Как стать автором
Обновить

Комментарии 50

А зачем передавать только в моменты пересечения нуля?

В этот момент в сети также наблюдается наименьший уровень шума. Это самый благоприятный момент для генерации полезного сигнала.

А почему в эти моменты наименьший уровень шума?

Опустил этот момент в статье, чтобы не раздувать. Если коротко, то одна из причин и основная — это что чем ближе к точке ZC тем «мгновенное» напряжение (и мощность) ниже. И при коммутации меньшей мощности соответственно образуются меньшие переходные процессы. Грубо — если щелкнуть выключателем в пике синусоиды (~310 В), то появятся большие затухающие колебания (можешь даже услышать щелчок в аудиосистеме). Если щёлкнуть в момент перехода через 0, то колебаний почти не будет. Отсюда и меньше шума. На самом деле всё немного сложнее, но надеюсь понятный пример. Если что спрашивай
Это же больше относится ко всяким диммерам, которые нагрузку включают-выключают.
Вряд ли у вас там в электрической части коммутатор стоит, который в точке ZC подключает передатчик/приемник. Впрочем, даже в этом случе ни передатчик ни приемник линию грузить не должны и необходимости включать коммутатор в точке нуля нет.

ИМХО, передавать/принимать можно в любое время, не обязательно в точке нуля.
Не, приемо-передатчик не шумит. Я говорил про шум от различных потребителей электроэнергии. Если к розетке подключить щуп осциллографа через фильтр верхних частот, то можно увидеть распределение высокочастотных шумов. Везде рисунок будет разный, но в момент ZC чаще всего шума почти нет.
Ограничения по вычислительной мощности контроллера и потолок по себестоимости устройства сказались на результате :)
А вообще да, передавать/принимать можно в любое время, но для этого нужен хороший и более устойчивый к помехам протокол.
В районе максимумов идет основное потребление тока, нагрузками с обычными выпрямителями, без PFC. И соответственно максимальные помехи.
image

Потому, что вблизи максимума синусоиды ОДНОВРЕМЕННО ток потребляют ВСЕ потребители с ёмкостью после выпрямителя, не оснащённые ККМ. Т.е. ВСЕ импульсные блоки питания, частотники, сварочники. В аппнотах и статьях по проектированию ИИП есть порядок цифры: 3 кВт нагрузка потребляет ~80А импульсы тока. Коммутации там не причём: эта помеха образуется при нормальной работе аппаратуры, каждый полупериод.

Но это все низкочастотный шум — 50 Гц с обертонами. Просто фильтруем низкие частоты наглухо, а полезный сигнал передаем в области десятков-сотен кГц.
Я бы вот тоже не заморачивался с ZC. Но вот про спектры шумов у автора есть по ссылочке довольно неплохой обзор. Там не так все просто в области десятков-сотен кГц…
Почему бы не использовать готовые микросхемы PLC модемов?
Да, проще готовые использовать, но в разы дороже. И при производстве зависишь от количества готовых микросхем и от их производителя
Есть интересные. Например QCA7000. 10 мбит/сек. Полная совместимость с модемами HomePlug. Но… цена, в розницу $7-8 за чип.
Всё отлично! но для Power Line Communication (PLC) невозможно сказать будет работать или нет канал, пока не поставишь на конкретную линию, в отличие от Power Line Carrier (вот тоже до PLC сокращается =) ), где можно на этапе измерений, посчитав по определенным документам, предсказать на какую скорость выйдет канал. Но правда там свои проблемы — нарезка по 4 кГц и достаточно забитый рабочий диапазон.
Благодарю за статью в таком формате («для чайников»).

Однако такие моменты как миними шумов в ZC — стоило бы, хотя бы коротко, разъяснить в статье. Ибо оно ни разу не очевидно ИМХО. Те же индуктивные/емкостные нагрузки вполне себе могут иметь запас энергии в ZC для создания значительных шумов. И тут скорее всего только наблюдения в реальных сетях могут статистически подтвердить постулат минимума помех в ZC.
Да и приведенные вами ссылки по шумам никак не подтверждают теорию о низком уровне помех в ZC, скорее наоборот.
Спасибо!
Похоже зря я пропустил этот момент) были наброски объяснений, но решил их удалить, чтобы не отвлекать
Начали за здравие, а кончили за упокой.
Вот честно, аж обрадовался, что на хабре статьи такие бывают. Но, дочитав до проверки целостности стало грустно. Вы слишком поторопились с реализацией, нужно было дальше изучать теорию. Я сам «мимокрокодил» и эту теорию знаю исключительно по лекциям в институте, глубоким изучением и реализацией не занимался, но даже этого достаточно, чтобы увидеть, что не так.
Рекомендую ознакомится с сетевой моделью OSI. У вас нет физического уровня. Вы просто решили на канальном уровне уменьшить размер кадра, авось один проскочит целым.
Почитайте про помехоустойчивое кодирование (корректирующий код). Реализуйте физический уровень.
У вас избыточность на «проверку целостности» аж треть кадра! При этом вы только обнаруживаете ошибки, даже не пытаясь их исправить.
Но даже это ещё полбеды. Вы настолько поторопились, что даже не успели узнать про циклический избыточный код, использовав вместо CRC свой велосипед с числом 42
Спасибо за обратную связь!
Эти темы специально были пропущены. Поэтому на изображении абстрактный «Алгоритм». Тот кто будет этим заниматься уже сам выберет что ему лучше подойдёт в его реализации. Но мне, наверное, стоило в тексте заострить на этом внимание.
Например код Хэмминга, длина блока 15, длина сообщения 11.
На физическом уровне у вас кадр в два байта: первый бит «старт», дальше 15 бит закодированные кодом Хемминга. Один ошибочный бит на кадр может быть исправлен. 11 бит после удачного декодирования и исправления ошибок складываем в буфер (иначе отбрасываем).
На канальном уровне у вас кадр в 11 байт (это 8 кадров физического уровня): первый байт — адрес получателя, второй байт — адрес отправителя, 8 байт полезной нагрузки, последний байт — CRC-8 от первых десяти байт. Ни каких меток начала кадра не нужно, просто читаем 11 байт из буфера, проверяем контрольную сумму, если не сошлось — отбрасываем первый байт, читаем один байт из буфера и снова проверяем контрольную сумму и так пока не сойдётся — значит нашли целый кадр, извлекаем адреса и данные, начинаем цикл заново. Если на физическом уровне был отброшен один кадр — за десять итераций цикла битый кадр канального уровня будет «отбракован».
8 кадров физического уровня — это 128 бит, они будут переданы за 1.28 секунды (каждый бит передаётся в ZC с интервалом в 10мс).
Про избыточность: 128 бит, из них — 8 бит «старт», 32 контрольных бита, 8 бит адрес получателя, 8 бит адрес источника, 64 бита данных, 8 бит CRC.
Избыточность меньше вашей, а надёжность выше.
Как бороться с коллизиями — думайте сами. Можно использовать циклы обмена, как в Modbus.
такое же впечатление. По моему, автору стоит посмотреть что такое ортогональные частоты да и вообще по современным видам связи и модуляции. В общем для начала почитать Прокис Дж. и /или Скляр Б. «Цифровая связь».
Спасибо, за наводку, на книгу.
На всякий случай: автор не претендует на профессионализм в этой тематике. Не было цели реализовать согласно модели OSI (там по факту нет нормальных физического и канального уровней). Давно было желание структурировать и записать полученный опыт (не пропадать же добру). Мне, как новичку, он был бы полезен. Сейчас уже второй год работаю в другом направлении, не связанным с железом.
Спасибо за книжку, думаю многим пригодится.
У вас избыточность на «проверку целостности» аж треть кадра!

как будто у всех по другому.
image
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
Услышал

А реальных картинок с осциллографа с шумами не будет?

К сожалению, в своих архивах не нашёл, поэтому по шумам так мало в статье. Всё железо на прошлой работе осталось. Гонял с осциллографом по деревенским сетям, в которых это использовали. Везде картина шумов сильно разнится. Единственное чем они были схожи — это минимум шумов в момент перехода через 0. Смотрел диапазоны от 50кГц до 120кГц.

извините, если что я не физик, но мне кажется шум никак не должен быть связан с переходом через 0. если кинуть в воду один большой камень и много маленьких то будет видно что происходит с волнами — если убрать волны от большого то маленькие останутся. наводки в сети могут быть от всего чего можно — от соседского пылесоса до вайфай-модема, поэтому мне кажется сделать фильтр который бы отсекал 50Hz было бы эффективней для увеличения скорости. переходы через 0 можно использовать для синхронизации, и посылать высокочастотную несущую, на которую уже накладывать полезный сигнал любого вида модуляции. если надеяться на 0 то потенциально можно получить очень много ошибок тогда, когда его там вдруг не случится по причине помех, на связанных с 50Hz. поправьте меня если я ошибаюсь

А если линия DC? Там постоянно «0»…

согласен, глупая идея. лучше своё тактирование

Фильтр само собой. На входе/выходе гальваническая развязка импульсным трансформатором и конденсатором, который держит 220VAC (чтоб трансформатор не порвало). Затем остатки идут через полосовые фильтры, которые настроены на нужные частоты. И уже самые крайние остатки сигнала согласуются по уровню (через усилители) и идут на АЦП микроконтроллера.
Вообще есть много схем согласования. Можно подсмотреть в datasheet-ах на готовые PLC микросхемы разных производителей.
К вопросу про высокочастотные помехи есть интересная тема «Переходные процессы в электрических цепях». В момент перехода через 0 эти переходные процессы менее выражены, отсюда и эта косвенная связь. Это просто практические наблюдения. Кстати если включить перфоратор или циркулярку, то никакие фильтры и переходы через 0 не спасут.
Не так давно передо мной встала нетривиальная задачка — собрать устройство, которое могло бы по линиям электропередач (0,4 кВ), в сетях обычных бытовых потребителей, передавать некоторую информацию, а точнее — показания электросчетчиков.
— а не проще использовать уже готовое и сертифицированное? Например, Mеркурий 234 ARTM(2)-01 (D)POBR.L2, с технологией передачи PLC-2? К тому же существует толпа уже готовых модемов для приёма данных и передачи их в АСКУЭ
А поподробней можно?
1. Цена самого чипа AFE03х от TI ?
3. «отменная кака» что именно? Сами чипы от TI?

G3, Prime — это одни из немногих стандартов PLC — причём по характеристикам Prime выглядит лучше (скорость, кол-во поднесущих, кол-во узлов)

И я не знаю что юзает инкотекс (не доводилось потрошить их навороченные счётчики), возможно что либо и самопальное…
Иннотекс использует именно Prime и протокол DLMS/COSEM. Ti декларирует до 400 м с ретрансляцией. На практике никак не получается собирать информацию 100%. Сеть строится порой двое-трое суток. Обязательно наличие GW или маршрутизатора.
В этом плане намного интереснее протокол HomePlug. И скорость до 10 мбит, и «пробиваемость» получше. Главное, это дуплекс. И берется стандартный пакет Ethernet, заворачивается в обёртку и отправляется в/из провода. Логический протокол не лимитируется.
Спасибо за развёрнутый ответ.
Инкотекс в основном использует проприетарную технологию, основанную на многочастотной ЧМ, в новых железках PLC PRIME. Обе технологии, как и G3PLC и некоторые другие у других производителей, используемые в системах учета электроэнергии работают в диапазоне частот Cenelec A. Дальность связи от десятков метров до в реальных российских условиях до 300-400 метров в условиях близких к идеальным. Плюс автоматическая маршрутизация и ретрансляция каждым абонентом сети. Скорости передачи от сотен бит\с до десятков кбит\с. HomePlug для промышленыых применений непригоден от слова совсем, реально работает только в пределах комнаты.
На практике любая отсебятина работает хуже, чем стандартные решения PRIME/G3, тема достаточно нетривиальная и под силу немногим.
Если что, я лично в теме разработки PLC модемов года с 2005-го.
Стоимость чипсетов PLC (AFE+DSP) на сегодня от $4 для промышленных партий, сколько стоит и продается ли в ЧипИДипе, не знаю.
PLC занимаюсь примерно столько же. Про HomePLug, это ваше личное мнение? LG, Matsushita Kotobuki используют именно этот стандарт в системах АСКУЭ, свои чипы. На HomePlug «сеть» строится намного проще. Любой модем может работать как GW. Скорость в зависимости от чипа от 10 мбит до 1.5 Гбит в канале. Повторюсь, это дуплекс. И эти модемы — единственное, что смогло работать (кроме оптики) в условиях очень жесткого ЭМП (металлургия), расстояние — метров 100. Радио — первое, что затыкается. Ethernet, CAN и пр. — туда же. Причем у CAN взорвался чип интерфейса…
Ну во-первых, мнение в моем комментарии конечно же мое личное.
Тем не менее, технологии PLC именно в АСКУЭ это годами сложившаяся практика производителей чипов и, соответственно, приборов. Ни на одной из отраслевых всемирных выставок нет счетчиков с HomePlug или иными широкополосными системами передачи данных по PLC. Везде используются те или иные варианты Narrowband PLC (NB PLC).
Пионеры сейчас в направлении широкополосной передачи в АСКУЭ — канадцы из Corinex, они же продвигают BPL (Broadband PLC) в PRIME Alliance.

Я совершенно не отрицаю HomePlug как технологию, я пишу лишь о том, что она не используется в промышленных и бытовых АСКУЭ (системах учета электроэнергии). Возможно в Вашем конкретном применении среда передачи достаточно чистая и более оптимальна для HomePlug чем для NB PLC.

Отдельная тема — нормативка. Технически конечно можно дунуть амплитуду и 10 Вольт в линию в полосе несколько (десятков) МГц. Вот только такое устройство не пройдет обязательную сертификацию во многих странах.
У инкотекс что-то самопальное (могу ошибаться), а у для Энергомеры plc модули белорусы делают (Nero electronics).
Проще. Вопрос в цене был, но это уже совсем другая история)
Да, я так же рассуждал… Чип STM32F303CB на али $1.5. «обвеска» предельно простая по комплектующим.
Понятно. С таким сталкивался в «детстве», после института. Своими силами не то что программатор, даже ZIF-панельки под 555xfl -процы делали…
Но ведь давно существует ВЧ связь между подстанциями на 35 кВ и выше. Телефонная, по силовым проводам. Да и вроде были радиолюбительские аппараты для связи по сети 220 вольт в пределах одной ТП. Почему бы не воспользоваться уже имеющимся опытом?
А не пойдет этот опыт. В ВЧ-связи узкие рабочие полосы (4-64 кГц) и большая мощность передатчика — до 60 Вт. За счет этого ВЧ сигнал значительно перекрывает уровень шума. И еще очень сложная схема подключения к тракту.

В тему ВЧ связи по высоковольтным ЛЭП (немного отдалённо имеет отношение к обсуждаемой теме) могу посоветовать книгу (старую) "Микуцкий Г.В. Скитальцев В.С. Высокочастотная связь по линиям электропередачи".

в результате отпада нуля сгорели все 5 штук поверлайнов
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.