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Topic: TX dati + Alimentazione su unico filo (Read 854 times) previous topic - next topic

Diego67


(PID) Power Into Data


L'idea è nata quando ho iniziato a pensare ad un sistema per remotizzare una scheda di input/output per una mia centralina antiintrusione ancora in stato embrionale. Non ho pretese di presentare un qualcosa di rivoluzionario o con prestazioni al top né tantomeno perfetto. Ho cercato solamente di ottimizzare il rapporto prezzo/prestazioni e di inserire nell'unico filo ( oltre alla massa ) per la trasmissione dei dati anche l'alimentazione. Modulare una portante da iniettare nell'alimentazione andava oltre alle mie poche conoscenze ed ho quindi cercato un sistema alternativo. Sicuramente un simile "aggeggio" non servirà a chi ama il Wireless e/o ha canaline da 25mm con "N" cavi multifilari liberi ma potrebbe essere utile a quei pochi ( fortunatamente ) che si trovano a dover collegare una zona alla centrale ed hanno disponibile un unico cavetto sottotraccia cementato e privo di canalina. Potrebbe servire poi a quanti, come me pigri, avendo già una coppia di conduttori disponibili non hanno voglia di passare ulteriori cavi con le difficoltà che questo lavoro molto spesso comporta.
Il sistema risulta essere del tipo master - multi slave ( max teorico 63 slave ) e l'alimentazione viene fornita "annegata" nella trama dei dati tramite impulsi di durata prefissata ed utilizzata come sincronismo. Il master è basato su Arduino Nano e oltre a colloquiare con gli slave potrà gestire anche dei suoi input/output. Ogni slave, basato sempre su Arduino nano, avrà 8 ingressi analogici capaci di leggere lo stato di altrettanti sensori collegati in doppio bilanciamento e 8 uscite digitali. Ogni Slave estrarrà dalla trama l'alimentazione che provvederà a stabilizzare e a renderla disponibile per l'alimentazione dei sensori e di eventuali relè. Ho effettuato alcuni test connettendo Master e Slave con una matassa di cavo di circa 80 m e di sezione 0,5 mm2 e non ho riscontrato errori di trasmissione.  Logicamente quanto pensato per l'antiintrusione può essere adattato anche per altri utilizzi.

Questa, a grandi linee, è una parte di un'idea di un progetto più ampio che da tempo sto maturando. Questo progetto lungi dall'essere terminato. Vari sono i dubbi e le difficoltà che incontra chi non è del "mestiere". Ora però, per questo particolare blocco del mio progetto,  prima di perdere ulteriore tempo e prima di sentirmi dire che ho fatto tanto lavoro per nulla perché esiste già o peggio che non si deve fare per X ed Y motivi vi chiedo, se possibile, di darmi delle indicazioni sul dove trovare qualcosa di già bello che fatto a prezzi ragionevoli. (nel mio progetto sia per il master che ancor meglio per lo slave siamo nell'ordine di una decina di Euro ).
Ho fatto svariate ricerche su Google con i nomi più disparati ma io non ho trovato quanto cercato.

Ringrazio anticipatamente quanti vorranno rispondermi.


Standardoil

Non ho capito bene:
Quel o che descrivi lo hai fatto o lo cerchi?
Prima legge di Nelson (che sono io): Se vuoi il mio aiuto dimostrami almeno che hai letto il nostro "aiutateCi ad aiutarVi"

Non bado a studenti, che copino altrove

Tu hai problema-Io ti domando-Tu non mi rispondi: vuol dire che non ti serve più

Claudio_FF

#2
Mar 25, 2019, 06:52 pm Last Edit: Mar 25, 2019, 07:04 pm by Claudio_FF
La difficoltà maggiore che vedo in questo progetto è l'elevata potenza che può essere richiesta, circa 8W solo per le 64 logiche, a cui va aggiunta quella necessaria ai sensori o ancora peggio a dei relé (0.2..0.5W ciascuno).

Non si può applicare una normale alimentazione parassita che andrebbe bene per poche decine di mA, e probabilmente per tenere bassa la corrente occorre anche usare una tensione elevata (24V o più).

Un'alternativa potrebbe essere la corrente alternata, ad esempio a 12V, usando una polarità per portare l'energia, e l'altra per i dati.

In tutti i casi c'è da mettere assieme un po' di hardware aggiuntivo per ogni unità.

Un po' di dati di partenza utili sarebbero appunto la potenza che si intende gestire e la velocità dei dati.
Una domanda ben posta è già mezza risposta.

Diego67

Non ho capito bene:
Quel o che descrivi lo hai fatto o lo cerchi?
Ciao Standardoil. Quello che ho descritto è ciò che ho già fatto. Il problema è che l'ho testato su breadboard. Se trovassi qualcosa di simile già fatto e testato mi risparmierei un bel po' di tempo per il passaggio da breadbord a circuito definitivo.

Diego67

La difficoltà maggiore che vedo in questo progetto è l'elevata potenza che può essere richiesta
Ciao Claudio_FF, nel circuito da me progettato non uso alimentazioni parassite tipo 1 Wire. Ad intervalli regolari collego la linea al +Vcc che, nel caso di grosse potenze richieste, può essere anche di 24v o più. Tra 2 impulsi di alimentazione invio e/o ricevo i dati. Lato slave la tensione impulsiva viene livellata da un elettrolitico e tramite modulini switching ( cinesi da meno di 1 euro) viene abbassata ai livelli richiesti.
Con le temporizzazioni da me applicate la velocità netta raggiunta risulta molto bassa e di circa 4800 bit/s.

Standardoil

A me sembra una buona cosa
E 4800 bps  Non sono per nulla da buttare via
Come Fai a sincronizzare  tra loro le varie macchine?
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Diego67

Come Fai a sincronizzare  tra loro le varie macchine?
Ciao Standardoil, per la sincronizzazione utilizzo l'impulso di alimentazione che ha una durata tale da non poter essere confuso con altri simboli presenti.

Diego67

Nel dubbio di non aver spiegato chiaramente cosa mi prefiggevo di ottenere cerco di spiegare meglio quanto fino ad ora ho fatto, riportando in allegato una struttura tipo di una trama PID simile a quanto visibile sull'oscilloscopio con un puntale sulla linea di collegamento master-slave. Riporto anche lo schema elettrico del circuito che ho progettato e che permette questo tipo trasmissione dati+alimentazione.

Nello schema elettrico, dove presente la scritta PowerSwitch, possono essere inserite almeno 3 diverse tipologie di componenti da me testate e utilizzabili alternativamente a seconda delle esigenze. ( Vedi allegati Power Switch Tipo 1,2,3 )
La più compatta ed economica risulta la versione 2 che però non risulta in grado di pilotare correnti elevate e non presenta protezioni integrate.
Prezzo simile ma più versatile come correnti gestite risulta la versione 1. Anche in questo caso non sono presenti protezioni integrate ed occupa più spazio sullo stampato.
La versione 3, da me preferita, risulta compatta come la versione 2, in grado di pilotare correnti notevoli e protetta sia sia in temperature che corrente ma si trova in vendita a prezzi doppi rispetto alle altre 2 versioni oltre che trovarsi solo in formato smd. 

PS Nei file 2 e 3 ci sono delle specifiche di prodotto con il nome del costruttore. Avrei messo una descrizione generica ma solo quelli riportati hanno le caratteristiche da me cercate come tempi di commutazione e correnti supportate. Se andasse contro qualche regolamento del forum fatemelo sapere che li tolgo.

Standardoil

interessante, bel lavoro
raggiungi i 4800 bps netti, intendo di traferiemto dati, già tolti i tempi di Power Send e l'indirizzamento?
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doppiozero

x iscrizione

Dico una sciocchezza... sarebbe possibile mantenere sempre l'alimentazione +12V e traslare i dati da +24V (o altro) a +12V usando +12V come se fosse un riferimento a massa per avere lo 0 logico?  Mi viene in mente utilizzare un fotoaccoppiatore
Runtime Clock Manager -- https://github.com/duezero/RCM---Runtime-Clock-Manager
GPX datalogger -- https://github.com/duezero/GPX-datalogger
AVR HV Rescue Board -- https://www.youtube.com/watch?v=EErKo0aTEio

Diego67

interessante, bel lavoro
raggiungi i 4800 bps netti, intendo di traferiemto dati, già tolti i tempi di Power Send e l'indirizzamento?
Ciao Standardoil, nel calcolo ho tolto il Power send ma lasciato l'indirizzamento. Prendili un po' con le pinze. Quando scrivo un dato sullo slave invio sia il byte contenente l'indirizzo che il dato 2 volte in modo che lo slave possa verificare la correttezza di quanto ricevuto. Quando invece leggo lo stato delle uscite analogiche ( in logica doppio bilanciamento ) invio il solito indirizzamento duplicato ma ottengo dallo slave lo stato degli 8 ingressi in un'unica parola di 16 bit - 2 bit per ingresso (senza duplicazione). Questa seconda attività, nel caso di utilizzo per una centrale antiintrusione, è quella che viene eseguita in modo quasi esclusivo. Se ti può essere di aiuto per un calcolo più preciso attualmente la distanza tra 2 Power send è di circa 5ms.

Diego67

x iscrizione

Dico una sciocchezza... sarebbe possibile mantenere sempre l'alimentazione +12V e traslare i dati da +24V (o altro) a +12V usando +12V come se fosse un riferimento a massa per avere lo 0 logico?  Mi viene in mente utilizzare un fotoaccoppiatore
Ciao doppiozero, sinceramente la tua domanda non mi è chiara. L'alimentazione viene messa in linea a +24v mentre i dati viaggiano a +12V. Le tensioni possono essere modificate ma quella di alimentazione deve sempre essere superiore a quella dei dati in modo che un impulso dei dati non venga a caricare il condensatore elettrolitico sullo slave. In questo caso infatti la corrente che circolerebbe sul componente dedicato alla trasmissione dei dati porterebbe ad un aumento del tempo di spegnimento dello stesso con probabili errori di lettura da parte dello slave.
Se la tua domanda intendeva invece se era possibile traslare le tensioni in modo da non avere una componente continua in linea la mia risposta è che ci ho pensato ma non ho trovato una soluzione semplice. Se qualcuna la trovasse sarei lieto di conoscerla.  

doppiozero

Era una domanda/considerazione in generale, non riferita direttamente al tuo schema.

Provo a riformulare:

Slave sempre alimentati a +12V (niente impulsi). I dati invece viaggiano da +24V (1 logico) a +12V (0 logico) iniettando impulsi  +24V sulla linea a +12V. Quindi +12V per i dati sono una sorta di GND
Runtime Clock Manager -- https://github.com/duezero/RCM---Runtime-Clock-Manager
GPX datalogger -- https://github.com/duezero/GPX-datalogger
AVR HV Rescue Board -- https://www.youtube.com/watch?v=EErKo0aTEio

Standardoil

Non credo andrebbe, causa corrente di carica dei condensatori di alimentazione
semmai si potrebbe, riducendo il numero dei Pswitch, mettere +24Volt per energia e 12V in Pull-Up in logica negata per i dati
si metterebbe un solo Pswitch allo alimentatore, e nessuno ai vari slave
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Diego67

semmai si potrebbe, riducendo il numero dei Pswitch, mettere +24Volt per energia e 12V in Pull-Up in logica negata per i dati
si metterebbe un solo Pswitch allo alimentatore, e nessuno ai vari slave
Penso che , se l'obiettivo fosse la riduzione dei costi, si potrebbe anche optare per una soluzione mista: BTF500601 solo per l'alimentazione e FOD3182 al posto degli altri Power Switch. ( costo FOD3182 circa 1,5€ )

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