C30，C31，C32并接于脈沖收發(fā)芯片頻率振蕩端，脈沖收發(fā)芯片的信號(hào)輸入輸出端與信號(hào)處理單元中的微處理器芯片的發(fā)送接收管腳相連，無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)接線端子與脈沖收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)端相連。
上述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，信號(hào)耦合電路由耦合變壓器T1，消諧電感L2、L3、L5、L6，L8限流電阻及消諧、保護(hù)電容，限流、限壓雙工二極管D1組成，耦合變壓器T1的初級(jí)端通過(guò)電阻和電感L8與外部交流電源相連，之間并聯(lián)壓敏電阻RV1，耦合變壓器T1的次級(jí)通過(guò)電感L5、L2電阻與電力載波芯片的發(fā)送、接收端相連，接收端之間并聯(lián)電感L3，L6，限流、限壓雙工二極管D1并接在耦合變壓器T1的次級(jí)之間。
上述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，輸入輸出單元包括有可控硅，微處理器芯片和光耦隔離器、電阻、接線端子組。光耦隔離器的輸出管腳與微處理器芯片的輸入管腳相連，可控硅連接在微處理器芯片上。
本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)無(wú)線通訊和電力載波通訊的結(jié)合，使通訊方式變的更為靈活、可靠，降低了架構(gòu)通訊網(wǎng)絡(luò)的成本，而且本實(shí)用新型的電力載波電路可以根據(jù)外部電力線的環(huán)境情況借助軟硬件的不同的實(shí)時(shí)組合，選用最合適的載波波段，用最佳的信號(hào)傳送頻率，可靠、高速、高效地完成無(wú)線和電力載波雙工的接力通訊。本實(shí)用新型不僅可以用于各種需通過(guò)無(wú)線和有線通訊的傳送數(shù)據(jù)的傳感器，還可實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的無(wú)線和電力載波狀態(tài)檢測(cè)和控制，通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理方框圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例信號(hào)處理單元和信號(hào)耦合電路的電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例信號(hào)處理單元中微處理器芯片部分的電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例輸入輸出單元中輸入部分的電路原理圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例輸入輸出單元中輸出部分的電路原理圖。
圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例通訊接口單元的電路原理圖。
圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，一種新型無(wú)線和電力線載波通訊的復(fù)合通訊裝置，其電路原理圖和電路圖如附圖1和附圖2-7所示，包括有信號(hào)處理模塊和對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的模塊保護(hù)單元、無(wú)線接口單元，其中信號(hào)處理模塊包括有，可以根據(jù)外部電力線的環(huán)境狀況借助軟硬件自動(dòng)選擇合適的載波波段，自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)傳送頻率的信號(hào)處理單元，連接在信號(hào)處理單元上的通訊接口單元、信號(hào)耦合電路和輸入輸出單元，其中輸入輸出單元用于連接模擬量輸出的傳感器或受控設(shè)備，無(wú)線接口單元用于與無(wú)線輸出的傳感器或與設(shè)備通訊。
如附圖6、7所示，無(wú)線通訊接口單元，由接線端子、無(wú)線收發(fā)模塊、脈沖收發(fā)芯片U4、電容C29、C30、C31、C32組成；C29，C30，C31，C32并接于脈沖收發(fā)芯片U4頻率振蕩端，脈沖收發(fā)芯片U4的信號(hào)輸入輸出端與信號(hào)處理單元中的微處理芯片U1B的發(fā)送接收管腳相連，無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)接線端子與脈沖收發(fā)芯片U4的數(shù)據(jù)端相連。
如附圖2、3所示，信號(hào)處理單元包括有STC89C52芯片，晶振，電感和電力載波芯片U3，其中STC89C52芯片與無(wú)線通訊接口單元中的脈沖收發(fā)電路相連，通過(guò)脈沖收發(fā)電路將無(wú)線收發(fā)單元輸入的無(wú)線信號(hào)，轉(zhuǎn)換成STC89C52可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，STC89C52芯片將接收到的數(shù)據(jù)處理后，將形成的高低電平的脈沖，在時(shí)鐘信號(hào)的觸發(fā)下寫入專用電力載波線路，電力載波線路按STC89C52芯片通過(guò)自診手段而選定的頻率通過(guò)信號(hào)耦合線路將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線上。
上述的電力載波集成電路芯片，內(nèi)部集成有依次串聯(lián)的低噪聲放大、帶通濾波器、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字功率放大器電路。在本實(shí)施例中采用的電力載波集成電路芯片是成都索克利科技有限責(zé)任公司的SOKINY2005芯片。該電力載波集成電路芯片可根據(jù)外部電力線的環(huán)境情況借助軟硬件的不同的實(shí)時(shí)組合，自動(dòng)選擇合適的載波波段，用最佳信號(hào)傳送的頻率高可靠高速高效地完成電力載波通訊。
如附圖2所示，信號(hào)耦合電路由耦合變壓器T1，消諧電感L2、L3、L5、L6，L8限流電阻及消諧、保護(hù)電容，限流、限壓雙工二極管D1組成，耦合變壓器T1的初級(jí)端通過(guò)電阻和電感L8與外部交流電源相連，之間并聯(lián)壓敏電阻RV1，耦合變壓器T1的次級(jí)通過(guò)電感L5、L2電阻與電力載波芯片的發(fā)送、接收端相連，接收端之間并聯(lián)電感L3，L6，限流、限壓雙工二極管D1并接在耦合變壓器T1的次級(jí)之間。
如附圖4、5所示，輸入輸出單元包括有可控硅，微處理芯片U1B和光耦隔離器、電阻、接線端子，光耦隔離器的輸出管腳與微處理芯片U1B的輸入管腳相連，可控硅連接在微處理芯片U1B上。
本實(shí)用新型的無(wú)線和電力線載波雙工通訊的復(fù)合通訊裝置與其他傳統(tǒng)總線通訊裝置相比傳統(tǒng)的通訊裝置，只能基于在某一具體總線協(xié)議的基礎(chǔ)之上，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及集中控制器接口都要求統(tǒng)一的通訊協(xié)議，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有多個(gè)不同總線接口的設(shè)備時(shí)，就必須增加通訊裝置的類型和數(shù)量，也必須鋪設(shè)專用通訊電纜，成本高，系統(tǒng)安裝和維護(hù)復(fù)雜，并且不方便在需要隨時(shí)移動(dòng)傳感器和設(shè)備的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸。而本實(shí)用新型無(wú)線、電力載波的復(fù)合通訊裝置將無(wú)線通訊和電力載波通訊兩種通訊方式有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，集成了無(wú)線收發(fā)和電力載波通訊的智能通訊裝置，可以解決目前很多現(xiàn)場(chǎng)總線難以解決的難題。它將不同類型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元的數(shù)據(jù)處理，并通過(guò)軟硬件的實(shí)時(shí)組合，自動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)傳送的頻率段和最理想的載波波段，將數(shù)據(jù)用最佳信號(hào)傳輸?shù)念l率通過(guò)線用電力載波和無(wú)線的方式向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)，完成無(wú)線和有線的接力通訊；同樣，上位機(jī)的數(shù)據(jù)，也可通過(guò)有線和無(wú)線與前者相反的過(guò)程完成向下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊。由于結(jié)合了無(wú)線和電力載波的兩者通訊優(yōu)點(diǎn)，在許多環(huán)境下，不再需要任何布線，極大地降低了成本和施工難度，并且數(shù)據(jù)采集和傳送便捷，安裝和維護(hù)、簡(jiǎn)單，與之相配的控制系統(tǒng)系統(tǒng)又簡(jiǎn)單，所以通用性非常強(qiáng)，可滿足與之相配接的各類傳感器或者設(shè)備應(yīng)用在許多環(huán)境下。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合通訊裝置，包括有信號(hào)處理模塊和對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的模塊保護(hù)單元，其特征在于其信號(hào)處理模塊包括有自動(dòng)選擇載波波段和調(diào)節(jié)信號(hào)傳送頻率的信號(hào)處理單元，連接在信號(hào)處理單元的信號(hào)耦合單元、無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元和輸入輸出單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，其信號(hào)處理單元包括有微處理器芯片，晶振，電感，電容和電力載波芯片，其中微處理器芯片通過(guò)發(fā)送接收管腳與無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元中的脈沖收發(fā)芯片的發(fā)送接收端相連，微處理器芯片輸入輸出管腳與輸入輸出單元相連，電力載波芯片的發(fā)送與接收管腳與信號(hào)耦合電路相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，其電力載波集成電路芯片，內(nèi)部集成有依次串聯(lián)的低噪聲放大、帶通濾波器、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)字功率放大器單元電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元，由接線端子、無(wú)線收發(fā)模塊、脈沖收發(fā)芯片、電容C29、C30、C31、C32組成；C29，C30，C31，C32并接于脈沖收發(fā)芯片頻率振蕩端，脈沖收發(fā)芯片的信號(hào)輸入輸出端與信號(hào)處理單元中的微處理器芯片的發(fā)送接收管腳相連，無(wú)線收發(fā)模塊通過(guò)接線端子與脈沖收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，信號(hào)耦合電路由耦合變壓器T1，消諧電感L2、L3、L5、L6，L8限流電阻及消諧、保護(hù)電容，限流、限壓雙工二極管D1組成，耦合變壓器T1的初級(jí)端通過(guò)電阻和電感L8與外部交流電源相連，之間并聯(lián)壓敏電阻RV1，耦合變壓器T1的次級(jí)通過(guò)電感L5、L2電阻與電力載波芯片的發(fā)送、接收端相連，接收端之間并聯(lián)電感L3，L6，限流、限壓雙工二極管D1并接在耦合變壓器T1的次級(jí)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述復(fù)合通訊裝置，其特征在于，輸入輸出單元包括有可控硅，微處理器芯片和光耦隔離器、電阻、接線端子組，光耦隔離器的輸出管腳與微處理器芯片的輸入管腳相連，可控硅連接在微處理器芯片上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種復(fù)合通訊裝置，包括有信號(hào)處理模塊和對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的模塊保護(hù)單元，其特征在于其信號(hào)處理模塊包括有自動(dòng)選擇載波波段和調(diào)節(jié)信號(hào)傳送頻率的信號(hào)處理單元，連接在信號(hào)處理單元的信號(hào)耦合單元、無(wú)線信號(hào)收發(fā)單元和輸入輸出單元。通過(guò)無(wú)線通訊和電力載波的結(jié)合，使通訊方式變的更為靈活，降低了架構(gòu)通訊網(wǎng)絡(luò)的成本，而且本實(shí)用新型的電力載波電路可以根據(jù)外部電力線的環(huán)境情況借助軟硬件的不同的實(shí)時(shí)組合，選用最合適的載波波段，用最佳的信號(hào)傳送頻率可靠、高速、高效地完成無(wú)線和電力載波雙工接力通訊。
文檔編號(hào)H04B3/54GK2904480SQ20052003670
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者鄭文宸, 楊世宏 申請(qǐng)人:鄭文宸, 楊世宏