KQ300電力載波數據收發模塊

KQ-300電力載波數據收發模塊
KQ-300是單列11針小體積高性能載波數據收發模塊.有多種規格供選用, 當初是為電量表自動抄收系統而特別設計和開發的,同樣也適用于其它應用領域.
一,KQ-300系列性能:
1.小體積厚膜集成模塊,外型尺寸為30×15×15毫米(L×D×H),單列11腳引出,腳間距0.1英寸.
2.工作頻率125～131KHZ,波特率0—4800bps可由用戶調整.
3.溫度范圍:-25℃～+55℃ 濕度≤90%
4.供電電源:DC +5V±5% Imax≤50mA
其余與KQ-100,KQ-200相同
二,規格及型號:
KQ-300XXX:
300后第一個字母定義為:
A:標準型
B:增強型,高信噪比
300后第二個字母定義為:
S:單路載波輸出(方波)
D:雙路載波輸出(方波)
O:內部帶有振蕩電路,只需外接振蕩晶體
300后第三個字母定義為:
T:標準功耗:50mA,5VDC
L:低功耗:20mA,5VDC
例如:KQ-300AST為通用單路輸出,功耗為50mA的模塊.非批量訂貨用戶均供應KQ-300AST
三,KQ-300引腳說明: 正面從左至右為1～11腳:
KQ-300
┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃│
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1P—OTX1,載波信號輸出
2P—OSC2,時鐘反相輸出;在雙路輸出時為OTX2(僅限KQ-300×D×),即載波信號輸出端(與
OTX1配對)
3P—OSC1,時鐘輸入
4P—TX,調制數據輸入,接單片機TXD
5P—R/T,收發狀態控制端,低電平發送,高電平接收
6P—DGND,數字電路共地點
7P—VCC,+5V
8P—RX,解調后的數據輸出端,接單片機RXD
9P—VAD,模擬電路電源
10P—AGND,模擬信號共地點
11P—IRX,載波信號輸入
四,KQ-300與外電路的連接:
1.外接石英晶體振蕩電路:
OSC1端為11.0592MHZ時鐘輸入端(TTL電平).OSC2端為11.0592MHZ時鐘反相輸出端.當用單片機連接時,可用單片機輸出的11.0592MHZ時鐘信號作為模塊時鐘信號輸入接至OSC1.KQ-300×D× 無OSC2端(第2腳),該腳改為載波輸出端2.外接時鐘可參考下列電路.

外時鐘輸入
單片機時鐘輸入

時鐘振蕩器參考電路 KQ-300XOX 振蕩電路
對于KQ-300XOX,OSC1與OSC2之間可按上圖接入11.0592MHZ石英晶體.作為模塊工作頻率.
2.VAD與AGND之間應接入一個大于470UF的電容,保證內部模擬電源上的紋波小于2mv.提高內部靈敏度,VAD與+5V之間模塊內部串聯-只限流電阻,VAD不需外部提供電源.
OTX1為信號125KHZ-131KHZ載波頻率輸出.
OTX2為信號125KHZ-131KHZ反相載波頻率輸出.
注意:OTX1,OTX2為方波輸出,用戶可直接驅動開關三極進行功率放大,這樣做成本低,但效率低,功率小,另一種方案將OTX1輸出信號變換成正弦波,再放大,再驅動,這樣做線路復雜,成本高,但效率高,輸出功率大.


OTX1變正弦波參考電路如下:
KQ-300所有電路為CMOS型,用戶在使用時不要帶電拔插,應防靜電,以免損壞內部芯片.在焊接時,應使用防靜電電烙鐵.KQ-300保護電路如下圖供參考:
此外,R/T,TX,OSC1引腳不能直接接+5V,這樣有可能永久損壞本模塊.對于連接R/T,TX,RX信號單片機,如果芯片內部有電壓箝位二極管,則R/T,TX不需外接1N4148.+5V端加一只SA5.0瞬變抑制二極管可以抑制模塊在發送時發射至電力線的載波信號,防止該信號反饋至+5V電源所產生的高頻脈沖超過6V而損壞模塊內部芯片.1Ω-3Ω限流電阻主要對SA5.0瞬態管起限流保護作用.R/T,TX端加4.7K提升電阻將保證模塊內部工作穩定,降低功耗.
AGND與DGND由用戶在外部布線時一點連接,OTX可提供3mA的負載驅動能力.
五,KQ系列模塊編程注意事項
本模塊使用透明工作方式,在編程時毋需對模塊初始化,通訊時和普通RS-485方式類同.但是,由于電力線上負載比較多,電器所產生的諧波也就無法避免地耦合到電力線上,本模塊是高靈敏度的載波模塊,在所有載波模塊都處于接收狀態時,電力線上就會全部被電器所產生的諧波所覆蓋,這時,模塊將解調出噪聲數據從RX端輸出.
一般來說噪聲數據在一定范圍內變化,如在EOH-FFH之間或7OH-90H之間出現,由此用
戶在編程時應加以考慮.以下方案供用戶參考:
1.引入同步碼,用戶在編程時,當接收到同步碼時才開始對下面的數據正式接收
2.在模塊發送時,R/T要提前變成低電平,一般提前一個字節的發送時間,1200bit提
前8.33ms,100bit提前100ms.
3痹詵⑺屯甌鮮,一定要等到數據完全移位發送完所有位的數據所才將R/T置高電平.如51系統單片機,用戶檢測到TI標志為1時,則認為數據已完全發送完畢,這是錯誤的.其實這僅表示單片機已可以處理下面欲發送的數據,而當前數據并未完全移位送出,這一點請用戶注意.
本公司在通訊中使用同步碼為EBH,90H,FEH三個同步碼.在實際使用中能非常可靠地工作.
由于電力線上干擾比較嚴重,在模塊通訊較遠,接收到干擾信號大干接收信號時,用戶可通過編程軟件濾波方式,提高數據通訊距離及可靠性.編制設想:如100bit,發位1位需10ms.編程定時中斷每277.78us中斷1次(對89c2051,在11.0592M晶體下,每256個機器周期中斷1次).那么在傳送一位時間內,中斷36次.每次中斷對RXD采樣一次,分別對1或0計數,當0和1總計數為36時比較1和0的計數值,誰的數計得多就以誰為這一次接收到的數據位.
附1:100bit軟件濾波程序
;100BPS 一個起始位,八個數據位,一個停止位
main equ 30h
IRQ0 EQU 3
time0 equ 0bh
time1 equ 1bh
sioo equ 23h
stk equ 5fh
cseg
org 0
jmp main
ORG IRQ0
ORG TIME0
JMP EXT0
org time1
JMP EXT1
ORG SIOO
JMP ES00
;主程序
org main
mov sp,#stk ;初始化,設置定時器,中斷
mov a,#0ffh
mov tmod,#12H ;定時器0為方式2
MOV TH0,#0H
mov tl0,#0
SETB TR0
SETB EA
SETB ET0
setb r100
;定時器中斷程序(每256*1.08uS中斷一次)
EXT0: PUSH PSW
PUSH ACC
PUSH DPH
PUSH DPL
SETB RS0
CLR RS1
excn: jb rxd,eti01 ;100BPS接收抗干擾濾波
inc bufl
inc bull
jb csbz,eti02 ;可以正式接收到起始位轉eti02
eti1c: mov a,bufl
cjne a,#3,eti03
eti03: jc etitr
setb csbz
mov bufh,#0
jmp etior
eti01: inc bufh
mov bull,#0
jb csbz,eti02
mov bufh,#0
mov bufl,#0
jmp etior
eti02: jb csbb,eti04 ;可以正式接收數據轉eti04
jmp eti10
eti04: mov a,bufl ;接收數據
add a,bufh
cjne a,#36,eti21
eti21: jc etior
mov a,bufl
cjne a,bufh,eti22
eti22: mov a,rbuf
rrc a
mov rbuf,a
mov bufh,#0
mov bufl,#0
mov bull,#0
dec rbcn
mov a,rbcn
jnz etior
setb rri
mov rsbf,rbuf
clr csbb
clr csbz
jmp etior
eti10: mov a,bufl ;判斷起始位
add a,bufh
cjne a,#36,eti11
eti11: jc eti12
mov a,bufl
cjne a,#19,eti18
eti18: jnc eti19
mov bufl,bull
clr csbz
mov bufh,#0
jmp eti1c
eti19: mov bufh,#0
mov bufl,#0
mov bull,#0
setb csbb ;接收數據標志置位
mov rbcn,#8
jmp etior
eti12: mov a,bufl
cjne a,#7,eti14
eti14: jnc etior
cjne a,bufh,eti13
eti13: jnc etior
mov bufl,bull
mov bufh,#0
clr csbz
jmp eti1c
etior: mov a,bftm
jz etirr
jmp et025 ;100BPS接收抗干擾濾波
etirr: MOV A,RCON
JNZ EXTT3
MOV RTIM,#0
SETB RLED
ET025: POP DPL
POP DPH
POP ACC
POP PSW
RET
發送與接收分別使用不同耦合變壓器(推挽驅動)
此方式接收靈敏度高,抗干擾能力高,發送功率大.KQ-2與模塊IRX端連線應盡可能粗而短.
注意:圖中L1為KQ-4A.未標明的高頻變壓器為KQ-5.
調試方法:
1.發送調試:在KQ-300模塊R/T端送低電平,TX端送600HZ方波電平.用3Ω電阻作負載連結到發送的AC兩端,用示波器檢測電阻兩端幅度,應觀察有兩個正弦波頻率信號.調整KQ-4使示波器觀察到的兩個不同頻率波形的幅度相等,并且最大.
2.接收調試:將上述已調好發送的電路板的AC兩端接至另一待調電路板的兩個AC端.在待調電路板上:KQ-300模塊R/T端接高電平,調節KQ-1初級線圈電感量至1.5mH左右.用示波器檢測KQ-300模塊IRX和AGND兩端的幅度,調節KQ-2在示波器上觀察到的兩個不同頻率波形的幅度相等,并且最大.觀察RX端應有600HZ方波輸出.