LonWorks 技术在电力线载波中的应用 电力线载波基础知识和 (lonworks)

电力线通信的特点

电力线是用来传输电能的,而不是用来传输数据的。因此,电力线对数据传输有许多限制,包括:

  1. 配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传输。
  2. 三相电力线之间有很大的信号损失(10dB-30dB)。通讯距离很近时,不同相位可能会收到信号。一般情况下,电力载波信号只能在单相电力线上传输。
  3. 不同的信号藕合方式对电力载波信号的损失不同。藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比,电力载波信号少损失十几dB,但线-地藕合方式并不是所有地区电力系统都适用。
  4. 电力线上存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50Hz和60Hz,则周期为20ms和16.7ms。在每一交流周期中,出现两次峰值,两次峰值会带来两次脉冲干扰,即电力线上有固定的100Hz或120Hz脉冲干扰,干扰时间约2ms。这种固定干扰必须加以处理。
  5. 电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实际应用中,当电力线空载时,点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。因此,只有进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求,而提高载波信号功率会增加产品成本和体积。而且,单一提高载波信号功率往往并不是有效的方法。
  6. 电力线上存在高噪声。电力线上接有各种各样的用电设备,如阻性的、感性的和容性的,有大功率的和小功率的。各种用电设备频繁开闭,就会给电力线上带来各种噪声干扰,而且幅度比较大。从电力线上耦合下来的噪声一般就在10mV以上,而一般传输的数据信号会削减到1mV。如果不采用电力线专用modem芯片来解调数据信号,通讯距离会相当短。
  7. 电力线引起数据信号变形。电力线是一个分布参数的网络,不同点对数据信号的影响不同。同时,电力线是时刻动态变化的,不同时间对数据信号的影响也不同。这就使发出的规则数据信号经过电力线后,接收到的信号是严重变形、参差不齐的信号。因此,必须加以特殊处理。

电力线载波通信芯片

电力线载波通信的关键是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。国外很早对电力线载波通信技术进行了研究,多家公司推出了自己的电力线载波modem芯片,并制定了电力线载波适用频率范围的标准。目前有针对北美洲地区电网(480Y/277V,208Y/120Vac)的标准频率范围100KHz-450KHz和针对欧洲地区电网(400Y/230Vac)的标准频率范围9KHz-150KHz。

各家公司在标准频率范围下,针对本地区电网特点,采用各种特定专有技术,设计出各己的电力线载波modem芯片。由于国外电力线载波modem芯片是针对本地区电网特性和电网结构,且一般是针对家庭内部自动化而设计,在国内使用都难尽人意。目前,有一、两款电力线载波modem芯片在一定应用领域可勉强使用。

国内可使用的电力线载波modem芯片有以下几种:

  1. XR2210/XR2206套片或LM1893
  2. AM9200
  3. PL2811
  4. FSK100/FSK150

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