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器件型号：THVD8000工具/软件：
您好、
在我的楼宇自动化/HVAC 应用中、可能有多达30个节点、协议为 Modbus 9600B/s、电源线最大长度可能为300米。
我想知道 THVD8000是否可用于此类应用、在此类应用中、您可以使用电力线(230V)、而不是使用4线 Modbus RTU 电缆将多个传感器和恒温器与控制单元连接。 还是24VDC？
谢谢。
米歇尔·安门多拉
您好、Michele：
是- THVD8000应能够支持该应用。 THVD8000以9.6kbps 的数据速率轻松达到300米、所有调制频率都能支持数据速率。
我会注意到、通常情况下、THVD8000用于在共享总线上进行通信 、因此节点之间可以是两线通信；但在耦合网络中、仍有4根线。
因此通信不是直接通过电力线进行、而是将电源和数据合并到一条总线上。 我之所以非常具体、是因为有些应用是将数据注入实际的电源总线(如上所示没有电感器)、但这种类型的应用通常要复杂得多、如果可以避免这种情况、我会建议您不要这样做。
话虽如此：
最简单的解决方案是连接到24V 直流母线、因此上图中的直流电源将是24V。 在此应用中、您应该能够支持30个节点、而不会出现太多问题。 该数据表基本上为您提供了完成24V 直流母线设计所需的所有指导-我还添加了设计指南和 Excel 计算器、用于调整耦合网络的电容器和电感器的大小。
e2e.ti.com/.../3404.THVD80x0_5F00_Design_5F00_Calculator.xlsx
由于您有30个节点、因此我会优先考虑上面 Excel 工作表中给出的值、而不是数据表计算。 数据表公式忽略了从总线上的其他收发器加载的情况、但 Excel 计算器不会这样做。 对于更小的节点数(<10)、Excel 工作表和数据表中的公式非常接近、但对于更高的节点数、应使用附件中的 Excel 文件。
话虽如此、从技术上讲、您可以将 THVD8000用于将数据直接注入交流或直流高压轨的应用、从而实现230V 电压。 我在下面添加了一个指向高压参考设计的链接。 但是、需要注意的是、应用需要额外的线路驱动器(我们用于测试的是 THS6222)、每个节点处都需要一个脉冲变压器(通信节点和电源线由变压器隔开)- THS6222还需要与 THVD8000不同的电压轨、因此系统需要能够为这两个器件供电。 此外、通常比标准实现推荐更多的滤波和保护。 这更为复杂、我建议您查看高压的标准实现-但它仍然是一个选项。
如果您有任何其他问题、请告诉我！
此致、
Parker Dodson
您好、Michele：
对于您的第一种情况-是的、您可以在所有31个节点之间使用两线连接 、因为共享总线允许在同一总线上供电和传输数据、这可以减少总线数量。 Modbus 和其他基于 RS 485的标准可以使用 THVD8000来替换4线(A、B、PWR 和 GND)、只需要两根导线。
就布线选择而言、理想情况下始终使用120欧姆双绞线电缆进行数据传输；不过、话虽如此、绝大多数 THVD8000应用都使用非阻抗控制导线、即共享总线的相当标准的电源布线、在基于 RS RS-485的标准中并不理想。 基本上-大多数应用程序都使用最容易使用的应用程序、而且通常不会出现太大问题。
如果您查看我们的 THVD8000设计指南、我们有一张特定导线的最大距离图表(20 AWG UL2464电源线、这是非阻抗控制电缆)
如上表所述、"y"表示数据接收发生时抖动高达20%、如果抖动高于20%、则标有"n"。 通常、如果您没有达到最大距离与调制频率、抖动会更低。
但我们还使用标准 RS RS-485 120 Ω 双绞线进行了测试、预计结果会与标准 RS RS-485类似(稍好一些 RS、因为 THVD8000接收器比标准 THVD8000 RS-485更敏感-如果您不希望灵敏度、请查看 THVD8010、它具有更高的抗噪性、根据您的数据速率、您不一定需要 THVD8000)
除此之外、我们还测试了100英尺/30.5米恒温器电缆 (通用恒温器18/2电缆) 5MHz、其数据速率为1Mbps (实际上是使设备超过其建议的最大数据速率)、并发现它可以正常工作-当您的系统更长时、我们测试了几组电缆、它们似乎都可以正常工作。
基本上、缺点是、如果使用非阻抗受控电源线、总线两端的120欧姆端接电阻器不如使用120欧姆双绞线电缆有效、因为反射系数=(ZL - Z0)/(ZL+Z0)-其中 ZL 是我们的端接电阻器、Z0是电缆的特性阻抗-当 Z0 = ZL 时、反射系数为0、会提高总线上的信号完整性。 带非阻抗控制导线 Z0 =? -它可能因导线长度而异,导致多个传输边界发生反射。 120欧姆仍然会做一些事情,它会比什么都好——但它不会像我们通常在基于 RS - 485的 PHY 中拍摄的那样完美。
大多数设计人员仍会使用非阻抗受控电缆、通常不会导致太多问题。 对于您的特定应用、我发现使用非阻抗受控电缆不会出现那么大问题的三个原因。
1.数据速率较低-在9.6kbps 时,可以使用125KHz 的最低调制频率。 容易反射的能量是应用传输效应的频段中的能量。 对于任何 RS RS-485器件(或者实际的任何脉冲序列) 、这可以分为三个主要分量、即基频、谐波(我们将脉冲序列视为奇数信号、因此分析中仅存在奇次谐波)、以及信号转换引起的能量(差分信号的上升/下降时间-因为脉冲序列是梯形脉冲序列)。 因此、如果我们只是看一下125KHz 信号、基频是125KHz、如果我们将其转换为波长、则是 Vp/f_0、其中 Vp 是相位速度(通常我使用78%* c、因为这是我通常看到的最常见的值、这将来自电缆、如果它是直接规格的)。 因此、在 Vp = 78%* c 的总线上125KHz 的波长-因此波长为1870m -如果总线是波长的1/10、您应该考虑反射。 因此、在距离基频约187m 之前、您不会开始看到反射。 因此、如果总线为300m、您可以在没有端接的情况下看到一些反射、但添加端接也会使反射减轻得更远。 您可以对谐波进行类似的分析(仅会导致187/n 下 n 次谐波开始发生反射)。 转换时间将基于驱动器本身-其中由于 t_transition/10 * Vp 的转换时间而开始发生反射->这将是较短的时间。 但是对于此部分、您通常只需要关注基频、即第2点。
2. THVD8000在解调器上具有集成带通滤波器-虽然我们不直接指定通带-但它相当大(足够大、无法真正实现 FDMA) -但一般情况下,三次谐波和更高频率的能量被接收器上的解调器滤除-所以更高频率的反射不会对数据完整性产生太大影响-唯一真正的问题是来自基频的反射-这可以通过适当的终端来缓解-它并不完美,但它通常可以工作。
3.总线长度不超过300m 相对较短(就该设备可以做到的最大距离而言)-由于数据速率较低,您可以保持较低的调制频率-这意味着您通常可以避免大量交流损失,只需要真正担心直流损耗-在300m 时通常不会有太大的损失。 这一点很重要的原因是、THVD8000具有强大的驱动强度、因此即使看到反射也是如此-例如、我们的反射 电压为500mV、它会破坏性地干扰大小为3.5V 的入射信号-由于反射、生成的波现在可能为3V -但是、由于 THVD8000将3.5V 和3V 视为相同类型、数据流不一定会受到影响。
现在、随着调制频率的增加、这会变得更复杂、结果也更差-没有应用原因需要您从最小调制频率增加-但有一个更多的系统相关原因、您可能需要更高的调制频率、这是因为更高的调制频率意味着更小的去耦电感器-在具有31个节点且假设最小调制频率的电流系统中、每个电感器都需要有效 16.8mH 工作期间的电感-在最高调制频率下、每个电感器只有421uH (系统中有62个电感器)。 但从最佳性能的角度来看、我认为最低调制频率会更好、但从实际角度来看、这些电感器很大。不过、如果您使用的系统可以处理、我仍然建议使用这些电感器。
至于"负载"、它实际上可以是任何东西、但一般而言、对于直流系统、它通常是具有大容量输入电容的 SMPS 或 LDO；对于交流系统、它不一定是整流器。 一般而言、标准实现方案 THVD8000希望在电感器之后看到"AC GND"；就 THVD8000而言、电力负载和电源也可能是交流接地；通常、对于电源包含的假定大容量电容、THVD8000基本上是"GND"、而对于电源信号、它不是"GND"。
我知道这是很多信息-所以如果您有任何其他问题、请不要犹豫与我联系！
此致、
Parker Dodson
