KQ300电力载波数据收发模块

KQ-300电力载波数据收发模块
KQ-300是单列11针小体积高性能载波数据收发模块.有多种规格供选用, 当初是为电量表自动抄收系统而特别设计和开发的,同样也适用于其它应用领域.
一,KQ-300系列性能:
1.小体积厚膜集成模块,外型尺寸为30×15×15毫米(L×D×H),单列11脚引出,脚间距0.1英寸.
2.工作频率125～131KHZ,波特率0—4800bps可由用户调整.
3.温度范围:-25℃～+55℃ 湿度≤90%
4.供电电源:DC +5V±5% Imax≤50mA
其余与KQ-100,KQ-200相同
二,规格及型号:
KQ-300XXX:
300后第一个字母定义为:
A:标准型
B:增强型,高信噪比
300后第二个字母定义为:
S:单路载波输出(方波)
D:双路载波输出(方波)
O:内部带有振荡电路,只需外接振荡晶体
300后第三个字母定义为:
T:标准功耗:50mA,5VDC
L:低功耗:20mA,5VDC
例如:KQ-300AST为通用单路输出,功耗为50mA的模块.非批量订货用户均供应KQ-300AST
三,KQ-300引脚说明: 正面从左至右为1～11脚:
KQ-300
┃┃┃┃┃┃┃┃┃┃│
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1P—OTX1,载波信号输出
2P—OSC2,时钟反相输出;在双路输出时为OTX2(仅限KQ-300×D×),即载波信号输出端(与
OTX1配对)
3P—OSC1,时钟输入
4P—TX,调制数据输入,接单片机TXD
5P—R/T,收发状态控制端,低电平发送,高电平接收
6P—DGND,数字电路共地点
7P—VCC,+5V
8P—RX,解调后的数据输出端,接单片机RXD
9P—VAD,模拟电路电源
10P—AGND,模拟信号共地点
11P—IRX,载波信号输入
四,KQ-300与外电路的连接:
1.外接石英晶体振荡电路:
OSC1端为11.0592MHZ时钟输入端(TTL电平).OSC2端为11.0592MHZ时钟反相输出端.当用单片机连接时,可用单片机输出的11.0592MHZ时钟信号作为模块时钟信号输入接至OSC1.KQ-300×D× 无OSC2端(第2脚),该脚改为载波输出端2.外接时钟可参考下列电路.

外时钟输入
单片机时钟输入

时钟振荡器参考电路 KQ-300XOX 振荡电路
对于KQ-300XOX,OSC1与OSC2之间可按上图接入11.0592MHZ石英晶体.作为模块工作频率.
2.VAD与AGND之间应接入一个大于470UF的电容,保证内部模拟电源上的纹波小于2mv.提高内部灵敏度,VAD与+5V之间模块内部串联-只限流电阻,VAD不需外部提供电源.
OTX1为信号125KHZ-131KHZ载波频率输出.
OTX2为信号125KHZ-131KHZ反相载波频率输出.
注意:OTX1,OTX2为方波输出,用户可直接驱动开关三极进行功率放大,这样做成本低,但效率低,功率小,另一种方案将OTX1输出信号变换成正弦波,再放大,再驱动,这样做线路复杂,成本高,但效率高,输出功率大.

OTX1变正弦波参考电路如下:
KQ-300所有电路为CMOS型,用户在使用时不要带电拔插,应防静电,以免损坏内部芯片.在焊接时,应使用防静电电烙铁.KQ-300保护电路如下图供参考:
此外,R/T,TX,OSC1引脚不能直接接+5V,这样有可能永久损坏本模块.对于连接R/T,TX,RX信号单片机,如果芯片内部有电压箝位二极管,则R/T,TX不需外接1N4148.+5V端加一只SA5.0瞬变抑制二极管可以抑制模块在发送时发射至电力线的载波信号,防止该信号反馈至+5V电源所产生的高频脉冲超过6V而损坏模块内部芯片.1Ω-3Ω限流电阻主要对SA5.0瞬态管起限流保护作用.R/T,TX端加4.7K提升电阻将保证模块内部工作稳定,降低功耗.
AGND与DGND由用户在外部布线时一点连接,OTX可提供3mA的负载驱动能力.
五,KQ系列模块编程注意事项
本模块使用透明工作方式,在编程时毋需对模块初始化,通讯时和普通RS-485方式类同.但是,由于电力线上负载比较多,电器所产生的谐波也就无法避免地耦合到电力线上,本模块是高灵敏度的载波模块,在所有载波模块都处于接收状态时,电力线上就会全部被电器所产生的谐波所覆盖,这时,模块将解调出噪声数据从RX端输出.
一般来说噪声数据在一定范围内变化,如在EOH-FFH之间或7OH-90H之间出现,由此用
户在编程时应加以考虑.以下方案供用户参考:
1.引入同步码,用户在编程时,当接收到同步码时才开始对下面的数据正式接收
2.在模块发送时,R/T要提前变成低电平,一般提前一个字节的发送时间,1200bit提
前8.33ms,100bit提前100ms.
3痹诜⑺屯瓯鲜,一定要等到数据完全移位发送完所有位的数据所才将R/T置高电平.如51系统单片机,用户检测到TI标志为1时,则认为数据已完全发送完毕,这是错误的.其实这仅表示单片机已可以处理下面欲发送的数据,而当前数据并未完全移位送出,这一点请用户注意.
本公司在通讯中使用同步码为EBH,90H,FEH三个同步码.在实际使用中能非常可靠地工作.
由于电力线上干扰比较严重,在模块通讯较远,接收到干扰信号大干接收信号时,用户可通过编程软件滤波方式,提高数据通讯距离及可靠性.编制设想:如100bit,发位1位需10ms.编程定时中断每277.78us中断1次(对89c2051,在11.0592M晶体下,每256个机器周期中断1次).那么在传送一位时间内,中断36次.每次中断对RXD采样一次,分别对1或0计数,当0和1总计数为36时比较1和0的计数值,谁的数计得多就以谁为这一次接收到的数据位.
附1:100bit软件滤波程序
;100BPS 一个起始位,八个数据位,一个停止位
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,设置定时器,中断
mov a,#0ffh
mov tmod,#12H ;定时器0为方式2
MOV TH0,#0H
mov tl0,#0
SETB TR0
SETB EA
SETB ET0
setb r100
;定时器中断程序(每256*1.08uS中断一次)
EXT0: PUSH PSW
PUSH ACC
PUSH DPH
PUSH DPL
SETB RS0
CLR RS1
excn: jb rxd,eti01 ;100BPS接收抗干扰滤波
inc bufl
inc bull
jb csbz,eti02 ;可以正式接收到起始位转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 ;可以正式接收数据转eti04
jmp eti10
eti04: mov a,bufl ;接收数据
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 ;判断起始位
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 ;接收数据标志置位
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接收抗干扰滤波
etirr: MOV A,RCON
JNZ EXTT3
MOV RTIM,#0
SETB RLED
ET025: POP DPL
POP DPH
POP ACC
POP PSW
RET
发送与接收分别使用不同耦合变压器(推挽驱动)
此方式接收灵敏度高,抗干扰能力高,发送功率大.KQ-2与模块IRX端连线应尽可能粗而短.
注意:图中L1为KQ-4A.未标明的高频变压器为KQ-5.
调试方法:
1.发送调试:在KQ-300模块R/T端送低电平,TX端送600HZ方波电平.用3Ω电阻作负载连结到发送的AC两端,用示波器检测电阻两端幅度,应观察有两个正弦波频率信号.调整KQ-4使示波器观察到的两个不同频率波形的幅度相等,并且最大.
2.接收调试:将上述已调好发送的电路板的AC两端接至另一待调电路板的两个AC端.在待调电路板上:KQ-300模块R/T端接高电平,调节KQ-1初级线圈电感量至1.5mH左右.用示波器检测KQ-300模块IRX和AGND两端的幅度,调节KQ-2在示波器上观察到的两个不同频率波形的幅度相等,并且最大.观察RX端应有600HZ方波输出.