一種WiFi-PLC通信模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型的一種WiFi-PLC通信模塊，涉及一種通信模塊技術，由于WiFi和電力線載波基于兩種不同的協(xié)議，WiFi終端設備并不能直接和電力線載波設備直接通信；然而在智能家居領域的控制設備中，WiFi控制器和電力線載波控制器都存在著大大小小的問題；所述WiFi-PLC通信模塊，是將WiFi芯片和電力線載波芯片結合起來，提供了Internet和PLC電力線載波通信的融合，實現(xiàn)了將WiFi信號轉換成電力線載波信號，讓用戶可以通過手持設備方便的將控制信號傳輸?shù)郊依锏碾娏€上進而控制智能家居；其在智能家居中的運用不僅可以解決鋪設電纜問題也可解決空間局限問題。
【專利說明】—種WiF1-PLC通信模塊

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信模塊技術，具體涉及一種WiF1-PLC通信模塊。

【背景技術】
[0002]目前，智能家居領域中可謂百花齊放，其目的在于控制家具設備。家居設備狀態(tài)大致分成二種:一種是無線，另一種是有線。有線可以有485方式、232方式、ModBus同軸電路、電力線。除電力線這一方式外，其它有線都需鋪設電纜，一般很難實現(xiàn)。電力線在家庭中應用最廣，各個電器設備都需要電力，是最為廣泛便捷的方式，但在經(jīng)過各方面的嘗試后，由于各種原因(如硬件、軟件)均無取得有效突破。另一種無線方式，如315MHZ、433MHZ頻率段，Zigbee、WIFI方式，由于它們使用無線方式，對好多鐵皮中的電器無法完成通信或無法跨房間的通信，同樣有其局限性。
[0003]為解決智能家居應用中存在的問題，我公司根據(jù)《基于自動路由技術的電力線載波通信設計軟件》(軟著登字號0738779號)理論，特研發(fā)制作了 WiF1-PLC通信模塊，解決了智能家居使用電力線載波通信以及智能家居用手持設備(手機、平板、電腦)控制的模式存在的問題，從中也使用了云服務器(大數(shù)據(jù))實現(xiàn)了智能家居完整的一套控制系統(tǒng)。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于利用一種WiF1-PLC通信模塊解決如今智能家居領域中存在的控制繁瑣、實現(xiàn)困難等各類問題。
[0005]一種WiF1-PLC通信模塊，其包括天線、耦合電路、過零檢測電路、功率放大電路、供電電源；其特征在于還包含WiFi芯片和電力線載波通信芯片；提供了 Internet和PLC電力線載波通信的融合，可以將WiFi信號轉換成電力線載波信號，讓用戶可以通過手持設備方便的將控制信號傳輸?shù)郊依锏碾娏€上進而控制智能家居。
[0006]所述的WiFi芯片，其內(nèi)置有數(shù)據(jù)協(xié)議轉換管理程序，使芯片除了運行標準的AP/STA功能程序之外，還運行著協(xié)議轉換管理程序，負責將WiFi網(wǎng)絡和電力線網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一的雙向透明傳輸，并對通信數(shù)據(jù)進行過濾和流向控制；當手持設備與WiFi芯片建立的連接后，手持設備向WiFi芯片發(fā)送數(shù)據(jù)包后，WiFi芯片首先通過協(xié)議轉換管理程序對數(shù)據(jù)進行過濾，當判斷出接收到的數(shù)據(jù)是符合電力線載波通信協(xié)議要求的合法數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)透傳到電力線載波芯片中；反之，當智能家居設備發(fā)送數(shù)據(jù)到電力線載波芯片上時，電力線載波芯片將數(shù)據(jù)透傳到WiFi芯片上，協(xié)議轉換管理程序將數(shù)據(jù)處理轉換后，發(fā)送給與WiFi芯片相連的手持設備。
[0007]所述的WiFi芯片，其中同時內(nèi)置接入點管理功能，用戶可以設定自有手持設備中WiFi網(wǎng)卡的固定MAC信息，WiFi芯片通過監(jiān)測接入點MAC的通斷情況了解用戶是否在家中，從而發(fā)送相應設防和撤防信號控制家中的智能安防系統(tǒng)。
[0008]所述的電力線載波芯片，基于《基于自動路由技術的電力線載波通信設計軟件》理論，可以將接收到串口的數(shù)據(jù)調(diào)制成為DPSK信號，然后經(jīng)過功率放大后耦合到電力線，通過電力線傳輸數(shù)據(jù)，進而對家電設備進行控制；反之，家電設備回傳的電力線載波信號，可以經(jīng)過芯片的解調(diào)功能，將信號解調(diào)出串口數(shù)據(jù)從串口發(fā)出。
[0009]所述的WiF1-PLC通信模塊，將WiFi信號轉換成電力線載波信號，采用了 WiFi芯片(MCU)到電力線載波芯片(MCU)的數(shù)據(jù)透傳方式；當WiF1-PLC通信模塊在內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)接收到手持設備(手機、平板、電腦)的控制信號后，WiFi芯片首先通過協(xié)議轉換管理程序對數(shù)據(jù)進行過濾，當判斷出接收到的數(shù)據(jù)是符合電力線載波通信協(xié)議要求的合法數(shù)據(jù)時，WiFi芯片的TXD通過R-30透傳給電力線載波芯片的47腳RX，經(jīng)過電力線載波芯片處理，調(diào)制成為DPSK信號，功率放大后耦合到電力線，通過電力線到家電設備器控制；反之，當家電的回傳信號，經(jīng)過電力線后，通過電力線載波芯片解調(diào)，經(jīng)芯片48腳TX、R-29及WiFi芯片RXD透傳到手持設備，從而實現(xiàn)雙向通?目。
[0010]本實用新型的有益效果在于=WiF1-PLC模塊包含WiFi芯片和電力線載波通信芯片，具有AP/STA功能，提供了 Internet和PLC電力線載波通信的融合，可以將WiFi信號轉換成電力線載波信號，讓用戶可以通過手持設備方便的將控制信號傳輸?shù)郊依锏碾娏€上進而控制智能家居。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的原理框圖。
[0012]圖2是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的原理圖。
[0013]圖3是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的供電電源電路圖。
[0014]圖4是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的功率放大電路圖。
[0015]圖5是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的耦合電路圖。
[0016]圖6是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的過零檢測電路圖。
[0017]圖7是本實用新型一種WiF1-PLC通信模塊的具體應用實例圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型作進一步具體的說明。
[0019]本實用新型的一種WiF1-PLC通信模塊，如圖1所示，其包括天線、WiFi芯片、電力線載波芯片、耦合電路、過零檢測電路、功率放大電路、供電電源。WiF1-PLC通信模塊提供了Internet和PLC電力線載波通信的融合，采用了 WiFi芯片(MCU)到電力線載波芯片(MCU)的數(shù)據(jù)透傳方式，將WiFi信號轉換成電力線載波信號，讓用戶可以通過手持設備方便的將控制信號傳輸?shù)郊依锏碾娏€上進而控制智能家居。
[0020]如圖2所示，當WiF1-PLC通信模塊在內(nèi)網(wǎng)或外網(wǎng)接收到手持設備(手機、平板、式電腦)的控制信號后，WiFi芯片內(nèi)置有數(shù)據(jù)協(xié)議轉換管理程序，負責將WiFi網(wǎng)絡和電力線網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一的雙向透明傳輸，并對通信數(shù)據(jù)進行過濾和流向控制。首先通過協(xié)議轉換管理程序對數(shù)據(jù)進行過濾，當判斷出接收到的數(shù)據(jù)是符合電力線載波通信協(xié)議要求的合法數(shù)據(jù)時，WiFi芯片的TXD通過R-30透傳給電力線載波芯片的47腳RX，經(jīng)過電力線載波芯片處理，調(diào)制成為DPSK信號，功率放大后耦合到電力線，通過電力線到家電設備器控制；反之，當家電的回傳信號，經(jīng)過電力線后，通過電力線載波芯片解調(diào)，經(jīng)芯片48腳TX、R-29及WiFi芯片RXD透傳到手持設備，從而實現(xiàn)雙向通信。
[0021]所述的WiFi芯片，內(nèi)置接入點管理功能，用戶可以設定自有手持設備中WiFi網(wǎng)卡的固定MAC信息，WiFi芯片通過監(jiān)測接入點MAC的通斷情況了解用戶是否在家中，從而發(fā)送相應設防和撤防信號控制家中的智能安防系統(tǒng)。
[0022]如圖3所示，220V電壓經(jīng)D42半波整流，通過Ql、Q2、D43、D44及ZD1、Tl交換，經(jīng)D45整流得到12V直流電源，供功放電路，12V再經(jīng)HT7150H，HT7133分別供電力線載波芯片與WiFi芯片電源。
[0023]當手持設備與WiFi芯片建立的連接后，手持設備向WiFi芯片發(fā)送數(shù)據(jù)包后，WiFi芯片首先通過協(xié)議轉換管理程序對數(shù)據(jù)進行過濾，當判斷出接收到的數(shù)據(jù)是符合電力線載波通信協(xié)議要求的合法數(shù)據(jù)時，WiFi芯片的TXD通過R-30透傳給電力線載波芯片的47腳RX,經(jīng)過電力線載波芯片處理，調(diào)制成為DPSK信號。
[0024]如圖4所示，DPSK信號經(jīng)過功率放大，即R8、R26、R10、VT1、VT2組成功放開關，電力線載波芯片當TX沒有發(fā)送信號時，功率電路停止工作，使其節(jié)能狀態(tài)；VT3、VT4、VT5及U5、U6等組成AB類功放電路；調(diào)節(jié)R19電阻的大小，進行放大倍數(shù)的調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)電阻R17與R18電阻的值，調(diào)整輸出信號的對稱性，減小外帶干擾；將電力線載波芯片輸出信號放大后，耦合到電力線。
[0025]耦合電路能夠隔離弱電與強電，信號以耦合的方式傳遞；如圖5所示，D管起到消除抑制電網(wǎng)反向耦合浪涌電壓沖擊作用，保護內(nèi)部電路；耦合線圈利用1:1的耦合變壓器，該耦合變壓器選用所在載波頻段具有良好響應的磁芯；抗電強度測試達到4000V，不擊穿(f=50Hz, t=60s ,漏電流1mA);接收帶通濾波電路由L1、L2、C14、C17組成二階帶通濾波電路，壓抑工作頻率以外的帶外干擾，其中Rl為保護限流用，取560歐；D1 二極管起輸入電壓限幅作用。
[0026]電力線中除了 50Hz電源和載波通信信號外，還有各種干擾，如圖6所示，在我們載波通信設計中，以50Hz交流信號過零時噪聲信號相對較小，在過零時，啟動電力線載波芯片發(fā)送信號，二極管VD2和電阻R33、R34的作用是在工頻正半周時給電容C27充電，壓穩(wěn)二極管VD4將電容C27兩端電壓穩(wěn)定在5.1V，在工頻負半周，VT6觸發(fā)導通，驅動光耦D5導通，光耦D5采用善通光耦，起到光電隔離作用，隔離強電和弱點；過零點信號的準確度直接影響分時通信的效果，而過零檢測電路的準確度取決于器件的精度，該部分電路的器件精度越高越好。
[0027]信號經(jīng)上述步驟放大耦合到電力線，再通過電力線到家電設備器控制。
[0028]反之，當家電的回傳信號，經(jīng)過電力線后，通過電力線載波芯片解調(diào)，經(jīng)芯片48腳TX、R-29及WiFi芯片RXD透傳到手持設備(手機、平板、電腦)，從而實現(xiàn)雙向通信。
[0029]WiF1-PLC通信模塊的具體應用實例，如圖7所示。
[0030]用戶通過手持設備向智能家居設備發(fā)出控制命令，控制命令通過家里內(nèi)部wifi路由器或通過Internet送至WiF1-PLC模塊。
[0031]WiF1-PLC模塊將控制命令經(jīng)過處理之后調(diào)制到電力線上。
[0032]智能家居設備在收到信號后解調(diào)信號，并根據(jù)解調(diào)出的控制命令做出相應響應。
[0033]用戶可以設置安防功能，通過對客戶端連接的wifi的狀態(tài)自動判斷用戶是否在家中，當用戶離開家時，智能家居自動進入設防狀態(tài)。
[0034]云端服務器實時監(jiān)控著各個設備的運行情況，當檢測到異常情況時，它將啟動報警功能，通過短信等方式向用戶和安保部門發(fā)出告警。
[0035]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種WiF1-PLC通信模塊，其包括天線、耦合電路、過零檢測電路、功率放大電路、供電電源；其特征在于還包含WiFi芯片和電力線載波通信芯片，提供了 Internet和PLC電力線載波通信的融合，可以將WiFi信號轉換成電力線載波信號，讓用戶可以通過手持設備方便的將控制信號傳輸?shù)郊依锏碾娏€上進而控制智能家居。
【文檔編號】H04B3/54GK204145493SQ201420415166
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權日:2014年7月25日
【發(fā)明者】徐可, 周祥, 徐華, 貢韶紅, 徐永安, 張翠 申請人:無錫市昂訊載波通信技術有限公司