一种基于斩波通信的双向电力线通信系统的制作方法

本技术涉及电力线通信，特别涉及一种基于斩波通信的双向电力线通信系统。

背景技术：

1、电力线通信（power line communication，plc）技术是一种利用现有电力线作为数据传输媒介的通信方式，因其无需额外铺设通信线路，具有成本低、覆盖广、易于部署等显著优点，被广泛应用于智能电网、智能家居、工业自动化等领域的设备控制和数据采集。

2、传统的电力线通信系统，特别是在单向控制或简单数据采集场景中，通常采用单向通信模式。即由主控端（发送端）向受控端（接收端）发送控制指令或配置参数，接收端被动执行。然而，这种单向模式存在明显局限性：发送端无法获知指令是否被接收端成功接收并正确执行，缺乏状态反馈和传输确认机制，导致系统的可靠性和可控性不足。在要求高可靠性的应用场景中，如关键设备控制或计费指令下发，通信的不可靠可能导致控制失效或产生经济纠纷。

3、为了实现对接收端状态的监控或指令确认，部分方案尝试引入双向通信。常见的实现方式是在接收端增加独立的信号发射电路（如额外的载波调制模块），与发送端构成类似全双工或半双工的独立通信信道。但这种方案存在以下弊端：首先，它显著增加了接收端电路的复杂性和硬件成本，需要额外的信号发生器、调制器和耦合电路等；其次，在恶劣的电力线噪声环境下，维持两个独立通信链路的稳定性和抗干扰性更具挑战；再者，增加的硬件也带来了更高的功耗和更大的体积，不利于设备的集成与小规模化。

4、另一方面，在通信协议与效率上，现有许多系统在每次需要执行控制时，无论指令是否相同或参数是否变化，都需要将完整的控制命令（包括所有配置细节）从发送端重新发送至接收端。这种数据传输方式产生了大量冗余信息，尤其是在需要频繁执行相同或类似操作的场景下，占用了宝贵的通信带宽，降低了系统的响应速度，也增加了因数据包过长而在噪声环境中出错的概率。

5、因此，如何在不大幅增加硬件成本与复杂性的前提下，在单一电力线介质上实现可靠的双向数据交互，并提升通信效率，成为本领域一个亟待解决的技术问题。本实用新型旨在针对上述现有技术的不足，提出一种创新的解决方案。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，可以解决如何在无需增设额外专用通信硬件的前提下，利用系统固有模块在电力线上实现双向数据传输的技术问题。

2、为解决上述问题，本实用新型提供一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，包括电力线以及通过所述电力线连接的发送端和接收端；所述发送端包括：第一mcu、斩波发送电路和计量单元，所述斩波发送电路的控制输入端与所述第一mcu的控制信号输出端电性连接，所述斩波发送电路的电力耦合端连接至所述电力线；所述计量单元的信号输出端与所述第一mcu的数据采集端电性连接，所述计量单元的采样端耦合至所述电力线；

3、所述接收端包括第二mcu、信号检测电路、负载控制电路和非易失性存储器，所述信号检测电路的信号输入端耦合至所述电力线，所述信号检测电路的信号输出端与所述第二mcu的通信输入端电性连接；所述负载控制电路的控制输入端与所述第二mcu的控制信号输出端电性连接，所述负载控制电路的输出端用于连接外部负载；非易失性存储器与所述第二mcu电性连接，所述非易失性存储器用于存储数据。

4、本实用新型提供的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

5、通过构建包含特定模块，如斩波发送电路、信号检测电路、负载控制电路、计量单元及连接关系的硬件系统，在无需增设任何额外专用通信硬件的前提下，巧妙利用负载控制电路作为反向“发射”单元、计量单元作为反向“接收”单元，在单一电力线上实现了完整的双向数据通信闭环。这不仅突破了传统单向通信的限制，满足了状态反馈、控制确认等场景需求，而且从根本上简化了系统结构、显著降低了硬件成本与复杂度。非易失性存储器的设置则为实现高效的数据持久化存储与调用提供了硬件基础。

6、优选地，所述负载控制电路为继电器或mos管开关电路。

7、优选地，所述计量单元为电能计量芯片。

8、优选地，所述计量单元包括电流采样电路和电压采样电路，所述电流采样电路和电压采样电路的输出端分别与所述第一mcu的模数转换端口连接。

9、优选地，所述信号检测电路包括依次连接的信号耦合模块、滤波放大模块和信号整形模块。

10、优选地，所述信号耦合模块包括耦合变压器，所述耦合变压器初级线圈并联连接在所述电力线上。

11、优选地，所述滤波放大模块包括滤波电路和运算放大器，所述滤波电路的输入端与所述耦合变压器的次级线圈连接，所述滤波电路的输出端与所述运算放大器的输入端连接。

12、优选地，所述信号整形模块为电压比较器，所述电压比较器的一个输入端与所述运算放大器的输出端连接，另一个输入端接入一参考电压，其输出端与所述第二mcu的通信输入端连接。

13、优选地，所述斩波发送电路包括由开关器件构成的通断控制单元，该通断控制单元串接在电力线回路中或通过耦合元件并联在电力线上，所述开关器件的控制极与所述第一mcu的控制信号输出端连接。

14、优选地，所述发送端和接收端均设置有电源模块，所述电源模块的输入端与电力线连接。

1.一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，包括电力线以及通过所述电力线连接的发送端和接收端；

2.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述负载控制电路为继电器或mos管开关电路。

3.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述计量单元为电能计量芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述计量单元包括电流采样电路和电压采样电路，所述电流采样电路和电压采样电路的输出端分别与所述第一mcu的模数转换端口连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述信号检测电路包括依次连接的信号耦合模块、滤波放大模块和信号整形模块。

6.根据权利要求5所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述信号耦合模块包括耦合变压器，所述耦合变压器初级线圈并联连接在所述电力线上。

7.根据权利要求6所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述滤波放大模块包括滤波电路和运算放大器，所述滤波电路的输入端与所述耦合变压器的次级线圈连接，所述滤波电路的输出端与所述运算放大器的输入端连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述信号整形模块为电压比较器，所述电压比较器的一个输入端与所述运算放大器的输出端连接，另一个输入端接入一参考电压，其输出端与所述第二mcu的通信输入端连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述斩波发送电路包括由开关器件构成的通断控制单元，所述通断控制单元串接在电力线回路中或通过耦合元件并联在电力线上，所述开关器件的控制极与所述第一mcu的控制信号输出端连接。

10.根据权利要求1所述的一种基于斩波通信的双向电力线通信系统，其特征在于，所述发送端和接收端均设置有电源模块，所述电源模块的输入端与电力线连接。