Consejos de diseño de líneas de transmisión muy largos

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Estoy diseñando una línea de transmisión muy larga entre un nodo maestro y algunos esclavos conectados por un bus donde solo se usan 3 cables :  - Una fuente de alimentación DC (24vdc).  - Comunicación digital B  - C Tierra

Como solo hay un cable de comunicación, el semidúplex es obligatorio, por lo que todos los esclavos solo responden cuando el maestro les pregunta. La distancia entre nodos puede ser de hasta 100 m (110 yd), y se pueden instalar hasta 20 nodos. ¡Puede tener 2 Km de longitud!

Por otra razón de diseño, un relé puede aislar la línea de comunicación del resto de los esclavos, se vuelven inaccesibles, esto está bien. Y el voltaje en esta línea puede ser de 5v o 10v dependiendo de otras condiciones.

Como tengo miedo de los problemas de transmisión típicos (reflexiones, desajuste de impedancia, etc.), he elegido una velocidad de 1200 baudios .

Mi pregunta es cómo puedo estimar las preguntas de impedancia, cómo superar la variación de impedancia. ¿Es esa velocidad lo suficientemente baja? Puede ser mayor? ¿Es este un circuito realista?

Este es el circuito básico:  Yenlosnodosmaestroyesclavo,esteeseldiagramadecomunicación:

El componente X2 es un microcontrolador con los terminales asíncronos conectados. Escribe '0' cuando Q1 está activado, de lo contrario se transmite un '1'. El comparador U1 adapta los voltajes ligeramente altos a los niveles TTL. Puede ser que la conexión de más-menos se invierta, no importa en esta etapa de diseño.

Los resistores R3 y R4 (10k) tienen la función de polarizar los diodos D1 y D2.

Por favor, dame un poco de cómo ahorrar tiempo y frustrar las pruebas reales. Puede ser que R3 y R4 tengan que ser inferiores ... Pero tenga en cuenta que Vb debe ser casi '0' cuando Q1 está activado. La corriente transportada en la línea B es muy baja (como lo limitan las resistencias de 250 ohmios), se espera una baja caída de voltaje.

¡Gracias!

    
pregunta Julian Maza

2 respuestas

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RS-485 es bueno para 100kbps a 1.2 km, usando dos cables para datos y dos para energía. Probablemente podría estirarlo a 2 km a 1200bps.

Aquí hay una nota de aplicación de TI para una solución de datos + de energía de 2 hilos. Acopla los transceptores de datos a través de grandes condensadores y conecta la fuente de energía y se hunde a través de filtros de transformador en modo normal.

1000BASE-LX Gigabit Ethernet puede correr 5 km a través de la fibra.

Una reflexión puede tardar 40us en recorrer 4 km a 10 ^ 5 km / s. A 1200bps, tiene un tiempo de establecimiento de 400us desde el borde de avance de un bit hasta un punto de muestreo que se encuentra a medio bit de distancia.

En los comentarios, el OP menciona el uso de pares sin torsión y sin blindaje. Esto dañará la inmunidad al ruido. Considere utilizar bits de paridad, CRC, protocolos de reintento o corrección de errores.

    
respondido por el Steve Mitchell
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Un poco de consejo. Probablemente encontrará que la transmisión de datos de baja velocidad sin modular es difícil de obtener la impedancia adecuada para evitar reflexiones y posibles daños. Transmitir 100 Mbps es bastante alcanzable en la mayoría de los cables coaxiales de más de 100 m en estos días sin mucha molestia, así que considere aumentar su tasa de datos para llevar su espectro de transmisión a los MHz bajos donde es probable que la impedancia del cable se fije de 50 a 150 ohmios y sea puramente resistiva . También está alejando su espectro de datos del ruido de potencia cuando alimenta energía a sus esclavos.

Un último consejo, considere usar dos cables para la transmisión diferencial en lugar de uno y alimentar de forma fantasma a sus esclavos sobre los cables de datos. La selección de cables también será fundamental para que este trabajo funcione de manera efectiva, independientemente de los consejos que he dado anteriormente.

    
respondido por el Andy aka

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