Implementando comunicación de línea eléctrica en una línea de 12V alimentada por batería

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Me preguntaba si alguien tenía alguna idea sobre si es posible implementar la comunicación de línea de potencia en una red eléctrica de 12V alimentada con batería de plomo-ácido.

Características:

  • voltaje: 12 V
  • Alimentado por un banco de baterías de 3 X 140 Ah, AGM plomo-ácido, no en espiral
  • corrientes típicas: 2-150 A
  • cables: cobre trenzado de 1,5 mm² a 50 mm², aislamiento de PVC
  • cables para comunicación de línea eléctrica: 30 mm²
  • longitudes de cable típicas: hasta 30 m

Mi preocupación es doble:

  1. ¿Podré aumentar el voltaje en el sistema para permitir la comunicación, o la batería la "absorberá" como corriente de "carga"?
  2. ¿qué tan "ruidosa" es una red de este tipo en el rango de frecuencia de 133 kHz? Es decir. ¿Qué tan fuerte es probable que tenga que conducirlo para permitir la comunicación? (El sistema incluye varios motores de 12V CC, un alternador, cargadores, etc.)

Para la implementación, estoy viendo Cypress CY8CPLC10 y similares.

Nota:

  • Ni el cableado
  • ni se puede cambiar el voltaje de CC para la transferencia de energía.

Una forma diferente de entender esta pregunta es: "¿Cuáles son las características de CA de las baterías de plomo-ácido en el rango de 100 kHz?"

Actualización 1: responde a las preguntas de Russel

  • se requiere datarate: 500+ baudios (estaba mirando HART)
  • sí, la longitud del cable es de < 30 m. El cableado no se puede tocar, ya que se colocó todo el cableado cuando se construyó la estructura. Es demasiado restringido y complicado para poder colocar cables adicionales. IR no es posible debido a que no hay línea de visión. La RF es una opción que estoy considerando, pero me preocupaba la interferencia con los equipos de radio en el sitio. Aunque me doy cuenta de que esto también es una posibilidad real con powerline ...
  • re filtros: debido a las altas corrientes, esperaba evitar poner algo en serie con la línea de transporte de energía y confiar en los filtros digitales de los circuitos integrados de módem
  • de manera similar para el acoplamiento: a 150 A, el acoplamiento del transformador no parece ser una opción liviana. ¿Crees que el acoplamiento capacitivo es posible aquí?
  • con respecto a la viabilidad de la modulación de fuerza bruta: ¿cómo estimas que unos pocos vatios serán suficientes? Me preocupa que la batería simplemente suavice cualquier modulación que intente poner en la red. En condiciones de CC, se requiere una carga SIGNIFICATIVA para reducir el voltaje de la batería en 1V. Lo fácil es lograr 200 mV a 130 kHz. Esperaba que alguien me dijera: "no te preocupes por la batería: su respuesta es mucho más lenta que 10µs". :-)
pregunta ARF

3 respuestas

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Tiene razón, la pregunta real es qué aspecto tiene la impedancia de su línea de alimentación de 12 V en altas frecuencias.

No lo sé, pero esto es algo que puedes medir tú mismo. Intente enviar una señal a la línea de 12 V a través de una resistencia (con tapa para bloquear DC pero lo suficientemente grande como para no agregar una impedancia significativa) y mida la atenuación.

133 kHz suena muy bajo para mí. Probaría alrededor de 1-2 MHz para empezar. Con un buen filtro, puede sobrevivir con muy poca señal en los receptores. Después de todo, piense en cuán poca señal hay en la antena de una radio AM.

Probablemente ayudaría mucho si pudiera agregar una pequeña inductancia a cada conexión de la línea de 12 V. A 150 A, sería realmente caro y costoso comprar inductores, pero tal vez solo sería conveniente enrollar el cable de alimentación con unos pocos bucles. Tres vueltas alrededor de un palo de escoba pueden hacer una diferencia. La razón por la que dije que el palo de escoba es porque entonces esencialmente será un inductor de núcleo de aire, por lo que no tiene que preocuparse por la corriente de saturación. 1 µH a 2 MHz tiene una magnitud de impedancia de 13. Será difícil lograr 1 µH con unos pocos bucles de cable, pero es fácil trabajar mentalmente desde allí. 100 nH, lo que podría ser posible, será 1.3 Ω

    
respondido por el Olin Lathrop
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Ya existe una solución para UART sobre DC powerline a velocidades de hasta 115 Kbps. Consulte SIG60 de Yamar . La interfaz es realmente simple y funciona muy bien en líneas eléctricas ruidosas.

    
respondido por el Taly
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Demasiado tiempo para comentar, entonces:

¿Qué tasa de datos necesita?
 ¿De verdad quieres decir 30 metros de longitud de cable?
 Eso es tan pequeño que ejecutar una red paralela o usar RF o IR sería trivial a menos que haya alguna razón muy especial para no hacerlo.

Debería poder operar la transferencia de datos a 133 kHz en un entorno muy ruidoso, siempre y cuando tenga una corrección de errores sólida y la velocidad de datos pueda ajustarse para adaptarse.

Por lo general, proporcionaría filtros para el DC y la señal. A 150 A eso es molesto pero factible. Teniendo en cuenta que 0 dBm es aproximadamente 0.6V y coms puede funcionar a 10's Db por debajo de eso, la modulación de fuerza bruta de 133 kHz en un circuito de DC sin apilamiento debe ser factible a niveles de potencia aceptables. No he realizado ninguna acción, pero espero que "unos pocos vatios" sean suficientes.

    
respondido por el Russell McMahon

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