基于LonWorks 控制網(wǎng)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)
2 路燈節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的路燈節(jié)點(diǎn)包括電力線通信部分、智能電子鎮(zhèn)流器部分和高壓鈉燈部分,電力線通信部分和智能電子鎮(zhèn)流器部分通過I2C 接*換數(shù)據(jù)。其硬件電路實(shí)現(xiàn)框圖如圖2 所示。
圖2 路燈節(jié)點(diǎn)硬件框圖
2. 1 電力線通信
2. 1. 1 硬件設(shè)計(jì)
電力線通信控制電路主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在電力線上的可靠傳輸,其主芯片采用Echelon 公司的PL3120,PL3120 是專用于電力線系統(tǒng)的神經(jīng)元芯片,內(nèi)部集成有三個(gè)處理器單元和一個(gè)電力線收發(fā)器。電力線收發(fā)器采用窄帶BPSK 調(diào)制,且具有雙載波頻率,當(dāng)主頻率受到干擾后,自動(dòng)切換到預(yù)備頻率上工作,極大增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力。
如圖3 所示,電力線通信控制電路包括高通耦合電路、功率放大濾波電路和PL3120 及其外圍電路; 高通耦合電路提取市電線路中的高頻信號(hào),經(jīng)帶通濾波電路濾波后傳輸給PL3120,解調(diào)后得到通信數(shù)據(jù)。同時(shí), PL3120 將發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK 調(diào)制,功率放大后耦合到電網(wǎng)上。PL3120 通過TXSENSE 引腳采樣功率放大電路的輸出電壓,得到的值用來(lái)調(diào)整TXBIAS 引腳上的電流,從而控制發(fā)送功率。
圖3 電力線通信控制電路
為保證電力線通信電路的可靠工作,必須對(duì)高通耦合電路做優(yōu)化設(shè)計(jì),使高通耦合電路濾除50Hz市電分量的同時(shí),具有較大的輸入阻抗和較小的輸出阻抗,減小信號(hào)的衰減。圖3 中,電容C1、C2和變壓器T1組成發(fā)送通路,變壓器變比為1 :1,起到隔離作用; 要減小發(fā)送通路的交流輸出阻抗,需要選擇較大的C1、C2。C2為隔直電容,可以取得大些; 但是C1直接接在電力線上,增大容值會(huì)增大體積,增加損耗,因此在不增大C1的情況下,通過恰當(dāng)設(shè)計(jì)變壓器的漏感Lk,與電容C1在載波頻率段產(chǎn)生諧振, 減小輸出阻抗。在輸入通路中,C1和Lm濾除了50Hz 市電分量,而高頻信號(hào)分量通過C3和L2的諧振電路,將接收信號(hào)放大,得到較強(qiáng)的接收信號(hào)。實(shí)際電路中Lm取1 mH,Lk取12 μH,電容C1取0. 1 μF,C3取1. 5nF,而L2取820μH。
2. 1. 2 軟件設(shè)計(jì)
LonWorks 系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是通信程序設(shè)計(jì)采用Neuron C 語(yǔ)言。Neuron C 在標(biāo)準(zhǔn)C 的基礎(chǔ)上,提供了大量的硬件接口函數(shù),只需調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)就可以使用該硬件資源; 而且,節(jié)點(diǎn)間的通信通過網(wǎng)絡(luò)變量的綁定來(lái)實(shí)現(xiàn),而通信過程完全由底層協(xié)議完成,方便了程序的開發(fā)。
電力線通信軟件實(shí)現(xiàn)框圖如圖4 所示,系統(tǒng)定義了一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)變量( i. Lon SmartSever 對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制命令) 和一個(gè)輸出網(wǎng)絡(luò)變量( 節(jié)點(diǎn)對(duì)i. LonSmartSever 的返回?cái)?shù)據(jù)), 并與i. Lon SmartSever上相應(yīng)的輸出、輸入網(wǎng)絡(luò)變量綁定。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),改變本地輸出網(wǎng)絡(luò)變量,與之綁定的輸入網(wǎng)絡(luò)變量的值就會(huì)隨之改變,而數(shù)據(jù)的傳輸過程則完全由底層協(xié)議完成,極大簡(jiǎn)化了程序的開發(fā)過程。
圖4 電力線通信軟件實(shí)現(xiàn)框圖
評(píng)論