Передача данных по линии питания: Управление HD44780 по линии питания / Хабр — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Управление HD44780 по линии питания / Хабр

Вообще-то, способы уменьшения количества проводов там и так предусмотрены. Вот, например, четырёхбитный режим. Всё равно много? Есть дисплейные модули с I²C. Но нет предела совершенству, и если у вас найдётся лишнее Arduino (рано или поздно появляющееся у многих), дисплей можно отнести от источника данных на некоторое расстояние и подключить двухпроводным кабелем.

Один из способов передачи питания и данных по одной и той же паре проводов состоит в следующем. Сигнал с данными модулируют высокой частотой и объединяют, а на противоположном конце линии разделяют для подачи в демодулятор при помощи дросселей и конденсаторов. Но при питании постоянным током можно воспользоваться более простым способом, похожим на применяемый в домофонных ключах. Модулятор и демодулятор в этом случае не требуются, на передающей стороне достаточно ключа, коммутирующего цепь питания:

Транзисторы — AO3400A и AO3401A. Второй из них выдерживает 5 А (по другим данным — 4), а здесь коммутировать ему приходится всего 200 мА. Поток последовательных данных на ключ может быть подан с какого-либо микроконтроллера, но поскольку конструкция экспериментальная, автор воспользовался ПК, на котором запущен Python-скрипт, и конвертером USB-UART.

Прерыватель питания у автора получился неказистым, но очень крепким:

На противоположном конце линии пульсирующее напряжение подано на однополупериодный выпрямитель с фильтром (хотя выпрямление в данном случае не требуется, просто нужно, чтобы напряжение до диода оставалось пульсирующим, а после — нет), от которого питаются Arduino и дисплейный модуль. Arduino преобразует последовательные данные в параллельные, необходимые модулю. Внимание, у модулей на КБ1013ВГ6 цоколёвка бывает нестандартной. Пульсирующее напряжение до диода поступает на один из цифровых входов Arduino.

Так это выглядит в реале:

Прошивка максимально упрощена, она самостоятельно не вырабатывает даже команды инициализации контроллера дисплея (и все остальные команды), поэтому подавать их должна передающая сторона. Но при этом она распознаёт простейшие однобайтные команды, адресованные непосредственно ей. Здесь х — младший полубайт, команда — старший полубайт:

0xA[x] — подать полубайт x на выводы 4 — 7 модуля
0xB[x] — подать младший бит полубайта x на вход RS модуля
0xC[x] — подать младший бит полубайта x на вход EN модуля
0xD[x] — выставить яркость подсветки (регулируется ШИМом) пропорционально полубайту x

Всё необходимое ПО находится здесь. Чтобы показать, как всё работает, автор составил такой сценарий:

И запустил:

Power-line communication. Часть 1 — Основы передачи данных по линиям электропередач

Не так давно передо мной встала нетривиальная задачка — собрать устройство, которое могло бы по линиям электропередач (0,4 кВ), в сетях обычных бытовых потребителей, передавать некоторую информацию, а точнее — показания электросчетчиков.

Перед началом работы над созданием этого устройства, я мало понимал в цифровой обработке сигналов и в том, как работают компьютерные сети на физическом уровне. Нужно было быстро погрузиться в вопрос и выстроить план по созданию рабочего прототипа.

В процессе изучения я нашел очень много специализированной литературы по электронике, микроконтроллерам и цифровой обработке сигналов, которая очень помогла мне в этом. Но в самом начале пути для выбора направлений изучения мне бы пригодились обзорные статьи вроде этой.

Дальнейший материал — это выжимка из профессионального опыта в том виде, в котором я бы хотел это рассказать самому себе из прошлого. Многие факты сильно упрощены для лучшей читаемости.

Начнём с абстракций. Представим, что нужно передать порцию информации от одного человека другому. На изображении: красный человечек — это передатчик, а синий — приёмник.

Для передачи информации будем использовать голос. Информация — это какой-то текст в нашей голове. Текст можно разбить на буквы и каждую букву представить в виде звукового сигнала. Таким образом можно кодировать каждую букву каким-то соответствующим звуковым сигналом.

Проводник

Звук, как известно, распространяется в виде волн — колебаний частиц воздуха или иной среды. В нашем случае средой для распространения сигнала служит воздух. От красного человечка звуковые волны по воздуху распространяются во все стороны.

Полезный сигнал

К счастью, информацию из нашей головы мы не можем мысленно передать напрямую в голову собеседнику. Поэтому буквы из нашей головы на “аппаратном уровне” мы преобразуем (кодируем) в звуковые сигналы (наборы звуковых волн). Будем называть это “полезным сигналом”.

Важно: каждая буква кодируется устойчивым набором звуковых волн. Из этих волн мы можем распознать определенную букву (если мы ее знаем, конечно же). Происходит преобразование из буквы в звук и обратно из звука в букву.

Шум

Шум — это такой же сигнал, но он не несёт в себе полезной информации. Шум искажает полезный сигнал и уменьшает дальность уверенного приема. Это может быть толпа людей, громко говорящих о чем-то своем, а может быть даже эхо или другие посторонние звуки, которые смешиваются с полезным сигналом. Шум обычно мешает прохождению полезного сигнала до приемника.

Протокол

В таком виде сигнал доходит до приемника. Приёмник из набора звуковых волн узнаёт (декодирует) буквы и собирает из них слова. Если ему кажется, что это бессмысленный набор звуков, то он их отбрасывает либо пытается восстановить исходный сигнал по сложному алгоритму. Отчасти, из-за этого мы иногда сначала переспрашиваем “Что?”, а уже потом понимаем, что всё расслышали.

Протокол — это, по сути, набор правил и алгоритмов, по которым мы из полезного сигнала сможем вычленить информацию. В данном примере это наш язык, на котором мы общаемся с собеседником. По нему мы узнаем смысл переданных звуков. Всё это происходит неосознанно можно сказать “на аппаратном уровне”.

Всё описанное выше в очень упрощенном виде показывает, как работает передача данных не только между людьми, но и между электронными устройствами. Только физическим воздействием у них будет, например, электрическое напряжение, а проводником — медный кабель. Информация, хранящаяся в устройстве, может быть передана с помощью различных физических сред передачи и протоколов, но суть примерно одна и та же: проводник, физическое воздействие, протокол.

Далее мы по шагам разберемся, как передавать данные по линиям электропередач, и по ходу дела придумаем свой ~~велосипед~~ протокол. Основные идеи из открытого промышленного стандарта X10.

Чтобы использовать линии электропередач в качестве канала связи, нужно понять, как они устроены, и какие физические процессы в них происходят.

Взглянем на схему доставки электроэнергии от подстанции до жилых домов. Электрические сети трехфазные, и от подстанции идут три “фазы” (A, B и С), которые электрически изолированы друг от друга.

Для простоты условимся, что каждая фаза — это отдельный канал связи. Устройства, подключенные к разным фазам, не слышат друг друга.
Сейчас на рынке есть устройства, которые умеют общаться между фазами, для них вся подстанция — это один канал связи. Но пока для понимания это не играет особой роли.
Далее на схемах будем рассматривать только фазу «А» (в других всё аналогично).

При подключении нескольких приемо-передающих устройств к одной фазе образуется сетевая топология типа “общая шина”. Сигнал, отправленный одним из устройств, получат все остальные устройства, находящиеся в пределах распространения сигнала.

Проводник

Подробнее изучим среду передачи сигнала. Для этого рассмотрим, в каком виде передается электрическая энергия, и узнаем, как через этот поток мы можем передать свой полезный сигнал.
Электроэнергия передается в виде переменного тока. Проводниками обычно выступают алюминиевый или медный кабели. Напряжение в электрической сети имеет форму синусоиды с периодом 20 миллисекунд (частота 50 Гц).

Так как ток переменный, он периодически меняет направление «течения», и в момент смены направления мощность практически не передается (если не учитывать сдвиг из-за сильной емкостной или индуктивной нагрузки). Наступают мгновения затишья. Это называется «zero cross» (далее

ZC) — момент, в который напряжение равно нулю.

В этот момент в сети также наблюдается наименьший уровень шума. Это самый благоприятный момент для генерации полезного сигнала.

В электрической сети с частотой 50 Гц (как в России) момент ZC происходит 100 раз в секунду. И если передавать по одному символу за один переход через ноль, то скорость соединения будет равна 100 бод/сек. Скорость передачи в байтах уже зависит от формата кадра, от того, сколько служебных бит, помимо самих данных, будет в кадре (о формате кадров ниже по тексту).

Синхронизация

Еще один немаловажный момент — это синхронизация момента передачи и приема между устройствами.
Для нашего нового протокола будем использовать “синхронную передачу данных”, так как это проще в реализации.
Передатчику нужно знать, в какой конкретный момент надо включить ЦАП для генерации сигнала. Приемнику нужно понимать в какой конкретный момент надо включить АЦП для измерения и оцифровки входящего сигнала. Для этого кто-то должен подавать сигнал процессору.
Этим будет заниматься отдельная часть схемы устройства «Zero Cross Detector». Он просто дожидается, когда напряжение на линии будет 0 вольт, и подает об этом сигнал. В сетях с частотой 50 Гц, сигнал будет приходить каждые 10 миллисекунд.

Электрическое напряжение распространяется со скоростью света, и поэтому можем условно принять, что момент ZC во всех точках сети происходит одновременно.

В интернете можно найти примеры схем детектора под названиями «Детектора нуля» или «Zero Cross Detector».

Полезный сигнал

Существуют различные варианты кодирования информации для передачи по ЛЭП. Мы будем использовать узкополосную передачу с частотной модуляцией, т.к. она проще для понимания и надежнее. Минусом является низкая скорость передачи данных, но для нас это пока не играет особой роли.
Полезный сигнал — это обычная синусоида фиксированной амплитуды. Изменяется у только частота сигнала. Выберем пару частот и скажем, что сигнал с одной частотой — это “0”, а сигнал с другой частотой – это “1”.

Другой вариант: как в стандарте «X10», наличие сигнала означает «1», а его отсутствие «0».

Физически этот сигнал можно генерировать с помощью модуля ЦАП, который есть почти в любом современном микроконтроллере. На вход ЦАП принимает программным путем цифры (уровень сигнала), а на выходе выдает соответствующий этой цифре уровень напряжения. Таким нехитрым образом можно по таймеру подавать в модуль ЦАП массив чисел, а на выходе получать синусоиду с нужной нам частотой.

Подробнее о том, как эффективно генерировать синусоидальный сигнал, расскажу в следующей статье.

Шум

В ЛЭП изначально присутствует довольно мощный сигнал – это передаваемая электрическая энергия от подстанции до жилых домов. И при нагрузке появляется большое количество шума на широкой полосе частот. Бытовая техника, блок питания компьютера, зарядные устройства — они испускают широкий спектр частот в электрическую сеть.

Для понимания, сравним выделенную линию передачи данных с ЛЭП.
Выделенная линия — это отдельный провод, по которому общается некоторое количество устройств. Можно сравнить с пустой комнатой, в которой можно комфортно общаться.

А ЛЭП можно сравнить с коридором, в котором проводят работы перфоратором, и по середине едет поезд (очень шумно). В этих условиях передать информацию сложно, но реально.

Протокол

Кодирование очень простое — выбираем несколько символов и ставим в соответствие каждому какую-либо частоту сигнала. Для простоты сделаем три символа:

“Start” — по этому символу устройство поймёт, что началась передача кадра;
“0” — это символ бита 0;
“1” — это символ бита 1.

Передатчик по сигналу из ZC детектора на короткое время генерирует синусоиду нужной частоты. И таким образом передается по одному символу («S», «0» или «1») за один переход напряжения сети через ноль (каждые 10 миллисекунд). Приемники измеряют этот сигнал, узнают его частоту и записывают соответствующий этой частоте символ («S», «0» или «1») в буфер.

Теперь мы умеем сообщать о начале кадра и передавать некоторый набор единиц и нулей. Далее из них будем складывать слова или «кадры». Целостные порции информации.

Формат кадра

Нужно ещё придумать формат кадра, который мы будет передавать с помощью этих символов. Есть несколько важных моментов, которые отразятся на формате данных: длина кадра, адресация, проверка целостности.

Длина кадра
Чем больше порция данных, тем меньше накладных расходов на передачу данных, так как помимо самих данных в кадре есть служебная информация вроде контрольной суммы и адреса назначения. Но чем меньше порция данных, тем больше вероятность успешной передачи. Тут важно найти золотую середину. Определяется это обычно опытным путем. Если взять пример из компьютерных сетей, то в Ethernet кадре было выбрано ограничение в 1500 байт данных (несмотря на то, что эта цифра быстро устарела, она используется до сих пор).

При сильном увеличении длины кадра, вероятность передать хоть какие-то данные стремится к нулю.

Адресация
Нужно ещё не забыть, что у нас топология сети “общая шина”. Информацию, отправляемую в эту шину, будут получать все устройства. И чтобы общение у них хоть как-то заладилось, у них должны быть адреса.
Адрес добавим в самое начало кадра, чтобы принимающая сторона, для которой не предназначены эти данные, не тратила время на прослушивание и ожидание всего кадра, так мы немного освободим процессор от бесполезной работы.

Длина адреса выбирается исходя из максимального количества устройств, которые могут одновременно находится в одной области видимости. Например, 8 бит — это максимум 255 устройств (если 0 оставить как широковещательный).

Проверка целостности
При передаче информации по ЛЭП очень большая вероятность потерять часть данных. Поэтому обязательно должна быть проверка целостности. Для этих целей в кадр добавляется “концевик”. Это некоторая избыточная информация, с помощью которой приёмник сможет убедиться в том, что данные не искажены.

Придумаем окончательный вид кадра. Пусть длина адреса будет 8 бит (255 устройств в канале + 1 широковещательный адрес). Затем идут данные 8 бит (1 байт).
Концевиком у нас будет просто результат сложения адреса и байта. Но есть один нюанс: устройство может стабильно ловить сильный шум на частоте наших символов «0» или «1» и думать, что это полезный сигнал. И есть большая вероятность ложно считывать крайние значения типа «0x00» или «0xFF». Для защиты от этого, при подсчете концевика, просто будем прибавлять число «42».

Примерно так будет выглядеть один кадр данных: отправляем число «110» на устройство с адресом «17», концевик «169» (110 + 17 + 42).

Целый кадр будем собирать по кусочку из приходящих символов «0» и «1» после символа «Start».

Опишем алгоритм приема кадра.
Изначально устройство находится в ожидании символа «Start». Буфер отключен, в него ничего не пишем.
Когда пришёл символ «Start», для удобства очищаем буфер приема и запускаем счетчик бит (по счетчику бит будем определять целый кадр).

Каждый следующий символ («0» или «1») последовательно пишем в буфер приема и инкрементируем счетчик бит.

Когда соберется нужное количество бит (полный кадр), проверяем целостность. Выделяем из кадра «Адрес» и «Данные». Подсчитываем по алгоритму «Концевик» и сравниваем с тем, что в кадре.

Если значения сошлись, извлекаем из кадра данные и отправляем в вышестоящий протокол.

Если значения не сошлись, продолжаем ждать символ «Start». И всё заново.

Примерно таким образом мы можем медленно, но верно передавать байт за байтом от одного устройства другому. Приемник будет складывать эти байты в приемный буфер протокола на уровень выше физического и там уже будет решать, что делать: выполнить входящую команду или вернуть какие-то данные в ответ.

В этой статье я постарался общим и понятным языком ввести читателя в тему передачи данных по линиям электропередач. Надеюсь, кому-то это информация пригодится, возможно, не только в области PLC.
В следующей части хотелось бы рассказать про алгоритм быстрой генерации синуса, который я применял. И о том, как из массива чисел оцифрованного сигнала узнать его частоту (ДПФ). Немного расскажу про железки для всего этого.

Возможно кто-то в комментариях подкинет ещё идей. Буду рад обратной связи!

Ссылки и материалы по теме:
— Про шум в сетях
— Ещё про шум в сетях
— Один из вариантов «Детектора нуля»
— Wiki: Связь по ЛЭП
— Wiki: Трёхфазная система электроснабжения
— ГОСТ Р 51317.3.8-99 (МЭК 61000-3-8-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Передача сигналов по низковольтным электрическим сетям.

Передача данных по линии питания постоянного тока (DC Power Line Communication, PLC)

1 января 2018

Данное типовое решение для передачи данных по линии питания (номинально 24 В) с постоянным током (PLC) представляет из себя отладочный модуль, который разработчики могут использовать в конечном продукте для промышленного применения для передачи и данных, и питания по одной линии. Решение содержит полное руководство пользователя по разработке аппаратной и программной части ведущего и ведомого узла (PLC) в миниатюрном (диаметром приблизительно 1 дюйм) промышленном форм-факторе.

Программный уровень реализует адресацию ведомых узлов и с хост процессором (ПК или ARM микроконтроллером Sitara от Texas Instruments). Хост процессор подключен только к ведущему узлу через USB-UART интерфейс, а ведущий узел поддерживает связь с остальными ведомыми узлами через линию питания. Входящее в комплект программное обеспечение с графическим интерфейсом позволяет пользователю управлять адресацией и отслеживать статус ведомых узлов.

В основе данного решения лежит аналоговый интерфейс AFE031 от TI для подключения к линии питания и микроконтроллер TMS320F28035 Piccolo™, на котором реализован протокол PLC-Lite от TI. Интегрированная микросхема аналогового интерфейса обеспечивает высокую надежность передачи данных по линии питания. Семейство микроконтроллеров F2803xPiccolo это мощное ядро C28x и CLA в сочетании с высокоинтегрированной периферией и корпусом с малым количеством выводов. Основываясь на мощном микроконтроллере семейства C2000 и аналоговом интерфейсе AFE031 от TI, разработчик может выбрать нужное соотношение между производительностью передачи данных и использованием периферии при добавлении функционала PLC к уже существующим решениям или же при создании нового устройства PLC связи.

Особенности

Надежная двухуровневая защита от скачков напряжения;
Фильтр нижних частот перед PLC линией связи для фильтрации помех от импульсного преобразователя;
Аппаратная и программная поддержка нескольких узлов;
Диапазон входных напряжений от 18 В до 35 В;
Безошибочная передача данных по длинным линиям связи (40 м) даже при минимальном уровне мощности трансмиттера;
Конфигурируемая аппаратная часть для поддержки других стандартов PLC;
Все необходимое – физический уровень, MAC и уровень приложений.

•••

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

В середине 2001 г. компании Texas Instruments и КОМПЭЛ заключили официальное дистрибьюторское соглашение, которое явилось результатом длительной и успешной работы КОМПЭЛ в качестве официального дистрибьютора фирмы Burr-Brown. (Как известно, Burr-Brown вошла в состав TI так же, как и компании Unitrode, Power Trend и Klixon). С этого времени компания КОМПЭЛ получила доступ к поставке всей номенклатуры производимых компанией TI компонен …читать далее

Передача данных в промышленных сетях на основе RS485

RS-485 (Recommended Standard 485) – стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Стандарт регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи. В настоящее время RS-485 широко распространен в промышленной автоматизации, его используют многие промышленные сети. Такая популярность связана с возможностью организации двустороннего обмена данными всего по одной витой паре проводов, он обеспечивает большую длину линии связи и высокую скорость передачи.

Передача данных в RS485 осуществляется по дифференциальному принципу. Один сигнал одновременно передается по двум проводам, по одному проводу (A) идет оригинальный сигнал, а по другому проводу (B) – его инверсная копия (см. рисунок). Если на одном проводе высокий уровень сигнала, то на другом – низкий. И наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при передаче логической единицы она положительна, при передаче нуля – отрицательна.

Такой способ передачи обеспечивает высокую степень защиты от помех. Поскольку два провода пролегают близко друг к другу и перевиты, синфазная наводка на оба провода одинакова. Потенциал в обоих одинаково нагруженных проводах изменяется одинаково, при этом информативная разность потенциалов остается без изменений.

При разности напряжений на приемнике от +200 мВ до +12 В считается, что на линии установлено значение логической единицы. Разность напряжения от -200 мВ до -7 В передается логический нуль. Согласно стандарту, дифференциальное напряжение на выходе передатчика должно быть не менее 1,5 В. Видно, что падение напряжения на омическом сопротивлении линии может достигать 1,3 В (порог срабатывания приемника 200 мВ). Такой большой запас необходим для работы на длинных линиях связи. Фактически, именно этот запас по напряжению и определяет максимальную длину линии связи (1200 м) при низких скоростях передачи (менее 100 кбит/с).

Как же организовать двустороннюю передачу такого сигнала между устройствами промышленной сети всего по двум проводам? RS-485 – полудуплексный интерфейс, где прием и передача разделены по времени. В сети может быть много передатчиков, так как они могут отключаться в режиме приема.

На рисунке ниже приведена схема подключения к промышленной сети на основе RS-485 трех устройств. Каждое из них имеет передатчик D (driver) и приемник R (receiver). Здесь на DI подается сигнал, передаваемый передатчиком D, а с RO снимается сигнал, принимаемый приемником R. Для синхронизации их работы служат управляющие входы: разрешение приемника (RE) и разрешения передатчика (DE). Поскольку вход RE является инверсным, его соединяют с DE и переключают приемник и передатчик одним сигналом: низкий уровень напряжения – работа на прием, высокий – на передачу.

Если передачу выполняет устройство «2», а прием – устройство «3», то выходы передатчиков «1» и «3» выключаются (переводятся в высокоомное состояние), т. е. фактически к линии оказываются подключены только приемники. А выходное сопротивление передатчиков устройств «1» и «3» не шунтирует линию.

Скорость передачи данных в RS-485 зависит от длины линии связи. Максимальная скорость может достигать 10 Мбит/с для линии 12 м. На линии максимальной длины 1200 м скорость передачи не будет превышать 100 кбит/с. Если необходимо организовать связь на расстоянии большем 1200 м, применяют специальные повторители.

Осталось обсудить вопрос согласования в линиях связи промышленной сети. При высоких скоростях передачи и больших расстояниях между устройствами, связанными по витой паре, начинают проявляться эффекты, связанные с конечной скоростью распространения электромагнитных волн в проводниках и отражением электрического сигнала от открытых концов линии передачи и ее ответвлений. Если длина линии достаточно большая, фронт сигнала, отразившийся в конце линии и вернувшийся обратно, может исказить следующий передаваемый сигнал. В таких случаях нужно подавлять эффект отражения.

Линия связи характеризуется волновым сопротивление. Оно зависит от характеристик используемого кабеля, но не от его длины. Для обычно применяемых витых пар волновое сопротивление составляет 120 Ом. Если на удаленном конце линии, между проводниками витой пары включить резистор с номиналом равным волновому сопротивлению линии, то электромагнитная волна, дошедшая до конца линии, поглощается на таком резисторе, называемом согласующим резистором или терминатором.

Эффект отражения и необходимость правильного согласования накладывают ограничения на конфигурацию линии связи. В оба наиболее удаленных конца линии включают терминаторы R_c с сопротивлением 120 Ом (см. рисунок). Расстояние от линии до микросхем интерфейса RS-485 должно быть как можно короче, так как длинные ответвления вносят рассогласование и вызывают отражения.

Помимо установки терминаторов для эффективной работы промышленной сети на основе RS-485 требуется еще несколько резисторов. При отсутствии в линии активных передатчиков, когда никто не задает уровень, напряжение между линиями A и B по абсолютной величине может становиться меньше порогового (200 мВ). В результате на приемнике RO из-за несинфазной помехи могут формироваться произвольные логические уровни. Чтобы избежать передачи ошибочных сигналов, необходимо гарантировать разность потенциалов между линиями А и В более +200мВ. Это смещение при отсутствии входных сигналов обеспечивает на приемнике логическую единицу, и поддерживает уровень стопового бита.

Для создания такого смещения используют два дополнительных резистора смещения (см. рисунок). Через резистор R_см1 линия А подключается к источнику питания, а через резистор R_см2 линия В соединяется с «землей». Формируется резистивный делитель, сопротивления R_см1 и R_см2 должны подбираться так, чтобы возникающий ток обеспечивал перепад напряжения + 200 мВ на соединенных параллельно резисторах: два согласующих R_с с номиналом 120 Ом, входные сопротивления приемников R_вх всех устройств сети (обычно по 12 кОм).

Очевидно, номиналы R_см1 и R_см2 зависят от количества устройств в сети и величины питающего напряжения. Рассмотрим два крайних примера: в сети нет устройств, установлены только терминаторы и в сети установлены 127 устройств. Величина питающего напряжения составляет 5 В. В первом случае получаем 3 последовательно соединенных между собой сопротивления: Rсм1, сопротивление сети, состоящей из соединенных параллельно двух сопротивлений R_с (составляет 120 Ом / 2 = 60 Ом), R_см2. Величина тока в такой цепи составляет 5 В / (R_см1 + R_см2 + 60 Ом). И нам требуется, чтобы перепад напряжения между линиями А и В составлял 200 мВ: 5 В / (R_см1 + R_см2 + 60 Ом) * 60 Ом = 200 мВ. Решая это уравнение относительно Rсм1 + Rсм2 получаем, что суммарное сопротивление резисторов смещения должно составлять 1440 Ом или менее.

Второй случай несколько сложнее, поскольку сеть представляет собой параллельное соединение двух сопротивлений R_с и 127 сопротивлений R_вх. Как известно, обратное значение сопротивления такой цепи равно: 2/(120 Ом) + 127/(12 кОм). Вычисления дают значения сопротивления такой цепи порядка 37 Ом. Величина тока определяется выражением 5 В / (R_см1 + R_см2 + 37 Ом), а перепад напряжения между линиями А и В составляет: 200 мВ = 5 В / (R_см1 + R_см2 + 37 Ом). В итоге получаем, что суммарное значение R_см1 + R_см2 должно составлять порядка 890 Ом или менее.

Компания Bronkhorst^® рекомендует использовать следующие номиналы резисторов смещения и согласования в зависимости от напряжения питания:

Напряжение питания	Резисторы согласования R_c	Резистор смещения R_см1	Резистор смещения R_см2
+5В	121 Ом	392 Ом	392 Ом
+10В	121 Ом	1210 Ом	392 Ом
+15В	121 Ом	2210 Ом	392 Ом
+24В	121 Ом	3480 Ом	392 Ом

Для работы в сетях с питающим напряжением от +15 до +24 В компания Bronkhorst выпускает согласующие терминаторы. Begin-терминатор состоит из последовательно включенных светодиода, и трёх резисторов: R_см1, R_c (между линиями А и В), R_см2. Begin-терминатор устанавливается в начале сети. End-терминатор состоит из одного резистора R_c и устанавливается в конце сети. Схема подключения приведена на схеме ниже.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса. Способы кодирования и передачи данных, типы соединителей и кабелей определяются используемым протоколом передачи (FLOWBUS, Modbus, Profibus DP и т.д.).

Часто задаваемые вопросы — Технологии связи по электросети (Power Line Communication, PLC)

Технологии связи по электросети (Power Line Communication, PLC) активно развиваются и становятся все более востребованными во всем мире. И Россия — не исключение. Их используют при автоматизации технологических процессов, организации систем видеонаблюдения и даже для управления «умным» домом.

Исследования в области передачи данных с использованием электросети ведутся достаточно давно. Когда-то применение PLC тормозила низкая скорость передачи данных и недостаточная защищенность от помех. Развитие микроэлектроники и создание современных, а главное более производительных процессоров (чипсетов), дали возможность использовать сложные способы модуляции для обработки сигнала, что позволило значительно продвинуться вперед в реализации PLC. Однако о реальных возможностях технологии связи по электросети до сих пор знают лишь немногие специалисты.

Технология PLC использует электрические сети для высокоскоростной передачи данных и основана на тех же принципах, что и ADSL, которая применяется для передачи данных в телефонной сети. Принцип работы следующий: сигнал высокой частоты (от 1 до 30 МГц) накладывается на обычный электрический сигнал (50 Гц) с применением различных модуляций, а сама передача сигнала происходит через электрические провода. Оборудование может принять и обработать такой сигнал на значительном расстоянии — до 200 м. Трансфер данных может осуществляться как по широкополосным (BPL), так и по узкополосным (NPL) линиям электропередачи. Только в первом случае передача данных будет идти со скоростью до 1000 Мбит/с, а во втором значительно медленнее — только до 1 Мбит/с.

На пределе скорости?

Сегодня пользователям доступны технологии PLC третьего поколения. Если в 2005 году, с появлением стандарта HomePlug AV, скорость передачи данных выросла с 14 до 200 Мбит/с (этого достаточно для предоставления так называемых «Triple Play» услуг, когда пользователям одновременно предоставляются высокоскоростной доступ в интернет, кабельное телевидение и телефонная связь), то последнее поколение PLC использует уже двойной физический уровень передачи данных — Dual Physical Layer. Вместе с FFT OFDM применяется Wavelet OFDM-модуляция, то есть ортогональное частотно-разделенное мультиплексирование, но с применением вейвлетов. Это позволяет в несколько раз поднять скорость передачи данных— до 1000 Мбит/c.

Однако важно понимать, что речь идет о физической скорости. Реальная скорость передачи данных зависит от многих факторов и может быть в разы меньше. Качество электропроводки в доме, скрутки в линии, ее неоднородность (например, в алюминиевой проводке затухание сигнала сильнее, чем в медной, что сокращает дальность связи примерно в два раза) — все это деструктивно влияет и на физическую скорость и качество передачи данных. Также PLC — все адаптеры должны находится на одной фазе в электрической сети, в электросети между адаптерами не должно быть гальванических развязок (трансформаторов , ИБП), пилоты, фильтры и УЗО снижают скорость передачи данных. Исключение — QPLA-200 v.2 и QPLA-200 v.2P, т.к. особенностью данных адаптеров является уникальная технология Clear Path. Используя технологию Clear Path, можно создать сеть даже тогда, когда PLC устройства подключены к разным фазам, т.е. эта технология динамически выбирает менее зашумленные каналы для передачи информации, тем самым увеличивая скорость передачи данных. В одной PLC –сети могут находиться до 8 устройств.

Говоря о PLC-технологии, за скорость принято брать полудуплексную или однонаправленную скорость. То есть, если указанная скорость равна 200 Мбит/c, то реальная будет составлять 70-80 Мбит/c. В реальной жизни физическую скорость с большой уверенностью можно делить пополам, и пропорционально уменьшать на 10% при подключении каждого мощного домашнего устройства -утюг, чайник, кондиционер, холодильник и пр.

В обычных бытовых условиях по проводам с помощью PLC сигнал может передаваться на расстояние около 200 м. Например, дом площадью 200 кв. м можно покрыть без проблем. Качество связи при этом будет зависеть от качества электрической сети. Преградой для прохождения сигнала может стать обыкновенный сетевой фильтр, который часто бывает встроен в удлинитель, источник бесперебойного питания или трансформатор. Следует помнить и то, что распространение сети по электропроводке ограничивается электрическим щитком с предохранителями. Так что создать сеть, например, с соседом по квартире не получится. Для этого лучше подойдет Wi-Fi.

Плюсы и минусы PLC

PLC-технологии, безусловно, заслуживают внимания, однако наряду с плюсами, у них есть и очевидные недостатки. Но обо всем по порядку. PLC помогает наладить качественное предоставление услуг Triple Play, не требует прокладки проводов для передачи данных, а, значит, и дополнительных затрат. Быстрый монтаж и возможность подключения к существующим сетям — тоже очко в пользу PLC. Кроме того, PLC-сеть можно легко разобрать и сконфигурировать, например, при переезде офиса в другое здание. Такая сеть легко масштабируется — можно организовать практически любую ее топологию с минимальными затратами (в зависимости от количества дополнительных PLC-адаптеров). В сложных условиях (железобетонные конструкции, высокий уровень электромагнитных помех) в отличие от беспроводных технологий Wi-Fi, WiMAX и LTE PLC-сеть будет работать без сбоев. При этом за счет применения самых современных алгоритмов шифрования обеспечена и безопасная передача данных по сети.

Недостатков у PLC меньше, но знать о них стоит. Во-первых, пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ее участниками. Например, если в одной PLC-сети две пары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждой пары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной способности. Во-вторых, на стабильность и скорость работы PLC влияет качество выполнения электропроводки (например, медного и алюминиевого проводника). И в-третьих, PLC не работает через сетевые фильтры и источники бесперебойного питания, не оборудованные специальными розетками PLC Ready.

Применение PLC на практике

Сегодня PLC находит широкое практическое применение. В связи с тем, что технология использует существующую электросеть, она может быть использована в автоматизации технологических процессов для связки блоков автоматизации по электропроводам (например, городские электросчетчики).

Нередко PLC применяют при создании систем видеонаблюдения или локальной сети в небольших офисах (SOHO), где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая масштабируемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PLC-адаптеров. Часто в уже существующую офисную сеть необходимо включить удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания — c помощью PLC-адаптеров эту проблему можно решить за несколько минут.

Кроме того, PLC-технология открывает новые возможности для реализации идеи «умного» дома, в котором вся бытовая электроника должна быть завязана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления.

Ввод сигнала связи по линиям электропитания постоянного тока

По сути, вам необходимо подать сигналы переменного тока на линию питания постоянного тока и снова разделить их. Это часто встречается в домах с телевизионными антеннами — усилитель мощности расположен рядом с антенной, а мощность постоянного тока подается вверх по антенному проводу, в то время как телевизионные сигналы идут по антенному проводу.

Вы не даете достаточно деталей для примера схемы, но вот основы:

Источник питания должен иметь последовательно соединенный индуктор, идущий к выходу для блокировки высокочастотных сигналов, поступающих в источник питания и, возможно, вызывающих проблемы регулирования.

Вход питания каждого устройства должен быть аналогичным образом защищен индуктором для фильтрации сигналов переменного тока. Подавая это на диод и конденсатор, убедитесь, что сигналы переменного тока не ставят под угрозу питание вашего модуля.

До индуктора вы также подключите конденсатор. Вероятно, это будет низкое значение, так что большинство сигналов переменного тока в линии проходит через конденсатор, но ни один из DC не пройдет.

Выход этого конденсатора МОЖЕТ быть пригодным для использования непосредственно в микроконтроллере (с диодным зажимом), если у вас есть навыки для реализации необходимого программного обеспечения для считывания искаженных данных с линии. Точно так же вы можете отправлять импульсы прямо в конденсатор с помощью вывода ввода / вывода.

Посмотрите, как это выглядит на прицеле — прямоугольная волна, идущая в конденсатор, будет выглядеть как затухающий шип на линии электропередачи. Когда в сети появится другой конденсатор, он будет дополнительно заменен — просто шип на линии.

Чтение этих пиков может быть затруднено, а фильтрация шума может быть затруднена, поэтому, если вы работаете с длинными линиями, имеете шумный источник питания или работаете с линиями рядом с другими источниками шума, вам придется реализовать значительную обработку сигналов. Обычно это принимает форму AM (ASK — амплитудная манипуляция) или FM (FSK — частотная манипуляция) на линии с срезами данных, компараторами, тональными генераторами и детекторами и т. Д. Или эквивалентной обработкой в программном обеспечении.

Это может показаться большой работой, но начните с простого импульсного детектора на приемном конце и отправьте прямоугольные волны при передаче. Используйте осциллограф, чтобы понять, что происходит, и, если вы обнаружите, что вам нужно более сложное решение, снова спросите об обнаружении ASK или FSK.

Детектор импульсов может быть простым программным прерыванием при изменении входного контакта или 555, установленным в качестве расширителя импульсов.

Полнодуплексная система передачи данных по цепям питания. Аналоговая компенсация, концепция построения и проблемы организации Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПОЛНОДУПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО ЦЕПЯМ ПИТАНИЯ. АНАЛОГОВАЯ КОМПЕНСАЦИЯ, КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ И ПРОБЛЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ

DOI 10.24411/2072-8735-2018-10297

Рогожников Евгений Васильевич,

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск, Россия, [email protected]

Дмитриев Эдгар Михайлович,

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск, Россия, [email protected]

Абенов Ренат Рамазанович,

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, г. Томск, Россия, [email protected]

Ключевые слова: полнодуплексная связь, аналоговая компенсация, цепи питания, система передачи данных, OFDM, фазовращатель, аттенюатор, симметрирующий трансформатор, цифро-аналоговый преобразователь, циркулятор.

Представлены достоинства и недостатки методов аналоговой компенсации сигнала при использовании технологии полнодуплексной связи в системах передачи данных по цепям питания. Разработка технологии полнодуплексной связи является перспективным направлением в области телекоммуникаций, так как в условиях быстрого развития телекоммуникационных систем все более актуальными становятся методы повышения спектральной эффективности систем связи. Рассмотрены основные преимущества технологии полнодуплексной связи, а так же представлены предпосылки использования данной технологии для передачи данных по цепям пита-ния. А именно то, что в системах передачи данных по цепям питания свободным является ограни-ченный частотный диапазон, поэтому применение технологии полнодуплексной связи является актуальной задачей на данный момент. Также описана концепция построения полнодуплексной системы передачи данных по цепям питания. Рассмотрены основные проблемы реализации данной системы передачи данных, а именно осуществление компенсации сигнала между передатчиком и приемником, мощности которых могут различаться на сотни децибел. Описан метод аналоговой компенсации с использованием перестраиваемого фазовращателя и аттенюатора, метод компенсации сигнала с использованием 2-х канального цифро-аналогового преобразователя и способ с использованием симметрирующего трансформатора. Также рассмотрены проблемы реализации данных методов аналоговой компенсации в технологии полнодуплексной связи. Описан достижимый уровень компенсации в теории и практике. Произведено математическое моделирование системы полнодуплексной связи с применением описанных методов аналоговой компенсации, а также проведено экспериментальное исследование, в результате выполнения которого были определены основные факторы, влияющие на уровень аналоговой компенсации.

Информация об авторах:

Рогожников Евгений Васильевич, к.т.н., доцент кафедры телекоммуникаций и основ радиотехники томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Томская область, г. Томск, Россия

Дмитриев Эдгар Михайлович, ассистент кафедры телекоммуникаций и основ радиотехники томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Томская область, г. Томск, Россия

Абенов Ренат Рамазанович, Старший преподаватель кафедры телекоммуникаций и основ радиотехники томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, Томская область, Томск, Россия

Для цитирования:

Рогожников Е.В., Дмитриев Э.М., Абенов Р.Р. Полнодуплексная система передачи данных по цепям питания. Аналоговая компенсация, концепция построения и проблемы организации // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №7. С. 21-27.

For citation:

Rogozhnikov E.V., Dmitriev E.M., Abenov R.R. (2019). Full duplex power line transmission system. Concept of construction and problems of organizing analog compensation. T-Comm, vol. 13, no.7, pр. 21-27. (in Russian)

Введение

В настоящее время в научном сообществе ведется активная работа по разработке технологий, которые лягут в основу систем связи 5-го поколения. Эти технологии направлены на повышение эффективности использования частотно-временного ресурса, освоение новых, ранее не используемых диапазонов частот, снижение доли служебной информации. Примерами таких технологий являются неортогональные методы доступа (Non Orthogonal Multiple Access), множественный доступ с разреженным кодом (Sparse Code Multiple Access), метод формирования неортогональных несущих с помощь банка гребенчатых фильтров и др. [1,2,3].

Также, одной из новых технологий позволяющих повысить эффективность использования частотно-временного ресурса является технология полнолуплексной передачи данных в беспроводных системах связи [4]. Использование частотного ресурса строго регламентируется международными и региональными организациями, поэтому передача данных ведется в строго выделенной полосе частот, вследствие этого необходимо искать способы эффективного использования имеющегося частотного ресурса. Суть технологии полнодуплексной связи заключается в том, что передача и прием сигналов производятся одновременно в одной полосе частот. То есть отсутствует временное либо частотное разделение передаваемой и принимаемой информации. Это позволяет до двух раз повысить эффективность использования частотно-временного ресурса. Данная технология может быть с успехом применена не только в беспроводных системах, но и в системах передачи данных по цепям питания.

Среди различных проводных коммуникационных технологий Power Line Communication (PLC) имеет большой научный интерес и представляет собой очень привлекательное решение для подключения различных технологий широкополосного доступа. Технология PLC базируется на использовании линий электропередач для высокоскоростной передачи информации. Главным преимуществом передачи данных по цепям питания является то, что она использует инфраструктуру, которая является гораздо более распространенной, чем любая другая проводная инфраструктура, поэтому не требует прокладки новых линий связи.

Применение технологии полного дуплекса в системах передачи данных по цепям питания целесообразно по ряду причин.

— Рабочая полоса частот ограничена диапазоном от 1 кГц до 30 МГц, использование более высоких частот не целесообразно в связи с большим затуханием сигнала в электропроводке [5]. Техническая реализация полнодуплексной системы передачи данных по цепям питания в этом диапазоне частот значительно проще, чем для беспроводных систем связи, работающих в диапазоне 1-10 ГГц.

— Большое количество помех, вызванных работой различного бытового и промышленного оборудования, частот-но-селективиые замирания, затухание сигнала в кабеле, уменьшает и без того не большой частотный ресурс, скорость передачи данных и дальность действия системы. В таких условиях, несомненно, актуальной является задача повышения эффективности частотно-временного ресурса до двух раз, что может быть достигнуто за счет полподуплекс-

ной передачи данных без временного и частотного разделения.

— Возможность достижения высокоэффективных показателей работы аналоговых и цифровых методов компенсации сигнала собственного передатчика в приемном канале, вследствие использования низкочастотного диапазона до 30 МГц.

Множество вопросов, касающихся построения полнодуплексных систем связи для беспроводных решений исследовано, однако для систем передачи данных но цепям питания данная технология является повой и требует проработки. Так как передача ведется одновременно и па одной частоте приемник локального узла помимо полезного сигнала примет сигнал, излучаемый собственной передающей частью, этот сигнал имеет название сигнал-помеха собственного передатчика и будет рассмотрен далее. Вели каким-либо образом не избавится от сигнала-помехи собственного передатчика, прием полезного сигнала представляется не возможным.

В связи с этим в полнодуплексных системах связи применяются различные методы аналоговой и цифровой компенсации сигнала-помехи собственного передатчика, В данной статье мы освятим проблемы и пути их решения, возникающие при построении полнодуплексных систем передачи данных по цепям питания, в том числе в сравнении с беспроводными аналогами.

1. Концепция построения полнодуплексной системы передачи данных по цепям питания

Полнодуплексная система передачи данных по цепям питания во многом схожа с аналогичными решениями для беспроводной связи. Проблема полнодуплексных систем передачи данных без временного и частотного разделения заключается в том, что мощный сигнал собственного передатчика па выходе усилителя поступает в приемный капал и создает помеху для приема и обработки полезного сигнала от удаленного передатчика. Мощность собственного сигнала в приемном канале может на 100 и более дБ превышать мощность полезного сигнала от удаленного передатчика. Для того чтобы по.гнодуплескная система связи заработала, необходимо обеспечить развязку более 80 дБ между передающим и приемным каналами. Для этих целей в полнодуплексной системе связи производится компенсация сигнала собственного передатчика в приемном канале как в аналоговом так и в цифровом виде.

Основной идеей методов аналоговой компенсации является то, что формирование компенсационного сигнала происходит в радиочастотном диапазоне, до Аналого-цифрового преобразователя. Компенсационный сигнал должен быть идентичен сигналу-помехе собственного передатчика, но быть в противофазе [4|.

Система аналоговой компенсации необходима для подавления прямого сигнала передатчика, поступающего в приемный канал, цифровая компенсация используется для подавления сигналов, вызванных многолучевым распространением сигналов между передающим и приемным каналом. Таким образом, полнодуплексная система передачи данных по цепям питания включает в себя четыре основные составные части: передающий канал, приемный канал, тракт

аналоговой компенсации, тракт цифровой компенсации (рис. 1).

Согласующее устройство

Делитель мощности

Тракт аналоговой компенсации

— I

ЦАП

АЦП

Тракт цифровой компенсации

Ряс. 1, Общая концепция построения полиодугщексной системы передачи данных по цепям питания

Предлагается система передачи данных но цепям питания обеспечивает передачу И прием информации между двумя узлами одновременно в одной полосе частот в пределах диапазона 1-30 МГц.

Далее в статье для обозначения полезного сигнала от удаленного передатчика используется термин «полезный сигнал», а для обозначения сигнала собственного передатчика поступающего в приемный канап используется термин «сигнал помеха».

фазе. Данное решение подходит только для узкополосных сигналов, поскольку при удалении от несущей частоты уровень компенсации будет снижаться [4]. Кроме этого, в отличие от систем беспроводной связи, где сигнал помеха ослабляется на 20-30 дБ, проходя путь между передающей и приемной антенной, в системах передачи данных но цепям питания сигнал-помеха, поступая в сумматор, практически не ослабляется, ослабление вносит только фильтр нижних частот. Это приводит к тому, что полезный сигнал проходит как через согласующее устройство, так и через тракт компенсации, таким образом, на выходе сумматора могут появиться искажения полезного сигнала.

2) Еще одним известным способом аналоговой компенсации является способ с использованием симметрирующего трансформатора (рис. 3).

220 В

1\ л ~

Циркулятор

Симметри рующий трансформатор

Передающий канал

Приемный канал

2. Аналоговая компенсация, обзор методов, проблемы реализации

Существуют различные подходы для реализации цени аналоговой компенсации.

]) Аналоговая компенсация с использованием, перестраиваемого фазовращателя и аттенюатора {рис. 2).

220 В

Согласующее устройство

Делитель мощности

Фазовращатель

Аттенюатор

1 I

Передающий канал

Приемный канал

Рис. 2. Аналоговая компенсация с использованием перестраиваемого фазовращателя и аттенюатора

В перестраиваемом фазовращателе происходит подстройка фазы сигнала, а в перестраиваемом аттенюаторе производится ослабление сигнала компенсации, чтобы сигнал компенсации и сигнал-помеха поступающие а сумматор имели одинаковое ослабление по при этом были в противо-

Рнс. 3. Аналоговая компенсация с использованием симметрирующего трансформатора

Для того чтобы избежать описанного ограничения по полосе частот, необходимо обеспечить противофазноеть полезного сигнала и сигнала-помехи но всей полосе частот. Дзя этих целей может быть использован симметрирующий трасформатор, имеющий один вход и два выхода. Сигналы на выходах симметрирующего трансформатора инверсны. Нельзя утверждать, что симметрирующий трансформатор обеспечивает идеальную противофазноеть выходных сигналов, но для сигналов с полосой более 10 МГ ц, уровень компенсации с использованием трасформатора значительно превосходит уровень компенсации достижимый е помощью перестраиваемого фазовращателя {рис. 3) [4). Линия задержки и аттенюатор необходимы для согласования сигнала-помехи и полезного сигнала по задержке и амплитуде.

Еще одной проблемой, которую необходимо решить для иол ноду и леке ной системы передачи данных по пеням низания, является прохождение полезного сигнала через тракт компенсации. Для этих целей с успехом может быть применен циркулятор. Благодаря ему, полезный сигнал от удаленного передатчика не поступает в канал компенсации, и следовательно не создает искажений на выходе сумматора.

Недостатком данного метода является неидеальность частотной характеристики симметрирующего трансформатора, и, следовательно, противофазноеть сигналов на его выходе обеспечивается не во всей полосе частот.

3) Хорошим решением для полнодуплексной системы передачи данных может стать метод аналоговой ком пенса-

7ТТ

ции с использованием 2-х канального цифро-аналогового преобразователя (рис. 4).

220 8 О

Согласующее устройство

Линия Аттенюа- I

задержки тор

I I П предающий канал

Приемный канал

ЦАП

«Г»

Рис. 4 Аналоговая компенсация с использованием двухканального цифро-аналогового преобразователя

Два сигнала противоположной полярности формируются в цифровом виде и затем поступают на вход 2-х канального цифро-аналогового преобразователя (ЦАП). Сигналы па выходе цифро-аналогового преобразователя совершенно Синхронны, но при этом в противофазе во всей полосе занимаемых частот. Сигнал с одного из выходов усиливается и поступает на вход согласующего устройства и далее в линию передачи. Сигнал второго выхода усиливается и поступает на вход тракта компенсации, где происходит подстройка ослабления и задержки сигнала, и далее в сумматоре сигнал-помеха и сигнал компенсации суммируются. Для реализации этого метода не требуется использование циркулято-ра, поскольку полезный сигнал не может поступить на вход компенсирующего тракта. Теоретически данный метод позволяет полностью избавиться от недостатков описанных выше методов аналоговой компенсации. I ¡а точность данного метода будет влиять ошибка настройки перестраиваемого аттенюатора и перестраиваемой линии задержки.

3, Достижимый уровень компенсации в теории и практике

Теоретически данные подходы должны обеспечивать высокий уровень компенсации сигнала-помехи до 80 дБ и более, однако на практике данное значение составляет около 40 дБ. Это связано с тем, что на уровень компенсации будут оказывать влияние такие факторы как неточность настройки элементов компенсирующего тракта, изменение характеристик устройств при изменении температуры, фазовые шумы синтезаторов и др. Ошибка настройки перестраиваемой линии задержки будет вносить значительно меньший урон системе полнодуплексной передачи данных по цепям питания, по сравнению с системой полнодуплексной беспроводной связи. Связано это в первую очередь с диапазоном используемых частот. Системы беспроводной связи работающие в диапазоне 2-10 ГГц, значительно более чувствительны к ошибке настройки перестраиваемой линии задержки, по сравнению с системой передачи данных по цепям питания, работающей в диапазоне 1-30 МГц (рис. 1). Уровень компенсации также зависит от ошибки настройки перестраиваемого аггенюатора (рис. 2, 3).

Произведено математическое моделирование влияния ошибки настройки элементов компенсирующего факта на уровень компенсации. Для моделирования использовался сигнал полосой 30 МГц на несущей 15 МГц для PLC системы связи и 1 ГГц для системы беспроводной связи.

На рисунке 5 приведена зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемой линии задержки.

40 ¡30

1 20

л =

>Г

-10

-Несущая 15 МГц -Несущая 1 ГТц

12 3 4 5

Ошибка настройки линии задержки, не

Рис. 5. Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемой линии задержки

Как видно из рис. 5, для несущей I ГГц, ошибка настройки линии задержки в 1 не приводит к значительному снижению уровня компенсации на 30 и более дБ. В случае низкочастотного сигнала эта ошибка не так критична, и ошибка в 1 не приведет к потере уровня компенсации на 10-15 дБ.

На рисунке 6 приведена зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора.

0 5 10 15 20 25 30 Ошибка настройки перестраиваемого аттенюатора, дБ

Рис. 6, Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аггенюатора

Как видно из рис. 6, ошибка настройки перестраиваемого аттенюатора на 3 дБ приводит к существенному снижению уровня компенсации на 30 дБ.

Это накладывает жесткие требования к точности настройки перестраиваемого аттенюатора. Полученная зависимость не зависит от частоты несущей и совпадает для высокочастотных и низкочастотных сигналов.

Далее было выполнено экспериментальное исследование влияния ошибки настройки перестраиваемого фазовращателя на уровень компенсации сигнала собственного передатчика в приемном тракте. Экспериментальная установка была собрана по схеме, представленной на рис. 2, и приведена на рис. 7.

Помимо перечисленных факторов, на уровень компенсации несомненно будет влиять неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) симметрирующего трансформатора и шумы квантования ЦАП. Для оценки характеристик устройств, используемых для построения полнодуплексной системы передачи данный по цепям питания произведено экспериментальное измерение зависимости уровня компенсации для частотного диапазона от 1 до 30 МГц. Мощность сигнала на входе сумматора 0 дБм.

ЦАП к.1

К?

Анализатор спектра

К. 1

ЦАП Балун К? >

Анализатор спектра

Рис. 9. Схема соединения оборудования. Для измерений был сформирован OFDM сигнал в полосе 30 МГц

Рис. 7. Экспериментальная установка

Генератор сигналов формирует гармонический сигнал. Сигнал поступает на вход делителя мощности, с первого выхода которого, сигнал поступает на вход перестраиваемого фазовращателя, а со второго выхода на вход перестраиваемого аттенюатора. Настройка перестраиваемого аттенюатора, производится таким образом, чтобы сигналы на выходе фазовращателя и аттенюатора были одинаковой мощности. Сигналы с выхода перестраиваемого фазовращателя и аттенюатора складываются в сумматоре. Оставшийся после компенсации сигнал поступает на вход анализатора спектра. Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора приведена на рис. 8.

Поворот фазы сигнала происходит не равномерно на разных частотах, что ухудшает компенсацию при использовании широкополосных сигналов.

0 20 40 60 80 100 Ошибка настройки перестраиваемого аттенюатора, гр

Рис. 8. Зависимость уровня компенсации от ошибки настройки перестраиваемого аттенюатора

Измерение производилось по схеме приведенной на рис. 9а,б.

Результаты измерений приведены на рис. 10. Для 2-канального ЦАПа компенсация сигнала-помехи производится равномерно во всей полосе частот и достигает 35 дБ. Для симметрирующего трансформатора уровень компенсации составляет 30 дБ, и это значение изменяется в зависимости от частоты и зависит от амплитудо-частотной характеристики трансформатора.

Кроме этого, произведено исследование зависимости уровня компенсации от мощности сигналов на входе сумматора. Зависимость приведена на рис. 11.

«40

3 30

31 о с 2

|чо

-Балун -2-х кан. ЦАП

10 15 20 Частота, МГц

Рис. 10. Зависимость уровня компенсации от частоты

Уровень собственных шумов приемной аппаратуры составляет -90 дБм. Как видно из зависимости на рис. 11, при больших уровнях входного сигнала (-30 — -50) дБм уровень компенсации составляет -33 дБ, затем при снижении отношения сигнал/шум ниже 35 дБ аналогично падает и уровень компенсации.

—

FULL DUPLEX POWER LINE TRANSMISSION SYSTEM. CONCEPT OF CONSTRUCTION AND PROBLEMS OF ORGANIZING ANALOG COMPENSATION

Eugeniy V. Rogozhnikov, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia, [email protected] Edgar M. Dmitriev, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia, [email protected] Renat R. Abenov, Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia, [email protected]

Abstract

This article presents the advantages and disadvantages of analog signal compensation methods when using full-duplex communication technology in power line transmission systems. The development of full-duplex communication technology is a promising direction in the field of telecommunications, as in the conditions of the rapid development of telecommunication systems, methods of increasing the spectral efficien-cy of communication systems are becoming increasingly important. This article discusses the main benefits of full-duplex communication technology. Presented prerequisites for the use of this technology for data transmission over power lines. Namely, in the data transmission systems through the power supply circuits, the limited frequency range is free, therefore the application of full-duplex communication technology is an actual task at the moment. The concept of building a full duplex data transmission system is described. The main problems of the implementation of this data transmission system are considered, namely the implementation of signal compensation between the transmitter and the receiver, the powers of which can vary by hundreds of decibels. An analog compensation method using a tunable phase shifter and attenuator, a signal compensation method using a 2-channel digital-to-analog converter, and a method using a balancing trans-former are described. The problems of implementation of analog compensation methods in full-duplex communication technology are considered. The achievable level of compensation is described in theory and practice. Produced by mathematical modeling of a full-duplex communication system with an analog com-pensation methods described. An experimental study was conducted, as a result of which the main factors affecting the level of analog compensation were identified.

Keywords: full-duplex communication, analog compensation, power lines, data transmission system, OFDM, phase shifter, attenuator, balancing transformer, digital-analog converter, circulator.

References

1. Nikopour, H., Yi, E., Bayesteh, A., Au, K., Hawryluck, M., Baligh, H., & Ma, J. (2014, December), «SCMA for downlink multiple access of 5G wireless networks», In 2014 IEEE Global Communica-tions Conference, pp. 3940-3945.

2. Saito, Y., Kishiyama, Y., Benjebbour, A., Nakamura, T., Li, A., & Higuchi, K. (2013, June), «Non-orthogonal multiple access (NOMA) for cellular future radio access», In 2013 IEEE 77th vehicular technology conference (VTC Spring), pp. 1-5

3. Bellanger, M., LeRuyet, D., Roviras, D., Terr?, M., Nossek, J., Baltar, L., Viholainen, A. (2013), «FBMC physical layer: a primer», PHY-DYAS, vol. 25(4), pp. 7-10.

4. Jain, M., Choi, J. I., Kim, T., Bharadia, D., Seth, S., Srinivasan, K., Sinha, P. (2011, September), «Practical, real-time, full duplex wireless», In Proceedings of the 17th annual international conference on Mobile computing and networking, pp. 301-312.

5. Duche, D. N., & Gogate, V. (2014), «Power Line Communication Performance Chan-nel Characteristics», Computer Engineering and Applications Journal, vol. 3(1), pp. 34-42.

Information about authors:

Eugeniy V. Rogozhnikov, Associate professor of the Department of Telecommunications and Basics of Radioengineering at the Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia

Edgar M. Dmitriev, Assistant of the Department of Telecommunications and Basics of Radioengineering at the Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia

Renat R. Abenov, Senior Lecturer of the Department of Telecommunications and Basics of Radioengineering at the Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia

7ТЛ

Связь по ЛЭП

Power Line Communication (PLC) — это технология связи, которая позволяет отправлять данные по существующим силовым кабелям. Это означает, что с помощью только кабелей питания, проложенных к электронному устройству (например), можно как включить его, так и в то же время управлять / извлекать данные от него в полудуплексном режиме.

Для понимания ПЛК в широком смысле можно рассматривать как:

Узкополосный ПЛК — работает на более низких частотах, более низких скоростях передачи данных и имеет больший диапазон (до нескольких километров), который может быть увеличен с помощью репитеров.
Широкополосный ПЛК — работает на более высоких частотах, на высоких скоростях передачи данных и используется в приложениях меньшего радиуса действия.

Решение для ПЛК PSoC 1 работает на частоте 132 кГц и 2400 бит / с. Это относится к узкополосному ПЛК.

Есть еще один способ классифицировать связь по линии электропередач.

PLC по линиям переменного тока — основное внимание большинства компаний.
ПЛК по линиям постоянного тока — распределенное производство энергии и ПЛК на транспорте (электронное управление в самолетах, автомобилях и поездах).

Решения PSoC 1 PLC поддерживают как PLC по линиям переменного, так и постоянного тока для различного диапазона напряжений.

PLC похож на любую другую коммуникационную технологию, посредством которой отправитель модулирует данные, подлежащие отправке, вводит их на носитель, а получатель демодулирует данные для их чтения. Основное отличие состоит в том, что ПЛК не требует дополнительных кабелей, он повторно использует существующую проводку.

Cypress предлагает одночиповые решения для ПЛК, которые по сути являются оптимизированным решением System-on-Chip (SoC), которое включает в себя полный ПЛК — MAC и PHY.Cypress предлагает готовые к использованию физический и сетевой уровень, а также программируемый пользователем уровень приложений. Устройство CY8CPLC20 сочетает в себе модем FSK и сетевой протокол с ядром Cypress PSoC®. PSoC содержит процессор с частотой 24 МГц с настраиваемыми цифровыми и аналоговыми блоками. Благодаря уникальному набору конфигурируемых блоков, PSoC1 является настоящим решением системного уровня, обеспечивающим микроконтроллер, память, аналоговые и цифровые периферийные функции в одном кристалле. CY8CPLC10 не интегрирует ядро PSoC1 и, следовательно, требует внешнего хоста PSoC1 для связи.

Решение Cypress PLC обеспечивает безопасную и надежную связь по Powerline. Функции Cypress PLC, которые обеспечивают надежную связь по Powerline, включают:

Встроенный модем Powerline PHY с оптимизированными фильтрами и усилителями для работы с линиями электропередач высокого и низкого напряжения с потерями.
Оптимизированный для Powerline сетевой протокол, который поддерживает двунаправленную связь с сигнализацией на основе подтверждения. В случае потери пакета данных из-за шума на Powerline передатчик имеет возможность повторно передать данные.
Сетевой протокол Powerline также поддерживает 8-битную CRC для обнаружения ошибок и повторной передачи пакетов данных.

Схема множественного доступа с контролем несущей (CSMA) встроена в сетевой протокол; он сводит к минимуму коллизию между пакетными передачами по Powerline, поддерживает несколько мастеров и обеспечивает надежную связь в более крупной сети. Для сопряжения устройства ПЛК с Powerline требуется цепь связи.

Что такое связь по линии электропередач (ПЛК) и как она работает

Связь по линии электропередачи (ПЛК), также известная как Телекоммуникации по линиям электропередач (PLT) — это технология связи, в которой использует существующую общественную и частную проводку для передачи сигналы .С помощью сигналов связи ПЛК высокоскоростные данные, голос и видео передаются по низковольтным линиям электропередачи.

PLC — это технология, которая использовалась в течение многих лет, но теперь стала более востребованной после запуска новых коммуникационных технологий, которые поддерживаются PLC, т.е. PLC станет надежным средством связи для таких приложений, как Интернет вещей (IoT). и умные сети.

Что такое связь по линии электропередачи?

Метод передачи энергии и данных для связи через ту же существующую сеть проводов от одного конца к другому называется Связь по линии электропередачи .Он обеспечивает широкополосную передачу данных по проводам , которые уже используются для передачи электроэнергии с использованием модульного сигнала. Теперь это можно сделать через домашнюю или внутреннюю проводку, а также через существующую систему распределения электроэнергии.

BPL (широкополосный доступ по линии электропередачи) также известен как Интернет по линии электропередачи, который поддерживает технологию PLC, позволяющую получить доступ в Интернет по линиям передачи. Технология BPL с ПЛК часто используется в удаленных местах, где мало доступа в Интернет по кабелю или PDSL-соединениям.

Типы Связь по линии электропередачи ( ПЛК)

В основном существует четыре типа ПЛК:

Внутренняя сеть : Высокоскоростная передача данных может быть обеспечена для домашней сети с использованием внутренней силовой проводки.
Широкополосный доступ по линии электропередачи: Широкополосный доступ в Интернет может быть предоставлен через внешнюю сетевую проводку.
Узкополосные внутренние приложения: Услуги передачи данных с низкой скоростью передачи данных, такие как домашняя автоматизация и домофоны, могут управляться и использоваться для связи через внутреннюю электросеть.
Узкополосные наружные приложения: Узкополосные наружные приложения могут использоваться для автоматического считывания показаний счетчиков и удаленного наблюдения или управления.

Как работает ПЛК?

Как и любая другая технология связи, PLC также состоит из отправителя, который модулирует данные, которые должны быть отправлены через среду связи, а затем получатель демодулирует данные для дальнейшего использования. Помимо отправки сигналов для связи, ПЛК также позволяет пользователю управлять и контролировать все устройства, подключенные к линии питания, поскольку он реализован в той же системе проводки.

ПЛК

отправляет менее изменчивый выходной сигнал по сравнению со старой системой. Как вы можете видеть на диаграмме выше, в старой системе, в которой были выпрямитель и генератор частоты для получения как можно более стабильного выходного сигнала желаемой частоты, но были небольшие колебания на выходе, тогда как система ПЛК использует выпрямитель с фильтром и Микроконтроллер, который обеспечивает стабильное и желаемое значение на выходе с помощью релейного переключателя. В результате передача данных становится более точной и стабильной с хорошими выходными сигналами.

Схемы модуляции, используемые в ПЛК:

Схемы модуляции, используемые в PLC: мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), двоичная фазовая манипуляция (BPSK), частотная манипуляция (FSK), Spread-FSK (S-FSK), а также собственные схемы (например, дифференциальная кодовая манипуляция). (DCSK)).

OFDM обеспечивает высокую скорость передачи данных, но требует хороших вычислительных мощностей для быстрого преобразования Фурье (БПФ) и обратного БПФ (ОБПФ).С другой стороны, BPSK, FSK — это вполне стандартные и простые схемы модуляции, которые можно использовать в PLC, но они предлагают низкие скорости передачи данных. Итак, , в настоящее время работающая схема модуляции для PLC — это OFDM с модуляцией PSK, которая может обрабатывать такие тяжелые вычисления.

Использование ПЛК

ПЛК используется для передачи радиопрограмм, механизмов коммутации управления коммунальными предприятиями, защиты линии передачи и автоматического считывания показаний счетчиков. Кроме того, есть также некоторые автомобильные применения, где данные, голос и музыка отправляются по линии питания постоянного тока (DC) от батареи с некоторыми специальными фильтрами для удаления линейного шума с конечного выхода.

Термин Power Line Communication (PLC) известен под разными названиями, например, как оператор линии электропередачи, цифровая абонентская линия линии электропередачи (PDSL), линия электросвязи (PLT), сеть по линии электропередачи (PLN), сетевое соединение и широкополосная связь. по линиям электропередач (ЛЭП).

Преимущества и недостатки ПЛК

Преимущества:

Низкая стоимость внедрения : ПЛК не требует установки новых проводов, что в результате значительно снизит затраты на развертывание.
Большой радиус действия: ПЛК может обеспечивать связь с труднодоступными узлами, где беспроводной радиосигнал страдает от высокого уровня затухания, например, в подземных сооружениях или зданиях с препятствиями и металлическими стенами, или просто там, где беспроводной сигнал нежелателен. из-за проблем с электромагнитными помехами в таких местах, как больницы.

Более низкие эксплуатационные расходы: ПЛК представляет собой недорогое решение по сравнению с другими существующими технологиями, такими как системы радиочастотной беспроводной связи или связи в видимом свете (VLC).
Indoor High Speed: Внедрение технологий PLC и VLC, интегрированных вместе, недавно привлекло значительное внимание исследователей, что привело к созданию нового поколения высокоскоростной внутренней связи для многочисленных приложений.

Эти преимущества приводят к большему количеству внедрений сетей ПЛК в различных отраслях промышленности. Но с преимуществами есть и недостатки.

Недостатки

Он также имеет некоторые недостатки, такие как:

Низкая скорость передачи,
Чувствительность к помехам,
Нелинейные искажения и кросс-модуляция между каналами,
большого размера и
Высокая цена конденсаторов и катушек индуктивности, используемых в системе ПЛК.

Из-за этих недостатков ПЛК по-прежнему не является предпочтительным в некоторых приложениях.

Приложения ПЛК

ПЛК

широко используется в таких технологиях, как Smart Grid и микро-инверторы. Знакомство с технологиями с большим количеством пользователей, скоро ПЛК будет иметь больше адаптации для таких приложений, как приложения для освещения (для управления светофорами, затемнения светодиодов и т. Д.), Промышленные приложения (для управления поливом и т. Д.)), межмашинные приложения (например, торговые автоматы или связь между стойкой регистрации отеля и номерами), приложения телеметрии (например, морские нефтяные вышки), транспортные приложения (например, для электроники в автомобилях, поездах и самолетах) и многое другое. .

Проблемы, с которыми сталкивается ПЛК

Основная самая большая проблема, с которой сталкивается ПЛК до настоящего времени, заключается в том, что силовая проводка в технологии ПЛК не экранирована и не скручена, что означает, что проводка будет излучать большое количество радиоэнергии, что в результате вызовет помехи для существующих пользователей. той же полосы частот.Кроме того, системы BPL (широкополосная связь по линии электропередач) будут испытывать некоторые помехи от радиосигналов, излучаемых проводкой ПЛК.

Что такое связь по линии электропередач?

// php echo do_shortcode (‘[responseivevoice_button voice = «Американский английский мужчина» buttontext = «Listen to Post»]’)?>

Power Line Communication (PLC) — это технология связи, которая позволяет передавать данные по существующим силовым кабелям. Это означает, что с помощью только кабелей питания, проложенных к электронному устройству (например), можно как включить его, так и в то же время управлять / извлекать данные от него в полудуплексном режиме.

Рынок ПЛК: Обзор

Сегменты

Для понимания, ПЛК в широком смысле можно рассматривать как:

1. Узкополосный ПЛК

2. Широкополосный ПЛК

Узкополосный ПЛК работает на более низких частотах (3-500 кГц), более низких скоростях передачи данных (до 100 кбит / с) и имеет больший диапазон (до нескольких километров), который можно расширить с помощью повторителей. Широкополосный ПЛК работает на более высоких частотах (1,8–250 МГц), высоких скоростях передачи данных (до 100 Мбит / с) и используется в приложениях с меньшим радиусом действия.

В последнее время широкое внимание уделяется узкополосной связи по линиям электропередач из-за ее приложений в интеллектуальной сети. Еще одно приложение, в котором использовался узкополосный ПЛК, — это интеллектуальное производство энергии, особенно в микро-инверторах для солнечных панелей.

Broadband PLC, напротив, в основном нашла признание в качестве решения последней мили для распространения через Интернет и домашних сетей. Благодаря высокой скорости передачи данных и отсутствию дополнительной проводки, широкополосный ПЛК рассматривается как захватывающая и эффективная технология для распространения мультимедиа в домах.Этот оптимизм на рынке отражается в недавнем приобретении Intellon компанией Atheros, Coppergate от Sigma, DS2 от Marvell и Gigle от Broadcom в сегменте домашних сетей (HAN).

Существует еще один способ классификации связи по линии электропередачи:

1. ПЛК по линиям переменного тока

2. ПЛК по линиям постоянного тока

В то время как большинство компаний в настоящее время ориентированы на предоставление решений AC-PLC, PLC в линиях постоянного тока также имеют приложения. Двумя такими приложениями являются ПЛК через шину постоянного тока при распределенном производстве энергии и ПЛК на транспорте (электронное управление в самолетах, автомобилях и поездах).Такое использование снижает сложность проводки, вес и, в конечном итоге, стоимость связи внутри транспортных средств. Однако в этой статье мы будем иметь дело в основном с узкополосными ПЛК по линиям переменного тока.

Конкурс

На рынке узкополосных ПЛК наблюдается здоровая конкуренция, к которой присоединяется большое количество поставщиков ПЛК, в том числе:

1. Cypress Semiconductor

2. Эшелон

3. СТ Микроэлектроника

4. Йитран

5.Техасские инструменты

6. Максим

7. Semitech Semiconductor

8. Ariane Controls

9. ADD Semiconductor

10. Микрочип

Компании в сегменте широкополосных ПЛК включают:

1. Atheros

2. Сигма

3. Марвелл

4. Broadcom

5. Lantiq

6. Максим

7. Plugtek

PLC Technology: как это работает?

PLC похож на любую другую коммуникационную технологию, посредством которой отправитель модулирует данные, которые должны быть отправлены, вводит их на носитель, а получатель демодулирует данные для их чтения.Основное отличие состоит в том, что ПЛК не требует дополнительных кабелей, он повторно использует существующую проводку. Учитывая распространенность линий электропередач, это означает, что с помощью ПЛК можно управлять или контролировать практически все устройства с питанием от сети!

При обсуждении технологии связи часто бывает полезно обратиться к 7-уровневой модели OSI. Некоторые микросхемы ПЛК могут реализовывать только физический уровень модели OSI, в то время как другие интегрируют все семь уровней. Можно использовать цифровой сигнальный процессор (DSP) с чисто программной реализацией MAC и внешней схемы PHY или оптимизированное решение System-on-Chip (SoC), которое включает в себя полный PLC — MAC и PHY.Серия Cypress CY8CPLCXX является примером последнего, с готовым к использованию физическим и сетевым уровнями и программируемым пользователем уровнем приложений. Прежде чем перейти к приложениям ПЛК, давайте сначала разберемся с различными аспектами физического уровня, рассмотрев его как три сегмента в зависимости от скорости передачи данных.

Схемы модуляции

В ПЛК могут использоваться различные схемы модуляции. Некоторые из них — мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), двоичная фазовая манипуляция (BPSK), частотная манипуляция (FSK), Spread-FSK (S-FSK), а также собственные схемы (например, дифференциальная кодовая манипуляция (DCSK) от Итран).В таблице ниже BPSK, FSK, SFSK и OFDM сравниваются на основе двух важных критериев — эффективности использования полосы пропускания и сложности (стоимости).

OFDM, в частности, предлагает высокие скорости передачи данных, но требует вычислительных мощностей для создания быстрых преобразований Фурье (БПФ) и обратного БПФ (ОБПФ), как того требует схема. С другой стороны, BPSK, FSK надежны и просты, но предлагают более низкие скорости передачи данных. Текущая тенденция заключается в переходе к OFDM с модуляцией PSK (G3 и, вероятно, P1901.2). Такие тяжелые вычисления потребуют возможности DSP, тогда как FSK, PSK и SFSK могут выполняться микроконтроллером.

Стандарты

Были разработаны различные стандарты для обеспечения надежной связи и взаимодействия, особенно для интеллектуальной электросети и домашних сетей. Примеры таких стандартов:

Они, а также управляющие ими организации, такие как CENELEC, FCC, ARIB, Homeplug Power Alliance, определяют диапазоны для работы ПЛК.Если бы был установлен всемирный стандарт для ПЛК, это оказало бы положительное влияние на внедрение ПЛК. До сих пор стандарт G3-PLC рекламировался как наиболее надежная из имеющихся схем, и рабочая группа IEEE 1901.2 привержена разработке универсально приемлемого стандарта.

Частоты

В разных регионах мира узкополосным PLC выделены разные полосы частот. В таблице ниже приведены различные частоты, доступные для узкополосной связи ПЛК в соответствующем регионе.

Где:

CENELEC — Европейский комитет по стандартизации в области электротехники.

ARIB — Ассоциация радиоиндустрии и бизнеса

EPRI — Научно-исследовательский институт электроэнергетики

FCC — Федеральная комиссия связи

ПРИМЕНЕНИЕ

Ранее мы видели, что ПЛК широко используется в интеллектуальных сетях и в микро-инверторах. По мере того, как рынок знакомится с этой технологией, ПЛК должны получить более широкое применение в других приложениях, таких как освещение (например.грамм. управление светофором, затемнение светодиодов), промышленное (например, связь ИБП с сетевым устройством, управление поливом), межмашинное соединение (например, торговые автоматы, связь между стойкой регистрации отеля и номером), телеметрия (например, морские нефтяные вышки), транспорт (например, электроника в автомобилях, поездах и самолетах) и действительно, применение ПЛК ограничено только творчеством. В этой статье мы узнаем немного больше о PLC на рынках производства и энергосбережения.

Производство и потребление энергии:

Сегодня «Умная энергия» стала широко известным модным словом.Он может описывать что угодно, от производства энергии до эффективного использования этой энергии. Как мы вскоре увидим, PLC играет жизненно важную роль в том, чтобы сделать нашу энергетическую практику «умной».

ПЛК в производстве энергии

Возобновляемая энергия растет быстрыми темпами, продемонстрировав рост на 35,2% в 2010 году. Большая часть этого роста пришлась на почти удвоение количества фотоэлектрических (ФЭ) установок по всему миру. Дальнейший вклад был внесен за счет увеличения установленной мощности ветроэнергетики; например, в 2010 году Китай увеличил установленную мощность на 64%.

Чтобы система распределенной генерации (DG) обеспечивала электроснабжение сети, ее выход постоянного тока должен быть преобразован инвертором в чистую и надежную мощность переменного тока. Таким образом, типичная система DG состоит из устройства производства энергии (например, солнечной панели, ветряной турбины, электромобиля), инвертора, кабелей и коммуникаций. Если мы рассмотрим конкретный случай производства солнечной энергии, до недавнего времени в большинстве фотоэлектрических установок использовались центральные инверторы или строковые инверторы, и в этом случае производительность системы можно было контролировать с помощью нескольких, скажем, подключений Ethernet к инверторам.

Сегодня наблюдается растущая тенденция к использованию микро-инверторов и оптимизаторов мощности. Они работают на уровне отдельных солнечных панелей, и большинство поставщиков предоставляют возможность мониторинга для каждого из этих модулей. Это обеспечивает важную статистику производительности в течение всего срока службы солнечной панели, и ее можно использовать для обнаружения и точного определения проблем с производительностью. Для реализации такой возможности мониторинга можно использовать беспроводную связь — Zigbee, Wi-Fi, RF и Bluetooth; или проводной — ПЛК, RS-485, RS-232 и Ethernet, среди прочего.В случае с микро-инверторами реализация беспроводного решения может быть сложной задачей из-за:

* Требуется прямая видимость — микроинверторы обычно располагаются за солнечной панелью

* Более сложная установка

* Проблемы с электромагнитным излучением

В качестве альтернативы, другие проводные технологии требуют дополнительных кабелей и, следовательно, более высоких затрат на установку и обслуживание. ПЛК может быть как проще, так и экономичнее.

Выше мы видим типичные строительные блоки микроинвертора.Микросхема CY8CPLCxx в комплекте с PHY, сетевым протоколом и программируемым прикладным уровнем имеет дополнительные ресурсы, которые позволяют принимать входные данные внешнего датчика. Таким образом, можно контролировать такие важные параметры, как температура в каждом модуле, точка максимальной мощности, возможные неисправности и генерируемая мощность. Через линию электропередачи эту статистику можно просматривать локально на ЖК-дисплее или даже удаленно через Интернет. В случае неисправности каждый микро-инвертор можно выключить индивидуально. Неэффективные агрегаты можно отремонтировать или заменить.Важно отметить, что с ПЛК установка и обслуживание просты и экономичны, поскольку не требуются дополнительные розетки / проводка — просто подключи и работай. С точки зрения производителя оборудования, проектирование ПЛК в системе несложно благодаря сертифицированным и протестированным эталонным проектам Cypress.

ПЛК на рынках энергопотребления

Предполагается, что к 2020 году Европа будет иметь 80% покрытия интеллектуальными счетчиками, а остальной мир, как ожидается, вскоре последует этому примеру.ПЛК является преобладающим методом связи в инфраструктуре автоматического измерения (AMI), а также быстро внедряется в других приложениях. В этом разделе мы обсудим рынок энергопотребления с двух точек зрения, а именно:

Вспомогательный интерфейс
Smart Grid — AMI, интеллектуальные устройства и V2G
Другие приложения — Здесь будут рассмотрены два примера — распределение мощности центра обработки данных и управление освещением.

Интеллектуальная сеть

г.Карнеги, ожидая своего рейса в международном аэропорту Сан-Франциско, просматривает свой почтовый ящик на своем смартфоне, когда он получает письмо от местного поставщика энергии, информирующее его о пиковых ценах, которые вступят в силу в следующие четыре часа, по возвращении домой в Даллас. . Он знает, что его кондиционер отключится автоматически в это время. Зная тарифы на электроэнергию в этот час, он решает проверить свои солнечные батареи, просто прикоснувшись к экрану своего смартфона. Хотя это может показаться научной фантастикой, интеллектуальные сети, оснащенные решениями PLC, делают это реальностью.

«Интеллектуальная сеть» — это, по сути, модернизация аспектов передачи и распределения электрической сети. Эта интеллектуальная инфраструктура распределения электроэнергии обеспечивает двустороннюю связь между потребителями и коммунальным предприятием. Потребители используют домашние сети для связи со своим интеллектуальным счетчиком, который далее взаимодействует с коммунальным предприятием (Advanced Metering Infrastructure-AMI). Определение Smart Grid не останавливается на использовании энергии; поставка энергии в сеть от источников распределенной генерации (ДГ), таких как солнце и ветер, попадает в ту же категорию.Система DG также включает в себя Vehicle-to-Grid (V2G) — двунаправленное распределение электроэнергии между электромобилями (EV) и гибридными электромобилями (PHEV) и электросетью. В этой статье мы поговорим об AMI, Smart Appliances и V2G.

Расширенная инфраструктура измерения:

Полная система измерения и сбора, которая включает счетчики на объекте клиента, сети связи между клиентом и поставщиком услуг, например, коммунальным предприятием, работающим в сфере электроснабжения, газа или водоснабжения, а также системы приема и управления данными, которые делают информацию доступной для сервис-провайдер, именуются AMI.Интеллектуальные счетчики передают собранные данные через общедоступные фиксированные сети, такие как линии связи по линиям электропередач (PLC), сети фиксированной радиочастоты (RF) и общедоступные сети (например, стационарные, сотовые, пейджинговые), которые объединяются концентратором и отправляются в утилиту, а затем в систему управления данными счетчика для хранения, анализа и выставления счетов (см. рисунок 3). Исследования показывают, что узкополосный ПЛК лучше всего подходит для AMI, поскольку на сегодняшний день установлено более 100 миллионов устройств NB-PLC.

Коммунальные предприятия инвестируют миллиарды долларов в системы AMI.Решение PLC для передачи данных не требует новой инфраструктуры, в отличие от беспроводной сети, поскольку оно использует существующие силовые кабели. Системы передачи данных по линиям электропередач уже давно являются фаворитом многих коммунальных предприятий, поскольку они позволяют им надежно перемещать данные по инфраструктуре, которую они контролируют. Коммунальные предприятия также могут использовать общественную сотовую связь в качестве транзитного соединения для данных AMI из-за ее занимаемой площади, нулевой стоимости внедрения и низкой ежемесячной платы. Но во многих случаях они не могут обеспечить 100-процентный охват всей клиентской базы коммунального предприятия.

В качестве альтернативы эту проблему решит использование беспроводных сетей, радиочастотных решений или ПЛК для передачи данных. Сельские коммунальные предприятия или коммунальные предприятия, расположенные в сложных местах (например, в горной местности), которые плохо обслуживаются беспроводной связью, будут испытывать трудности при общении с потребителями. Кроме того, беспроводные и радиочастотные решения снижают скорость передачи данных при наличии помех, таких как устройства Bluetooth, беспроводные телефоны, бетонные объекты, холмы и даже деревья. ПЛК может связываться с любым местом, подключенным через линию электропередачи, и не требует прямой видимости для передачи данных.Одним из наиболее важных соображений, связанных с объемом сетевого трафика, присущим интеллектуальной сети, является снижение перегрузки. По сравнению с беспроводными решениями, основанными на ZigBee или Wi-Fi, AMI на базе ПЛК зарекомендовали себя как более подходящие для предотвращения перегрузки сети в чрезвычайных ситуациях. Еще одним часто упоминаемым требованием является резервирование канала связи — с повсеместным распространением линий электропередач развертывание резервного канала становится более экономичным.

Различные приложения могут включать удаленный мониторинг, управление отключениями (включая обнаружение неисправностей оборудования среднего напряжения), реагирование на запросы (т.е. управление потреблением электроэнергии потребителями в соответствии с условиями электроснабжения), обнаружение островков (то есть обеспечение того, чтобы локальные сети не получали питание от системы DG, когда в электросети отсутствует мощность) и обнаружение мошенничества / краж.

Умные устройства:

Домашняя сеть (HAN) — это дом с возможностью обмена данными, в котором все электрические устройства соединены в сеть через беспроводную связь, RF или PLC. Сегодня электрические приборы соединены в сеть с двусторонней связью друг с другом, а также с подстанцией.Эти интеллектуальные устройства позволяют автоматизировать и контролировать с одной или нескольких точек доступа.

На приведенной выше диаграмме (см. Рис. 5) вы увидите предполагаемую выручку (млн долларов США) в 2011 году, полученную Smart Appliances (Источник: Zpryme Research & Consulting), и прогнозируется ее рост со среднегодовым темпом роста 49% с 2011 по 2015 год. Это дает представление о потенциале отрасли.

Говоря о приложениях, PLC сделал управление нагрузкой реальностью во многих странах ЕС.Бытовая техника, такая как стиральная машина, сушилка, посудомоечная машина, духовка и плита, холодильник, морозильная камера, кондиционер и водонагреватель, обращаются к интеллектуальному счетчику (подробности см. В предыдущем разделе), который собирает информацию о часах пиковых цен от коммунального предприятия через ПЛК. . Затем приборы можно выключить / включить в соответствии с колебаниями цен. Это беспроигрышная ситуация для потребителя, который экономит на счетах за электроэнергию, и коммунального предприятия, которое может лучше справляться с пиковыми потребностями. ПЛК также обеспечивает мониторинг оборудования и управление HVAC, что ведет к повышению осведомленности об энергопотреблении и экономии.

Домашняя автоматизация потенциально ориентирована на следующие приложения:

* Освещение

* Диагностика и мониторинг устройств / устройств

* Безопасность доступа

* AMI

* Наблюдение за состоянием здоровья на дому

На рисунке выше (Рисунок 6) датчики на стороне устройства подключены к монитору через линию питания. Любые изменения со стороны устройства будут отражаться на ЖК-дисплее, который можно просмотреть и при необходимости изменить.Потребители будут буквально контролировать весь свой дом под рукой.

ПЛК

значительно эффективнее в домашних сетях. HAN, реализуемая Wireless / Zigbee, потребует установки новой инфраструктуры. Более того, преодоление физических барьеров, таких как стены, в пределах одного этажа или доступ к разным этажам, является проблемой для Wireless. Беспроводные сети часто сталкиваются с проблемами производительности, как упоминалось в предыдущем разделе, из-за радиочастотных помех, создаваемых такими устройствами, как микроволновая печь, беспроводные телефоны или даже устройства Bluetooth дома.С другой стороны, ПЛК может подключиться к каждому узлу, подключенному через линию электропитания. Он превращает практически каждую розетку в доме в точку доступа, во многих отношениях объединяя лучшие возможности проводной и беспроводной связи.

Связь между автомобилем и сетью:

Подключаемые к электросети электромобили (BEV и PHEV) взаимодействуют с электросетью как для зарядки, так и для подачи электроэнергии в сеть. Различные версии V2G будут включать транспортное средство на топливных элементах, транспортное средство с батарейным питанием или солнечное транспортное средство.Во всех случаях автомобиль подает питание в сеть в условиях пиковой нагрузки и заряжается ночью, когда потребность в нем невысока. С EVSE (электромобиль Поставка оборудования).

ПЛК

имеет здесь явное преимущество, потому что может быть установлена однозначная физическая связь между транспортным средством и конкретным EVSE — это помогает в аутентификации и безопасности.Это явно то, чего невозможно достичь с помощью беспроводных решений, даже если они находятся на небольшом расстоянии. ПЛК дополнительно подключает EVSE к счетчику и интеллектуальной сети. Эта технология все еще находится в зачаточном состоянии и не имеет стандартов, но обещает стать захватывающей тенденцией, которой следует следить в следующем десятилетии.

Другие приложения

Чтобы дать читателям представление об огромном потенциале ПЛК на рынке энергопотребления, будут подробно рассмотрены 2 приложения.ПЛК в распределительных сетях центра обработки данных и ПЛК в освещении.

Smart Power в центрах обработки данных:

Проблема: С развитием облачных вычислений и интернет-услуг, центры обработки данных и средства совместного размещения продолжают демонстрировать устойчивый рост, выражающийся двузначными числами. Простои центра обработки данных совершенно недопустимы из-за потери доходов и репутации, которые они вызывают. Такие простои в основном вызваны отказом батареи ИБП, перегрузкой ИБП и отказом автоматического выключателя.Еще одна важная проблема для центров обработки данных — это энергоэффективность устройств из-за роста удельных затрат на электроэнергию и дополнительных затрат на охлаждение. В то же время компании, которые передают свои вычислительные требования на аутсорсинг, хотят иметь доступ ко всем показателям производительности своих систем, включая мощность на различных уровнях. Добавление связи между устройствами является проблемой, потому что беспроводная связь не может надежно работать в среде центра обработки данных, в то время как проводная связь усугубит проблему беспорядка в кабелях.

Рассмотрим традиционную архитектуру распределения электроэнергии в центре обработки данных — для понимания ниже показана очень упрощенная диаграмма:

Электропитание переменного тока из сети сначала проходит через источник бесперебойного питания (ИБП), затем через блок распределения питания (PDU), затем преобразуется в питание постоянного тока в блоке питания (PSU), а затем, наконец, на сервер, коммутатор, сетевое хранилище. устройство или вообще сетевое устройство.В таких конфигурациях с резервным источником питания нагрузка ИБП редко превышает 30% от его номинальной мощности. Это в значительной степени связано с тем, что топология питания на выходе из ИБП не четко видна на ИБП — трудно отследить, какие / сколько сетевых устройств подключены к этому ИБП. Ниже показана типичная кривая КПД для ИБП.

Во избежание дорогостоящих простоев из-за перегрузки центр обработки данных предпочел бы переконструировать систему — эксплуатировать ИБП при низких нагрузках за счет энергоэффективности.Из приведенной выше кривой видно, что ИБП не работает в наиболее эффективном диапазоне.

Решение: Теперь рассмотрим систему с ПЛК, как показано ниже. ИБП, PDU, PSU и сетевые устройства могут связываться друг с другом через PLC. Следовательно, на каждом этапе распределения мощности устройство будет иметь четкую карту топологии мощности в нисходящем и восходящем направлениях. Например, ИБП 1 «знает», что он обеспечивает питание для блока питания 1 сетевого устройства 1 и 2. Теперь, поскольку подключенные к нему устройства видны, их требования к мощности известны точно, и, следовательно, нагрузку ИБП можно безопасно увеличить до оптимальный уровень.

Благодаря ПЛК, перегрузка ИБП, отказ батареи и отказ выключателя будут сокращены или диагностированы до простоя. Таким образом, внедрение ПЛК в такие архитектуры распределения питания не только повысит эффективность системы, но и обеспечит множество других преимуществ, включая простоту диагностики и избыточность связи для критически важных центров обработки данных. И все это без беспорядочной проводки, которой так боятся центры обработки данных.

Управление светодиодами:

Одним из прогнозов для энергетического сектора в ближайшее десятилетие является постепенный отказ от ламп накаливания и их замена на светодиоды.Светодиоды обладают преимуществом перед КЛЛ и лампами накаливания в том, что они полностью регулируются, имеют более длительный срок службы, не содержат ртути и предоставляют возможности для регулировки цветовой температуры.

Проблема:

Возьмем, к примеру, уличное освещение. Город тратит 30-40% своего бюджета на освещение города. Старая система уличного освещения не предусматривает затемнения света, контроля цветовой температуры или интеллектуального переключения. Кроме того, нанимают рабочих для патрулирования — i.е. обнаружение неисправных уличных фонарей и сообщение о них. Очень часто уличные фонари ремонтируют после подачи жалоб. Можно сэкономить миллионы долларов и сократить выбросы углерода в миллионы тонн с незначительной адаптацией к схеме использования уличных фонарей.

Решение:

Теперь рассмотрим систему уличного освещения с поддержкой ПЛК — скажем, каждый светодиодный уличный фонарь имеет установленное на нем устройство ПЛК. Это позволит контролировать и контролировать каждый уличный фонарь.У такой системы множество преимуществ.

* В зависимости от времени, дорожного движения, погоды и других факторов уличные фонари можно выключить / приглушить как можно оптимальнее. Это может привести к экономии энергии и затрат более чем на 40% — огромная цифра для любого города. Соответствующее сокращение выбросов углекислого газа является результатом, что помогает городам соблюдать руководящие принципы Киотского протокола. Кроме того, диммирование увеличивает срок службы светодиодных ламп, что дает еще одно преимущество.

* Лампы, срок эксплуатации которых подошел к концу, можно заменить до того, как они выйдут из строя, с уменьшением затрат на техническое обслуживание.

* Информация о цикле смертности, потреблении энергии и других факторах может быть отправлена на сайт удаленного мониторинга — и это используется для диагностики проблем.

* При соответствующем решении цветовую температуру уличных фонарей можно динамически регулировать, обеспечивая лучшую эстетику и безопасность.

* Более того, все это делается без дополнительной проводки, без необходимости рыть дороги или строить башни — ПЛК — наиболее подходящее и доступное решение для такого применения.

Выше представлена блок-схема такого решения ПЛК, специально предназначенного для управления светодиодами высокой яркости (HB). Кипарис? Решение PLC предоставляет оптимизированный для Powerline сетевой протокол, который позволяет управлять отдельными осветительными приборами или группами осветительных приборов с помощью существующей инфраструктуры Powerline. В сочетании с кипарисом? Решение EZ-Color может использоваться для интеллектуального затемнения и таймерного отключения светильников HB-LED.

ЗАДАЧИ

PLC, конечно же, есть свои проблемы.Во-первых, линии электропередач не предназначены для передачи данных и фактически действуют как фильтры нижних частот. Моделирование канала PL затруднено — это очень жесткая и зашумленная среда передачи, частотно-избирательная, изменяющаяся во времени и нарушенная цветным фоновым шумом и импульсным шумом. Таким образом, для поддержания целостности сигнала по линиям электропередачи требуются надежные методы передачи сигналов и оборудование. Во-вторых, структура сети различается в разных странах и внутри страны, и то же самое относится к практике внутренней проводки.Не существует универсального стандарта ни для ПЛК, ни для сети; необходимо предпринять шаги для обеспечения возможности взаимодействия устройств. В-третьих, сегодня поднимаются вопросы о цифровой безопасности личной информации, которая пересылается по линиям электропередач, потому что к ним можно подключиться. Таким образом, установление гарантий конфиденциальности и, что не менее важно, убеждение общественности в этом — еще одна серьезная проблема, которая сейчас решается. Наконец, ПЛК сталкивается с конкуренцией со стороны других средств связи — как проводных, так и беспроводных, и в конечном итоге выбор технологии будет зависеть от сочетания стоимости, сложности и осуществимости.Сегодня основными технологиями, конкурирующими с узкополосными ПЛК, являются Zigbee, Wi-Fi, GPRS и RS-232.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В вышеприведенной статье мы представили связь по линиям электропередач как технологию и как рынок. Были обсуждены различные типы ПЛК, схем модуляции, стандартов и частот, используемых сегодня. Наконец, мы представили различные применения ПЛК — в производстве энергии, в умных сетях, в распределительных сетях центров обработки данных и в светодиодном освещении.Наконец, были кратко подчеркнуты проблемы PLC.

Мы видели, как в своих текущих приложениях ПЛК добавил интеллекта в ранее «тупой»? электрические сети. И это только верхушка айсберга. Учитывая повышенное внимание к разработке технологий и стандартов ПЛК, мы можем быть уверены, что в будущем Power Line Communication продолжит повышать интеллектуальность наших линий.

Введение в связь по линиям электропередач

Power Line Communication (PLC) передает данные по проводнику, который одновременно используется для передачи электроэнергии переменного тока или распределения электроэнергии потребителям.Она также известна как оператор линии электропередачи, цифровая абонентская линия линии электропередачи (PDSL), связь по сети, связь по линии электропередачи или сеть по линии электропередачи (PLN). Линии электропередачи изначально предназначались для передачи электроэнергии в диапазоне частот 50-60 Гц. Первоначально первые передачи данных по линиям электропередачи осуществлялись только для защиты участков системы распределения электроэнергии в случае неисправностей. Связь по линиям электропередач была лучшим способом для быстрого обмена информацией между электростанциями, подстанциями и распределительными центрами.Логика включала тот факт, что опоры ЛЭП являются одними из самых прочных конструкций из когда-либо построенных. Следовательно, сигналы защиты могут быть надежно отправлены с использованием этой сигнальной сети. Более того, многие удаленные районы не были подключены к телефонным сетям. Таким образом, было определено, что сигнализация и обмен информацией для защиты энергосистемы и целей телеметрии по существующим линиям электропередачи является оптимальным решением.

Рисунок 1: Домашняя система ПЛК [1]

Типы ПЛК

Низкочастотный ПЛК: в основном используется для телекоммуникаций, дистанционной защиты и телемониторинга между электрическими подстанциями по линиям электропередач с высоким напряжением, например 110 кВ, 220 кВ, 400 кВ.
Среднечастотный ПЛК (> 100 кГц): узкополосная связь по линиям электропередачи началась вскоре после того, как электроснабжение стало широко распространенным. Одним из естественных применений узкополосной связи по линиям электропередач является управление и телеметрия электрического оборудования, такого как счетчики, переключатели, обогреватели и бытовые приборы.
Высокочастотный ПЛК (> 1 МГц): связь по линии электропередачи также может использоваться в доме для соединения домашних компьютеров и периферийных устройств, а также домашних развлекательных устройств, имеющих порт Ethernet.Адаптер Powerline устанавливает вилку в розетки и устанавливает соединение Ethernet, используя существующую электропроводку в доме. Это позволяет устройствам обмениваться данными без использования выделенных сетевых кабелей.
Ultra High Frequency PLC (> 100 МГц): Эти системы требуют симметричной и полнодуплексной связи со скоростью более 1 Гбит / с в каждом направлении. Было продемонстрировано, что несколько каналов Wi-Fi с одновременным аналоговым телевидением в нелицензируемых диапазонах 2,4 и 5,3 ГГц работают по одному проводу линии среднего напряжения.

Как работает связь по линиям электропередачи

Носитель линии электропередачи не был специально разработан для передачи данных и обеспечивает для него суровые условия. Основными проблемами являются переменный импеданс, значительный шум и высокие уровни частотно-зависимого затухания. В такой сложной линейной сети амплитуда и фазовая характеристика могут очень сильно изменяться в зависимости от частоты. Более того, сама функция передачи канала изменяется во времени, поскольку установка или отключение устройств, подключенных к сети, изменит топологию сети.Домашние устройства часто выступают в качестве источников шума, влияя на соотношение сигнал / шум приемников.

Как и в случае с беспроводным каналом, сигнал не распространяется между передатчиком и приемником по пути прямой видимости. В результате необходимо учитывать дополнительные эхо-сигналы. Это эхо возникает из-за того, что между передатчиком и приемником существует несколько путей распространения. Отражение сигнала часто происходит из-за различного несоответствия импеданса в электрической сети. Каждому многолучевому распространению будет присвоен определенный весовой коэффициент для учета потерь на отражение и передачу.Было замечено, что на более высоких частотах затухание в канале увеличивается. Следовательно, канал может быть описан как случайный и изменяющийся во времени с частотно-зависимым отношением сигнал / шум (SNR) в полосе пропускания передачи.

Рисунок 2: Характеристики канала линии электропередачи [1]

Шум в линиях электропередач — серьезная проблема для передачи данных. Типичными источниками шума являются щеточные двигатели, люминесцентные и галогенные лампы, импульсные источники питания и диммеры.Шум в линиях электропередач может быть импульсным или частотно-селективным по своей природе. Шум в линиях электропередач можно разделить на четыре категории:

Цветной шум: относительно низкая спектральная плотность мощности, которая уменьшается с увеличением частоты. Считается, что он является суммой всех источников шума малой мощности и может изменяться во времени.
Узкополосный фоновый шум: в основном из-за амплитудно-модулированных синусоидальных сигналов от радиовещательных станций в средних и коротковолновых диапазонах.
Импульсный шум: шум, синхронный с фактической частотой питания генератора, который обычно повторяется с частотой, кратной 50/60 Гц.Он непродолжителен и имеет спектральную плотность мощности, которая уменьшается с частотой. Это вызвано источниками питания.
Асинхронный импульсный шум: это наиболее вредный тип шума для передачи данных. Его продолжительность варьируется от нескольких микросекунд до миллисекунд. Спектральная плотность мощности такого импульсного шума может быть на 50 дБ выше спектра фонового шума. Следовательно, он способен стирать блоки символов данных во время высокоскоростной передачи данных на определенных частотах.Это вызвано коммутационными процессами в сети системы.

Рисунок 3: Обзор системы ПЛК [2]

Методы модуляции, такие как частотная манипуляция (FSK), множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA) и мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), являются подходящими схемами модуляции для PLC. Для недорогих приложений с низкой скоростью передачи данных, таких как защита линий электропередач и телеметрия, FS рассматривается как хорошее решение. Частотно-избирательное замирание, испытываемое каналом линии электропередачи, серьезно ухудшает пропускную способность FSK для скоростей передачи данных, превышающих несколько килобайт в секунду.Потребуется высокая степень кодирования с контролем ошибок. В сочетании с низкой спектральной эффективностью FSK это ограничило бы достигаемую скорость передачи данных.

Для скоростей передачи данных до 1 Мбит / с метод CDMA может обеспечить эффективное решение. Сигнал каждого пользователя расширяется с помощью кода расширения в передатчике. Получатель дераспространяет сообщение, используя тот же код. CDMA обеспечивает устойчивость к узкополосному шуму и другим формам помех. Однако выигрыш от обработки должен быть высоким, чтобы эффективно противодействовать помехам от других пользователей.При передаче по линиям электропередач с высокими скоростями передачи данных длительность символа настолько мала, что задержанные версии одного символа размазываются по большому количеству других символов. Это усложняет процесс обнаружения, поскольку требует сложных методов выравнивания для противодействия межсимвольным помехам.

Однако для других приложений с большими объемами данных OFDM является предпочтительной технологией для ПЛК. Последовательные данные проходят через последовательно-параллельный преобразователь. Он разбивает данные на несколько параллельных каналов с отдельными модуляторами.Каждый модулятор имеет свою несущую частоту и несет небольшую часть исходной скорости передачи данных. Это увеличивает длину символа, так что он становится длиннее самого длинного пути задержки. Это в значительной степени решает проблему межсимвольной интерференции. OFDM также избегает передачи на частотах с глубоким замиранием. Все параллельные модуляторы должны достигать минимального порога отношения сигнал / шум, в противном случае они отключаются. Модуляторы с высоким отношением сигнал / шум предназначены для переноса большего количества битов с использованием метода адаптивной битовой загрузки

Для управления доступом к среде передачи нескольких пользователей к пропускной способности сети используется стратегия совместного использования ресурсов.Протоколы на основе конкуренции могут вызывать конфликты, поэтому они не подходят. Для совместного использования ресурсов используются такие протоколы арбитража, как опрос, Aloha и множественный доступ с контролем несущей (CSMA). CSMA / CA прослушивает уровень сигнала, чтобы определить, когда канал свободен, и передает небольшие пакеты данных, чтобы избежать коллизий и повторных передач.

Преимущества связи по линиям электропередач

Простота: в большинстве частных домов нет выделенных высокоскоростных сетевых кабелей.Затраты труда, необходимые для установки такой разводки, часто довольно высоки. Power Line Communication использует для связи существующую электрическую сеть. Таким образом, услуги связи могут быть предоставлены везде, где есть розетки.
Гибкость: ПЛК подходит для питания высокого, среднего и низкого напряжения. Его можно использовать во внутренней электрической установке в зданиях для различных коммуникационных приложений. Если в каждой комнате имеется несколько розеток, инфраструктура домашнего электроснабжения представляет собой отличную сеть для обмена данными между интеллектуальными устройствами.

Недостатки ПЛК

Нарушение безопасности: обмен данными по линии электропередачи не обязательно является безопасным. Многие получатели могут подслушивать сообщение.
Затухание данных: высокочастотные сигналы затухают, потому что линии электропередач ведут себя как фильтр нижних частот.
Высокая стоимость бытовой техники: стоимость модема PLC часто выше, чем модема телефонной линии
Шум: Типичными источниками шума являются электродвигатели щеток, люминесцентные и галогенные лампы, импульсные источники питания и диммеры.Шум в линиях электропередач искажает цифровые и аналоговые сигналы.

Применение связи по линиям электропередач

Рынок ПЛК динамично расширяется. Расширенные услуги в области энергетики включают такие приложения, как автоматическое считывание показаний счетчиков, программируемые контроллеры и управление спросом и предложением. Существует несколько применений сетей ПЛК в домах: общий Интернет, принтеры, файлы, управление домом, игры, распределенное видео и удаленный мониторинг / безопасность.

Альянс Homeplug Powerline Alliance был основан Cogency, Conexant, Enikia, Panasonic, Intellion, Netgear, RadioShack Co., Sharp, Cisco Systems, Motorola, Texas Instruments и другие партнеры. Он был создан, чтобы предоставить форум для создания открытых спецификаций для высокоскоростных домашних сетевых продуктов и услуг, обеспечивающих скорость передачи данных до 14 Мбит / с. Стандарт Homeplug использует OFDM в пакетном режиме в качестве модуляции физического уровня. Он использует комбинацию сложной упреждающей коррекции ошибок, чередования, обнаружения ошибок и автоматического повторного запроса. Протокол управления доступом к среде — CSMA / CA.

Рисунок 4. Блок-схема системы ПЛК Homeplug [1]

Консорциум European Home System (EHS) определяет протокол связи между бытовой техникой и центральным процессором в доме.Он охватывает несколько типов носителей для передачи управляющих данных, мощности и информации. Все используют подуровень управления логической связью.

Powernet направлен на разработку когнитивной широкополосной связи по принципу «включай и работай» по линиям электропередач (CBPL). Коммуникационное оборудование соответствует нормативным требованиям, касающимся электромагнитного излучения, и может обеспечивать высокую скорость передачи данных при использовании низкой спектральной плотности мощности передачи.

Исследовательская группа IEEE BPL разработала стандарты для «широкополосного оборудования по линиям электропередач», «Требования к электромагнитной совместимости оборудования связи по линиям электропередач — методы тестирования и измерения», управления доступом к среде передачи данных и спецификаций физического уровня.

Список литературы

[1] https://www.researchgate.net/publication/3227750_Power_line_communication_An_overview

[2] https://library.e.abb.com/public/e592d40970c750a8c12571930041e152/50-53%202M633_ENG72dpi.pdf

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Power-line_communication

Широкополосная связь по линиям электропередач — обзор

14.4.3 Широкополосная передача данных по линиям электропередач среднего напряжения

Связь по линиям электропередач представляет собой привлекательную технологию для передачи агрегированной информации интеллектуального счетчика, полученной домашними сетями, без повышенных затрат и времени на внедрение, необходимых для известные решения на основе беспроводных и оптических волокон.Действительно, как районная сеть, широкополосная линия электропередачи (BPL) является хорошим кандидатом для передачи данных из-за уже установленной и широко распространенной инфраструктуры распределения электроэнергии [8] [9].

Идея ПЛК возникла в 1838 году, когда была предложена система дистанционного измерения для контроля уровня заряда батарей на объектах, удаленных от телеграфной системы. Первая система несущей частоты начала работать на высоковольтных линиях в диапазоне частот 15–500 кГц для приложений телеметрии в 1922 году.Первая система, предназначенная для работы в электрических сетях среднего и низкого напряжения (LV), была использована для удаленного включения уличного освещения и изменения тарифов в 1950 году с использованием несущей частоты от 100 Гц до 1 кГц в однонаправленной связи, установленной через систему управления. сигналы [10]. Позже системы двунаправленной узкополосной связи были разработаны для таких приложений, как управление и телеметрия электронных устройств, динамическое управление тарифами, управление нагрузкой и запись профиля нагрузки. В настоящее время технология PLC была усовершенствована, что позволило улучшить скорость передачи, безопасность и качество обслуживания, обеспечивая высокопроизводительную передачу для широкополосных услуг, таких как потоковое видео, Интернет и доступ к облаку [11].

Однако ухудшения, вызванные высокой избирательностью, наблюдаемой в частотной характеристике его канала, импульсным шумом и частотными помехами, вызванными радиовещательными станциями и электрическими устройствами, подключенными к одной и той же сети, представляют некоторые проблемы, которые необходимо преодолеть для удобной связи BPL [12]. Распределительные сети на уровнях среднего напряжения, состоящие из воздушных многожильных линий передачи, могут использоваться не только для удаленного измерения, но и для двунаправленных приложений с высокой скоростью передачи данных в реальном времени в древовидной топологии, как показано на рис.14.9 [13]. Помехи и импульсные шумы в распределительных линиях электропередачи среднего напряжения не так сильны по сравнению с сетью низкого напряжения из-за количества и типа подключенных к электросети устройств [13]. По этой причине использование линии электропередач среднего напряжения в качестве канала для связи по линиям электропередачи вызвало широкий исследовательский интерес в отраслях и академических кругах.

Рис. 14.9. Широкополосная связь по линиям электропередачи как решение PLC для межсетевого взаимодействия в соседних сетях умных энергосистем.

Сеть широкополосных линий электропередачи, показанная на рис. 14.9, состоит из ряда пользователей терминала, которые передают / принимают информацию на совместно используемой среде на / от централизованной станции. В сети с большой досягаемостью, когда разные устройства подключены к одному и тому же главному оборудованию, могут быть вставлены ретрансляторы для увеличения покрытия. В типичной древовидной топологии ПЛК центральный главный узел концентрирует и управляет всем восходящим и нисходящим трафиком в сети [14]. Обычно он назначает ресурсы всем узлам ячейки BPL с помощью маркера в соответствии с требованиями QoS.

Повторитель действует как главный узел, разделяя выделенный канал между подчиненными узлами в соответствии с потоками трафика, классом обслуживания и источником / местом назначения. Следовательно, он будет подчиненным своего хозяина, который может быть централизованным главным или другим повторителем, и главным его подчиненным. Подчиненные устройства низкого и / или среднего напряжения — это оборудование, установленное рядом с интеллектуальными счетчиками, электростанциями, интеллектуальными заводами и домом клиента. Подчиненное устройство должно подписаться на сеть, прежде чем сможет получить доступ к каналу, что означает, что оно должно выбрать ведущее устройство, которое назначает время доступа к каналу.Мастер должен выполнить процесс проверки, чтобы проверить подчиненное устройство как сетевое устройство [15].

Связь по сетям электроснабжения с годами улучшилась. Организация по стандартизации, консорциумы и ассоциации, такие как Европейский институт телекоммуникационных стандартов электросвязи по линиям электропередач (ETSI-PLT), HomePlug Powerline Alliance, Исследовательская группа BPL Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE), POWERNET, Open PLC European Research Alliance (OPERA) и Universal Powerline Association (UPA) возникли для разработки этой технологии.В настоящее время оборудование BPL, способное передавать услуги широкополосной связи по электросети в диапазоне частот 1–50 МГц и ширине полосы 10, 20 и / или 30 МГц, является относительно распространенным явлением. Для улучшения передачи данных на физическом уровне используются оптимизированные методы кодирования, модуляции и исправления ошибок, что обеспечивает отличную связь между устройствами BPL и скорость передачи данных до 200 Мбит / с в этом диапазоне частот [9] [10].

Одной из наиболее важных характеристик каналов ПЛК является их частотная избирательность из-за отражений, вызванных рассогласованием импеданса.Сеть воздушных линий среднего напряжения также демонстрирует характеристики затухания и прохождения нижних частот, что ограничивает полосу пропускания, которая должна использоваться при связи. Более того, явление, изменяющееся во времени, происходит из-за изменений топологии, кабелей и подключенных нагрузок. Для преодоления этих недостатков в некоторых устройствах BPL были реализованы методы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM) с присущей им адаптируемостью в присутствии частотно-избирательных каналов, устойчивостью к импульсному шуму и высокой спектральной эффективностью.Среди нескольких поднесущих OFDM может использовать разные уровни модуляции в адаптивном отображении после оценки канала с помощью пилотных символов, чтобы максимизировать пропускную способность канала [10] [12].

Полезная методология разработки и внедрения технологии BPL в линиях электропередач среднего напряжения получена из блок-схемы, показанной на рис. 14.10. Помимо функций, реализованных в некотором современном оборудовании, он считает, что ретрансляторы следует использовать, если расстояние между линиями BPL превышает 400 м [15].

Фиг.14.10. Методология, используемая для проектирования и внедрения BPL в линиях электропередач среднего напряжения.

Физическая топология сети среднего напряжения, расстояние между электрическими опорами и уже установленной инфраструктурой, электронные устройства, которые уже существуют в любой сети связи, и детали заземления должны быть предоставлены для первоначального анализа сети среднего напряжения. Действительно, полезная информация о расстояниях проводки, количестве и локализации ответвлений (эхо-сигналов) и наличии таких устройств, как батарея конденсаторов, важна для решения технических проблем, связанных с затуханием, многолучевым распространением, шумом и помехами [ 8].Со всеми запрошенными полезными данными и на основе предположений и особенностей каждого приложения методология должна определять сетевые требования, такие как скорость передачи данных, задержка и осуществимость. Режим работы и QoS следует учитывать при сертификации оборудования BPL местными нормативными знаками.

Блок-схема на рис. 14.10 показывает, что измерения частотной характеристики поля чрезвычайно важны для оценки уровня сигнала в каждой секции сети. Измерения спектров и отношения сигнал / шум (SNR) должны выполняться в сети среднего напряжения с использованием приобретенного оборудования BPL для поддержки полосы пропускания системы, режима работы и количества назначенных ретрансляторов во время проектирования сети PLC.Физические и логические топологии ПЛК разрабатываются и проверяются впоследствии с учетом расширения сети, которое потребует будущие интеллектуальные сети.

Что такое связь по линиям электропередач (ПЛК)?

Что означает связь по линии электропередачи (ПЛК)?

Связь по линиям электропередач (PLC) обеспечивает широкополосную передачу данных по проводникам, уже используемым для передачи электроэнергии, с использованием модульного сигнала. Обычно это делается с помощью домашней или внутренней проводки, но также может быть выполнено через систему распределения электроэнергии.

Использование технологии PLC включает передачу радиопрограмм, механизмы переключения управления коммунальными предприятиями, защиту линии передачи и автоматическое считывание показаний счетчиков. Есть также некоторые автомобильные применения, где данные, голос и музыка передаются по линии питания от батареи постоянного тока (DC) со специальными фильтрами для фильтрации линейного шума.

Этот термин также известен как оператор линии электропередачи, цифровая абонентская линия линии электропередачи (PDSL), электросеть, связь по линии электропередачи (PLT), сеть линий электропередачи (PLN) и широкополосная связь по линиям электропередачи (BPL).

Techopedia объясняет связь по линиям электропередач (PLC)

Необходимо использовать одну из технологий, чтобы трансформаторы системы распределения электроэнергии не препятствовали выходу модульного сигнала за их пределы. Кроме того, линии электропередач имеют ограниченную способность передавать высокие частоты. Одна технология называется E-Line. Это позволяет проводнику функционировать как волновод, обеспечивая передачу радиочастотных сигналов и полнодуплексную связь со скоростью передачи многих Гбит / с. Однако без этой или аналогичной технологии скорость передачи ограничивается всего несколькими сотнями бит / с.

Трассы могут составлять много миль. Однако для ЛВС более короткие линии передачи позволяют работать со скоростью Мбит / с. Этого достаточно для одного этажа офисного здания или дома и устраняет необходимость в выделенных кабелях для передачи данных.

Потребители могут приобрести комплекты адаптеров Powerline, чтобы установить проводное соединение с использованием существующей домашней проводки для создания собственной локальной сети. Используя порт Ethernet на своем компьютере, многие домашние развлекательные устройства могут быть подключены с помощью существующей домашней проводки.Эти устройства могут включать в себя телевизоры, игровые консоли, проигрыватели Blu-ray и видеобоксы в Интернете. Один адаптер подключается к электрической розетке рядом с компьютером, а второй (а также третий, четвертый и т. Д.) Подключается к электрической розетке рядом с телевизором, игровой консолью или другим устройством. Стандарт для домашних адаптеров был установлен HomePlug Powerline Alliance.

BPL, также известный как Интернет по линиям электропередач, позволяет использовать технологию PLC для доступа в Интернет через обычные линии электропередачи.Это часто используется в удаленных местах с ограниченным или отсутствующим доступом в Интернет по кабелю или PDSL-соединениям. Проблемы включают в себя отсутствие стандартов и работу с шумной средой линий электропередач, что может привести к щелчкам или щелчкам в линии при включении или выключении устройств.

По состоянию на начало 2010 года к сетям Powerline применяются два разных набора стандартов. HomePlug AV и IEEE 1901 созданы для дома. Другой стандарт для интеллектуальных сетей и использование BPL для данных и телеметрии используется поставщиками электроэнергии для внутренней и внешней связи.В Северной Америке группа стандартов IEEE контролирует эти действия по стандартизации.

Связь по линии электропередачи постоянного тока

— Новости силовой электроники

В этом проекте описывается метод использования линии электропередачи постоянного тока для передачи данных с одновременной подачей электроэнергии без перебоев. Это достигается с помощью схем связи RLC вместе с программируемой ИС GreenPAK ™ со смешанными сигналами, обеспечивающей модуляцию (TX) и демодуляцию (RX).

Работа TX / RX

Коммуникационный сигнал на этой линии питания модулируется ключом включения-выключения (OOK).ИС GreenPAK выполняет модуляцию / демодуляцию OOK цифровых сигналов UART с использованием несущих 62 кГц, генерируемых внутри схемы. На рисунке 1 показана связь UART между сторонами A и B. TXD_ и RXD_ — это цифровые сигналы UART, видимые системным MCU на каждом конце; PL_TX / RX — это сигналы, подключенные к / от линии питания.

Рисунок 1: Временная диаграмма работы

Анализ цепей

Схема связи RLC показана на рисунке 7. Анализ относится к схеме с неидеальным (передний фронт равен 10 нс) ступенчатым сигналом.Модель в s-области неидеального ступенчатого сигнала может быть получена с помощью преобразования Лапласа выражения во временной области.

Модель схемы в s-области получается заменой компонентов схемы на ее модель в s-области и упрощением полученного выражения (a> b> c> d). Этот процесс показан на рисунке 2. R1 представляет собой выходное сопротивление GPIO.

Рисунок 2: Упрощение схемы RLC в s-домене

Умножьте режим схемы на входной сигнал, чтобы получить функцию отклика в s-области:

Отклик во временной области может быть получен путем выполнения обратного преобразования Лапласа функции:

Кривая отклика показана на рисунке 3.Передние и задние фронты PL_TX преобразуются в импульсы. Рисунок 4 суммирует влияние схемы. Чтобы предотвратить получение на вывод PL_RX отрицательного напряжения, импульс смещается постоянным током на VDD / 2 цепью RC-R.

Рисунок 3: Ответ цепи RLC Рисунок 4: Временная диаграмма цепи

GreenPAK дизайн

SLG46108V, разработанный в бесплатном программном обеспечении GreenPAK Designer, показан на рисунке 5 (файл проекта доступен онлайн здесь).

Рисунок 5: Дизайн SLG46108 GreenPAK

Pin7 (UART_TX) используется для приема сигнала последовательного порта.После модуляции он отправляется в линию питания через контакт 8 (PL_TX / RX). Контакт 7 (UART_TX) установлен как цифровой вход без триггера Шмитта с подтягивающим резистором.

Сигнал, полученный от PL_TX / RX, демодулируется и выводится на вывод 6 (UART_RX), вывод 6 устанавливается как двухтактный цифровой выход.

Pin8 (PL_TX / RX) настроен как цифровой вход / выход. Когда Pin7 (UART_TX) находится на низком уровне, PL_TX / RX находится в режиме вывода, в противном случае он находится в режиме ввода.

Эта конструкция предназначена для скорости передачи 9600 бит / с, поэтому несущая частота должна быть больше 48 кГц.Мы настраиваем режим питания OSC на принудительное включение, частоту OSC на 2 МГц / 8, на выходе 0 секунд делитель на 4, чтобы получить несущую 62,6 кГц.

Как показано на рисунке 1, когда UART_TX находится на низком уровне, PL_TX / RX выводит несущую. Когда UART_TX находится на высоком уровне, PL_TX / RX находится в состоянии входа с высоким импедансом.

После того, как PL_TX / RX прекращает вывод несущей и повторно смещается к VDD / 2 схемой RC-R, мы можем начать демодуляцию входного сигнала с помощью PL_TX / RX. Время, необходимое для повторного смещения к VDD / 2, можно измерить с помощью осциллографа.Мы устанавливаем DLY3 на задержку нарастающего фронта 24us, которая больше измеренного времени, 2-битный LUT3 устанавливается на высокий уровень, когда входы DLY3 имеют низкий уровень.

Как показано на рисунке 6, PL_TX / RX принимает сигнал от линии электропередачи и преобразует его в цифровой импульс, затем он демодулируется DLY1 (задержка нарастающего фронта 16us). Чтобы гарантировать, что время низкого уровня после демодуляции равно времени до модуляции, задержите демодулированный сигнал на DLY0 (задержка заднего фронта 16us).

Поскольку напряжение смещения PL_TX / RX равно VDD / 2, когда PL_TX / RX находится в режиме цифрового входа, устройство потребляет примерно 70 мкА дополнительного тока.

Рисунок 6: Демодуляция

На рисунке 7 показана схема интерфейса линии питания на печатной плате с разъемами SLG46108. На рисунке 8 показано изображение печатной платы с прототипом. Два гнезда IC подключаются непосредственно к гнезду 2 × 10, как показано на Рисунке 9.

Рисунок 7: Схема печатной платы Рисунок 8: Печатная плата с прототипом

Плата была протестирована с двумя платами Arduino, как показано на рисунке 9, Arduino A с питанием от USB, Arduino B с питанием от линии питания. На рисунке 10 показано программирование Arduino, использованное в тесте.Arduino A отправляет символ «A» каждые 10 мс, Arduino B возвращает полученный символ. На рисунке 11 показан сигнал, полученный в ходе теста. На рисунке 12 показаны детали сигнала, отправленного PLA_TX / RX. На рисунке 13 показаны детали импульса, принятого PLB_TX / RX.

Рисунок 9: Тестирование с Arduino Рисунок 10: Программирование Arduino Рисунок 11: Формы сигналов связи по линии электропередачи Рисунок 12: Детали сигнала, отправленного PLA_TX / RX Рисунок 13: Детали сигнала, полученного PLB_TX / RX

Заключение

В этой статье описывается, как реализовать недорогую связь по линиям электропередачи постоянного тока с низким энергопотреблением на основе GreenPAK и емкостной связи.По сравнению с другими решениями, основным преимуществом GreenPAK является то, что метод связи или контент можно изменять по мере необходимости. Например, вы можете легко изменить несущую частоту в соответствии с требуемой скоростью передачи данных. Кроме того, вы можете использовать DFF внутри GreenPAK IC для формирования параллельно-последовательных компонентов, напрямую сериализовать состояние ввода-вывода и передавать его в линию питания без участия MCU.

Управление HD44780 по линии питания / Хабр

Power-line communication. Часть 1 — Основы передачи данных по линиям электропередач

Проводник

Полезный сигнал

Шум

Протокол

Проводник

Синхронизация

Полезный сигнал

Шум

Протокол

Формат кадра

Передача данных по линии питания постоянного тока (DC Power Line Communication, PLC)

Особенности

Наши информационные каналы

О компании Texas Instruments

Передача данных в промышленных сетях на основе RS485

Часто задаваемые вопросы — Технологии связи по электросети (Power Line Communication, PLC)

Ввод сигнала связи по линиям электропитания постоянного тока

Связь по ЛЭП

Что такое связь по линии электропередач (ПЛК) и как она работает

Что такое связь по линии электропередач?

Введение в связь по линиям электропередач

Широкополосная связь по линиям электропередач — обзор

14.4.3 Широкополосная передача данных по линиям электропередач среднего напряжения

Что такое связь по линиям электропередач (ПЛК)?

Что означает связь по линии электропередачи (ПЛК)?

Techopedia объясняет связь по линиям электропередач (PLC)

— Новости силовой электроники

Работа TX / RX

Анализ цепей

GreenPAK дизайн

Заключение

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики