具有OOK调制功能的RS-485收发器如何简化楼宇自动化系统中的电力线通信

发布时间:2021-12-29 11:26    发布者:eechina
关键词: 楼宇自动化 , OOK调制 , RS-485 , THVD8000
作者:德州仪器

在我写这篇文章的时候,德克萨斯州正值炎夏,气温达到95°F(32°C)。但是,因为空调的缘故,我觉得非常舒服。有时,这看似是一个现代的奇迹;简单地按下温度调节装置上的按钮,室内温度就在悄无声息中迅速变得更加适宜。与此同时,虽然室外机在不停地运作,但因为远离温度调节装置控制单元,室内听不到一点噪声。这种可靠的远距离连接或许看起来很神奇,尤其是在一天中气温达到峰值的时候,其实,这得益于一种比较常见的通信标准RS-485。

RS-485是一种差分信号传输标准,除住宅环境外,也常用于商用暖通空调(HVAC)系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计。这些应用有时需要在同一根电缆上的节点之间远距离传输RS-485信号和电力。传统的RS-485系统至少使用四根电线同时传输信号和电力:两根电线用于差分RS-485信号传输,另外两根用于电力输送和接地。这些长电缆的重量和成本会增加系统的复杂性和安装成本。而且如果多条电线出现连接错误的话,还可能导致系统故障,进一步增加了系统的复杂性。

幸运的是,在设计RS-485接口时,四线解决方案不再是唯一的选择。带有开关键控(OOK)调制功能的RS-485收发器(如THVD8000)可实现电力线通信,最终将电线数量从四根减少到两根,同时提高系统性能并降低总成本。THVD8000通过集成调制和解调电路以及总线I/O保护,可通过IEC ESD 61000-4-2接触放电和IEC 61000-4-4快速瞬态突发测试,从而提供上述优势。

通过集成调制和解调电路,THVD8000可提高所传输基带数据的频率成分。因此,可简化标准通用异步接收器-发送器(通常用于RS-485)的直流和交流耦合以及系统侧接口,无需特殊编码,适用于低数据速率应用。通过调制RS-485信号,如图1所示,这些器件使系统能够通过电力线传输调制信号,因此只需要一对电线。通过选择宽载波频率范围,通信距离可以达到1km或更远。此升级方法适用于直流和交流电源,无需在微控制器中进行特殊编码。

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图1:使用THVD8000 RS-485收发器实现电力线通信

该器件的OOK调制功能可在载波频率下对低电平输入信号进行调制,如图2所示。

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图2:OOK调制

由于信号检测是检测振幅,OOK调制采用极性无关模式,如图3所示。交换RS-485的A和B输入/输出(I/O)端口不会影响通信,且极性无关模式无需手动或软件设置。此特性可大大简化安装过程,并消除由于错误连接A和B I/O导致系统性能受到影响的风险。

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图3:THVD8000的极性无关模式

下次您享受空调所带来的舒适时,不要忘记是RS-485收发器通过向控制单元发送命令为您带来夏日清凉。像THVD8000这样的双线解决方案可以进一步简化通信并降低系统成本,从而当室外温度快要接近三位数时,空调会可靠工作,为您创造清凉体验。

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