[发明专利]一种电力载波通信装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力载波通信装置及其控制方法。

背景技术

目前大部份的电力载波通信模块不管是否需要通信，都始终处于监听状态，全程监听电力线的载波信息，以便确认是否需要进行通信。随着电力载波通信模块的带宽及处理速度的加快，始终处于监听状态的模块功耗越来越高。

有些电力载波通信模块采用睡眠-唤醒-监听的方式，进行降低功耗的处理，但是由于通信时基无法同步，唤醒周期及时间窗口不一致，所以主从设备需要复杂的同步及协调的机制，且任何一次的失步，就无法正常收发。即使通过很多技术手段，随着时间的偏移、时钟源特性的改变，仍然会使得主从设备难于在一段长时间的唤醒时间窗口同步。

目前大部份的电力载波通信模块的通信请求，具有随机性的特点，即会在任一时刻发出通信请求，那么每次通信请求的同步序列码会随机分布在电力线工频周期里面的任一时间点。通过目前通信的机制及原理可知，因为同步序列码无法增加太多的纠错解决的手段，而数据域可以通过各种纠错的机制，使得数据域的通信增益要大于同步序列码的通信增益，而同步序列码是否能够有效检出，又很大程度决定了一帧数据是否可以正常接收，所以如果能够有效提高信号同步检测有效性，即可提高整帧数据的灵敏度。

电力线工频电压过零点是一个天然的全网同步时基，该时基信号与时间、器件、环璄参数均不相关，利于其特点，全网电力载波通信模块均以过零信号来产生睡眠及唤醒的时基信号，可以不须借助其他附加的手段及方法，即可实现长时间、高可靠、高稳定的唤醒时间窗口同步。

同步序列码是否有效检出，是通信是否成功的前提条件，然而如果利用一些技术手段来保证同步序列码跟数据域具备相同的通信增益，是不太现实的，因此利用电力线工频电压过零点附近具有对高频信号干扰少、信号衰减小的天然特性，把工频电压过零点作为通信起始的时基点，使每一帧通信请求时，其同步序列码均会落在电力线工频电压过零点的附近，从而得到了一部份的通信增益，有效提高通信成功率。

电力载波通信信道是一个总线式通信信道，所有电力载波通信模块均通过高频信号接收耦合电路并接在电力线上，那么针对每个电力载波通信模块而言，均为一个负载，显然，通过欧姆定理可知，随着负载加重，高频信号衰减越来越厉害，从而影响到通信的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效降低总线式通信信道的负载，从而使得载波高频信号衰减值小，且可降低电力载波通信模块的功耗同时提高通信成功率的电力载波通信装置及其控制方法。

本发明一种电力载波通信装置，包括工频电压过零点检测电路、电力载波通信处理模块、载波高频耦合电路和电子开关，其中，工频电压过零点检测电路的一端并接入电力线，另一端的输出方波信号管脚连接电力载波通信处理模块的中断管脚；电子开关一端并接入电力线，另一端的两个接线端分别连接载波高频耦合电路的两管脚，且电子开关连接电力载波通信处理模块的IO使能端用于接收电力载波通信处理模块的IO使能信号；所述载波高频耦合电路的另一端分别连接电力载波通信处理模块的数据接收处理单元和数据发送处理单元。

所述的一种电力载波通信装置的控制方法，其中，数据帧封装为“同步序列码+从机ID短地址+有效数据”，具体包括如下步骤：

步骤1、电力载波通信处理模块处于休眠状态，当电力载波通信处理模块接收到数据发送请求后，该电力载波通信处理模块中断管脚接收工频电压过零点检测电路输出的方波信号，检测到方波信号过零点后上升或下降沿来临时，该电力载波通信处理模块从休眠状态中被唤醒；

当电力载波通信处理模块进入唤醒状态后，在唤醒时间窗口内完成硬件初始化工作，并发送IO使能信号控制电子开关闭合，使载波高频耦合电路并接入电力线，然后按预设的数据帧发送原则，由数据发送处理单元输出待发送的数据，通过载波高频耦合电路加载至电力线中进行数据发送，数据发送完成后，电力载波通信处理模块进入休眠状态，同时电力载波通信处理模块发送IO使能信号控制电子开关打开，切断载波高频耦合电路与电力线的连接；

步骤2、电力载波通信处理模块处于数据接收监听中，该电力载波通信处理模块中断管脚接收工频电压过零点检测电路输出的方波信号，检测到方波信号过零点后上升或下降沿来临时，该电力载波通信处理模块从休眠状态中被唤醒；