通信系统以及电子锁系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种通信系统以及电子锁系统。

背景技术

电力系统每年采购的电表箱大概2000万只左右，一个电表箱需要配置两个机械锁。在电力系统数字化的浪潮下，如何低成本的改进电表箱，尤其是改进机械锁，使之成为智能锁，是一个相当大的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通信系统以及电子锁系统。

本发明的通信系统，包括：信号发送单元以及信号接收单元，信号发送单元包括：第一电源模块、调制模块、第一控制模块，第一控制模块用于将数字信号调制到电源信号中，生成载波电源信号后发往信号接收单元；所述信号接收单元包括：解调模块、第二电源模块、储能模块、第二控制模块，所述解调模块用于接收并解调载波电源信号，以得到电源信号和数字信号。

本发明的通信系统，其中，所述信号发送单元的调制模块包括N沟道MOS管以及P沟道MOS管，N沟道MOS管的G极与第一控制模块连接，N沟道MOS管的D极与P沟道MOS管的G极连接，P沟道MOS管的S极与第一电源模块连接，P沟道MOS管用于控制电源通断，第一控制模块控制N沟道MOS管的G极控制端，当第一控制模块发送低电平时，P沟道MOS管关闭，N沟道MOS管关闭，所述信号发送单元输出的电压为0V；当第一控制模块发送高电平时，P沟道MOS管导通，N沟道MOS管导通，所述信号发送单元输出第一电源模块电压。

本发明的通信系统，其中，所述信号接收单元还包括：接收模块、第一电路、第二电路，所述接收模块用于接收载波电源信号，所述接收模块分别与第一电路、第二电路连接，所述第一电路上依次连接第一限流二极管、储能模块、第二电源模块，所述第二电路上依次连接第二限流二极管、解调模块、第二控制模块，第二电源模块与解调模块连接，第二电源模块用于供电，储能模块用于当第一控制模块发送低电平时维持所述信号接收单元的工作，第一限流二极管、第二限流二极管用于隔离储能模块和解调模块的电路连接，防止储能电路供电时干扰解调模块工作；解调模块用于完成通信信号和电源信号的分离；第二控制模块用于接收信号、识别信号，载波电源信号进入接收模块后被分为两路，一路通过储能模块进入第二电源模块，另一路进入解调模组，解调后进入控制模块，当载波电源信号为高时，储能模块充电，控制单元接收信号“1”；当载波电源信号为低时，储能模块放电。

本发明的电子锁系统，包括电子锁以及电子钥匙以及本发明的通信系统，通信系统的所述信号发送单元设置于所述电子钥匙内，通信系统的所述信号接收单元设置于所述电子锁内，所述电子钥匙用于发出载波电源信号，所述电子锁用于接收并解调载波电源信号，得到电源信号和数字信号，并根据数字信号控制电子锁的开启与锁定。

本发明的技术方案针对电表箱机械锁智能化极低成本需求，设计了一种基于电源线载波的单线双向通信系统，不采用专用的电力载波芯片，成本低，通信可靠。

附图说明

图1为本发明的通信系统的结构示意图；

图2为调制模块的结构示意图；

图3为信号接收单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明的通信系统，包括：信号发送单元以及信号接收单元，信号发送单元包括：第一电源模块、调制模块、第一控制模块，第一控制模块用于将数字信号调制到电源信号中，生成载波电源信号后发往信号接收单元；所述信号接收单元包括：解调模块、第二电源模块、储能模块、第二控制模块，所述解调模块用于接收并解调载波电源信号，以得到电源信号和数字信号。

本发明的通信系统，其中，所述信号发送单元的调制模块包括N沟道MOS管M1以及P沟道MOS管M2，N沟道MOS管的G极与第一控制模块连接，N沟道MOS管的D极与P沟道MOS管的G极连接，P沟道MOS管的S极与第一电源模块连接，P沟道MOS管用于控制电源通断，第一控制模块控制N沟道MOS管的G极控制端，当第一控制模块发送低电平时，P沟道MOS管关闭，N沟道MOS管关闭，所述信号发送单元输出的电压为0V；当第一控制模块发送高电平时，P沟道MOS管导通，N沟道MOS管导通，所述信号发送单元输出第一电源模块电压。

本发明的通信系统，其中，所述信号接收单元还包括：接收模块、第一电路、第二电路，所述接收模块用于接收载波电源信号，所述接收模块分别与第一电路、第二电路连接，所述第一电路上依次连接第一限流二极管、储能模块、第二电源模块，所述第二电路上依次连接第二限流二极管、解调模块、第二控制模块，第二电源模块与解调模块连接，第二电源模块用于供电，储能模块用于当第一控制模块发送低电平时维持所述信号接收单元的工作，第一限流二极管、第二限流二极管用于隔离储能模块和解调模块的电路连接，防止储能电路供电时干扰解调模块工作；解调模块用于完成通信信号和电源信号的分离；第二控制模块用于接收信号、识别信号，载波电源信号进入接收模块后被分为两路，一路通过储能模块进入第二电源模块，另一路进入解调模组，解调后进入控制模块，当载波电源信号为高时，储能模块充电，控制单元接收信号“1”；当载波电源信号为低时，储能模块放电。

本发明的电子锁系统，包括电子锁以及电子钥匙以及本发明的通信系统，通信系统的所述信号发送单元设置于所述电子钥匙内，通信系统的所述信号接收单元设置于所述电子锁内，所述电子钥匙用于发出载波电源信号，所述电子锁用于接收并解调载波电源信号，得到电源信号和数字信号，并根据数字信号控制电子锁的开启与锁定。

本发明的技术方案的要点在于一根线缆同时传输直流电源、双向通信信号，发送端(即信号发送单元)由电源模块、调制模块组成，通过控制模块控制调制模块实现对电源信号的调制；接收端(信号接收单元)由电源模块、解调模块、储能模块、控制模块组成，通过控制模块和解调模块实现电源信号的解调。发送端和接收端仅通过电源线和地线相连。

当进行通信时，发送端的控制模块首先将数字信号调制到电源信号中，生成载波电源信号后再发往信号接收单元；接收端解调载波电源信号从而得到电源信号和数字信号，最终实现供电和通信。二者通过异步串行通信方式进行信号的发送与接收。

信号发送单元的结构如图2所示。信号发送单元主要由控制模块、N沟道MOS管(即M1)、P沟道MOS管(即M2)、电源组成。M2作为电源的通断开关，信号发送单元的控制模块控制M1的G极控制端。

当信号发送单元的控制模块发送低电平时，M1关闭，M2关闭，发送单元输出的电压为0V；当发送高电平时，M1导通，M2导通，调制信号输出为电源电压。综上所述，控制模块输出的控制信号为低时，发送单元输出的电压为0V；为高时，输出的电压为电源电压。因此，只要M1和M2的开启/关闭时间能够小于控制信号的上升/下降时间，发送单元就可以输出频率与控制信号完全相同的电源信号，即将通信信号调制到电源信号中，产生载波电源信号。而之后信号接收单元将载波信号进行解调，就能够完成信号的发送和接收。

信号接收单元的结构如图3所示。信号接收单元主要由限流二极管、电源模块、储能模块、解调模块和控制模块组成。电源模块是用于供电的单元；储能模块的作用在于：发送单元发送低电平时维持接收单元正常工作；限流二极管用于隔离储能模块和解调模块的电路连接，防止储能电路供电时干扰解调模块工作；解调模块完成通信信号和电源信号的分离，控制模块接收信号、识别信号。

载波电源信号进入到接收模块后被分为2路，一路通过储能电容进入电源模块，另一路通过限流电路进入解调模组，解调后进入控制模块，二者之间通过限流二极管进行隔离。当电源信号为高时，储能电容充电，控制模块接收信号“l”；当信号为低时，储能电容(即储能模块)放电保证整个电路正常工作。由于限流二极管的隔离，控制模块接收信号“0”。此外，载波电源信号中零电平的持续时间不能过长，否则一旦储能电路中存储的能量耗尽，信号接收单元就会被迫关机。

信号发送单元与接收单元之间采用异步串行通信模式，信号发送单元的异步串行通信信号的调制过程如下：

当信号发送单元发送异步串行通信信号时，先发起始信号(标志位‘0’)，8位数据(MSB格式，第一个)、8位数据(MSB格式，第二个)、8位数据(MSB格式，第三个)、8位数据(MSB格式，第四个)、8位数据(MSB格式，第五个)、停止位(标志位‘1’)。为了防止待发送的信号中连续出现过多的‘0’导致信号接收单元断电关机，第三个8位数据固定为信号“FF”(给接收单元“充电”)。当所有的数据信号发送完毕，信号传输结束。

本发明的技术方案可以实现基于电源线载波的单线双向通信。

本发明的电子锁系统，无需采用专用的电力载波芯片，成本低，通信可靠。

本发明的技术方案针对电表箱机械锁智能化极低成本需求，设计了一种基于电源线载波的单线双向通信系统，不采用专用的电力载波芯片，成本低，通信可靠。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。