Consejos para el diseño de líneas de transmisión muy largas

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

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

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 típicos problemas de transmisión (reflejos, 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 mas alto? ¿Es este un circuito realista?

Este es el circuito básico: diagrama de conexión esclavoY en los nodos maestro y esclavo, este es el diagrama de comunicación:lectura-escritura en cualquier nodo

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 niveles TTL. Puede ser que la conexión más-menos esté invertida, no importa en esta etapa de diseño.

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

Por favor, dame una idea de cómo ahorrar tiempo de pruebas reales frustrantes. Puede ser que R3 y R4 tengan que ser más bajos... Pero tenga en cuenta que Vb debe ser casi '0' cuando se activa Q1. La corriente transportada en la línea B es muy baja (ya que las resistencias de 250 ohmios la limitan), se espera una baja caída de voltaje.

¡Gracias!

Respuestas (2)

RS-485 es bueno para 100 kbps a 1,2 km, utilizando dos cables para datos y dos para alimentación. Probablemente podría estirarlo a 2 km a 1200 bps.

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

1000BASE-LX gigabit Ethernet puede funcionar 5 km a través de fibra.

Un reflejo puede tardar 40 us en recorrer 4 km a 10^5 km/s. A 1200 bps, tiene un tiempo de establecimiento de 400 us desde el borde de ataque de un bit hasta un punto de muestreo a medio bit de distancia.

En los comentarios, el OP menciona el uso de pares no trenzados y sin blindaje. Esto dañará la inmunidad al ruido. Considere el uso de bits de paridad, CRC, protocolos de reintento o corrección de errores.

Un consejo. Probablemente encontrará que transmitir datos de baja velocidad no modulados es difícil de obtener la impedancia correcta para evitar reflejos y posibles corrupciones. La transmisión de 100 Mbps es bastante factible en la mayoría de los cables coaxiales de más de 100 m en estos días sin muchos problemas, así que considere aumentar su velocidad de datos para llevar su espectro de transmisión a los MHz bajos, donde es probable que la impedancia del cable se fije en 50 a 150 ohmios y sea puramente resistiva. . También está alejando su espectro de datos del ruido de la energía al suministrar energía a sus esclavos.

Un último consejo, considere usar dos cables para transmisión diferencial en lugar de uno y alimente fantasma a sus esclavos sobre los cables de datos. La selección de cables también será fundamental para que esto funcione de manera efectiva, independientemente de mi consejo dado anteriormente.

Esto está destinado a actualizar los sistemas existentes, donde las conducciones de 3 hilos no se pueden cambiar (¡demasiado costo!)
Es por eso que sugerí alimentación fantasma: 2 cables pueden transportar datos y energía juntos, tener el tercer cable es una ventaja.
Lo siento Andy, no pude terminar mi comentario. Lo que no sé es si puedo usar frecuencias de MHz con cables estándar no trenzados y no coaxiales. Ojalá pudiera usar coaxial, pero esas son instalaciones existentes. ¿Podría recomendar algún texto ligero sobre la transmisión de datos? Nunca he usado frecuencias cercanas a MHz para transmitir a tales distancias.
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