摘 要： 針對在小數(shù)據(jù)量,、弱實時性和長距離通信場合中電力載波通信電路復(fù)雜的問題,，提出一種電路簡單、成本低的二線制總線,。利用時分復(fù)用的原理,，設(shè)計了二總線能量/信息傳輸電路，包括通信電源電路,、節(jié)點能量接收和信息調(diào)制電路,。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)幀地址優(yōu)先發(fā)送的原則,，設(shè)計了具有總線仲裁機制的通信協(xié)議,。在智能地下車庫中的應(yīng)用表明,，該設(shè)計能夠完成能量和信息的分時傳輸,，易于工程實現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 現(xiàn)場總線,；總線供電,；時分復(fù)用
在樓宇消防、小區(qū)安防和環(huán)境監(jiān)控等系統(tǒng)中,，由于系統(tǒng)的通信距離較長,、節(jié)點多，通常采用便于施工布線的二線制電力載波的技術(shù)方案[1-3],。在通信距離較長時,，線材成本優(yōu)勢明顯，但是,，通信節(jié)點通過耦合電路把數(shù)據(jù)耦合到傳輸能量的電力線上,，需要復(fù)雜的電路及專用信號調(diào)制芯片，使得設(shè)備制造成本高[4-5],。此外,，在這些場合通信數(shù)據(jù)以控制信息或狀態(tài)信息為主，信息量相對較少；通信實時性相對弱,，時間響應(yīng)在秒級,；監(jiān)控節(jié)點能耗相對較小[6-7]。為此,，本文研究了一種結(jié)構(gòu)簡單,、成本低的低壓電力線通信，并應(yīng)用于類似場合,。
1 總線的原理
本文總線系統(tǒng)中的二線分別為P線和C線,，P線用于傳輸能量和信息，C線為電源和信號的參考接地,?？偩€系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示?？偩€系統(tǒng)由通信電源和通信節(jié)點組成,，通信電源用于提供時分的能量和通信調(diào)制電壓，并通過P線輸出,；通信節(jié)點并聯(lián)在總線上,，分為主機節(jié)點和從機節(jié)點，只有主機節(jié)點能主動發(fā)起通信,。
P線上分時進行能量和通信調(diào)制電壓的傳輸,，周期各為10 ms，波形如圖2所示,。在能量周期Te,，總線提供正弦半波能量；在通信周期Ts,，總線提供直流信號,，供通信節(jié)點進行通信調(diào)制。
圖6中,，停車場服務(wù)器通過轉(zhuǎn)接器連接到總線,，作為總線中唯一的主機。地感線圈傳感器和燈光指示器從總線取電,，作為總線上的從機不斷地應(yīng)答主機,。計算機通過串口和轉(zhuǎn)接模塊連接。轉(zhuǎn)接模塊基本電路和圖4,，增加了MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片,，并且計算機DB9的1腳DCD接圖4中的RTX，用于檢測Ts周期,。上位機采用C++builder6開發(fā),，利用MSComm32控件實現(xiàn)通信,。采用STC12C5628單片機控制地感線圈和LED燈光指示控制器，采用Keil C51開發(fā),。
當有車輛進入地下車庫時,，服務(wù)器根據(jù)停車的目標車位規(guī)劃引導(dǎo)路徑，按照幾個鋪設(shè)的關(guān)鍵地感線圈的狀態(tài)啟動附近的LED燈光指示器,，引導(dǎo)車輛停車,。服務(wù)器根據(jù)一段時間地感線圈的數(shù)據(jù)計算該地區(qū)的汽車數(shù)量，當累計達到一定值時啟動該地區(qū)的風機進行通風,。
本文研究了一種結(jié)構(gòu)簡單,、成本低的二線制現(xiàn)場總線，適用于消防,、安防等特定場合,。利用總線分時復(fù)用實現(xiàn)了在兩根線上分別對能量和信息的傳輸，大大簡化了調(diào)制和接收電路,?？偩€仲裁機制較好地解決了沖突問題。但是本系統(tǒng)還存在一些問題,，如通信速率低和靈敏度調(diào)節(jié)繁瑣等,，需要進一步研究。
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