Ваш город: Москва
+7 (495) 221-78-04
+7 (812) 327-327-1
Терраэлектроника

Как сделать бортовую сеть питания интеллектуальной? DC Power line-приемопередатчики SIG60 от Yamar

Идея использования шины питания для передачи информации появилась достаточно давно. Примером ее реализации является технология AC-PLC (Power Line Communication), в которой используются линии переменного напряжения, например, высоковольтные ЛЭП. Вместе с тем интерес представляет и технология PLC-DC, где, как несложно догадаться, предполагается использование линий постоянного напряжения. В частности, компания Yamar предлагает приемопередатчики SIG60 и SIG61, которые позволяют передавать данные на скоростях до 115,2 кб/с по существующим цепям питания в автомобилях, самолетах, системах сигнализации и т. д.

Приемопередатчики SIG60 от компании Yamar

Рис. 1. Приемопередатчики SIG60 от компании Yamar

Организация каналов передачи данных не всегда представляется простой задачей. Конечно, если речь идет о небольших расстояниях и малом уровне помех, то для этих целей подойдут традиционные высокоскоростные интерфейсы SPI, I2C, UART. Если же длина линий связи оказывается значительной, то их использование становится невозможным. Это связано как с уровнем затухания полезного сигнала, так и с возможными наводками. Чтобы решить эти проблемы, можно перейти на беспроводные технологии или воспользоваться одним из популярных промышленных интерфейсов (CAN, RS422/485, LIN).

К сожалению, беспроводные интерфейсы не всегда могут обеспечить необходимый уровень надежности. Речь идет, например, об ответственных автомобильных приложениях, авиационных системах и им подобных. Для таких случаев применение проводных шин является практически безальтернативным.

Популярные промышленные интерфейсы (CAN, RS422/485, LIN) без сомнения доказали свою надежность, гибкость и относительную простоту использования. Вместе с тем, есть у них недостаток ­– они требуют наличия дополнительных линий связи (рис. 2). Например, для построения шины CAN или RS422/ 485 придется заложить в кабель еще два проводника. При использовании LIN необходим один дополнительный проводник.

Организация популярных шин передачи данных

Рис. 2. Организация популярных шин передачи данных

Таким образом, для построения физического канала передачи данных потребуется три или четыре линии. Однако число проводников можно сократить до двух, если передавать информацию по линям питания. В таком случае для связи устройств потребуется всего пара проводов. В частности, этот подход применяется в технологии PLC-DC (рис. 3). Примером такого решения являются приемопередатчики SIG60 и SIG61 от компании Yamar.

Построение информационной шины пожарной сигнализации на базе SIG60

Рис. 3. Построение информационной шины пожарной сигнализации на базе SIG60

SIG60 ­– приемопередатчик второго поколения, используемый для обмена данными по линиям питания со скоростями от 9600 бит/с до 115200 бит/с (рис. 4).

Внешний вид приемопередатчика SIG60 от Yamar

Рис. 4. Внешний вид приемопередатчика SIG60 от Yamar

Принцип работы приемопередатчика SIG60 оказывается достаточно простым (рис. 5). Вначале SIG60 получает по UART данные от управляющего микроконтроллера. Далее он модулирует их с помощью высокочастотного сигнала (1,75/ 4,5/ 5,5/ 6/ 6,5/ 10,5/ 13 МГц) и специального алгоритма, после чего посылает модулированный сигнал по шине питания. На стороне приемника происходит демодуляция и выделение исходной последовательности данных. Интересно, что с одной и той же шиной могут одновременно работать несколько групп устройств с различными частотами модуляции.

Упрощенная схема включения приемопередатчика SIG60 от Yamar

Рис. 5. Упрощенная схема включения приемопередатчика SIG60 от Yamar

С помощью SIG60 можно реализовать любые UART/LIN-протоколы на базе существующих линий питания. При этом, если верить обещаниям инженеров Yamar, скорость передачи данных окажется в пять раз выше, чем в традиционном LIN.

Кроме микросхемы SIG60, компания Yamar предлагает также ведомый приемопередатчик SIG61. SIG61 имеет в своем составе 8 входов и 8 выходов, управлять которыми можно с помощью команд от ведущего SIG60. Адрес каждого SIG61 задается четырьмя входами ID. Таким образом, на шине одновременно может присутствовать до 16 ведомых устройств, работающих с одной частотой модулирующего ВЧ-сигнала.

Дополнительными преимуществами приемопередатчиков SIG60 являются: малогабаритный корпус QFN-28 (6x6x0,85 мм) и наличие режимов пониженного потребления.

Приемопередатчик SIG60 может находиться в одном из трех рабочих режимов:

  • активный режим, с возможностью передачи и приема данных (Normal mode);
  • спящий режим пониженного потребления (Sleep mode);
  • режим ожидания (Standby mode).

Переход в спящий режим можно выполнить двумя способами. Во-первых, при подаче управляющим микроконтроллером сигнала «0» на вход nSleep. Во-вторых, с помощью активации функции автоматического сна AutoSleep. В последнем случае переход в режим пониженного потребления выполняется, если шина была неактивной в течение 8 секунд.

Даже находясь в состоянии сна, SIG60 пробуждается каждые 32 мс, чтобы проверить, не пришло ли пробуждающее сообщение по шине (wakeup message). Проверка длится в течение 1,5 мс. Если пробуждающее сообщение поступило, то SIG60 формирует высокий уровень на выводе INH, тем самым сообщая управляющему процессору о пробуждении. Дальнейшие действия целиком зависят от процессора, а приемопередатчик переходит в режим ожидания.

SIG60 можно вывести из состояния сна и другими способами: по сигналу от управляющего контроллера (вход nSleep) и по сигналу от внешнего включателя (вход Wake).

Использование спящих режимов Sleep mode и Standby mode оказывается весьма эффективным. Так, например, в активном состоянии SIG60 потребляет 40 мА при приеме данных, а при передаче потребление возрастает до 50 мА. При нахождении в спящем режиме ток снижается до 260 мкА, то есть уменьшается в 200 раз.

К сожалению, приемопередатчики SIG60 и SIG61 не лишены недостатков, среди которых стоит отметить: относительно высокую стоимость, сложность схемной реализации, ограниченный диапазон рабочих температур. Так, например, в партиях до 1000 штук цена на SIG60 оказывается около $5. Стоимость SIG61 в партиях до 260 штук составляет более $5,5. В то же время традиционные приемопередатчики CAN или RS485 стоят гораздо дешевле.

Узкий температурный диапазон (0…+70°C или -40…+85°C) ограничивает область применения микросхем SIG60 и SIG61 в автомобильной и авиационной отрасли, где они могут быть наиболее востребованы.

Говоря о сложности схемной реализации, в первую очередь имеется ввиду наличие большого количества дополнительных компонентов в типовой схеме включения (рис. 6). Если же использовать полный функционал приемопередатчиков (в том числе спящие режимы), схема окажется еще сложнее.  

Рекомендованная схема включения приемопередатчика SIG60

Рис. 6. Рекомендованная схема включения приемопередатчика SIG60

Тем не менее, не смотря на перечисленные недостатки, можно смело утверждать, что данные микросхемы будут популярны в тех приложениях, где экономия на кабеле или невозможность его прокладки будут решающими факторами. Среди типовых приложений для SIG60 и SIG61 можно отметить:

  • охранные системы;
  • автомобильные приложения;
  • авиационные системы;
  • электромобили и т. д.

Для проведения испытаний и для ознакомления с возможностями микросхемы SIG60 можно использовать отладочный набор SIG60 Evaluation Board (рис. 7). Данный набор поддерживает работу с напряжениями питания 10...36 В и содержит на борту все необходимые компоненты для подключения к силовой шине. Для связи с компьютером используется дополнительный RS232-USB конвертор SIG60 USB Interface (рис. 8). Если использовать пару отладочных наборов и конверторов, можно без проблем организовать соединение между двумя ПК.

Отладочный набор SIG60 Evaluation Board

Рис. 7. Отладочный набор SIG60 Evaluation Board

Внешний вид RS232-USB конвертора SIG60 USB Interface

Рис. 8. Внешний вид RS232-USB конвертора SIG60 USB Interface

Отдельно стоит отметить, что для ознакомления с возможностями микросхем ведомых приемопередатчиков SIG61 также существует отладочный набор.

Характеристики приемопередатчика SIG60:

  • частота передачи данных: 9600...115200 бит/с;
  • частота модуляции: 1,75/ 4,5/ 5,5/ 6/ 6,5/ 10,5/ 13 МГц;
  • интерфейс с управляющим микроконтроллером: UART;
  • потребляемый ток в активном режиме (типовой): 40 мА (прием), 50 мА (передача);
  • потребление в режиме сна: 260 мкА;
  • напряжение питания: 3,3 В;
  • диапазон рабочих температур: 0…+70°C (Comercial), -40…+85°C (Industrial);
  • корпус: 6x6x0,85 мм QFN-28.

О компании

Yamar – израильская компания, основанная в 1994 году и специализирующаяся на производстве микросхем и решений для передачи данных по линиям питания (Power Line Communication, PLC). Приемопередатчики Yamar работают как с сетями переменного напряжения (технология AC-PLC), так и с шинами постоянного напряжения (технология DC-PLC). 


Производитель: Yamar Electronics LTD.
SIG60 SIG60 Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Приемопередатчик второго поколения для обмена данными по линиям питания со скоростями от 9600 бит/с до 115200 бит/с. Малогабаритный корпус QFN-28 (6x6x0,85 мм) и наличие режимов пониженного потребления.
870,42 r
SIG60 Evaluation Board SIG60 Evaluation Board Цена, руб. Срок поставки Запросить
условия
поставки
Отладочный набор SIG60 Evaluation Board поддерживает работу с напряжениями питания 10...36 В и содержит на борту все необходимые компоненты для подключения к силовой шине. Для связи с компьютером используется дополнительный RS232-USB конвертор SIG60 USB Interface (рис. 8). Если использовать пару отладочных наборов и конверторов, можно без проблем организовать соединение между двумя ПК.
42644,77 r
Версия для печати версия для печати

Заметили ошибку в работе сайта?
Скажите нам об этом