Sehr lange Designtipps für Übertragungsleitungen

Ich entwerfe eine sehr lange Übertragungsleitung zwischen einem Master-Knoten und einigen weit entfernten Slaves, die durch einen Bus verbunden sind, bei dem nur 3 Drähte verwendet werden: - A DC-Stromversorgung (24 VDC) - B Digital comm - C Ground

Da es nur eine Kommunikationsleitung gibt, ist Halbduplex obligatorisch, sodass alle Slaves nur antworten, wenn der Master sie fragt. Der Abstand zwischen Knoten kann bis zu 100 m (110 yd) betragen, und es können bis zu 20 Knoten installiert werden. Kann 2 km lang sein!!

Aus anderen Konstruktionsgründen kann ein Relais die Kommunikationsleitung vom Rest der Slaves isolieren, sie werden unzugänglich, das ist in Ordnung. Und die Spannung auf dieser Leitung kann je nach anderen Bedingungen 5 V oder 10 V betragen.

Da ich typische Übertragungsprobleme (Reflexionen, Impedanz-Mismatch, etc) befürchte, habe ich eine Geschwindigkeit von 1200 Baud gewählt .

Meine Frage ist, wie ich die Impedanzfragen abschätzen kann, wie man Impedanzschwankungen überwindet. Ist diese Geschwindigkeit niedrig genug? Kann höher sein? Ist das eine realistische Schaltung?

Dies ist die Grundschaltung: Slave-AnschlussplanUnd in den Master- und Slave-Knoten ist dies das Kommunikationsdiagramm:Lesen/Schreiben an jedem Knoten

Die X2-Komponente ist ein Mikrocontroller, an den die asynchronen Anschlüsse angeschlossen sind. Es schreibt '0', wenn Q1 eingeschaltet ist, ansonsten wird eine '1' gesendet. Der Komparator U1 passt die leicht hohen Spannungen an TTL-Pegel an. Möglicherweise ist die Plus-Minus-Verbindung vertauscht, spielt in diesem Entwurfsstadium keine Rolle.

Die Widerstände R3 und R4 (10k) haben die Funktion, die Dioden D1 und D2 zu polarisieren.

Bitte geben Sie mir ein paar Hinweise, wie ich Zeit für frustrierende reale Tests sparen kann. Möglicherweise müssen R3 und R4 niedriger sein ... Aber bitte beachten Sie, dass Vb fast '0' sein muss, wenn Q1 aktiviert ist. Der auf Leitung B geführte Strom ist sehr niedrig (da die 250-Ohm-Widerstände ihn begrenzen), ein niedriger Spannungsabfall wird erwartet.

Danke!

Antworten (2)

RS-485 ist gut für 100 kbps bei 1,2 km, wobei zwei Drähte für Daten und zwei für Strom verwendet werden. Sie könnten es wahrscheinlich auf 2 km bei 1200 bps ausdehnen.

Hier ist ein TI-Anwendungshinweis für eine 2-Draht-Strom- und Datenlösung. Es koppelt die Daten-Transceiver über große Kondensatoren und verbindet die Stromquelle und die Senken über Normalmodus-Transformatorfilter.

1000BASE-LX- Gigabit-Ethernet kann 5 km über Glasfaser laufen.

Eine Reflexion kann 40 us dauern, um 4 km mit 10^5 km/s zurückzulegen. Bei 1200 bps haben Sie 400 us Einschwingzeit von der Vorderkante eines Bits bis zu einem Abtastpunkt, der ein halbes Bit entfernt ist.

In den Kommentaren erwähnt das OP die Verwendung von nicht verdrillten, nicht abgeschirmten Paaren. Dies wird die Störfestigkeit beeinträchtigen. Erwägen Sie die Verwendung von Paritätsbits, CRCs, Wiederholungsprotokollen oder Fehlerkorrektur.

Ein kleiner Rat. Sie werden wahrscheinlich feststellen, dass es bei der Übertragung unmodulierter Daten mit niedriger Geschwindigkeit schwierig ist, die Impedanz richtig einzustellen, um Reflexionen und mögliche Verfälschungen zu vermeiden. Die Übertragung von 100 Mbit/s ist heutzutage mit den meisten Koaxialkabeln über 100 m ohne großen Aufwand möglich. Erwägen Sie daher, Ihre Datenrate zu erhöhen, um Ihr Übertragungsspektrum in den niedrigen MHz-Bereich zu verschieben, wo die Kabelimpedanz wahrscheinlich auf 50 bis 150 Ohm festgelegt und rein ohmsch ist . Sie schieben Ihr Datenspektrum auch weg von Leistungsrauschen, wenn Sie Ihre Slaves mit Energie versorgen.

Ein letzter Ratschlag: Erwägen Sie die Verwendung von zwei Drähten für die differenzielle Übertragung anstelle von einem und versorgen Sie Ihre Slaves mit Phantomspeisung über die Datenkabel. Unabhängig von meinen oben gegebenen Ratschlägen wird die Kabelauswahl auch entscheidend für dieses effektive Funktionieren sein.

Dies soll bestehende Systeme aufrüsten, bei denen 3-Draht-Leitungen nicht geändert werden können (zu hohe Kosten!)
Aus diesem Grund habe ich Phantomspeisung vorgeschlagen - 2 Drähte können Daten und Strom zusammen übertragen - der 3. Draht ist ein Bonus.
Tut mir leid, Andy, ich konnte meinen Kommentar nicht beenden. Was ich nicht weiß, ist, ob ich MHz-Frequenzen mit nicht verdrillten und nicht koaxialen Standarddrähten verwenden kann. Ich wünschte, ich könnte Koax verwenden, aber das sind bestehende Einrichtungen. Können Sie einen leichten Text zur Datenübertragung empfehlen? Ich habe noch nie Frequenzen in der Nähe von MHz zum Senden über solche Entfernungen verwendet.
Sehr lange Designtipps für Übertragungsleitungen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v