一種線型組網(wǎng)的三線制數(shù)據(jù)測量方法

　?。?）智能判別法，透傳單元不直接轉(zhuǎn)發(fā)電平值，而是把整個(gè)字節(jié)或脈沖接收完畢后，判明是什么數(shù)據(jù)或脈沖，用約定的波特率或脈寬向下個(gè)單元轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以保證沒有累計(jì)的脈沖失真。

　　實(shí)際上，由于單元的一致性，累計(jì)誤差并不大，在波特率1 200 時(shí)，使用1 kΩ上拉電阻可以輕松實(shí)現(xiàn)10 m單元間距上百個(gè)單元級(jí)聯(lián)。

　　3.2 各個(gè)單元用電造成的供電降低和地線壓降

　　供電電壓的降低和地線壓降的影響分為3 個(gè)方面討論。

　　3.2.1 遠(yuǎn)端單元供電電壓的降低

　　離開主機(jī)越遠(yuǎn)，單元供電越低。設(shè)第1個(gè)單元與主機(jī)距離L1 m,每個(gè)單元距離L2 m,總單元個(gè)數(shù)為M,待機(jī)單元電流I1,工作單元電流I2,主機(jī)供電電壓為VCC,總線的每米電阻為r,則第N 個(gè)單元的電壓VN = VCC - L1*r*[（N - 1）*I1 + I2] - L2*r*[（N - 1）*I2 + （N - 2）（N - 1） 2].

　　當(dāng)L1 = 100 m,L2 = 10 m,M = 100個(gè)單元，I1 =10 μA,I2 = 10 mA,VCC = 5 V,每米電阻r = 0.01 Ω（截面1.5 mm2導(dǎo)線），則最尾端單元N =100得到的電壓為4.8 V,沒有超出5%波動(dòng)，可以認(rèn)定這個(gè)電壓在正常范圍。

　　以上是100個(gè)單元1 000 m 距離的情形，具有一定的代表意義。

　　3.2.2 單元之間產(chǎn)生的邏輯電平差

　　一般認(rèn)為，在TTL 系統(tǒng)中，低電平高于0.5 V,高電平低于3.5 V會(huì)出現(xiàn)不定態(tài)。在有上拉時(shí)，主要考慮低電平問題，后級(jí)的低電平要疊加地線壓降作為前級(jí)的低電平。顯然，最大疊加電壓出現(xiàn)在第1個(gè)單元與主機(jī)之間，在上述參數(shù)下，這個(gè)疊加電壓約100 m 的線路加上活動(dòng)電流再加上100 個(gè)單元的待機(jī)電流，約為10 μA×100+10 mA=11 mA,在100 m線路產(chǎn)生的壓降為11 mA×0.01 m=11 mV,數(shù)值很低，可忽略不計(jì)。

　　3.2.3 附加模擬信號(hào)總線時(shí)產(chǎn)生的誤差

　　到達(dá)主機(jī)的模擬電壓會(huì)附加上各單元間地線的電壓差。有2個(gè)辦法可以解決這個(gè)問題，一是修正法，根據(jù)采樣的單元個(gè)數(shù)，減去所經(jīng)過的單元的地線電壓差。

　　例如，采樣第10個(gè)單元，疊加的電壓為100 m×0.01 Ω×11 mA+10 m×10×0.01 Ω×11 mA=22 mV,主機(jī)采樣電壓時(shí)減去這個(gè)數(shù)值可近似認(rèn)為是準(zhǔn)確電壓。二是采用雙線差分信號(hào)傳輸，經(jīng)過2個(gè)模擬開關(guān)選通，不但傳送N 單元的模擬信號(hào)，還傳送N 單元的地線到主機(jī)，經(jīng)過主機(jī)的差分放大器，取出N 單元的實(shí)際模擬信號(hào)，如圖2所示。

　　3.3 供電方式

　　上述示意圖中，主機(jī)供電VCC 是直接連接到各個(gè)單元的，在遠(yuǎn)距離時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓降?？梢允褂脙煞N方案避免：一是每個(gè)單元增加一個(gè)可關(guān)斷DC/DC穩(wěn)壓模塊，被選中的單元接通模塊，只給本單元供電，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是待機(jī)單元不啟動(dòng)DC/DC模塊，不增加任何功耗，缺點(diǎn)是成本稍高；二是采用較高電壓供電，例如12 V,每個(gè)單元設(shè)立線性降壓至5 V后給單片機(jī)和傳感器使用，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是簡單、低成本，缺點(diǎn)是各個(gè)單元的降壓電路在持續(xù)工作，會(huì)增加靜態(tài)電流。

　　4 結(jié)語

　　本文提出的組網(wǎng)方法，非常適合于線狀分布的測點(diǎn)，方便實(shí)用，簡明易用，在低速場合可以獲得很遠(yuǎn)的傳送距離，還能擴(kuò)展傳送模擬信號(hào)，經(jīng)過多個(gè)項(xiàng)目的運(yùn)用，證明其穩(wěn)定、簡單、價(jià)廉，具有一定的實(shí)用價(jià)值