基于電力線載波通信的油井通信系統(tǒng)
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圖4所示為SSC P485電力線載波模塊硬件電路圖，主要有3部分組成，P485與MCU接口電路、以及P485的發(fā)送和接收電路。在發(fā)送過(guò)程中，收發(fā)芯片P485的SO引腳發(fā)出的chirps信號(hào)經(jīng)過(guò)前置濾波電路濾除高頻噪聲，在TS三態(tài)開(kāi)關(guān)為高時(shí)經(jīng)過(guò)功率放大芯片將信號(hào)放大后，再通過(guò)耦合電路將信號(hào)耦合到電力線上發(fā)送出去。在接收過(guò)程中，通過(guò)耦合變壓器將電力線傳輸?shù)臄U(kuò)譜信號(hào)分離出來(lái)，再經(jīng)過(guò)輸入濾波和前置放大器放大到一定電平送給收發(fā)芯片。收發(fā)芯片對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣、檢測(cè)、匹配濾波和處理，恢復(fù)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且發(fā)送給MCU。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155064.htm
圖5所示的是耦合電路的電路圖，主要是由電容和耦合線圈T1構(gòu)成。由于電網(wǎng)的工頻(50 Hz)和本系統(tǒng)擴(kuò)頻信號(hào)的信號(hào)頻率(100～400 kHz)相差2 000倍，因此電容和耦合線圈原邊電感對(duì)于這兩種信號(hào)的阻抗各不相同。對(duì)于工頻信號(hào)，電容的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線圈原邊電感的阻抗，所以電容承擔(dān)了電力線上的交流電壓；對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)，線圈原邊電感的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電容的阻抗，所以擴(kuò)頻信號(hào)幾乎都加在了耦合線圈上。這個(gè)電路能把工頻信號(hào)與擴(kuò)頻信號(hào)疊加和分離開(kāi)來(lái)。D1是瞬態(tài)抑制二極管，對(duì)電路有防浪涌保護(hù)作用。
4 軟件設(shè)計(jì)
電力線載波通信中要求傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的差錯(cuò)率足夠低，引起傳輸差錯(cuò)的原因是信道內(nèi)存在噪聲以及信道特性不理想所造成的碼間串?dāng)_。雖然可以通過(guò)提高通信系統(tǒng)的信噪比以及在通信中采用擴(kuò)頻調(diào)制等技術(shù)增強(qiáng)抗干擾性能，但要進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性并減少誤碼率，就須采用差錯(cuò)控制技術(shù)。系統(tǒng)采用(15，7)BCH碼可以糾正電力線上的兩位隨機(jī)性錯(cuò)誤。
MCU是數(shù)據(jù)通信模塊的重要單元，它控制通信模塊的工作過(guò)程，對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行組幀和BCH編碼、控制通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送等。
井下通信模塊的MCU程序完成以下主要功能：
(1)4路傳感器模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)采集。通過(guò)MCU內(nèi)部集成的ADC采集傳感器的數(shù)據(jù)，每個(gè)傳感器每秒采集一次，采集10次進(jìn)行平均，將平均值每分鐘發(fā)送一次。
(2)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組包，數(shù)據(jù)包中包括同步頭，傳感器1～4的采樣數(shù)據(jù)平均值。
(3)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼。
(4)向通信模塊傳送數(shù)據(jù)。
(5)控制通信模塊的SSC P485和系統(tǒng)的工作。
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評(píng)論