Проста схема передачі інформації по низьковольтним силовим лініям. Передача сигналів керування по шині живлення

Після ознайомлення з нижченаведеним матеріалом жарт про «кілер Ethernet-карт», що представляє собою патч-корд зі штекером RJ-45 на одному кінці і вилкою підключення до мережі 220 В на іншому, вже не здасться настільки дотепною. Щоправда, у розрив цього дроту потрібно буде включити відповідний PowerLine-адаптер.

Відомий жарт про те, що більшість винаходів походить від людської ліні, дуже добре застосовується до мереж передачі даних. З того часу, як наявність зв'язку між комп'ютерами в офісі стала обов'язковою, а Ethernet перетворилася на стандарт де-факто, не припинялися спроби зробити цей зв'язок ще простіше, наприклад, позбувшись необхідності прокладання додаткових кабелів.

Про різні технології, що дозволяють «заощадити» на розведенні окремої мережної інфраструктури, ми вже писали не раз, наприклад про HomePNA, що передбачає використання телефонної проводки, або про бездротові мережі стандарту Wi-Fi/802.11x. Технологія ж, про яку йтиметься сьогодні, використовує для побудови локальних мереж... звичайну електропроводку, яка існує в будь-якій будівлі.

Технологія PowerLine має складну та мінливу долю. Кілька разів їй пророкували центральне місце у розвитку домашніх інформаційних мереж. Потім «забували» про неї, щоб у міру вдосконалення технологічної бази знову повернутись і проголосити її чи не панацеєю. Не балували увагою цей сектор ринку ні дослідні агенції, ні IT-видання (як з'ясувалося, у Рунеті є всього пара більш менш серйозних публікацій на цю тему, а в Uanet і того менше).

Почасти бажаючи заповнити інформаційний вакуум, частково у зв'язку з черговою хвилею комерційного інтересу до цієї демократичної і, на перший погляд, надзвичайно простої ідеї, ми вирішили продовжити розмову, розпочату в огляді «PowerLine Networking, або Гігабіти з електророзетки», доповнивши його розповідю про тому, ціною яких зусиль досягається стійка робота через мережу харчування. До уваги читачів пропонуються детальний огляд технології PowerLine, а також тести та наші враження від експлуатації пристроїв, які за досить прийнятними цінами вже реально присутні на вітчизняному ринку.

Ви вже нас зовсім за дурнів не тримаєте.
Ви тут у проекті вказали 70 метрів кабелю та 10 мережевих розеток.
А у нас що, на вашу думку, комп'ютери досі від сонячної
енергії харчувалися? Ви, можливо, і дірки нові свердлити зібралися?
(З обговорення калькуляції на мережу, 1996)

З усієї цієї досить комічної історії, коли довелося довго й аргументовано доводити фінансовому директоруневеликої компанії, що інформаційний кабель і розетки дійсно укладати і монтувати потрібно, адже мережа живлення – це одне, а інформаційна мережа – абсолютно інше, запам'яталося фінальне питання, що символізує прощання з останньою надією: «То що, за тими ж проводами ніяк не можна?» . Якщо заплющити очі на деяку «нетехнічну» постановку самого питання, цю людину досить легко зрозуміти. Щойно закінчився шикарний ремонт особняка, і необхідність роботи організації з добре налагодженою системою «дискетообігу», розміщеної всього в чотирьох приміщеннях на трьох поверхах, в єдиній мережі диктувалося міркуваннями престижу, ніж нагальною потребою.

Чи можна було на той час відповісти на це запитання ствердно? У далекому 1996 р. немає. Бездротові мережі дорого і нестабільно. Як технології, що нині живуть, і протоколи передачі по енергомережах (X-10, CEBus, LONWorks), так і безліч інших, з рекламних смуг обіцяють «наситити інтелектом наше житло» і згодом безслідно канули в Лету, були на вітчизняному ринку скоріше екзотикою. Вони характеризувалися або низькою швидкістю обміну, або слабкою перешкодою, або першим і другим одночасно, і відлякували невиправдано високою вартістю кінцевих пристроїв.

PowerLine: дитинство, юність

…і досвід, син помилок важких…

А тим часом історія зберегла багато спроб використання як фізичного середовища для обміну даними «непристосовані» дроти. Простіше, зрозуміло, оперувати з телефонними «мідними парами» їх параметри були стандартизовані, а до правил прокладки пред'являлися досить жорсткі, уніфіковані в ряді країн, вимоги. Напевно, тому першою життєздатною технологією передачі альтернативних проводів стала технологія, запропонована компанією Tut Systems (середина 90-х років). Як відомо, на її основі незабаром ухвалили стандарт передачі даних по телефонній проводці, HomePNA 1.0. Нехай перша версія цього стандарту не була дуже «просунутою», але в мережі HomePNA 1.0, що налічує до 7-10 комп'ютерів, в цілому вдавалося отримати 1 Mbps при дальності між ними порядку 100-150 м.

Хоча домашня мережева проводка з ряду причин, до яких ми повернемося пізніше, середа ще менш благодатна, ідея використовувати один транспорт для живлення пристроїв і передачі керуючих сигналів сягає своїм корінням чи не до початку ери електрики. У патентних анналах 20-х років XX століття вдалося виявити пропозицію, засновану на «...використанні тонів кількох голосових [звукового діапазону. ¦ Прим. автора] частот для включення та відключення пристосувань по проводах, якими воно живиться». Причому як задатчик управляючого сигналу в розширеній патентній формулі заповзятливий автор «застовпив» вживання свистка і мікрофона з підсилювачем.

А ось об'єктивно стверджувати, хто саме зробив наступний вирішальний крок «у ​​розетку», досить складно – розвиток технології представляв довгий ланцюжок із тактичних дослідницьких перемог та стратегічних ринкових поразок. Проведені пошукові роботихарактеризувались розрізненістю і відрізнялися за напрямами: одні компанії ставили собі завдання позбутися додаткових проводів під час передачі аудіосигналів, внаслідок їх роботи вже у 40-х роках з'явилися різні «бебіфони» і «інтеркоми». Інші (це вже відноситься до кінця 70-х) кинули сили на перешкодно захищені системи управління по мережі живлення, для функціонування яких не були потрібні високі швидкості обміну. Треті шляхом різних витонченостей намагалися «втиснути» смугу, яку займає відеосигнал (вона становить одиниці мегагерц), у звичайний кабель живлення. Щоправда, практично часто з'ясовувалося, що економічна ефективністьвід використання цих рішень, як правило, виявлялася уявною.

Стало очевидно, що втілюючи хоч і хитромудрі, але, по суті своїй, аналогові чи квазіцифрові підходи до формування, кодування та передачі інформації і будучи пов'язаними існуючими на той момент технологічними обмеженнями (як: висока вартість DAC, ADC та інших компонентів тракту цифрової обробки сигналів), комерційних версій "серйозних" пристроїв не створити. Це, зрештою, охолодило запал запалачів, і добрий десяток років ідея потихеньку «варилася у власному соку». Однак досі на ринку можна знайти зв'язні (інтеркоми, міні-АТС), що працюють по мережевих проводах, і нескладні керуючі пристрої (наприклад, запаленням кількох ламп у люстрі), що випускаються серійно, а в Internet - зустріти опис оригінальних проектів і різних цікавих конструкцій: від аматорських (як правило, що використовують для формування набору команд тони звукового або ультразвукового діапазону частот) до датчиків, дешифраторів та командоапаратів для потреб промислової електроніки.

І як би по-дитячому примітивно не виглядали ці пристрої з висот технологічного розвитку сьогодні, саме завдяки ряду концептуальних рішень тих років ми можемо сьогодні розповісти про пристрої передачі інформації по проводах мережі живлення, які на практиці довели, що здатні забезпечити високу швидкість і схибленість процесу обміну і мають достатній ресурс для адресації пристроїв в мережі. Останній факт є особливо важливим при масовому поширенні, оскільки визначає можливість однозначно ідентифікувати, до кого направлена ​​інформація. Для тих, хто вважає цю вимогу не такою критичною, нагадаємо американський анекдот, який розповідає про те, як натискання на кнопку мережевого пульта. дистанційного керуваннякавоваркою (мабуть, що працює на принципах, близьких до вищезгаданого патенту!) призвело до виконання команди на розморожування холодильника та включення поливу газонів на ділянці у сусіда.

Період юності у розвитку технології зазвичай пов'язується з цілим рядом проведених у 1997-2000 рр.. експериментів щодо передачі даних та голосу в рамках пілотних проектів провідних дослідницьких лабораторій. Крім маловідомих на той момент компаній, у них брали участь такі гіганти телекомунікаційної індустрії, як Siemens, Nortel та кілька провайдерів послуг зв'язку Німеччини та Великобританії. І хоча плани будувалися воістину наполеонівські (Norweb Telecom встиг укласти договори з десятком провідних енергокомпаній Євразії) і обіцянки лунали щедро (1,5 пфеніг за хвилину роботи в Internet), ідеї широкомасштабного використання електропроводки вкотре «не пощастило».

Пояснень і причин цьому можна навести безліч: і високий рівень побічних випромінювань пристроїв, і їх вартість, порівнянна з ціною DSL- і кабельних модемів, і конструктивна недосконалість кінцевих пристроїв, і ПЗ до них, що нестабільно працює, і жорсткий пресинг з боку великих телекомунікаційних компаній. Все це так, але, на думку автора, не останню роль тут відіграли допущені маркетингові помилки, пов'язані з особливостями сприйняття рішень тими, кому вони адресувалися. Згадаймо, що саме на ці роки припала переможна хода «витої пари» під гаслами «Fast Ethernet в кожен офіс». І відповідальні за невеликі офісні мережі фахівці, які намучилися з BNC-роз'ємами та кінцевими термінаторами, були явно не схильні до експериментів з новою і до того ж досить сирою технологією, яка не обіцяла високих швидкостейі успадкованою топологію «коаксіального» Ethernet, що набрид. Що ж до обережних рядових бюргерів, що беруть участь в експериментах… Розрахунок на те, що вони відстоюватимуть технологічне рішення, нехай навіть дуже перспективне, на шкоду своїм поточним потребамі фінансовим інтересам, як неодноразово свідчить історія розвитку техніки, заздалегідь приречений: «...йому покажеш мідний гріш і роби з ним що хочеш».

Нехай перші спроби поставити на комерційну основу організацію домашніх мереж і «роздачу» Internet не призвели до очікуваного перевороту на ринку телематичних послуг, вже в 2001 р пристрої, що серійно випускаються, зі скромним написом «HomePlug 1.0» довели в ході експлуатаційних випробувань, проведених у 500 що ефективна роботачерез мережу електроживлення можлива у 98% випадків.

Мал. 1. Перспективи, намальовані аналітиками, вселяють оптимізм.

Закладені в стандарт надійність, живучість і досить велика швидкість, на думку аналітиків, змусили замислитися телефонні компанії, наскільки міцно вони утримують свій шматок пирога, що послужило одним з факторів подальшого зниження цін на послуги з підключення до Мережі.

Надання послуг з доступу в Internet є найбільш привабливою, хоча і не єдиною сферою застосування технологій передачі інформації з проводів живлення. На сьогодні всі відомі напрямки, в рамках яких бачиться розвиток подібних систем як основи обміну інформацією через мережі живлення, можна спробувати умовно поділити на три групи.

Група перша. Середовище для інформаційного обміну між приладами контролю та управління системами домашньої автоматики

Будинок, повний електроприладів і гостинно обслуговуючи своїх господарів, з'явився у фантастичних романах Рея Бредбері ще у 60-х роках. І досі більшістю з нас ці ідеї сприймаються як науково-популярна фантастика, аж ніяк не дешева і не життєво необхідна. Але ж у вихідній ідеї зв'язати воєдино контролер (блок управління), комп'ютер, принтер, телефон, датчики клімат-контролю та різні виконавчі пристрої (як то: керовані вимикачі, кондиціонер, обігрівачі, кухонні побутові прилади, акваріум і систему поливу газону) нічого соромного і надприродного не міститься. Більше того, вже доступні для реалізації її окремі елементи сьогодні можуть і повинні розглядатися як базис для створення комфортної, автономної, безпечної та енергозберігаючої (за деякими оцінками до 20-25% витрат) системи управління майбутнього. Можна припускати, що з подальшим зростанням вартості енергоносіїв та електроенергії терміни її окупності знижуватимуться. І хочеться вірити, що вже в найближчому майбутньому значні початкові вкладення перестануть бути серйозною перешкодою для їх впровадження…

Зрозуміло, що таке єдине середовище, що включає і ПК, і комп'ютерну периферію, і побутові пристрої, зможе функціонувати лише за наявності локальної інформаційної мережі, основна вимога до якої є високий і гарантований рівень надійності, що обумовлюється, в першу чергу, ступенем досконалості використовуваної технології обміну. даними. Очевидно і те, що поява інтерфейсних гнізд для підключення USB, FireWire або Ethernet на чайнику, пилососі або світильнику-бра навряд чи сприйме покупець з радістю. Хоча не зарікатимемося ¦ напевно знайдеться виробник, який примудриться не тільки інтегрувати все це у свою кавоварку, а й переконати клієнта в тому, що той мріяв про це все своє життя.

До речі, саме з появою нових версій технологій передачі інформації пов'язується процес переосмислення концепції домашньої системи безпеки, що включає широкий спектр датчиків (пожежників, руху, розбиття скла та ін.), підсистем моніторингу (у тому числі камер стеження), засобів пожежогасіння та управління доступом до об'єктів. Тут слід розставити акценти. Поки що мова може йти про «охоронки», що застосовуються як допоміжні (або доповнення до наявних, або автономні), адже для підключення до централізованої охоронної або пожежної системиможе бути потрібний відповідний сертифікат як на датчик, так і в цілому на технологію передачі цієї інформації. По ряду попередніх оцінок, технічні характеристикитаких рішень охоронних систем(в першу чергу за критеріями надійності і захищеності каналу передачі) можна порівняти або навіть краще, ніж у існуючих бездротових.

Група друга. PowerLine Phones & Media

У принципі, на ринку телефонних рішень трапляються і оригінальні пристрої. Так, ще влітку 2002 р. компанія Ascom з Берна повідомила, що розпочала випуск нової серії, побудованої на фірмовому PLC-адаптері. В основі рішення Voice over PowerLine, пропонованого компанією, невеликі симпатичні коробочки, до кожної з яких можна підключати від одного до чотирьох голосових (або факсимільних) кінцевих пристроїв і організовувати до двох пар телефонних переговорів одночасно. У прес-релізі наголошується, що використання продуктів нового типу не погіршує параметрів комп'ютерного обміну в мережі на електропроводці.

В іншому ж рішення для телефонії базуються на стандартних класичних Voice over IP, а адаптерам PowerLine відводиться роль банальних конвертерів середовища Ethernet-to-PowerLine, в роз'єм якого підключається телефонний IP-апарат.

Перший експеримент з передачі музики в рамках ідеї об'єднання побутових електронних пристроїв в єдину домашню інфраструктуру пов'язують з демонстрацією компаній Motorola, Phoenix Broadband і Sonicblue, коли комп'ютер, який підключений до електророзетки відправляв файли, завантажені з Internet, на MP3-плеєр Sonicblue Rio.

Основні вимоги до подібних систем забезпечення певного QoS і, в другому випадку, також задоволення зростаючих «апетитів» додатків потокової передачі аудіо- та відеоінформації з високою якістю. Вони посилюються, якщо таких потоків кілька, або паралельно здійснюється передача даних іншими типами додатків. Практично при використанні пристроїв стандарту HomePlug 1.0 було доведено можливість передачі двох потоків MPEG-1/2 без відчутних затримок при одночасному збереженні мережної активності між п'ятьма-шістьма іншими абонентами. Знаменною подією стала практична демонстрація на Лас-Вегасі, що пройшла на початку 2003 р. Consumer Electronics Show першої передачі зі швидкістю 30 fps високоякісного відео по розгорнутій на стенді мережі PowerLine. Проводився показ компаніями ViXS Systems (розробник чіпів та ПЗ для відео) та Cogency Semiconductor (виробник чіпсету PiranhaT). До речі, повідомляється, що експеримент дублювався трансляцією через WLAN-канал і різницю між першим і другим способами передачі виявити не вдалося.

Група третя. PowerLine Networking та PowerLine Internet

Тенденція збільшення числа комп'ютерів у будинку продовжує набирати обертів, що вимагає появи дешевих і зручних засобів для об'єднання комп'ютерів і периферійних пристроїв у єдину мережу, коли прокладання нових дротів неприпустиме або недоцільне (рис. 2).

Мал. 2. Структура домашньої мережі PowerLine. Підключаємось до intranet/Internet

Однак обговоренням лише одного випадку з'єднання декількох пристроїв в межах однієї квартири або приватного будинку можливості застосування PowerLine не обмежуються.

Другим аспектом застосування технології «мережа поверх живлення» є вирішення проблеми «останньої милі» та «останніх футів» при підключенні до Мережі. Більше того, в 1999 р. таке вирішення проблеми вважалося настільки економічно правильним, що був «розкручений» проект із звучною абревіатурою PALAS PowerLine for Alternative Local AccesS, покликаний всіляко сприяти впровадженню технології на європейський ринок. Розрахунок його учасників виходив з того, що мережі електроживлення покривають до 95% обжитих людиною територій. Осередки такої інфраструктури досить регулярні, та й, за попередніми оцінками, кількість потенційних користувачів, для охоплення яких немає необхідності створювати нову кабельну інфраструктуру, перевищує кількість телефонних абонентів у 1,5–5 разів (залежно від рівня телефонізації регіону). Експерти обґрунтовано вважали, що там, де телефонний зв'язок розвинений недостатньо, попит на підключення до Internetу через електричну мережу буде набагато вище. Щоправда, щодо самої PALAS, то, судячи з стану сайту palas.regiocom.net, особливої ​​активністю робота її членів не відрізняється.

Структура такої інформаційної освіти може бути аналогічною зображеною на рис. 2. Проектну максимальну смугу в перерахунку на одного абонента зазвичай знижують до 300–500 kbps. Однак зростають вимоги до рівня мінімального рівня. інформаційної безпеки(механізмам аутентифікації користувача та шифрування потоків даних) - адже топологія утвореної мережі аналогічна топології коаксіального Ethernet і дозволяє «кожному слухати всіх».

Для тих, кому можливості PowerLine «на прийом» здадуться все ж таки недостатніми, можна запропонувати скористатися вже апробованими рішеннями асиметричного доступу до інформації. Наприклад, з супутника користувач отримує трафік на швидкості до одиниць MBps, а наземними лініями зв'язку пересилає невеликий вихідний трафік. Таке рішення завдання «останньої милі» легко вписується у вищерозглянуту структуру і насамперед орієнтоване на невеликі компанії та вимогливих приватних користувачів.

Однак і тут нам доведеться зробити невеликий відступ, нагадавши про відмінності зарубіжних систем електроживлення від вітчизняної. Якщо у більшості країн світу прийнято підводити дві фази та захисний «нуль», то практично всі квартири українських енергоспоживачів задовольняються підключенням до однієї з трьох фаз мережі 380 В та «нуля», тобто якщо розглядати завдання побудови єдиної мережі на базі багатоквартирного будинку (а максимальна дальність HomePlug-пристроїв це дозволяє), то для об'єднання всіх користувачів у «загальну шину» між «фазами» необхідно буде увімкнути відповідні мости. Не вдаючись особливо схемотехніки цього досить простого пристроюЗазначимо, що завдання створення інфраструктури може виходити за рамки простої інсталяції вже готових, апробованих та сертифікованих на Заході рішень. Хоча за великої кількості клієнтів може бути доцільним об'єднувати три групи (підмережі) в єдину мережу за допомогою відповідного комутатора безпосередньо перед введенням зовнішнього каналу в будинок.

Закінчуючи цей невеликий аналіз, ще раз обмовимося, що спроба розмежувати сервіси більш ніж умовна в розвитку сучасних мережевих технологійНаступною за важливістю тенденцією після підвищення швидкості є прагнення поєднати в єдиному мережевому потоці різні видитрафіку (дані, телефонію, відео). Інша справа, що необхідної смуги пропускання при всіх бажаних сервісах одночасно (а вона, як з'ясувалося, для пристроїв PowerLine навіть менше 10 Mbps) може виявитися недостатньо (рис. 3).

Мал. 3. Тенденція на поєднання всіх груп пристроїв. Чи вистачить смуги?

І нарешті, тим, хто має намір організувати надання послуг з доступу до Мережі, доведеться повернутися до питання розробки комплекту ПЗ для віддаленого адміністрування та моніторингу з розширеними функціями, зумовленими специфікою даної технології. Такий комплект, крім стандартних для цього випадку мережевих можливостей, повинен дозволяти:

• виявити всі пристрої, що знаходяться в мережі, та визначити їх тип ( адаптери Ethernet, USB або карта PCI) і присвоєний виробником MAC-адресу, а також надати адміністратору можливість визначити та присвоїти IP-адресу пристрою;
• вести постійний моніторинг мережі та створювати графіки завантаженості тієї чи іншої ділянки, а також збирати статистику трафіку по кожному з протоколів, що використовуються, оперативно контролювати та перевіряти якість з'єднання з кожним із пристроїв у мережі (на рівні фізичного з'єднання);
• віддалено керувати правами доступу клієнтів до послуги (здійснювати підключення/відключення користувача), змінювати пароль для створення мережі користувача зі своїми налаштуваннями безпеки. Незайвим виявиться можливість оператору призначити, якому з конкретних пристроїв (якщо їх у одного клієнта кілька) дозволити доступ до послуги. Таким чином, можна буде, наприклад, заблокувати інсталяцію користувачем будь-якого придбаного ним самостійно PowerLine-адаптера без узгодження з провайдером послуг.

Забігаючи вперед, відзначимо, що на сьогодні з усіх розглянутих програмних пакетів за функціональністю до цих вимог ближчий за всіх комплект ПЗ Open PowerLine Management від компанії Corinex. До її складу входить утиліта PowerNet Setup Tool, що дозволяє знайти всі MAC-адреси доступних пристроїв PowerNet. Однак на практиці з'ясувалося, що для її роботи потрібна присутність у мережі хоча б одного «рідного» пристрою.

На цьому ми поки що й зупинимося, надавши економістам можливість провести глибший аналіз. Очевидно, що закладений у PowerLine потенціал величезний, і вже на сьогодні використання технології може стати предметом бізнесу, зокрема, для енергозабезпечених компаній. Як приклад можна навести програму «Мосенерго», що проводиться у Зеленограді, колишній «кремнієвій столиці» Росії. На першому етапі передбачається вирішити нагальні проблеми, пов'язані з урахуванням споживання електроенергії та управління системою енергопостачання. На наступному планується надання послуг з доступу в Internet, IP-телефонії, організації телеконференцій та інших.

Технології передачі керуючих сигналів та інформації з мережної проводки

PowerLine ¦ визначення та класифікація

PowerLine, Powerline Communications (PLC) - сімейство технологій зв'язку, які ґрунтуються на використанні існуючої мережі електроживлення (120 В, 220 В тощо) як фізичне середовище поширення інформації.

Як існуючі у межах цих технологій напрями досліджень, і вже реалізовані «в залізі» устрою, можна диференціювати за швидкістю обміну.

1. Низькошвидкісний обмін (Low Baud rate, іноді нижче 0,05 Kbps) з дальністю передачі до десятків кілометрів. Подібні PLC-системи вже використовуються в енергетиці високовольтних магістральних системах для передачі службової телеметричної інформації.
2. Обмін із середньою швидкістю передачі (Medium Baud rate, зазвичай, в діапазоні від 0,05 до 50 Kbps) на середні відстані, що не перевищують кількох кілометрів. Такі PLC-системи дозволяють реалізувати нескладні контролюючі програми та орієнтовані на існуючі інфраструктури мережного живлення (домашня автоматизація, системи керування освітленням, організація автоматичних вимірювань, моніторинг через Internet тощо). Інформація передається у смузі частот 50-535 кHz.
3. Високошвидкісний обмін (High Baud rate, від 100 Kbps). Основне призначення - "комп'ютерний" локальний обмін даними. До класичних для таких систем зазвичай відносять завдання об'єднання ресурси загального доступу наявних принтерів, сканерів та інших пристроїв, а також організацію домашньої або комп'ютерної мережі SOHO. У цей клас було б справедливо включити рішення всього спектра мультимедійних завдань. Пристрої з низки суперечливих вимог змушені займати досить широку смугу частот (в діапазоні від 1,7 до 30 MHz) і забезпечити роботу з відривом кількох сотень метрів. До цієї категорії належать Homeplug PowerLine-пристрої.

Проблеми, пов'язані із середовищем передачі, або
Невже так складно?

Власне, якщо заглибитися в технічні проблеми, можна спробувати пояснити, чому за вартістю адаптер PowerLine не можна зіставляти з Ethernet-картою. Не варто забувати, що остання розрахована на використання в комбінації зі спеціально під неї спроектованим середовищем передачі, і саме це дозволяє їй бути простою, доступною та дешевою. Але варто взятися за передачу «неспеціалізованими» проводами і конструкція стає складною і недешевою: вона змушена своєю складністю і дорожнечею компенсувати роботу з сурогатом мережевих кабелів.

Розглянемо докладніше. Нас буде цікавити надалі смуга частот у кілька десятків мегагерц, її мінімальне значення визначається тією інформаційною смугою, яку необхідно забезпечити, в нашому випадку до десятка Mbps. Отже, у мережному кабелі зі зростанням частоти (як, втім, і будь-якому іншому фідері) зростає значення погонного згасання (рис. 4).

Мал. 4. Сам по собі живильний електрокабель - не найкраще середовище для поширення високочастотних сигналів

На практиці це означає, що, бажаючи на іншому кінці кабелю прийняти та обробити весь спектр частот вихідного сигналу, нам доведеться передавати його високочастотні складові в десятки разів більшими за рівнем, ніж у низькочастотній частині. Існують досить жорсткі обмеження як на діапазон частот, які можуть займати сигнали в кабелі, так і на їх максимальні рівні, що змушує використовувати спеціальні прийоми для зменшення спектральної щільності потужності сигналів і одночасно застосовувати хитромудрі способи для економного подання (кодування) вихідних цифрових сигналів .

Наступною проблемою, властивою квартирній мережній проводці, є відображення, що виникають в ній, від неоднорідностей її структури. Кожен зросток проводів, група контактів, паралельне включення та відгалуження проводів призводять до багаторазової інтерференції прямого/затриманих сигналів та частотно-виборчого ослаблення. Запалюючи світло, щось включаючи і відключаючи від мережі, користуючись подовжувачами, ми постійно змінюємо параметри цієї структури, причому не тільки у себе, а й, певною мірою, у сусіда, який живить від тієї ж «фази». Це призводить до досить добре відомого в бездротових радіосистемах і багатомодових оптоволоконних лініях зв'язку ефекту, що називається міжсимвольною інтерференцією (ISI). Там він обумовлюється багатопроменевим поширенням радіохвиль (тобто приходом на приймач одночасно кількох сигналів, зрушених на певну величину, пропорційну різниці відстаней, пройдених кожним з них). Через війну короткий імпульс «розмивається» і перетворюється на ширший чи навіть у послідовність із кількох, т. е. передавачем випромінювався один імпульс, відповідний символу (чи кілька символів поспіль, відповідних інформаційної групі), на приймачі виявляється ціла серія, що наводить до неправильної їх інтерпретації і, як наслідок, до помилок у сеансі передачі та обмеження максимальної пропускної спроможності каналу.

Адже загальна кількість різних кінцевих пристроїв, що активно впливають на параметри мережі живлення, навіть у невеликому будинкуне піддається жодному обліку. Причому багато хто з побутових приладів(Пилососи, міксери, ПК з дешевими блоками живлення, люмінісцентні лампита ін.) не просто «шумлять», а й здатні в моменти запуску генерувати тривалі серії імпульсів з амплітудами, які на порядок перевищують очікувані нами в розетці 220 В. із зварюванням». Для повноти картини рекомендується також згадати, що дроти мережі не тільки випромінюють, а й досить непогано справляються з прийомом радіохвиль (у обрану нами смугу потрапляють радіостанції як мінімум трьох мовних і чотирьох аматорських діапазонів хвиль), щоб зрозуміти той клубок проблем, над яким розробники пристроїв PowerLine билися не один десяток років.

Горішок твердий, але все ж...

Продовжуються роботи з вдосконалення програмних продуктів. У спільній заяві компаній Intellon та Corinex вже до травня 2003 р. обіцяно випуск програмного забезпечення, що базується на відкритому стандарті MIB (Management Information Base). Його використання дозволить зробити процес інсталяції більш «прозорим» та розширить можливості локального та віддаленого мережевого адміністрування пристроїв на базі чіпів Intellon (специфікація HomePlug 1.0.1). Зауважимо, що оскільки стандарт HomePlug 1.0.1 поки що реалізований «у залізі» лише у розробці «кишенькової» компанії альянсу Intellon, на даний момент ми можемо ставити знак рівності між її чіпсетами і самим стандартом. А поки що на сайті Corinex викладено вміст інсталяційного CD, що містить драйвери, програмне забезпечення PowerNet Setup Tool і SNMP-агент для PowerNet, що працюють тільки зі своїми, «фірмовими» пристроями.

Висновки

Підсумуємо все вищесказане. Вихід на ринок пристроїв PowerLine стандарту HomePlug 1.0 від різних виробників, які досить легко знаходять «спільну мову», наводить на думку, що технологія «очистилася» від тяжких спадкових проблем із сумісністю і вийшла з розряду екзотики на рівень комерційної експлуатації. Можна лише дивуватися, що такий логічний винахід у стилі «голь на вигадки хитра» не з'явився саме у пострадянському просторі. Хоча, з іншого боку, таке рішення через «строптивість» середовища передачі вимагає реалізації в «залізі» достатньо складних принципіві передбачає наявність у розробника всіх виробничих елементів технологічного циклу, дозволяють довести ідею до етапу комерційної експлуатації.

Хоча заявлена ​​максимальна теоретична пропускна здатність мереж PowerLine 14 Mbps, фактична середня швидкість передачі даних дорівнювала 5-6 Mbps. Ці показники можна порівняти з характеристиками HomePNA та бездротових мереж (WLAN) за IEEE 802.11b та ​​HomeRF 2.0. Технологія більш проста для впровадження, ніж телефонні мережі, якщо телефонна розетка зустрічається не в кожній кімнаті, то розетки живлення є скрізь, а тим більше поряд з комп'ютером або принтером. Для неї не існує «мертвих зон», характерних для бездротових рішень (коли не вдається прийняти сигнал у певних точках приміщення), і її організація може коштувати дешевше, ніж прокладка «з нуля» дротової Ethernet. Хоча поточна вартість пристроїв PowerLine в перерахунку на користувача порівнянна або навіть перевищує ціну WLAN-комплекту (Wi-Fi, без урахування вартості ліцензії), є всі шанси, що в міру освоєння випуску пристроїв більшою кількістю компаній вона поступово знижуватиметься.

По кожному з основних параметрів у технології HomePlug є гідний конкурент. Але незважаючи на низку обіцянок «дешево обынтернетить всіх» за допомогою інших технологій, однозначного універсального рішення, що поєднує прийнятну якість та простоту з мінімальними початковими та пропорційними наступними вкладеннями для інфраструктури масштабу, наприклад середнього міського будинку, немає. На противагу вже освоєним, технологія передачі по проводах мережі живлення характеризується відносно низьким рівнем початкових інвестицій за рахунок економії вкладень на створення фізичного середовища передачі. PowerLine-мережі добре масштабуються, тобто забезпечують стабільну роботу при підключенні нових клієнтів, причому зберігається достатня більшість практичних застосуваньшвидкість роботи, що пропорційно зменшується зі збільшенням відстані (до 200-300 м).

Ряд проведених нами експериментів показує, що висока стійкість до перешкод і некритичність до середовища передачі, закладені в стандарти HomePlug, дозволяють розглядати готові пристрої і як напівфабрикат для розробки власних домашніх і індустріальних провідних рішень.

Поки нам хочеться вірити, що анонсовані на CeBIT пристрої (комбіновані точки доступу WLAN/PowerLine, маршрутизатори та ISDN/DSL-to-PowerLine модеми, мультимедійні плеєри, відеокамери з вбудованою підтримкою цієї технології, нові Voice over PowerLine, а також комплекти для об'єднання у домашню мережу комп'ютерів, Web-планшетів та MP3-програвачів) вже знаходяться на шляху до нашого покупця. Нехай поки ці пристрої не так сильно поширені - це, наскільки можна судити за результатами пробної експлуатації, лише питання часу ...

У цій статті будуть розглянуті методи передачі даних з проводів живлення пристроїв. Особливу увагу приділено проблемам, які необхідно вирішити розробнику таких пристроїв зв'язку. Наведено приклади реалізації приймальної та передавальної частини для ліній зв'язку силовим проводам постійного струму, а також реалізація каналу зв'язку силовим проводам змінного струму 220 Вольт з частотою 50 Герц. Описано типові алгоритми роботи керуючого мікроконтролера.

Трохи історії

Ідея передачі сигналів управління з проводів живлення не нова. Ще в 30-х роках минулого століття проводилися сміливі експерименти щодо передачі таких сигналів по проводах силової мережі міста. Отримані результати були не дуже вражаючими, але не варто забувати про те, що в ті часи панувала лампова техніка і елементна база була не такою різноманітною. До всіх проблем технічного штибу додавалися й організаційні: не було єдиного стандарту- кожен розробник робив усе під себе: використовувалися різні частоти та модуляції. Усе це стримувало розвиток цієї галузі зв'язку.

Принцип роботи передавальних та приймальних пристроїв

Принцип роботи таких пристроїв полягає в передачі високочастотних сигналів проводів живлення постійного або змінного струму. У силових лініях змінного струму найчастіше передача сигналів здійснюється в момент переходу змінного струму через нуль, тобто коли силова напруга відсутня або мінімально ( рис 1а). Справа в тому, що і рівень перешкод у цей момент мінімальний ( рис 1б). При цьому корисний нам сигнал передається між серією перешкод ( рис 1в).

Мал. 1 (а, б, в). Передача високочастотного сигналу через мережу змінного струму

Для перенесення високочастотного сигналу силову мережу найчастіше використовується трансформатор. Приймальна частина зазвичай складається з трансформатора зв'язку та контуру, на якому виділяються необхідні високочастотні сигнали ( Мал. 2).

Мал. 2. Метод перенесення високочастотних сигналів у мережу змінного струму

У силових ланцюгах постійного струму використовують подібний метод передачі високочастотних сигналів, але принцип формування такого сигналу інший: потужний ключ (транзистор) своїм переходом коротко шунтує мережу. Відбувається невелике зменшення напруги в мережі ( Мал. 3).

Мал.3 . Метод формування високочастотних сигналів у мережах постійного струму

На приймальній стороні встановлений чутливий детектор, на якому виділяються ці просідання напруга в лінії. Далі ці сигнали надходять на вхід підсилювача з функцією АРУ, після чого отримані сигнали передаються в блок логіки, який може бути виконаний на мікросхемах малої інтеграції, так і на універсальному мікроконтролері або спеціалізованій мікросхемі, що має у своєму складі всі перелічені вище вузли. Останнім часом мікроконтролери все частіше використовуються для таких завдань завдяки низькій ціні та більшим можливостям. Тим більше, використання програмованих пристроїв дозволяє змінювати призначення таких пристроїв, завантаживши в них нову програму- це значно простіше і дешевше, ніж виготовити новий електронний пристрій із десятком мікросхем… ( Мал. 4)

Мал. 4. Блок-схема сучасного PLC-модему

Переваги та недоліки даного типу зв'язку

Перевагою даного типу зв'язку є спільне використання вже провідної лінії силової мережі. Тобто не потрібно проводити монтаж лінії зв'язку, та й розетка є практично в будь-якій кімнаті.

До мінусів відноситься як технічна складність пристрою, так і невисока швидкість передачі даних на відстані більше, ніж 100-300 метрів.

Також не варто забувати, що цей канал зв'язку можна організувати лише між тими пристроями, які підключені до однієї фази мережі і лише в межах однієї трансформаторної підстанції- Високочастотні сигнали не можуть пройти через обмотки трансформатора електричної підстанції.

Примітка .

В принципі останнє обмеження частково знімається використанням пасивних або активних ретрансляторів високочастотних сигналів. Їх використовують як передачі сигналів на іншу фазу, так передачі сигналів в лінію іншого трансформатора.

Технічні складності реалізації каналу зв'язку

Організація надійного каналу зв'язку силової мережі - завдання нетривіальна. Справа в тому, що параметри мережі непостійні, вони змінюються в залежності від часу доби: змінюється кількість підключених до мережі пристроїв, їх тип та потужність. Ще однією з негативних особливостей електричних мереж країн колишнього СРСР є «гегемонія» – потужні трансформаторні підстанції, які живлять цілі квартали! Відповідно, на одну фазу трансформатора підключено сотні абонентів, у квартирі кожного з них є велика кількістьрізних пристроїв. Це як пристрої із трансформаторними блоками живлення, так і пристрої з імпульсними блоками живлення. Останні найчастіше виконані з порушеннями у плані електромагнітних випромінювань - перешкод, що створює дуже високий рівень перешкод у силовій мережі будівлі та міста зокрема.

Примітка .

У багатьох країнах для живлення будівель використовуються компактні трансформаторні пристрої. Один такий трансформатор живить від 3 до 7 квартир чи будинків. Отже, якість електроенергії, що надходить до абонентів, значно вища, ніж у наших електричних мережах. Також і опірміж фазним проводом та нулем вище. Всі ці фактори дозволяють мати найкращі умовидля передачі даних по квартирі чи будівлі, чим ми маємо в наших умовах.

Велика кількість підключених до мережі пристроїв призводить до низького опору між фазним проводом і нулем, воно може становити 1-3 ома, а іноді ще менше. Погодьтеся, що «розгойдувати» таке низькоомне навантаження дуже складно. До всього, не забувайте, що мережі дуже значні за площею, отже, мають велику ємність та індуктивність. Всі ці фактори визначають сам принцип побудови такого каналу зв'язку: потужний вихід передавача та висока чутливість приймача. Тому використовуються сигнали високої частоти: мережа має більший опір високих частот.

Не меншою проблемою є поганий стан силових мереж, як загалом, і усередині будов. Останні часто виконані з порушеннями, так само порушується навіть мінімальна вимога: магістраль виконується більш товстим проводом, ніж лінії, що відходять, в кімнати. Електрикам відомий такий параметр, як опір петлі фаза-нуль. Його сенс зводиться до простої залежності: чим ближче до електричної підстанції, тим товщі повинні бути дроти, тобто перетин провідників має бути більшим.

Якщо переріз проводів вибрано неправильно, прокладка магістральної лінії виконана «як вийшло», то опір лінії гасить високочастотні сигнали. Виправити ситуацію можна або покращивши чутливість приймача, або збільшивши потужність передавача. І перше, і друге проблематично. По-перше, лінії зв'язку присутні перешкоди, тому збільшення чутливості приймача рівня перешкод не дасть збільшення достовірності прийому сигналів. Збільшення потужності передавача може створювати перешкоди іншим пристроям, тому це також не є панацеєю.

Поширені стандарти. Стандарт Х10

Найбільш відомим із стандартів передачі команд із силової мережі є Х10. Цей стандарт був розроблений дуже давно, у 1975 році шотландською компанією «Pico Electronics». Дані передаються за допомогою пачки імпульсів частотою 120 кГц та тривалістю 1мс. Вони синхронізовані з моментом переходу змінного струму через нульове значення. За один перехід через нуль передається один біт інформації. Приймач очікує на такий сигнал протягом 200 мкс. Наявність імпульсу спалаху у вікні означає логічну «одиницю», відсутність – логічний «нуль». Біти передаються двічі: вперше у прямому вигляді, вдруге інвертовано. Зазвичай, модулі виконуються як окремі пристрої, але зараз все частіше виконуються не на основі різних компонентів, а з використанням мікроконтролера. Це зменшує розмір приймача, що дозволяє вбудувати «розумну начинку» навіть у патрон електричної лампи або дзвінок.

Як зазначалося раніше, високочастотний сигнал неспроможна поширюватися далі трансформаторної підстанції і фази. Тому для отримання зв'язку на іншій фазі використовують звані активні ретранслятори. Але необхідно враховувати, що приймач слухає сигнал лише у певні моменти часу. Тому використовують або «розумні» приймачі зі зміненими параметрами.

Цей стандарт зв'язку має як плюси, так і мінуси. По-перше, він розробив дуже давно, тоді не було мікроконтролерів і вся схемотехніка була аналоговою, з використанням численних компонентів. Тому й протокол зв'язку дуже низькошвидкісний: за період мережі передається трохи більше одного біта. Справа в тому, що біт передається двічі: у першому напівперіоді він передається у прямому вигляді, а в другому напівперіоді – інверсно. По-друге, деякі команди передаються групами. Це ще більше підвищує час обміну даними.

Також значним недоліком цього протоколу є підтвердження прийому команди пристроєм. Тобто, надіславши команду, ми не можемо бути впевнені в гарантованій його доставці одержувачу. Це також не сприяє поширенню цього стандарту.

Власний досвід. Винаходимо велосипед.

Випробувавши в реальних умовах численні готові пристрої, що дозволяють передати команди по силовій мережі, я дійшов невтішного висновку: у домашніх умовах, з обмеженим бюджетом, не маючи спеціалізованих приладів і (що приховувати?) знань, винайти щось геніальне не вийде . Але ніщо і ніщо не заважає зробити приємний виріб для себе, під свої конкретні умови. Під цим мається на увазі і сфера застосування такого виробу, відстані, на які необхідно передавати команди, а також функціональність такого пристрою.

Виконаємо деякі формальності у вигляді подібності технічного завданнядля нашого проекту.

1. пристрій повинен передавати дані про проводи силової мережі;
2. дані повинні передаватися в «паузах» струму, тобто коли напруга в мережі мінімальна;
3. надійність каналу зв'язку забезпечується як апаратно (оптимальним рівнем сигналу в точці прийому), так і програмно (дані передаються з контрольною сумою для виявлення пошкодження прийнятих даних, команди передаються кілька разів, факт отримання команди приймальним пристроєм підтверджується посилкою відповідного сигналу до головного пристрою);
4. спростимо до необхідного рівняяк протоколи обміну даними між пристроями мережі, і тип модуляції. Вважатимемо, що один біт даних передається 1 мілісекунду. Одиниця передаватиметься як пачки імпульсів цієї тривалості, а нуль - її відсутністю;
5. у мережі всі пристрої слухають сигнали, але виконує отриману команду тільки той пристрій, якому адресована така команда. Тобто, кожен з пристроїв має свою індивідуальну адресу - номер.

Сама схемотехніка виконавчої частини таких пристроїв може бути різною. Нас цікавить схема приймальної та передавальної частини.

на Рис 05показано схему реального пристрою, що передає команди по силовій мережі. Виконавча частина пристрою керує яскравістю свічення лампи, тобто є димером.

Розглянемо схему докладніше. Трансформатор Т1 та діодний міст D1-D4 забезпечують живлення пристрою. Вузол R8R11, діоде D6 і транзистор Q1 забезпечують форматування сигналу, що вказує на мінімальну напругу в силовій мережі (частота 100 гц). Кнопки S1-S3 використовуються для місцевого керування роботою димера: змінюють яскравість свічення лампи, дозволяють зберегти цей параметр за промовчанням, а також час наростання і згасання лампи. Світлодіод LED відображає режими роботи диммера та факт приймання сигналів. Інші світлодіоди відображають яскравість свічення лампи та час зміни яскравості.

Резистори R11 і R12 утворюють дільник напруги та використовуються для завдання «чутливості» приймальної частини пристрою. Змінюючи співвідношення опору цих резисторів можна проводити реакцію пристрою як у перешкоди, і на корисний сигнал.

Трансформатор зв'язку Т2 використовується для гальванічної розв'язки приймальної та передавальної частин пристрою, а також передає високочастотні сигнали силову мережу будівлі.

Передавальна частина виконана на транзисторі Q2 і з обмоток трансформатора Т2. Зверніть увагу на стабілітрон D5 – саме він захищає перехід транзистора від пробою при короткочасних високовольтних перешкодах у мережі.

Прийомна частина дещо складніша: одна з обмоток трансформатора Т2 разом з паралельним коливальним контуром L1C2 утворюють складну схему приймального тракту. Діоди D8 та D9 захищають від граничного значення напруги вхід мікроконтролера. Завдяки цим діодам напруга не може перевищити значення напруги живлення (у нашому випадку 5 Вольт) і не може стати негативним нижче мінус 0.3-0.5 Вольт.

Процес прийому сигналів наступним чином. Опитування кнопок та робота з індикацією якихось особливостей не мають. Тому їхню роботу описувати не стану.

Підпрограма прийому очікує сигналу переходу струму через нуль. Після цієї події запускається процедура опитування аналогового компаратора, яка триває близько 250 мікросекунд. Якщо ніяких сигналів отримано був, підпрограма починає свою роботу від початку.

При отриманні будь-якого сигналу (компаратор видав на своєму виході логічну одиницю) запускається процедура аналізу отриманого сигналу: протягом певного часу опитування компаратора на наявність довгого сигналу. Якщо прийнятий сигнал має необхідну тривалість, прийнятий сигнал визнається достовірним. Після цього запускається процедура прийому необхідної кількостібіт даних, переданих віддаленим пристроєм.

Отримавши всі дані, проводиться їх аналіз на факт збігу з прийнятою в цій посилці контрольною сумою. Якщо дані прийняті достовірно, то команда визнається достовірною та виконується. В іншому випадку прийняті дані ігноруються і програма виконується заново.

Процес передачі сигналів до мережі також повністю виконується мікроконтролером. За потреби передачі даних підпрограма очікує стартова умова: отримання сигналу переходу струму через нуль. Отримавши цей сигнал, пауза витримується в 80-100 мікросекунд, після чого в силову мережу передається пачка імпульсів необхідної частоти і тривалості. Високочастотні сигнали практично без втрат проходять через невелику ємність високовольтного конденсатораС1 у мережу. Пачки необхідної частоти формуються з використанням апаратного ШІМ-генератора, наявного в цьому мікроконтролері. Як показали експерименти, найбільш оптимальна частота передачі сигналів лежить в межах 90-120 Кгц. Ці частоти дозволені використовувати без необхідності реєстрації у відповідних органах нагляду як у Росії, і у Європі. ( СтандартCENELEC)

А тепер відповідь на найчастіше одержуване питання: якою є дальність зв'язку між такими пристроями?Відповідь проста:

На дальність зв'язку впливає безліч факторів: якість силових ліній, наявність «скруток» та монтажних коробок, тип навантаження та його потужність.

З практики: у невеликому місті, на силовій лінії, що живить 30-50 приватних будинків, вранці та вдень (коли електричними приладами користуються менше) дальність зв'язку значно вища, ніж у великому містііз сотнею квартир на одній фазі.

Відповім і на друге поширене питання: як збільшити дальність зв'язку?Для цього можна збільшити потужність сигналу, що передається в силову мережу, а також поліпшити приймальну частину пристрою.

Підсилювач потужності можна виконати на поширеній мікросхемі TDA2030 або TDA2003 (хоча заявлені виробником інші параметри, але вони непогано працюють)

Прийомна частина складніша до доопрацювання:

1. додати вхідний підсилювач та АРУ;
2. додати вузькосмугові фільтри на вході пристрою. Найпростіше рішення таке: послідовний контур, налаштований на потрібну частоту.

Цей матеріал заборонено без дозволу до копіювання та розповсюдження, як повністю, так і частково.

21-11-2013

Julia Truchsess

Electronic Design

Схема вирішує проблему інформаційного обміну кабелем, у якому залишилося вільних проводів. Амплітудно-маніпульований сигнал несучої частоти може передаватися лініями низьковольтного живлення.

Іноді виникає необхідність організувати обмін даними, коли виділеної лінії зв'язку в кабелі пристрою не залишилося невикористаних провідників. Зазвичай таке завдання вирішується за допомогою високочастотної несучої, модульованої даних і переданої по силовим лініям, зокрема, з проводів домашньої електропроводки.

Пошуки в Інтернеті показали, що попри актуальність цієї проблеми для багатьох розробників, простих, дешевих та надійних рішень для низьковольтних систем ніхто не пропонує. Нижче описано результат спроби заповнити цю прогалину. Майте на увазі, що без забезпечення спеціальних схемотехнічних заходів безпеки ця схема для високовольтних програм непридатна.

Пристрій, для якого знадобиться лише жменя дискретних компонентів і пара мікросхем, може надійно передавати та приймати дані на швидкостях до 32 кбіт/с при частоті несучої 2.6 МГц. Ймовірно, цю швидкість можна багаторазово збільшити, якщо використовувати вищу частоту, що несе, і відповідним чином змінити номінали компонентів. Схема може працювати на кабель ємністю до 10 нФ та має низький рівень електромагнітних випромінювань. Вона передає дані в стандартному асинхронному послідовному форматі, сумісному з UART, але розробникам ніщо не заважає використовувати манчестерське кодування або інші протоколи.

Для простоти використана амплітудна маніпуляція несучої та не передбачено жодних схемотехнічних рішень для придушення власних шумів, крім хорошого відношення сигнал/шум. За бажанням розробники можуть реалізувати програмне виявлення та корекцію помилок.

PIC мікроконтролер набір периферії ідеально підходить для нашої схеми. Зокрема, буде використаний його модуль ШІМ або програмований таймер для генерації прямокутних імпульсів сигналу несучої, а також компаратор швидкодіючий з rail-to-rail входами (Малюнок 1). Зрозуміло, за наявності відповідних периферійних пристроїв можна використовувати будь-який інший мікроконтролер.

У схемі показано два трансівери. Приймач 1 (ліворуч) є «віддаленим» вузлом, що отримує живлення від «базового» Приймача 2 (праворуч). Індуктивності L1 і L2 ізолюють високочастотну несучу від низькоімпедансної шини живлення.

Декілька вузлів можна з'єднати в багатоточкову шину, якщо кожен вузол відокремити від силової лінії індуктивністю, що розв'язує. Можна використовувати невеликі індуктивності для поверхневого монтажу, але їхній робочий струм повинен з деяким запасом забезпечувати навантаження.

Передавальна частина трансівера зроблена на одноканальному тристабільному драйвері шини U2 сімейства TinyLogic(). Виходи драйвера підключені до шин через елементи R1 і C1. Резистор R1 забезпечує деяку фільтрацію, що знижує рівень електромагнітного випромінювання, що створюється крутими фронтами прямокутної несучої.

Точка підключення приймача утворена елементами C2, D2 і D3, за якими йдуть два пікові детектори. Перший детектор, з постійної часу, що дорівнює приблизно одній третій тривалості інформаційного біта, демодулює несучу для відновлення синхронізації даних. Другий, з постійної часу приблизно 50 разів перевищує тривалість біта даних, адаптивно відновлює рівень несучої. Резистори R3 і R5 ділять цей рівень приблизно до двох третіх від амплітуди несучої.

Виходи обох детекторів підключені до входів внутрішнього аналогового компаратора мікроконтролера, який остаточно формує прямокутні сигнали даних, які через зовнішній ланцюг надходять потім на UART. Резистор R4 злегка зміщує вгору неінвертуючий вхід компаратора, щоб без обміну забезпечити передбачуваний рівень «лог. 1».

Необхідно відзначити, що вхід і вихід трансівера завжди з'єднані разом, тому треба подбати про те, щоб програма ігнорувала сигнали, що приймаються від власного передавача.

На Малюнку 2 жовтою осцилограмою представлені вихідні цифрові дані, що надсилаються віддаленим трансівером в порт UART. Синім кольором показаний результат модуляції несучої, що спостерігається на шині живлення. Рожевим кольоромпозначений демодулированний і відновлений сигнал, що надходить з компаратора виходу на вхід RXD UART.

Малюнок 3 ілюструє деталі процесу демодуляції та відновлення даних. Вхідний амплітудно-маніпульований сигнал (синій) після обробки двома детекторами надходить на входи компаратора, що інвертує і не інвертує (жовтий і зелений, відповідно). Дані відновлені на виході компаратора зображені рожевим кольором.

Джулія Трачсесс (Julia Truchsess) зробила успішну кар'єру, Створивши ряд електронних іграшок, включаючи MicroJammers, Rhythm Rods і Singing Bouncy Baby, багато з яких випускалися мільйонними тиражами. Наприкінці 1990-х Джулії спала на думку ідея цифрових фоторамок, виробництво яких незабаром було організовано під брендом Digi-Frame. Після дебюту Digi-Frame схожу продукцію почали випускати багато хто великі компаніїАле, за словами оглядачів, Digi-Frame була «Роллс-Ройсом серед рамок».

Джулія очолює компанію Pragmatic Designs (www.pragmaticdesigns.com), створену 1986 р.

Для коментування матеріалів із сайту та отримання повного доступу до нашого форуму Вам необхідно

» Інтерфейси
» Комп'ютери та периферія
» Лазер
» Медицина
» Монітори
» Музика
» Початківцям
» Відкриті МК-платформи
» Перспективні технології
" Живлення
» Застосування мікроконтролерів
» Радіо
" Радіокеровані моделі
» Ретро
» Робототехніка
» САПР та ПЗ
» Світлотехніка
» Мережі
» Силова електроніка
» Сонячна енергетика
" Стільниковий зв'язок
» Супутникове обладнання
» Телебачення
» Телефон
» Теорія
» Вказівки щодо застосування
» Цифрові
» Arduino

Пошук по: "Багатокомандне управління навантаженнями з двох дротів"
Додані слова зі словника: " wire "

Радіоконструктор, листопад 2015 р. Максимов О.М. У статті Багатокомандне управління з електромережі (РК 06-2014, стор. 35-38) автор запропонував просту схему, що складається з...
.. Н. Багатокомандне управління з електромережі. ж.Радіоконструктор, №6, 2014, стор 35-38. Рибін Л. Н. Система дистанційного управління шістнадцятьма об'єктами. ж. Радіоконструктор, №6, 2014, стор. 21-23.
.. транзистор майже відкритий (опір R3 вибирають таким, щоб напруга на його колекторі не була більше 2-3 В). А його навантаженням є генератор на VT1 та VT2. Якщо на базу VT3 через конденсатор С5 подавати НЧ-сигнал, то з'явиться...
.. натиснутою кнопку клавіатури. Для перетворення двійкового коду на виході D1 у десятковий код використовується дешифратор на двох мультиплексорах D2 та D3 типу К561КП2. У кожній мікросхемі є вісім каналів, з'єднаних із однією загальною точкою Y...
.. визначається контуром L2-C2, налаштованим на частоту близько 135 кГц. Цей сигнал через конденсатор С1 подається на фазний провід (обов'язково на фазний). При цьому із загальним проводом передавача з'єднується нульовий провід мережі. Струм на...

19-09-2016

До навантаження додаткових проводів, а також встановлення резистивного датчика біля навантаження, що дуже складно, коли навантаження недоступне для втручання. Ще один метод полягає в мінімізації падіння напруги шляхом...
.. метод однопровідної компенсації. Якщо ланцюг віддаленого навантаження не має спільного з регулятором землі, потрібно два дроти: один до навантаження і один для забезпечення шляху протікання зворотного струму шини землі. Підсилювач датчика струму.
.. прокладки, якого іноді може і не бути і, крім того, призводить до зростання вартості системи. Альтернативою додатковим проводам є компенсація падіння напруги в лінії безпосередньо на регуляторі за допомогою спеціального...

Design Note 529 Introduction Common problem in power distribution systems is loss of regulation due to the cable/ wire voltage drop між regulator and load. Any increase in wire resistance, cable length або load current ...

20-10-2015

.. (ППТФ) та задніх (ЗПТФ) протитуманних фар. Виходячи з наявності в авто одного штатного перемикача ПТФ необхідна схема управління однією кнопкою, що не фіксується, двох ланцюгів включення реле (ППТФ і ЗПТФ). Ланцюг ППТФ включається постійним...
.. на схемі), і природно, живлення - висновків 7 та 14 обох МС. Через наявність обмежувального резистора в ланцюзі живлення навантаження на виходах не повинно перевищувати приблизно 1 мА. (або треба відповідно зменшити номінал цього резистора, ...
.. те ж саме, тільки компресія різна, але все-таки дивно - так і має бути чи як? :rolleyes: Заходжу в правку - там два, а в повідомленні одне. :confused: А тепер зрозумів - вони просто по-різному відображаються - одне як картинка, інше...
.. однією нефіксованою кнопкою двох ланцюгів включення реле(ППТФ та ЗПТФ). Ланцюг ППТФ включається постійним замиканням на загальний провід відповідного контакту реле. Ланцюг ЗПТФ включається короткочасним замиканням на загальний провід керуючої.

04-04-2008

Як 17-річне дівчисько в піонерському таборі, імхо! Згодний з хрпанков, набагато ефективніше використовувати повний міст. Якщо управління збирати на напівмостових драйверах IR, то схема силової частини, не рахуючи необхідних струмових ...
.. з Дончанином. Він, мабуть, уже все це переварив давно. ;) http://www..php?t=18305 hrpankov , навантаження резистором зовсім не рівнозначне навантаженню конденсатором, який на початку заряду є для...
.. перекосу, щоб не відбувалося відключення одного з блоків? Тобто. чи відбувався розподіл загального струму споживання на два блоки навпіл? Чи може допомогти в моєму випадку, якщо я після виходу кожного блоку поставлю діодний міст (як захисне...
.. - робив на U образних феритах, і котушки, весь каркас - все точене і фрезероване під певну кол. витків дроту. Тобто. спочатку вийшов транс на - а тепер думаю як його запитати. Завжди правда є варіант - лінійний...

05-02-2016

Зміщення 82 В та екранна напруга +500 В отримані від трансформатора Т1. З трансформатора Т2 знімається напруга управління +24 В. Діодні мости VD13 VD17 і конденсатори, що згладжують С8 С12 служать для отримання високого...
.. за схемою з послідовним включенням випрямлячів, що виконується за допомогою перемикачів SA4, SA7 (перемикати без навантаження!). Крім того, одна з вторинних обмоток трансформатора Т3 розбита на дві окремі однакові обмотки, ...
.. за його допомогою лінії L2-1, L2-2 налаштовуються в резонанс на потрібну частоту. Диференціальні конденсатори мають два ізольовані статори, висновки яких з'єднують з резонансною лінією, і загальний ротор, який з'єднують з корпусом. ...
.. по 20-жильному кабелю з БП на РОЗУМ подаються необхідні напруги. Для напружених ланцюгів жили кабелю запаюють у паралель. На провід високої напруги додатково одягнений поверх основної ізоляції ще поліхлорвініловий кембрик.

10-02-2007

Спрацьовує кінцевик, і двигун зупиняється- тому і думай, все це дуже просто, а Ви вже майже контролер на управління ставити зібралися. А в часі, певне, погано буде, т.к. швидкість обертання двигуна сильно залежить від...
.. напруги в моторі, чи треба буде відповідно знижувати допустиме навантаженняна мотор (точніше, для збереження того ж навантаження доведеться робити мотор більше і дорожче, ніж звичайний однообмотувальний). У всіх, хто зустрічався мені...
.. трипозиційним перемикачем без фіксації (висунути-неітраль-сховати). Антенам першого типу потрібні три дроти - два для живлення і ще один для сигналу, що управляє, а антенам другого типу достатньо двох дротів прямо від...
.. потрібен не один блок розкрий і скопіюй. Алгоритм роботи антени такий. Силове живлення та один сигнальний від магнітоли (синій провід). Якщо на ньому +12в-антена висувається. Пропали +12-антена засувається. Реверс релейний. Обмежувач струму...

13-09-2006

Проблема в наступному: Хочу встановити на машину не рідну панель приладів, Але проблема в тому, що на тахометр з блоку управління приходить імпульсів рівно в 2 рази більше, ніж потрібно для правильних показань. Тобто тахометр.
.. запитав від стабілізатора 7805 (на масу через 200 Ом - підпруга +1вольт, разом Uпіт = 6вольт). Буферизувати не став, там навантаження незначне. Зіткнувся я з такою ж проблемою, тахометр показує в 2 рази більше, ніж покладено, зібрав...
.. якомога ближче до висновків) Хотів ще додати, що стабілітрон на вході не пригнічує короткі перешкоди. Замінити його краще на два діоди з'єднаних послідовно, середня точка з'єднується з входом, мінус ланцюжка на плюс живлення, плюс ланцюжка.
.. потрібні висновки відрізками мідної тяганини. Однією зволіканням з'єднуємо наприклад висновки 3, 4, 5, 6, 7, 8 і 10 (це загальний провід, тобто мінус живлення - до речі, МС можна і закріпити на достатньому шматку загального провідника, припаявши до нього за...

17-01-2007

14-03-2007

Тому був би вдячний за конкретизацію (які саме реле ставити треба, маркування). Знаю є автомобільні, управління струм-0,2 А., напруга - 12 В. але сигнал, що виходить, буде 3 В. По всіх інших реле мої пізнання...
.. Може все-таки краще відразу до транзисторів дорогості? Я б і на вихід їх спробував поставити по можливості, якщо тільки навантаження допустиме. ІЧ променям скла не перешкода, як правило, навіть затемнені. СД і ФД можна взяти з будь-якої...
.. ДУ. sirak! Може, ти що підкажеш? Є набір м/сх TX2/RX-2, які використовуються в китайських іграшках. П'ятикомандний. Просто як два пальці.. можеш допомогти з чим допомогти? якщо схемами це вже було в цій темі...
.. діод або резистор - у випадку з діодом треба дотримуватися зворотної полярності його включення), контактна група - у розрив дроту живлення навантаження, залежно від потрібного алгоритму роботи (на включення чи відключення). В принципі...

18-06-2007

Обидва заблокуються. Мабуть, у такому разі треба робити всю систему асиметричною, з явним пріоритетом одного з сигналів управління - тоді буде потрібно лише одне нове реле з можливістю перемикання (блокування іншого ланцюга). ...
.. датчика Тоді доведеться міняти оригінальні реле на інші, підібрані спеціально за такими ж параметрами спрацьовування та навантаження. Більше того, при підключенні обох реле з блокуванням іншого без пріоритету можливий випадок, коли...
.. з потоками води - припустимо, є деякий вихідний резервуар води (аналог підстанції), від якого йдуть два канали до двох проміжних резервуарів (будинків), де відбувається якесь споживання води і від цих двох резервуарів йдуть...
.. про щось домовитися можуть:confused:? Від ступеня домовленості сильно залежатиме схема як по трубах так і по проводах. Для точного підрахунку без окремих лічильників (або з води чи з електрики) не обійтися:o.

04-07-2007

Сторінки: