一种继电器载波耦合电路的制作方法

1.本实用新型涉及载波通信领域，特别是涉及一种继电器载波耦合电路。


背景技术：

2.在载波耦合通信电路中，通常采用一个耦合线圈和一个聚酯电容进行载波信号耦合通信；而这种方案无法适用于继电器后端通信；因此，为了适用于继电器后端通信的需求需要将现有的方案进行改进。其中，第一种方式为通过再次增加一组前端耦合通信电路连接到继电器后端。采用这种方案需要器件较多，实现成本较贵，pcb布局空间要求较大，同时在继电器合闸下，因电感量和电容量偏差问题，会导致高频载波通信信号出现两路相位偏差叠加干扰，导致前端通信变差。
3.第二种方式为在前端载波耦合通信电路基础上，直接通过在继电器两端跨接聚酯电容或瓷介电容进行耦合。采用这种方案会出现电表上电拉闸后继电器后端空载时出现强电电压的问题。同时采用聚酯电容进行跨接耦合时，会导致继电器失效拉闸后仍然可以供电，并且继电器前后端耐压不符合电表安规标准。而采用瓷介电容进行跨接耦合时，会出现后端通信信号微弱、通信效果极差等问题，并且后端通信容易受前端负载和噪声影响。
4.因此，目前的继电器载波通信方案存在后端通信质量差、抗干扰能力差以及不符合安规等缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种继电器载波耦合电路，提高载波通信质量和抗干扰能力的同时满足安规要求。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
7.一种继电器载波耦合电路，包括第一电容、第二电容、火线继电器、零线继电器和信号输入装置；
8.所述第一电容的一端与所述火线继电器的输入端连接，另一端与所述信号输入装置的第一输出端连接；
9.所述第二电容的一端与所述零线继电器的输入端连接，另一端与所述信号输入装置的第二输出端连接；
10.所述火线继电器的输出端和所述零线继电器的输出端分别与负载连接。
11.进一步地，所述第一电容和第二电容的容值为0.22uf，耐压值为305v。
12.进一步地，所述信号输入装置为载波耦合线圈；
13.所述载波耦合线圈的输入端与外部电源连接；
14.所述载波耦合线圈的第一输出端与所述第一电容的另一端连接，第二输出端与所述第二电容的另一端连接。
15.进一步地，所述载波耦合线圈的输入端连接有第一二极管；
16.所述第一二极管为瞬态二极管。
17.进一步地，所述载波耦合线圈的第一输出端与第二输出端之间连接有第二二极管；
18.所述第二二极管为瞬态二极管。
19.进一步地，还包括第三电容和第四电容；
20.所述第三电容的一端与所述载波耦合线圈的第一输入端连接，另一端与所述火线继电器的输出端连接；
21.所述第四电容的一端与所述载波耦合线圈的第二输入端连接，另一端与所述零线继电器的输出端连接。
22.进一步地，所述第三电容和第四电容的容值为0.22uf，耐压值为305v。
23.进一步地，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均为聚酯电容。
24.本实用新型的有益效果在于：通过将第一电容的一端与火线继电器的输入端连接，另一端与信号输入装置的第一输出端连接，将第二电容的一端与零线继电器的输入端连接，另一端与信号输入装置的第二输出端连接，当火线继电器与零线继电器断开时，通过第一电容和第二电容对输入信号进行耦合，并能够对输入的220v强压进行分压，使得火线继电器的输出端和零线继电器的输出端电压接近0v，起到等效断路的作用，同时第一电容和第二电容还起到钳位作用，保护后端线路不受大电压的冲击；当火线继电器与零线继电器闭合时，第一电容和第二电容对干扰信号进行滤波，减少了干扰信号，从而在提高载波通信质量和抗干扰能力的同时满足安规要求。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例的一种继电器载波耦合电路的电路结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例的一种继电器载波耦合电路的另一电路结构示意图；
27.图3为本实用新型实施例的一种继电器载波耦合电路的另一电路结构示意图；
28.图4为本实用新型实施例的一种继电器载波耦合电路g3-fcc通信测试图；
29.图5为现有技术中常规单线圈耦合电路g3-fcc通信测试图；
30.图6为本实用新型实施例的一种继电器载波耦合电路断闸后端通信测试图；
31.图7为现有技术中常规单线圈耦合电路断闸后端通信测试图；
32.标号说明：
33.c1、第一电容；c2、第二电容；c3、第三电容；c4、第四电容；l1、火线继电器；n1、零线继电器；d1、第一二极管；d2、第二二极管；t1、载波耦合线圈。
具体实施方式
34.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
35.请参照图1，一种继电器载波耦合电路，其特征在于，包括第一电容、第二电容、火线继电器、零线继电器和信号输入装置；
36.所述第一电容的一端与所述火线继电器的输入端连接，另一端与所述信号输入装置的第一输出端连接；
37.所述第二电容的一端与所述零线继电器的输入端连接，另一端与所述信号输入装
置的第二输出端连接；
38.所述火线继电器的输出端和所述零线继电器的输出端分别与负载连接。
39.上述一种继电器载波耦合电路的工作原理如下；
40.当断开火线继电器与零线继电器后，火线继电器的输入端火线与零线继电器的输入端零线分别通过第一电容和第二电容进行耦合信号，同时第一电容和第二电容对输入的220v强电压进行分压，使得火线继电器的输出端和零线继电器的输出端电压接近0v，此时对于输出端的负载来说，输出端等效断路不具有带载能力，有效实现继电器断开功能；当闭合火线继电器与零线继电器后，第一电容和第二电容具有较小的容抗，使信号的衰减减小，并且第一电容和第二电容对干扰信号进行滤波，从而减少了干扰噪声对通信的干扰；同时，当前端线路有大电压冲击时，第一电容和第二电容起到阻挡电压和钳位电压作用，使后端线路不受大电压冲击，可以有效保护继电器断闸下后端家庭电器设备。
41.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过将第一电容的一端与火线继电器的输入端连接，另一端与信号输入装置的第一输出端连接，将第二电容的一端与零线继电器的输入端连接，另一端与信号输入装置的第二输出端连接，当火线继电器与零线继电器断开时，通过第一电容和第二电容对输入信号进行耦合，并能够对输入的220v强压进行分压，使得火线继电器的输出端和零线继电器的输出端电压接近0v，起到等效断路的作用，同时第一电容和第二电容还起到钳位作用，保护后端线路不受大电压的冲击；当火线继电器与零线继电器闭合时，第一电容和第二电容对干扰信号进行滤波，减少了干扰信号，从而在提高载波通信质量和抗干扰能力的同时满足安规要求。
42.进一步地，所述第一电容和第二电容的容值为0.22uf，耐压值为305v。
43.由上述描述可知，通过将采用容值为0.22uf、耐压值为305v的第一电容和第二电容，使得第一电容和第二电容的容抗更小，并且具有较高的耐压性能，从而使电路工作更加稳定。
44.进一步地，所述信号输入装置为载波耦合线圈；
45.所述载波耦合线圈的输入端与外部电源连接；
46.所述载波耦合线圈的第一输出端与所述第一电容的另一端连接，第二输出端与所述第二电容的另一端连接。
47.由上述描述可知，通过设置载波耦合线圈，并将载波耦合线圈的输入端与外部电源连接，载波耦合线圈的第一输出端与第一电容的另一端连接，第二输出端与第二电容的另一端连接，从而对输入电压进行强电与弱电隔离，将50hz、220v的交流强电隔离，仅耦合高频载波信号。
48.进一步地，所述载波耦合线圈的输入端连接有第一二极管；
49.所述第一二极管为瞬态二极管。
50.由上述描述可知，通过在载波耦合线圈的输入端设置有瞬态二级管，使得当载波耦合线圈的输入端受到瞬态高能量冲击时，能够将冲击的功率吸收，从而使输入端的两级电压钳位至一个稳定的电压值，避免了载波耦合线圈的输入端损坏。
51.进一步地，所述载波耦合线圈的第一输出端与第二输出端之间连接有第二二极管；
52.所述第二二极管为瞬态二极管。
53.由上述描述可知，通过在载波耦合线圈的输入端设置有瞬态二级管，使得当载波耦合线圈的输出端受到瞬态高能量冲击时，能够将冲击的功率吸收，从而使输出端的两级电压钳位至一个稳定的电压值，避免了载波耦合线圈的输出端损坏。
54.进一步地，还包括第三电容和第四电容；
55.所述第三电容的一端与所述载波耦合线圈的第一输入端连接，另一端与所述火线继电器的输出端连接；
56.所述第四电容的一端与所述载波耦合线圈的第二输入端连接，另一端与所述零线继电器的输出端连接。
57.由上述描述可知，通过设置第三电容和第四电容，使得当火线继电器和零线继电器断开时，火线继电器的后端火线和零线继电器的后端零线分别通过第三电容和第四电容进行耦合信号，同时继电器后端负载通信直接从第三电容和第四电容耦合到电表；当火线继电器和零线继电器闭合时，第三电容和第一电容形成并联电容容值增大，第四电容和第二电容形成并联电容容值增大，由于容值的增大电路中的容抗减小，使得载波通信幅度增大，信号受到的电路衰减减小，提高载波通信质量。
58.进一步地，所述第三电容和第四电容的容值为0.22uf，耐压值为305v。
59.由上述描述可知，通过采用容值为0.22uf、耐压值为305v的第三电容和第四电容，使得第三电容和第四电容的容抗更小，并且具有较高的耐压性能，从而使电路工作更加稳定。
60.进一步地，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均为聚酯电容。
61.由上述描述可知，通过第一电容、第二电容、第三电容和第四电容均采用聚酯电容，耐电压电流能力更好，使得电路的稳定性更好。
62.实施例一
63.请参照图1，一种继电器载波耦合电路，包括第一电容c1、第二电容c2、火线继电器l1、零线继电器n1和信号输入装置；所述第一电容c1的一端与所述火线继电器l1的输入端连接，另一端与所述信号输入装置的第一输出端连接；所述第二电容c2的一端与所述零线继电器n1的输入端连接，另一端与所述信号输入装置的第二输出端连接；所述火线继电器l1的输出端和所述零线继电器n1的输出端分别与负载连接；
64.具体的，所述信号输入装置为载波耦合线圈t1；所述载波耦合线圈t1的输入端与外部电源连接；所述载波耦合线圈t1的第一输入端为 plc(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)输入端，第二输入端为-plc输入端；所述载波耦合线圈t1的第一输出端与所述第一电容c1的另一端连接，第二输出端与所述第二电容c2的另一端连接；所述第一电容c1和第二电容c2的容值为0.22uf，耐压值为305v。
65.实施例二
66.本实施例与实施例一的不同在于，本实施例中载波耦合线圈t1的输入输出端连接有二极管；
67.请参照图2，所述载波耦合线圈t1的输入端连接有第一二极管d1；所述第一二极管的正极与所述载波耦合线圈t1的第一输入端连接，负极与所述载波耦合线圈t1的第二输入端连接；
68.所述载波耦合线圈t1的第一输出端与第二输出端之间连接有第二二极管d2；所述
第二二极管的正极与所述载波耦合线圈t1的第一输出端连接，负极与所述载波耦合线圈t1的第二输出端连接；
69.所述第一二极管d1和第二二极管d2为瞬态二极管(tvs)。
70.实施例三
71.本实施例与实施例一或二的不同在于，还包括第三电容c3和第四电容c4；
72.所述第三电容c3的一端与所述载波耦合线圈t1的第一输入端连接，另一端与所述火线继电器l1的输出端连接；所述第四电容c4的一端与所述载波耦合线圈t1的第二输入端连接，另一端与所述零线继电器n1的输出端连接；
73.所述第三电容c3和第四电容c4的容值为0.22uf，耐压值为305v；且所述第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4均为聚酯电容；
74.当所述火线继电器和零线继电器合闸时，前端火线上载波通信电容容值等效于第一电容c1的容值加上第三电容c3的容值为c1 c3，零线上载波通信电容容值等效于第二电容c2的容值加上第四电容c4的容值为c2 c4；因为载波信号通信幅度与电容容抗成反比，耦合电容容抗越小，载波通信幅度越大，信号受电路衰减越小；根据容抗公式：xc＝1/2πfc，当载波频率f不变的情况下，容值c越大，容抗xc就越小；因此，相对于常规电路，本实施例中的前端通信容抗更小，载波通信质量更高；
75.与常规双耦合线圈方案对比，在fcc(federal communications commission，美国联邦通信委员会)频段载波通信下，通过在继电器合闸后进行载波过衰减测试对比，对比常规双耦合线圈方案，过衰减值多了25db；本实用型专利电路过衰减能力更优；具体的，抄控器与被测电路之前通过串联可调衰减器进行通信，通过调整可调衰减器衰减值大小来确定其过衰减能力，如图4所示，采用本实用新型耦合电路时，继电器合闸下，测试时可通过极限衰减值为77db；如图5所示，采用常规双线圈电路方案时可通过极限衰减值为52db同条件下，本实用新型专利耦合电路过衰减能力优于常规双线圈电路大概25db；
76.而与常规单耦合线圈方案对比，通过在继电器断闸后进行载波过衰减测试对比，在fcc频段下载波过衰减能力，过衰减值多了30db；a频段下载波过衰减能力，过衰减值多了30db；具体的，抄控器与被测电路之前通过串联可调衰减器进行通信，通过调整可调衰减器衰减值大小来确定其过衰减能力，如图6所示，采用本实用新型耦合电路时，继电器断闸后端通信下，测试时可通过极限衰减值为70db；如图7所示，采用常规双线圈电路方案时可通过极限衰减值为40db同条件下，本实用新型专利耦合电路过衰减能力优于常规双线圈电路大概30db；
77.当继电器断闸后，对继电器后端电压值进行测试对比，常规单耦合线圈空载下电压值为200vac左右，而本实用型专利电路为0v；避免继电器断闸之后后端出现电压问题。
78.综上所述，本实用新型提供的一种继电器载波耦合电路，通过将第一电容的一端与火线继电器的输入端连接，另一端与载波耦合线圈的第一输出端连接；第二电容的一端与零线继电器的输入端连接，另一端与载波耦合线圈的第二输出端连接；第三电容的一端与载波耦合线圈的第一输出端连接，另一端与火线继电器的输出端连接；第四电容的一端与载波耦合线圈的第二输出端连接，另一端与零线继电器的输出端连接；且载波耦合线圈的输入和输出端都连接有瞬态二极管，使得当火线继电器与零线继电器断开时，继电器前端通过第一电容和第二电容对输入信号进行耦合，继电器后端通过第三电容和第四电容对
输入信号进行耦合将信号耦合到电表；并通过第一电容和第二电容对输入的220v强压进行分压，使得火线继电器的输出端和零线继电器的输出端电压接近0v，起到等效断路的作用，同时第一电容和第二电容还起到钳位作用，保护后端线路不受大电压的冲击；当火线继电器与零线继电器闭合时，第一电容和第二电容对干扰信号进行滤波，减少了干扰信号，并与第三电容和第四电容形成并联电容增大了容值，减小了电路的容抗值，从而在提高载波通信质量和抗干扰能力的同时满足安规要求。
79.以上所述仅为本实用新型的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。