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Mi200e电力线载波芯片在楼宇自动化中的应用

本文摘要:1章节电力线载波通信用于电力线作为信号传输的地下通道,已完成工程上的“最后一公里终端”的通讯必须。由于电力线载波用于大部分电器所需的电力供应线路终端,所以不必须获取另外的专用通讯线路,在用户用于便捷性、加装施工和节省线路成本上具备很强的优势。 本文针对这个问题明确提出了一种基于电力线载波和mesh自动组网技术的楼宇自控系统,由于电力线载波技术用于有数的电力线作为信息传输的媒介,这样不仅可以省去用户初期加装系统的布线困难,而且后期确保也不会较为更容易,具备较为好的前景。

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1章节电力线载波通信用于电力线作为信号传输的地下通道,已完成工程上的“最后一公里终端”的通讯必须。由于电力线载波用于大部分电器所需的电力供应线路终端,所以不必须获取另外的专用通讯线路,在用户用于便捷性、加装施工和节省线路成本上具备很强的优势。

  本文针对这个问题明确提出了一种基于电力线载波和mesh自动组网技术的楼宇自控系统,由于电力线载波技术用于有数的电力线作为信息传输的媒介,这样不仅可以省去用户初期加装系统的布线困难,而且后期确保也不会较为更容易,具备较为好的前景。2系统详述  2.1系统物理流形结构  基于电力线载波的通讯系统在通讯物理线路上用于电力线,由于电力线的特点,网路流形是典型的总线型网络,流形结构如图1右图。

  对于跟可控设备必要相连的终端器将扮演着从机的角色,用户终端通过电力线与其他终端构成总线型局域网,另外一端就是各种检测和掌控量的相连。在每个楼宇或者小范围内加装一个集中于控制器,然后配有pc或者电脑终端,这样楼宇管理人员就可以集中于搜集信息或者展开管理。

  2.2系统软硬件与网络栈模型  楼宇自动化系统实际是个典型的计算机通讯系统。本文的设计任务主要有基于电力线通讯技术可控节点控制器,电力线通讯网络中继,以及与pc模块的电力线网关。牵涉到软硬件的设计和网络技术。

本系统使用参考osi参考模型并根据实际情况做到改动和削减的办法来设计网络堆栈,网络栈模型图2右图。 物理层用于民用的220v电力线线路。数据链路层处置信道的争用和冲突检测。

mac,鉴于电力线载波的特点,在数据链路层重新加入类似于无线网络的节点信息传输机制,跟网络层因应构建自动组网,即mesh网络技术。这样设计不利于节点通讯终端的调试和加装,可以做即插即用。由于楼宇自动化系统的数据通讯量并不大,基于电力线的组网技术也在一定程度上修改了网络拓扑,所以不必须构建非常复杂的网络层和传输层。数据传输的掌控检验可以在应用层根据必须构建。

这样较为不利于减少系统复杂度,可靠性也适当的减少。3硬件设计  3.1系统硬件结构设计  本系统牵涉到三种类型的硬件,电力线通讯控制器、电力线路中继和以太网的桥接器。

其中电力线通讯控制器(plc控制器)和中继器硬件结构完全一致,有所不同的是软件功能反对。以太网桥接器比plc控制器多了以太网拓展,但是较少了跟可控设备的通讯部分电路。图3为系统硬件网络结构图。

  如图3中叙述,在本系统中mi200e调制调制和stm32以及stm32硬件io的掌控输入包含plc控制器;由mi200e和stm32mcu包含中继器,在信号波动后借以沿袭网络;由mi200e调制调制电路,stm32mcu以及enc28j60包含电力线到ethernet/internet桥接器,包含原始的网络硬件系统。  3.2通讯终端设计  通讯终端硬件结构如同4右图。通讯终端用于mi200e电力线路载波专用芯片与armcortex单片机stm32f103c8t6模块,这样系统协议便于针对应用于展开改动和升级。

stm32f103c8t6为32位armcortex-m3单片机,具备较为低的运算能力,主频约72mhz,同时获取非常丰富的硬件模块。  系统中同时具备io、ad输入输出与外部可控设备模块,同时用spi拓展以太网芯片便利作为到以太网的桥接器用于,同时,系统具备rs232模块输入,可以与pc连接,或作为调试或拓展为485等桥接。

  3.3mi200e发送到耦合电路  发送到耦合电路的功能就是将单片机传输的数据展开编码调制,再行将功率放大之后耦合到220v的高压电路上面,如同5右图。  由于mi200e内部自带调制、滤波、数字功放电路,所以外围电路简练。

mi200e的功率放大输入pa、pb输入后通过l6、c9包含的lc无源带通滤波器再行滤波处置后送到信号耦合变压器,再行通过耦合变压器到220v电力线路的通路传输。这里重点解释下耦合变压器部分电路,由于220v归属于人身危险性强劲电,而mi200e的输入为10vpp的弱电信号,因此耦合变压器在这里有两个角色,一是其初级和安规电容c8包含高通滤波器,切断了50hz交流工频信号,确保了芯片电路的安全性,另外一个角色是次级跟外围电路同时包含带通滤波器,有助调制信号的自由选择。另外图中电路rxtx_n掌控两个mos管包含的开关电路,这部分电路是在mi200e发送到的时候协助提高信号的波形。

耦合电路中d1、d2两个tvs管,将信号幅度容许在一定范围,对后级电路有维护起到。r7协助安规电容在断电的时候静电,以确保安全性。

th1为压敏电阻,可以在两端信号冲击相当大的时候协助吸取电流,以维护后级的小信号电路不被220v端的冲击电压损坏掉。  3.4mi200e接管耦合电路  参看图6右图,接管电路负责管理将线路上的调制信号萃取出来,然后送到mi200e的ra+,ra-两端展开调制。

由于信号耦合部分跟发送到部分共用,只必须再加非常简单的lc带上通滤波就可以送到mi200e了。由信号耦合变压器送信号经过c13、l9包含的带通滤波器后必要送到mi200e23和24脚转入芯片调制。


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