Передача данных по линии питания, Power Line Modem Опции

[Visor]

Необходимо передавать данные вместе с питающим напряжением по двум проводам, напряжение питания постоянное, порядка 12...24В. Знаю, что существуют решения и микросхемы реализующие это с использованием FSK и ASK, частота несущей 60...150кГц, в основном для сети переменного тока. Можно конечно ориентироваться на эти микросхемы, но хочется реализовать всё на AVR. Вот хочу посоветоваться, насколько это возможно, как лучше сделать? Может кто-то реализовывал нечто подобное?

[Dog Pawlowa]

Необходимо передавать данные вместе с питающим напряжением по двум проводам, напряжение питания постоянное, порядка 12...24В. Знаю, что существуют решения и микросхемы реализующие это с использованием FSK и ASK, частота несущей 60...150кГц, в основном для сети переменного тока. Можно конечно ориентироваться на эти микросхемы, но хочется реализовать всё на AVR. Вот хочу посоветоваться, насколько это возможно, как лучше сделать? Может кто-то реализовывал нечто подобное?

Имейте ввиду, что даже если сделаете частоту модуляции до 150 кГц, верхние гармоники попадут в диапазон, в котором напряжение помех на проводах сети ограничено. А в сеть все пролезет очень просто, даже если модулировать будете низкое напряжение. Специальные микросхемы работают на пределе допустимых напряжений.
Во вторых, при передаче по вторичному питанию нужно специально развязывать ВЧ от постоянной составляющей.
Если скорость передачи небольшая, подумайте, может передавать сигнал без модуляции. Допустим, изменением уровня питания с 24 до 23 В.
Кроме того, если модулировать, то может тогда и провода не нужны? Используйте готовые радиомодули (RadioCrafts, например). По цене получится приблизительно то же самое. Все равно эти хваленые power-line modems работают на расстояние сотни метров, не больше. Во всяком случае мы перешли с модемов по сети именно на радиомодемы.

[Visor]

Кроме того, если модулировать, то может тогда и провода не нужны? Используйте готовые радиомодули (RadioCrafts, например). По цене получится приблизительно то же самое. Все равно эти хваленые power-line modems работают на расстояние сотни метров, не больше. Во всяком случае мы перешли с модемов по сети именно на радиомодемы.

Радиопередача исключается. Весь смысл именно в распределённой системе, где все устройства висят на 2-х проводах, запитанных от одного стабилизированного источника питания. Скорость передачи не большая, дальность не более 100м.
Подобный интерфейс производит фирма SIEMENS (AS-interface) для систем удалённого ввода/вывода в промышленном применении, очень надёжный, и кабель может быть практически любой.

Сообщение отредактировал Visor - May 8 2007, 14:55

[muravei]

В 1-ware есть "паразитное" питание. можно воспользоваться принципом, все зависит от: чего питать и передавать

[Dog Pawlowa]

Подобный интерфейс производит фирма SIEMENS (AS-interface) для систем удалённого ввода/вывода в промышленном применении, очень надёжный, и кабель может быть практически любой.

Интересно, поскольку тоже думали про "распределенную систему".
Интерфейс, в дословном переводе, - "внешняя морда". Что именно производит Зименс?

[Visor]

Интересно, поскольку тоже думали про "распределенную систему".
Интерфейс, в дословном переводе, - "внешняя морда". Что именно производит Зименс?

Производит всё. Полностью законченную систему, специальные блоки питания, модули мастера, очень различную перефирию, ... даже кабели. Но речь идёт о промышленных автоматизированных системах, в частности о программируемых контроллерах SIMATIC S7, вот для них AS-interface и является одним из вариантов последовательной удалённой перефирии. Максимальный сегмент 150м, но есть репитеры, с помощью них можно наращивать сегменты.

Сообщение отредактировал Visor - May 8 2007, 15:06

[rezident]

Интерфейс, в дословном переводе, - "внешняя морда". Что именно производит Зименс?

http://www.automation.siemens.com/cd/as-in...76/products.htm

[Dog Pawlowa]

Производит всё. Полностью законченную систему, специальные блоки питания, модули мастера, очень различную перефирию, ... даже кабели. Но речь идёт о промышленных автоматизированных системах, в частности о программируемых контроллерах SIMATIC S7, вот для них AS-interface и является одним из вариантов последовательной удалённой перефирии. Максимальный сегмент 150м, но есть репитеры, с помощью них можно наращивать сегменты.

То есть, предполагается поконкурировать с Сименсом и создать систему такого класса ? :-)
Ну, я рад. Вот только как конкурировать по цене?

Понизить класс системы, убрать несколько уровней сетевого взаимодействия, и удешевить, чтобы помещалось в AVR? А смысл?

[Visor]

То есть, предполагается поконкурировать с Сименсом и создать систему такого класса ? :-)

Ничего подобного не предполагается. Просто есть, на мой взгляд, удачное решение и его нужно реализовать для своих нужд.

[Amper25]

Можно попробовать организовать передачу данных как в Diseq протоколе для управления спутниковыми конверторами, позиционерами и пр.
Там используется добавление к постоянному питающему напряжению переменной составляющией,
частотой 22kHz (22-44обычно). Эта составляющая модулируется(вкл. выкл.).
И с помолью этого передается урпавляющая информация, правда с небольшой скоростью.
Как то разбирал Diseq разветвитель, так там на приеме стоял примитивный PIC16Fxxx. +ОУ, на котором
просто выполнен полосовой фильтр.

[rezident]

Там используется добавление к постоянному питающему напряжению переменной составляющией,
частотой 22kHz (22-44обычно). Эта составляющая модулируется(вкл. выкл.).

Есть еще HART-протокол, который используется для передачи информации по интерфейсу "токовая петля". Только там для кодирования логических уровней используется FSK как в телефонном стандарте Bell 202 с двумя модулирующими частотами 1200 и 2200 Гц.

[Dog Pawlowa]

Ничего подобного не предполагается. Просто есть, на мой взгляд, удачное решение и его нужно реализовать для своих нужд.

Что ж, флаг Вам в руки.

[fate]

Делал нечто подобное на TDA5051A, все работает, правда с некоторыми оговорками

[bbill]

Ничего подобного не предполагается. Просто есть, на мой взгляд, удачное решение и его нужно реализовать для своих нужд.

Подобные вещи применяются в охранных системах. Адресные блоки сидят на двухпроводной линии. На линии "постоянное" напряжение 24В, которое изменяется до уровня 12В. Дальности до нескольких сотен метров, число блоков до сотни, потребление одного адресного блока до 10-15мА. Схемное решение модулятора передатчика довольно сложное. Работает система надежно, в чем убедился при трехлетней эксплуатации. Пример: российский "Кодос", панель А20.

[Visor]

Как то разбирал Diseq разветвитель, так там на приеме стоял примитивный PIC16Fxxx. +ОУ, на котором
просто выполнен полосовой фильтр.

Вот это совсем близко. Увидеть бы схему.

Делал нечто подобное на TDA5051A, все работает, правда с некоторыми оговорками

Смотрел эту микросхему, типовые схемы весьма просты. Если можно подробнее об "оговорках"?

[proba]

немного офф, но все ( почти ) в одном :
http://www.renesas.com/fmwk.jsp?cnt=m16c6s...s/m16c6s_group/

[_artem_]

для пика посмотри апп ноут у микрочипа для Х10. Там расписано для сетевого напряжения .

[Mc_off]

Мы делали так:

Данные передавались росто в мончестерском коде. Через частотный сплитер данные смешивались с питанием.

На растоянии порядка 50м точно работало.

Если немного усложнить и поставить два операционника на выходе и два компаратора на входе, то можно соорудить HDB3 или AMI или NRZ, т.е. работать в коде, который (проверенно) можно спокойно прередавать на сотни метров и даже километры.

Можно применить LXT360 (трансивер E1) работает на скорости 2048 кБит. Подкючается без особых проблем. Информация передается на растояние до 3 км.
С ней применяются трансформаторы со средней точкой, через которую можно заводить питение.

Вообще не понятно на какое растояние надо передавать и с какой скоростью.
Кроме того непонятно какой ток дистанционного питания вы предполагаете будет протекать в литнии связи. Это ограничивает применение трансформаторов со средней точкой.

При большом токе придется питание заводить в линию через россели, а сигнал через емкости (собственно сплитер)

[fate]

Смотрел эту микросхему, типовые схемы весьма просты. Если можно подробнее об "оговорках"?

Для надежной работы нельзя просто прицепить ее к uart, нужного городить программный огород вроде этого:

Прикрепленные файлы

 db8051.pdf ( 178.92 килобайт ) Кол-во скачиваний: 518

 

[Snaky]

Развязать устройства дросселями. На дальний вывод дросселя (от устройства) через развязывающий конденсатор подавать/снимать Манчестер-II.
Манчестер генерируется трансформатором со средней точкой и двумя полевичками, подключенными к МК затворами. Истоки на землю, стоки через токоограничивающие резисторы на крайние выводы первички (средняя точка на питании). Вторичка трансформатора нагружена на резистор, падение на котором и будет желательной амплитудой переменного сигнала. Вот этот переменный сигнал через емкость и подавайте в линию. Все.

[Visor]

для пика посмотри апп ноут у микрочипа для Х10. Там расписано для сетевого напряжения .

А что это за Х10?

Дело в том, что развязывать ничего не надо, устройство питается с тех же двух проводов, низковольтной постоянкой.
А вообще, лучше конечно увидеть о чём вы говорите.

Сообщение отредактировал Visor - May 10 2007, 12:16

[Ilya_z]

Развязать устройства дросселями. На дальний вывод дросселя (от устройства) через развязывающий конденсатор подавать/снимать Манчестер-II.
Манчестер генерируется трансформатором со средней точкой и двумя полевичками, подключенными к МК затворами.

Довольно распостраненное решение - достаточно устойчиво работает на расстояниях до нескольких километров, правда с не очень большими скоростями примерно до 10 -20 Кбит.

[_artem_]

А что это за Х10?

Х10 это и один из старых решений передачи данных по сети для управления бытовыми и не только приборами и тому подобное . микрочип ан :
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?I...ppnote=en012050

[Snaky]

Дело в том, что развязывать ничего не надо, устройство питается с тех же двух проводов, низковольтной постоянкой.

Если вы про дроссели - то все-таки надо, чтобы импульсы информационного сигнала не "портили" питание основному устройству. Можно конечно вместо дросселя развязаться цепочкой резистор+электролит, но тогда на резисторе будет рассеиваться мощность U^2/R, где U - постоянное напряжение питания. У дросселя R все таки меньше.

А вообще, лучше конечно увидеть о чём вы говорите.

Ну лень мне рисовать - я вроде понятно описал - попробуйте изобразить сами .

Довольно распостраненное решение - достаточно устойчиво работает на расстояниях до нескольких километров, правда с не очень большими скоростями примерно до 10 -20 Кбит.

Я знаю. Практически вся геофизика так работает.

[Visor]

Ну лень мне рисовать - я вроде понятно описал - попробуйте изобразить сами .

Вот то, что я смог нарисовать с ваших слов:

номиналы от фанаря.
Но здесь невозможно принимать сигнал. И форма сигнала получится прямоугольник, лучше синусоида, контур колебательный бы надо.

Сообщение отредактировал Visor - May 11 2007, 11:53

[Snaky]

Вот то, что я смог нарисовать с ваших слов:
...

Гениально, Ватсон! (с) Практически так и есть, но не совсем (тут я сам виноват - плохо объяснил ).
Некоторые добавления:
1. Транзисторы VT1, VT2 открываются поочереди (оба одновременно не должны быть открыты, хотя именно на такой случай и стоят токоограничительные резисторы). В реальной схеме использую IRLD110 или аналоги. У вас частота может быть выше моих 16 кГц и напряжение меньше - могут подойти другие.
2. У трансформатора важен порядок намотки - одна обмотка кончается в средней точке, а вторая там начинается. В этом случае во вторичке будет двухполярный сигнал (+/- в зависимости от того какой из транзисторов в данный момент открыт, а какой закрыт). Для симметричности полуволн первичку мотать совместно.
3. С затворов на землю можно добавить по резистору (кОм на 20), чтобы гарантированно иметь закрытые транзисторы если по какой-то причине нет сигналов управления.
4. Дроссель L2 не нужен - в нем нет смысла.
5. На среднюю точку я подаю не все напряжение питания, а уже после вторичного источника (порядка 5...8 Вольт, что много меньше основного питания). Тогда получается что на уровне постоянного напряжения питания находятся относительно небольшие колебания (т.к. у меня трансформатор с соотношением витков 1:1:1). Соответственно меньше токи через обмотки - компактней трансформатор.

Форма - да, почти прямоугольник. А почему синусоида лучше прямоугольника?

Насчет приема тоже верно - эта схема только для передачи. Но ее можно модифицировать и для полудуплексного приема/передачи. Добавить обмоток, например, чтобы получилась аналогичная система со средней точкой только в обратном направлении.

P.S. Кстати, в чем рисовали?
P.P.S Да, знатный офтоп получился. Для соответствия эхотагу добавлю - управляет всем AVR (и даже прикладываю процедурку).

Прикрепленные файлы

 manchester.zip ( 689 байт ) Кол-во скачиваний: 211

 

[Dog Pawlowa]

[покоцано]
Насчет приема тоже верно - эта схема только для передачи. Но ее можно модифицировать и для полудуплексного приема/передачи. Добавить обмоток, например, чтобы получилась аналогичная система со средней точкой только в обратном направлении.

А на каком принципе приемник работает? Банально ОУ и компаратор?

[proba]

довольно напоминает HDSL аппаратуру. но в них в основном вместо однои выходнои обмотки трансформатора две, включенные вместо дросселеи . а снять сигнал для приемника не сложно: ибо дополнителную обмотку или с стоков трансисторов.

[Visor]

1. Транзисторы VT1, VT2 открываются поочереди (оба одновременно не должны быть открыты, хотя именно на такой случай и стоят токоограничительные резисторы).

Это безусловно и понятно. А чтоб небыло сквозного тока, делается "мёртвое время" и не нужно резисторов тогда, а то кпд падает.

2. У трансформатора важен порядок намотки - одна обмотка кончается в средней точке, а вторая там начинается. В этом случае во вторичке будет двухполярный сигнал (+/- в зависимости от того какой из транзисторов в данный момент открыт, а какой закрыт). Для симметричности полуволн первичку мотать совместно.

Это тоже не вызывало сомнений.

3. С затворов на землю можно добавить по резистору (кОм на 20), чтобы гарантированно иметь закрытые транзисторы если по какой-то причине нет сигналов управления.

Схему управления я не рисовал, для меня важно что дальше.

4. Дроссель L2 не нужен - в нем нет смысла.

А вот в этом не уверен, ведь по минусу тоже проникает сигнал.

5. На среднюю точку я подаю не все напряжение питания, а уже после вторичного источника (порядка 5...8 Вольт, что много меньше основного питания). Тогда получается что на уровне постоянного напряжения питания находятся относительно небольшие колебания (т.к. у меня трансформатор с соотношением витков 1:1:1). Соответственно меньше токи через обмотки - компактней трансформатор.

Ток в первичке будет как раз меньше, если напряжение выше. И понижающий трансформатор лучше, в части согласования с сопротивлением линии питания.

Форма - да, почти прямоугольник. А почему синусоида лучше прямоугольника?

Прямоугольник, это куча гармоник, кроме основной. А синусоида, чистая основная гармоника и никакого мусора. Можно реализовать превратив первичную обмотку трансформатора в колебательный контур.

P.S. Кстати, в чем рисовали?

sPlan 6.0

[Visor]

Важный вопрос, какую минимальную амплитуду сигнала можно качественно предавать?

Вот такую схему согласования предлагает PHILIPS для своей TDA5051:

Думаю проще уже некуда.

[dvm11111111]

Важный вопрос, какую минимальную амплитуду сигнала можно качественно предавать?

Вот такую схему согласования предлагает PHILIPS для своей TDA5051:

Думаю проще уже некуда.

да?, а если по линии питания 12В постоянки надо сигнал гонять?

[Visor]

да?, а если по линии питания 12В постоянки надо сигнал гонять?

Это и надо, а в чём проблема?

[Snaky]

А вот в этом не уверен, ведь по минусу тоже проникает сигнал.

Если земля "хорошая" то никуда он не проникнет. Тем более там емкости стоят по питанию между минусом и плюсом в самом устройстве.

Ток в первичке будет как раз меньше, если напряжение выше. И понижающий трансформатор лучше, в части согласования с сопротивлением линии питания.

Все равно не вижу смысла "дергать" все напряжение питания. Думаю достаточно будет 3...4 Вольт.
Трансформатор нагружен на резистор - думаю надо из этого исходить при согласовании (посмотрите как сделано согласование в RS485 - там особо не привязываются к сопротивлению линии, т.к. оно задается сопротивлениями).

Прямоугольник, это куча гармоник, кроме основной. А синусоида, чистая основная гармоника и никакого мусора. Можно реализовать превратив первичную обмотку трансформатора в колебательный контур.

Если вы боитесь за питание, то спасут правильно рассчитанный дроссель и емкости по питанию за ним, а при выделении компаратору будет проще. Если же опасаетесь наводок по электромагнитному каналу, тогда не могу не согласиться.

В принципе я же абсолютно не против - модифицировать схему можно как угодно - я просто привел как пример рабочий вариант, который давно и часто применяется и который я сам реализовывал.

А на каком принципе приемник работает? Банально ОУ и компаратор?

В простейшем случае - да. Если расстояния небольшие то может даже и ОУ не понадобится.

[Visor]

В принципе я же абсолютно не против - модифицировать схему можно как угодно - я просто привел как пример рабочий вариант, который давно и часто применяется и который я сам реализовывал.

Если возможно, скажите, какой амплитуды у вас был сигнал?

Сообщение отредактировал Visor - May 14 2007, 12:19

[fate]

Для TDA5051 лучше (надо ) брать тот вариант схемы который с трасформаторной развязкой

[Snaky]

Если возможно, скажите, какой амплитуды у вас был сигнал?

Сигнал +/- 5 Вольт, напряжение питания разное - от 150 до 250 Вольт. Хватает на 2-3 км запросто.

По поводу синусоиды - совсем запутали меня вчера , и я протормозил - думал о реализации и только сегодня задумался о другой стороне вопроса - о принципе передачи информации. Чистая синусоида - сигнал детерменированный и информации не несет, а в реализации манчестера-2 импульсы стартовой посылки по длительности полтора такта передачи, биты передаются "инверсия_бита + бит" в течение одного такта передачи. Как это все реализовать на моногармоническом сигнале? Может конечно и можно передавать пачками или фазу манипулировать, но тогда и спектр уже будет не одна гармоника, да и колебательный контур тут явно лишним окажется.
Вобщем желаю успехов в экспериментах! Как будет результат - расскажите, мне тоже интересно это направление.

[Visor]

Для TDA5051 лучше (надо ) брать тот вариант схемы который с трасформаторной развязкой

А почему? Какие недостатки?

По поводу синусоиды - совсем запутали меня вчера , и я протормозил - думал о реализации и только сегодня задумался о другой стороне вопроса - о принципе передачи информации. Чистая синусоида - сигнал детерменированный и информации не несет, а в реализации манчестера-2 импульсы стартовой посылки по длительности полтора такта передачи, биты передаются "инверсия_бита + бит" в течение одного такта передачи. Как это все реализовать на моногармоническом сигнале? Может конечно и можно передавать пачками или фазу манипулировать, но тогда и спектр уже будет не одна гармоника, да и колебательный контур тут явно лишним окажется.
Вобщем желаю успехов в экспериментах! Как будет результат - расскажите, мне тоже интересно это направление.

Сигнал конечно передаётся пачками колебаний постоянной частоты. Если применять ASK, то если есть "пачка" - "1", нет - "0". Гармоника одна. И фильтровать её по питанию очень просто.
Промоделировал вышеприведённую схему от Филипс, всё работает как доктор прописал.