同步传输电路及系统的制作方法

1.本实用新型涉及电路电子领域，尤其涉及同步传输电路及系统。


背景技术：

2.目前，现有的物联网产品在供电与联网的方案中，通常采用zigbee，bt、wifi、thread、433m、nbiot以及lora等无线通信方式，或者采用canbus、rs485及lan等线缆组网方式，组网方式可以为星形，链形，总线形等。
3.在小功率需求的产品中，供电方式可以为电池供电。而中等功率以上需求的产品中，如执行器、电机驱动、阀控、摄像头以及其他数据采样频率多、数据传输频次多的产品，目前只有poe和载波通信方式。然而，载波通信方式成本较高，并且在电网中使用容易跟国家电网的电力线抄表系统相互干扰，造成系统不可用。poe方式则只能应用于星形组网，并且对于交换机的安设位置具有一定要求，无法适用于链式组网中。
4.此外，还可以采用电源供电为一组线，线缆组网为另一组线的方式实现供电与通信。但在使用两组线的布线过程中必须要考虑到的是电源与通信线缆的相互隔离，从而造成布设线缆以及线缆对应的防水接插件时成本高昂、布线方式复杂以及故障点增多等问题，导致线缆的可靠性降低。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种同步传输电路及系统，旨在解决现有的产品实现供电与通信时布线成本高昂且可靠性不足的问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种同步传输电路，包括网关、连接线、多个主机、设置于所述网关上的调制电路以及设置于每个主机上的解调电路；
7.所述调制电路的第一端与第一电源输入端连接，所述调制电路的第二端与第一信号收发端连接，所述调制电路的第三端通过所述连接线分别与每个解调电路的第三端连接，每个解调电路的第一端与对应的主机的第二电源输入端连接，每个解调电路的第二端与对应的主机的第二信号收发端连接；
8.所述调制电路，用于根据接收到的电源电压和通信数据生成调制信号，将所述调制信号通过所述连接线发送至对应的解调电路，并将接收到的对应的解调电路返回的应答信号发送至所述网关；
9.所述解调电路，用于接收到所述调制信号后，对所述调制信号进行解调得到供电电压和通信数据，通过所述供电电压为对应的主机供电，并将所述通信数据发送至主机后将主机返回的应答信号发送至所述调制电路。
10.可选地，所述调制电路包括调制芯片、信号发送电路及信号接收电路；
11.所述调制芯片的供电端与第一电源输入端连接，所述调制芯片的数据收发端与第一信号收发端连接，所述调制芯片的第一输出端与所述信号发送电路的受控端连接，所述调制芯片的第二输出端与所述信号接收电路的受控端连接，所述信号发送电路的输入端与
第一电源输入端连接，所述信号发送电路的输出端与所述连接线连接，所述信号接收电路的接收端与第一电源输入端连接。
12.可选地，所述解调电路包括整流模块、分压电路、解调芯片及应答控制模块；
13.所述整流模块的输入端与所述连接线连接，所述整流模块的输出端分别与所述分压电路和所述应答控制模块连接，所述解调芯片的采样端与所述分压电路连接，所述解调芯片的应答控制端与所述应答控制模块连接，所述解调芯片的数据收发端与第二信号收发端连接，所述应答控制模块还与第二电源输入端连接。
14.可选地，所述信号发送电路包括第一开关管，所述连接线为两芯线；
15.所述第一开关管的第一端与第一电源输入端连接，所述第一开关管的第二端与所述连接线的第二接口连接，所述连接线的第一接口接地，所述第一开关管的受控端与所述调制芯片的第一输出端连接。
16.可选地，所述信号接收电路包括第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一电阻及第二电阻；
17.所述第二三极管的基极与所述调制芯片的第二输出端连接，所述第二三极管的集电极接地，所述第二三极管的发射极与所述第三三极管的基极连接，所述第三三极管的集电极接地，所述第三三极管的发射极通过所述第一电阻与所述连接线的第二接口连接，所述第四三极管的发射极与所述连接线的第二接口连接，所述第四三极管的基极通过所述第二电阻与所述第三三极管的发射极连接，所述第四三极管的集电极与所述调制芯片的第二输出端连接。
18.可选地，所述信号接收电路还包括瞬态二极管，所述瞬态二极管的正极接地，所述瞬态二极管的负极与所述连接线的第二接口连接。
19.可选地，所述整流模块包括整流桥，所述分压电路包括第三电阻及第四电阻；
20.所述整流桥的输入端与所述连接线的第二接口连接，所述整流桥的输出端通过第三电阻和第四电阻接地，所述解调芯片的采样端与所述第三电阻和所述第四电阻的公共端连接。
21.可选地，所述应答控制模块包括第五电阻、第六电阻、第五三极管及第一二极管；
22.所述解调芯片的应答控制端通过所述第五电阻与所述第五三极管的基极连接，所述第五三极管的发射极通过所述第六电阻接地，所述第五三极管的集电极与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与第二电源输入端连接，所述第一二极管的正极还与所述整流桥的输出端连接。
23.可选地，所述第一开关管为n沟道mos管，所述第二三极管、所述第三三极管及所述第四三极管为pnp型三极管，所述第五三极管为npn型三极管。
24.此外，为实现上述目的，本实用新型还提供一种同步传输系统，所述同步传输系统包括同步传输电路，所述同步传输电路被配置为如上所述的同步传输电路。
25.本实用新型在网关和多个主机之间采用连接线进行总线连接，网关可以通过调制电路将接收到的电源电压与通信数据进行调制，生成相应的调制信号，并将调制信号发送至对应的主机的解调电路，解调电路可以将调制信号进行信号解调，生成供电电压和通信数据，供电电压可以为主机进行供电，通信数据则能够实现网关与主机的信号传输，主机根据该通信数据还可以生成相应的应答信号，并通过解调电路发送至调制电路，以使网关接
收该应答信号。通过采用一组连接线实现网关与主机的供电与通信，能够满足物联网产品的供电与通信需求，减少了网关与主机之间的线材以及防水接插件的数量。降低了生产成本，还避免了电源与通信之间产生信号干扰，提升了供电和通信的可靠性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
27.图1为本实用新型同步传输电路一实施例的模块示意图；
28.图2为图1实施例中调制电路的电路结构示意图；
29.图3为图1实施例中解调电路的电路结构示意图。
30.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
31.附图标号说明：
32.标号名称标号名称1网关30连接线10调制电路u1调制芯片11信号发送电路u2解调芯片12信号接收电路k1第一开关管2主机q2～q5第二三极管～第五三极管20解调电路r1～r6第一电阻～第六电阻21整流模块tvs瞬态二极管22分压电路d1第一二极管23应答控制模块
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具体实施方式
33.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
36.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合
出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
37.本实用新型提供一种同步传输电路，应用于同步传输系统中，该同步传输系统可以实现网关与多个主机的供电和通信。
38.参见图1，在一实施例中，所述同步传输电路包括网关1、连接线30、多个主机2、设置于所述网关1上的调制电路10以及设置于每个主机2上的解调电路20。调制电路10的第一端与第一电源输入端连接，调制电路10的第二端与第一信号收发端连接，调制电路10的第三端通过连接线30分别与每个解调电路20的第三端连接，每个解调电路20的第一端与对应的主机2的第二电源输入端连接，每个解调电路20的第二端与对应的主机2的第二信号收发端连接。
39.在同步传输系统中，包含有网关1和至少一个以上的主机2，网关1与各个主机2通过连接线30进行连接，组网方式为总线连接方式。网关1上的调制电路10可以通过第一电源输入端接收电源电压，以为网关1供电，并通过第一信号收发端接收相应的通信数据，在接收到电源电压和通信数据后，可以根据电源电压和通信数据生成相应的调制信号，并将该调制信号通过连接线30发送给相应的主机2对应的解调电路20。可以理解的是，调制信号可以通过信号电压的幅度变化携带通信数据，例如调制信号中的逻辑“0”和逻辑“1”分别对应不同幅度的信号电压，主机2上的解调电路20根据信号电压的大小即可生成相应的通信数据信息。
40.解调电路20在接收到调制电路10发送的调制信号后，可以对调制信号进行信号解调，以生成供电电压和通信数据，供电电压可以为解调电路20对应的主机2进行供电，解调电路20还可以将通信数据发送至主机2的处理模块，接收主机2的处理模块返回的应答信号，并将该应答信号发送至调制电路10。
41.调制电路10在发送相应的调制信号至对应的解调电路20后，可以在预设时间内接收对应的解调电路20所返回的应答信号，并将该应答信号发送至网关1的处理模块。
42.可以理解的是，上述网关1和主机2之间的通信方式为主从式半双工通信。
43.在本实施例中，在将网关1和多个主机2之间通过连接线30进行总线连接，网关1可以通过调制电路10将接收到的电源电压与通信数据进行调制，生成相应的调制信号，并将调制信号发送至对应的主机2的解调电路20，解调电路20可以将调制信号进行信号解调，生成供电电压和通信数据，供电电压可以为主机2进行供电，通信数据则能够实现网关1与主机2的信号传输，主机2根据该通信数据还可以生成相应的应答信号，并通过解调电路20发送至调制电路10，以使网关1接收该应答信号。通过采用一组连接线30实现网关1与主机2的供电与通信，能够满足物联网产品的供电与通信需求，减少了网关1与主机2之间的线材以及防水接插件的数量。降低了生产成本，还避免了电源与通信之间产生信号干扰，提升了供电和通信的可靠性。
44.一并参照图1和图2，上述调制电路10可以包括调制芯片u1、信号发送电路11及信号接收电路12。调制芯片u1的供电端与第一电源输入端连接，调制芯片u1的数据收发端与第一信号收发端连接，调制芯片u1的第一输出端与信号发送电路11的受控端连接，调制芯片u1的第二输出端与信号接收电路12的受控端连接，信号发送电路11的输入端与第一电源输入端连接，信号发送电路11的输出端与连接线30连接，信号接收电路12的接收端与第一
电源输入端连接。
45.一并参照图1和图3，上述解调电路20可以包括整流模块21、分压电路22、解调芯片u2及应答控制模块23。整流模块21的输入端与连接线30连接，整流模块21的输出端分别与分压电路22和应答控制模块23连接，解调芯片u2的采样端与分压电路22连接，解调芯片u2的应答控制端与应答控制模块23连接，解调芯片u2的数据收发端与第二信号收发端连接，应答控制模块23还与第二电源输入端连接。
46.调制芯片u1通过供电端接收第一电源输入端的电源电压，并通过电源电压为调制芯片u1供电。第一信号收发端可以将通信数据转换为数字信号发送至调制芯片u1的数据收发端，调制芯片u1根据该数字信号从第一输出端输出相应的控制信号至信号发送电路11，信号发送电路11根据该控制信号调整第一电源输入端的电源电压幅值，以生成携带有数字信号信息的调制信号，该调制信号可以通过连接线30发送至对应的主机2的解调电路20。
47.解调电路20在接收到调制信号后，可以通过整流模块21和分压电路22对调制信号进行整流和分压，解调芯片u2的采样端可以从分压电路22中对整流分压后的调制信号进行电压采样，根据采样的电压值的幅值变化即可确定对应的逻辑电平“0”或“1”，从而确定调制信号中携带的通信数据。解调芯片u2在解调生成通信数据后，即可将该通信数据通过数据收发端发送至第二信号收发端，以使主机2接收到该通信数据。主机2根据通信数据返回的应答信号被解调芯片u2接收后，解调芯片u2还可以通过应答控制端发送应答控制信号，应答控制模块23根据该应答控制信号可以调整回路电流，调制电路10通过检测回路电流的变化即可实现应答信号的接收，从而完成网关1与主机2的通信传输。
48.进一步地，上述信号发送电路11可以包括第一开关管k1，连接线30可以为两芯线。第一开关管k1的第一端与第一电源输入端连接，第一开关管k1的第二端与连接线30的第二接口连接，连接线30的第一接口接地，第一开关管k1的受控端与调制芯片u1的第一输出端连接。信号接收电路12可以包括第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第一电阻r1及第二电阻r2。第二三极管q2的基极与调制芯片u1的第二输出端连接，第二三极管q2的集电极接地，第二三极管q2的发射极与第三三极管q3的基极连接，第三三极管q3的集电极接地，第三三极管q3的发射极通过第一电阻r1与连接线30的第二接口连接，第四三极管q4的发射极与连接线30的第二接口连接，第四三极管q4的基极通过第二电阻r2与第三三极管q3的发射极连接，第四三极管q4的集电极与调制芯片u1的第二输出端连接。
49.整流模块21可以包括整流桥，分压电路22包括第三电阻r3及第四电阻r4。整流桥的输入端与连接线30的第二接口连接，整流桥的输出端通过第三电阻r3和第四电阻r4接地，解调芯片u2的采样端与第三电阻r3和第四电阻r4的公共端连接。
50.应答控制模块23包括第五电阻r5、第六电阻r6、第五三极管q5及第一二极管d1。解调芯片u2的应答控制端通过第五电阻r5与第五三极管q5的基极连接，第五三极管q5的发射极通过第六电阻r6接地，第五三极管q5的集电极与第一二极管d1的正极连接，第一二极管d1的负极与第二电源输入端连接，第一二极管d1的正极还与整流桥的输出端连接。
51.其中，上述第一开关管k1可以为n沟道mos管，第二三极管q2、第三三极管q3及第四三极管q4可以为pnp型三极管，第五三极管q5可以为npn型三极管。
52.在调制芯片u1接收到数字信号后，根据数字信号的逻辑电平向第一开关管k1发送相应的线性调整信号。第一开关管k1可以工作在线性区，根据线性调整信号调整输出的电
压幅值，从而使得解调芯片u2根据电压幅值的变化生成相应的数字信号。
53.解调芯片u2在接收到通过电压幅值携带数据信息的调制信号后，通过整流桥和分压电路22对该调制信号进行整流和分压，解调芯片u2的采样端可以对调制信号在经过整流和分压后的电压幅值进行采样。根据采样电压的幅值变化即可确定对应的逻辑电平，从而实现信号解调，并生成相应的通信数据。解调芯片u2将通信数据发送给主机2后，可以接收主机2返回的应答信号。解调芯片u2根据该应答信号可以生成相应的应答控制信号，应答控制模块23根据该应答控制信号可以调整网关1与主机2所在的电流回路上的回路电流。例如，应答控制信号可以为第五三极管q5的控制信号，通过控制第五三极管q5的导通和关断，即可调整主回路上的总电流。调制芯片u1通过信号接收电路12检测到回路电流发生变化时，即可根据回路电流的电流幅值变化生成对应的主机2发送的应答信号，并将该应答信号发送至网关1，从而实现网关1与主机2的通信传输。
54.上述第五电阻r5和第六电阻r6起到限流作用，避免电流过大而损坏电路中的器件。第一二极管d1可以限制电流方向为正极至负极。
55.在一实施例中，调制芯片u1可以在发出调制信号后的预设时间区间内，将第二输出端置为低电平，此时第二三极管q2的基极接收到低电平而导通，将第三三极管q3的基极接地，使得第三三极管q3导通，第四三极管q4的基极通过第三三极管q3接地，第四三极管q4导通。在应答控制模块23根据应答控制信号调整回路上的电流时，调制芯片u1的第二输出端可以根据第四三极管q4的基极与发射极的电平确定回路上的电流变化，并生成相应的应答信号发送至网关1。
56.进一步地，上述信号接收电路12还可以包括瞬态二极管tvs，瞬态二极管tvs的正极接地，瞬态二极管tvs的负极与连接线30的第二接口连接。调整芯片还可以包括线路检测端，线路检测端与第一开关管k1的第二端连接。
57.瞬态二极管tvs能够吸收网关1与主机2之间所产生的静电、雷击等尖峰脉冲信号，以保护通信电路。调制芯片u1还可以通过线路检测端检测网关1与主机2之间是否正常连接。
58.本实用新型还提供一种同步传输系统，该同步传输系统包括同步传输电路，该同步传输电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的同步传输系统采用了上述同步传输电路的技术方案，因此该同步传输系统具有上述同步传输电路所有的有益效果。
59.以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。