基于LonWorks 控制網(wǎng)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)

　　2 路燈節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的路燈節(jié)點(diǎn)包括電力線通信部分、智能電子鎮(zhèn)流器部分和高壓鈉燈部分，電力線通信部分和智能電子鎮(zhèn)流器部分通過I2C 接*換數(shù)據(jù)。其硬件電路實(shí)現(xiàn)框圖如圖2 所示。

圖2 路燈節(jié)點(diǎn)硬件框圖

　　2. 1 電力線通信

　　2. 1. 1 硬件設(shè)計(jì)

　　電力線通信控制電路主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)在電力線上的可靠傳輸，其主芯片采用Echelon 公司的PL3120，PL3120 是專用于電力線系統(tǒng)的神經(jīng)元芯片，內(nèi)部集成有三個(gè)處理器單元和一個(gè)電力線收發(fā)器。電力線收發(fā)器采用窄帶BPSK 調(diào)制，且具有雙載波頻率，當(dāng)主頻率受到干擾后，自動(dòng)切換到預(yù)備頻率上工作，極大增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力。

　　如圖3 所示，電力線通信控制電路包括高通耦合電路、功率放大濾波電路和PL3120 及其外圍電路； 高通耦合電路提取市電線路中的高頻信號(hào)，經(jīng)帶通濾波電路濾波后傳輸給PL3120，解調(diào)后得到通信數(shù)據(jù)。同時(shí)， PL3120 將發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK 調(diào)制，功率放大后耦合到電網(wǎng)上。PL3120 通過TXSENSE 引腳采樣功率放大電路的輸出電壓，得到的值用來調(diào)整TXBIAS 引腳上的電流，從而控制發(fā)送功率。

圖3 電力線通信控制電路

　　為保證電力線通信電路的可靠工作，必須對(duì)高通耦合電路做優(yōu)化設(shè)計(jì)，使高通耦合電路濾除50Hz市電分量的同時(shí)，具有較大的輸入阻抗和較小的輸出阻抗，減小信號(hào)的衰減。圖3 中，電容C1、C2和變壓器T1組成發(fā)送通路，變壓器變比為1 ：1，起到隔離作用； 要減小發(fā)送通路的交流輸出阻抗，需要選擇較大的C1、C2。C2為隔直電容，可以取得大些； 但是C1直接接在電力線上，增大容值會(huì)增大體積，增加損耗，因此在不增大C1的情況下，通過恰當(dāng)設(shè)計(jì)變壓器的漏感Lk，與電容C1在載波頻率段產(chǎn)生諧振， 減小輸出阻抗。在輸入通路中，C1和Lm濾除了50Hz 市電分量，而高頻信號(hào)分量通過C3和L2的諧振電路，將接收信號(hào)放大，得到較強(qiáng)的接收信號(hào)。實(shí)際電路中Lm取1 mH，Lk取12 μH，電容C1取0. 1 μF，C3取1. 5nF，而L2取820μH。

　　2. 1. 2 軟件設(shè)計(jì)

　　LonWorks 系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是通信程序設(shè)計(jì)采用Neuron C 語言。Neuron C 在標(biāo)準(zhǔn)C 的基礎(chǔ)上，提供了大量的硬件接口函數(shù)，只需調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)就可以使用該硬件資源； 而且，節(jié)點(diǎn)間的通信通過網(wǎng)絡(luò)變量的綁定來實(shí)現(xiàn)，而通信過程完全由底層協(xié)議完成，方便了程序的開發(fā)。

　　電力線通信軟件實(shí)現(xiàn)框圖如圖4 所示，系統(tǒng)定義了一個(gè)輸入網(wǎng)絡(luò)變量( i. Lon SmartSever 對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制命令) 和一個(gè)輸出網(wǎng)絡(luò)變量( 節(jié)點(diǎn)對(duì)i. LonSmartSever 的返回?cái)?shù)據(jù))， 并與i. Lon SmartSever上相應(yīng)的輸出、輸入網(wǎng)絡(luò)變量綁定。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，改變本地輸出網(wǎng)絡(luò)變量，與之綁定的輸入網(wǎng)絡(luò)變量的值就會(huì)隨之改變，而數(shù)據(jù)的傳輸過程則完全由底層協(xié)議完成，極大簡(jiǎn)化了程序的開發(fā)過程。

圖4 電力線通信軟件實(shí)現(xiàn)框圖