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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik µC Kommunikation (Signale) über Gleichspannung modulieren


Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

ich habe folgendes Problem und hoffe das mir jemand helfen kann.

Grundproblem: Ein µC (Master) soll von mehreren µC (Slaves) über eine 
Gleichspannungsleitung/Gleichspannungsnetz (100Volt; bis zu 100m 
Leitungslänge) Daten empfangen (eine weitere Datenleitung ist nicht 
möglich). Dabei kommt es nicht auf die Geschwindigkeit, sondern auf die 
(Daten-) Genauigkeit an. Außerdem müssen auch nicht alle Slaves 
gleichzeitig, sondern können ("schön") der Reihe nach senden.

meine Vorstellung (mein Grundprinzip): Ich denke dies über Polling zu 
realisieren. Also Master spricht jeweiligen Slave an und dieser 
sendet/moduliert seine Daten in Form eines seriellen Protokolls (Codiert 
mit Adresse, Daten, Prüfung usw. - dazu wollte ich mir eigentlich später 
gedanken machen).


dazu meine Fragen:

Dürfte das mit dem Polling funktionieren oder gibt es da bessere 
Varianten?

Die Stromversorgung der µC (es soll -höchstwahrscheinlich- ein ATmega8 
zum einsatz kommen) ist schon geregelt, aber wie bekomme ich das 
serielle Protokoll (die Daten) auf die Gleichspannung moduliert?

Ich weiß, dass es für Wechselspannung z.B. den TDA5051 (Powerline Modem) 
gibt. Gibt es für diese Gleichspannung auch einen IC oder kann ich das 
mit Hoch- bzw. Tiefpass (also Spulen) auf/demodulieren? Vielleicht hat 
dazu jemand einen Schaltplan?

Ich habe dazu schon folgende Artikel gefunden:

          www.mikrocontroller.net/topic/35623,
          www.mikrocontroller.net/topic/71291,
          www.mikrocontroller.net/topic/87004 und
          www.mikrocontroller.net/topic/87088

jedoch beschäftigen diese sich nur mit geringeren Spannungen und ich bin 
mir nicht sicher, ob ich dies bei meinem Problem verwenden kann.


Danke schonmal im Voraus


P.S.: Von den "Profis" BITTE keine Kommentare dazu, dass ich die o.g. 
Artikel erstmal richtig lesen soll. Da  ich mir, wie schon erwähnt, 
nicht sicher bin, ob ich das auch bei höherer (meiner) Spannung 
verwenden kann.

Autor: Gastx (Gast)
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Im Prinzip ist es einfach :-)
Wie hoch muß Deine Datenrate sein und welche Ströme fließen auf der 
Leitung?
Davon hängt ab, welche NF/HF man auf die DC-Leitung gibt und mit welchen 
Bauteilen diese von DC entkoppelt werden muß.
Für einfachste Anwendungen würden NF-Trafos zum ein-/ausspeisen reichen 
und eine sinusförmige Modulation im NF-Bereich.

Zum Protokoll: Pollen ist die beste Wahl. Adressierung und Prüfsumme 
sind Pflicht aber auch kein Problem.

Autor: John (Gast)
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Den TDA5051A kannst Du auch für Gleichspannung verwenden. Im Anhang ist 
das Datenblatt. Das Bild ist mein Vorschlag der Modifikation (der 
Schaltung von Seite 18 im Datenblatt) für Gleichspannung.

Autor: Gast (Gast)
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@Gastx:

Ich habe mir vorgestellt, dass das serielle Protokoll 32-64Bit lang ist 
und die Übertragung ca.1/2sek. dauert. Das ist (glaub ich jedenfalls) 
kein Problem für den µC, oder?

Bis 12Ampere sind möglich.

"Für einfachste Anwendungen würden NF-Trafos zum ein-/ausspeisen reichen 
und eine sinusförmige Modulation im NF-Bereich."

Sinusförmige Modulation mit Trafo bei Digitalen Signalen??? Wird dabei 
die (digitale) Rechteckspannung der Sinusspannung 
gleichgesetzt/interpretiert?
(Steh ich jetzt gerad total auf dem Schlauch?!?)


@John:

Ich habe das Datenblatt auch schon durchforstet und nichts über 
Gleichspannung gefunden. Daraufhin habe ich eine Mail an NPX (früher 
Philips) geschrieben und warte noch auf eine Antwort.

Aber wenn du dir sicher bist??? (Hast du es schonmal probiert bzw. 
"live" gesehen?)

Lt. deinem Bild ist es ja einfacher mit dem TDA auf eine Gleichspannung 
zu modulieren als auf eine Wechselspannung?

Wie ist das mit "meinen" 12Ampere?

Ist es bei der Demodulation die gleiche Schaltung (nur das sie 
"Rückwarts" wirkt)?

Entschuldige diese Frage: Mir ist klar, wo bei deiner Schaltung die 100V 
(pur) "reinkommen" (Siehe Bild), aber wo kommen die 100V + Signal wieder 
raus? (bzw. bei Demodulation andersrum?)


@alle beide: Vielen Vielen Dank!!!

Autor: Gastx (Gast)
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>Sinusförmige Modulation mit Trafo bei Digitalen Signalen???

Da habe ich mich in der Tat blöd ausgedrückt. Gemeint ist die Modulation 
eines Sinussignals, wobei Amplitude (oder Phasenlage) mit dem digitalen 
Signal umgeschaltet werden. Der genannte TDA5051 macht dies und wäre 
eine mögliche Lösung. Damit lassen sich typ. 600Bd Datenrate 
realisieren, was für Deine Anforderungen reichen sollte.
Auf der µC-Seite muß dann ein Protokoll verwendet werden, welches dieser 
halbduplex Übertragung gerecht wird.

Die 100VDC müssen an allen Endpunkten von dem NF-/HF-Signal (ca. 100kHz 
beim TDA5051) mit Drosseln entkoppelt werden. Diese dürfen bei max. 12A 
nicht in die Sättigung kommen, was wohl größere Bauformen erfordert.

Suche hier im Forum "Hausbus" nach ähnlichen Lösungen.

Autor: John (Gast)
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Hallo Gast,
der Filter (rechts oben im Schaltbild) entkoppelt die 50 Hz Netzfrequenz 
von der Signalfrequenz 115.2 kHz. Für Gleichspannung würde theoretisch 
ein Kondensator reichen. Das wäre aber sehr empfindlich gegen Störungen 
und absolut nicht zu empfehlen.
Wichtig ist, was Gastx ja auch schon geschrieben hat, dass das Netzteil 
und alle Verbraucher über Drosseln entkoppelt werden.

Diese Schaltung kann senden und empfangen. Dein Master und deine Slaves 
sind, soweit es hier dargestellt ist, identisch und unterscheiden sich 
nur durch die Software in µC. Und alle liegen parallel auf der 100 V 
Leitung.

Bei 600 Baud dauert die Übertragung von 64 bit ca. 1/10 Sekunde.

Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

ich habe mal ein (Beispiel-) Bild zusammengeschustert, damit ihr eine 
Vorstellung habt wofür ich diese Schaltung benötige.

Ich möchte durch die Slaves die Daten der Netzeile (ob an oder aus, V, 
A, P usw.) an den Master übertragen. Die Messung und die Verschaltung 
der Netzteile existiert bereits. Mir geht es hier nur um das Problem der 
Übertragung über die Leitung.
Die angegebenen Netzteilwerte und die Verschaltung (Reihe oder ||) sind 
nur Beispielhaft, dass einzige was sicher ist, sind die max. 100Volt und 
12Ampere die "hinten" rauskommen.

Meine Fragen dazu:

Ist das von euch Erwähnte immernoch gültig?
Funktioniert das mit dem Polling auch bei dieser Schaltung? (wegen Reihe 
und ||)
Muss ich die "Koppelspule" jedem Netzteil anpassen, oder kann ich eine 
Größe (z.B. die bereits im Bild von John verwendeten 1mH) für alle 
Netzteile verwenden?

Danke

MfG

Autor: Gast (Gast)
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Es gibt zwar einen "Verbraucher", aber keiner Erzeuger.
Aus der Zeichnung kann ich (man) nichts entnehmen.

Autor: Gast (Gast)
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>Es gibt zwar einen "Verbraucher", aber keiner Erzeuger.
Aus der Zeichnung kann ich (man) nichts entnehmen.

Netzteile = Erzeuger von Spannung
Slave_µC = Erzeuger (Sender) von Daten

Master_µC = Verbraucher (Empfänger) von Daten
Verbraucher (max. 100V und 12A) soll am "->" angeschlossen werden können

Ist das wirklich nicht bzw. so schlecht zu entnehmen???

Autor: John (Gast)
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Die Schaltung zur Datenübertragung muss mit der Sicherung an die 
gemeinsame Leitung angeschlossen werden. Du hast Drosseln dazwischen, 
die das Trägersignal sperren.

Noch eine  Verständnisfrage: Du hast mehrere Netzteile mit 
unterschiedlichen Ausgangsspannungen, die du je nach bedarf in reihe 
oder parallel schaltest um bestimmte Spannungen/Ströme zu erreichen 
(max. 100V, max. 12A). Hab ich das so richtig verstanden.

Bei Reihenschaltung von den Netzteilen funktioniert das so nicht mehr, 
da dann nicht mehr alle Netzteile die Gleiche Masse haben.

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