双向动力线调制遥控开关

远程遥控在工业中的应用是很多的,象无人值守站、危险设备、运动设备、恶劣环境中不便于人员直接操作的设备等,都可以用遥控的方法进行控制。常用的遥控方式有无线遥控。有线遥控和红外线遥控。这几种遥控方式有其优点,但也有明显的不足。无线遥控以开放的空间作为传输介质,受外界或同类设备干扰严重;有线遥控必须将所有的控制信号通过多根电缆传送到被控对象,因受成本和其它条件的限制,只适合近距离少量简单信号的传输;红外遥控同样因环境和作用距离的限制,无法广泛使用。而动力线调制遥控是利用被控对象的电源线加载控制信号的方法实现远距离遥控的,其成本低、可控信号多、应用灵活,能较好解决上述问题。

　　开关控制是工业控制中最常见的控制方式,下面介绍一种能实现远距离控制的双向动力线调制遥控开关。

1 双向动力线调制遥控开关的电路结构

　　双向动力线调制遥控开关的功能是:将任意一端开关控制状态通过动力线传送至被控对象,并控制动作开关(一般为继电器)完成相应的动作,从而实现远距离遥控。根据要求,电路组成如图1所示。

 

 图１双向动力线调制遥控开关电路结构图

　　遥控开关分为主机和从机,它们配对使用。主遥控开关的优先级高于从遥控开关,在通信中占主动地位。事实上,为了简化电路,只需设置一个跳线开关,由软件识别即可区分。

　　调制器是动力线调制控制开关的关键电路,采用ST7536器件构成。

　　控制器采用89C51或89C52单片机,其内部程序存储器足以存放控制程序,不需另行扩展。看门狗MAX813L有两个作用,一是当遥控开关长时间不正常工作而控制器超过1.6秒未向外发送标志信号时,自动复位控制器;二是当控制器电源电压低于3.75V时发出报警信号。

2 集成动力线调制解调器ST7536简介

　　ST7536采用半双工正弦波频率调制模式,通过调频载波将控制信号串行传送至约100米外的被控对象。它除内置基本调制解调电路外,还设置了多种抗干扰、改善稳定性的电路,使其具有在复杂环境中正常工作的能力。

　　ST7536采用FLCC28单片封装,主要包括时基控制逻辑电路、调制器、鉴频器、接收带通滤波器、发送带通滤波器、接收校准电路、自动电平控制(ALC)、自动频率控制(AFC)及测试电路等部分,只要添加很少元件即可完成调制解调功能。

ST7536具有以下特点:

　　·半双工同步调制解调

　　·双传送速率(600bps/1200bps)

　　·双通道(600bps：67.2～67.8kHz/81.75～82.35kHz)(1200bps：71.4～72.6kHz/85.95～87.15kHz)

　　·发送接收滤波器自动调谐

　　·双载波时钟源(控制器/外置晶体振荡器)

　　·发送信号失真小(S/H2≥50dB)

　　·接收信号时钟再生

3 控制软件设计

　　控制器的主要任务是检测控开关,发送控制信号,接收控制信号,控制执行开关,其工作流程是固定的,因而控制软件有查询和中断两种方式供选择,实验表明,中断方式的可靠性高于查询方式。采用中断方式的控制程序流程及中断服务程序流程如图2、图3、图4所示。

 

　　在读取控制开关状态时必须采取防颤措施。正确值判断程序1对相隔0.1秒连续读取的五个控制开关状态值进行比较,如果有三个以上相同,则取值有效,否则无效,需再次读取。同样,当遥控开关接收到对方送来的控制信号时,也应进行验证。数据验证包括两个方面,一是标准串行通信的奇偶校验,出现错误时丢弃此数;二是对连续传送的五个状态字节进行比较,只有存在三个连续相同的数据时才执行,这项工作由正确值判断程序2完成。此外为了进一步提供可靠性,还设置了开关执行后状态回送及检验模块,当回送开关状态与发送开关状态不一致的次数超过三次时,系统将会报警。当然,如果对方没有开机也会出现相同的情况。

　　通信时一次发送十个字节数据,前五个为控制字节,后五个为执行状态字节,每个字节的八位分别与八个开头相对应。

在使用ST7536推荐放大器的条件下,遥控距离一般可达100米,如果电磁环境较好和线路布置合理,可超过150米。因为考虑数据传送的可靠性采取了重复传送,且ST7536的传输速率较低,控制上存在一定的延时,但在适合双向动力线调制遥控开关工作的大多数的场合是满足使用要求的。