具有OOK调制功能的RS-485收发器如何简化楼宇自动化系统中的电力线通信

作者：德州仪器

在我写这篇文章的时候，德克萨斯州正值炎夏，气温达到95°F(32°C)。但是，因为空调的缘故，我觉得非常舒服。有时，这看似是一个现代的奇迹；简单地按下温度调节装置上的按钮，室内温度就在悄无声息中迅速变得更加适宜。与此同时，虽然室外机在不停地运作，但因为远离温度调节装置控制单元，室内听不到一点噪声。这种可靠的远距离连接或许看起来很神奇，尤其是在一天中气温达到峰值的时候，其实，这得益于一种比较常见的通信标准RS-485。

RS-485是一种差分信号传输标准，除住宅环境外，也常用于商用暖通空调(HVAC)系统、工厂自动化、电网基础设施、电器和电机驱动工业设计。这些应用有时需要在同一根电缆上的节点之间远距离传输RS-485信号和电力。传统的RS-485系统至少使用四根电线同时传输信号和电力：两根电线用于差分RS-485信号传输，另外两根用于电力输送和接地。这些长电缆的重量和成本会增加系统的复杂性和安装成本。而且如果多条电线出现连接错误的话，还可能导致系统故障，进一步增加了系统的复杂性。

幸运的是，在设计RS-485接口时，四线解决方案不再是唯一的选择。带有开关键控(OOK)调制功能的RS-485收发器（如THVD8000）可实现电力线通信，最终将电线数量从四根减少到两根，同时提高系统性能并降低总成本。THVD8000通过集成调制和解调电路以及总线I/O保护，可通过IEC ESD 61000-4-2接触放电和IEC 61000-4-4快速瞬态突发测试，从而提供上述优势。

通过集成调制和解调电路，THVD8000可提高所传输基带数据的频率成分。因此，可简化标准通用异步接收器-发送器（通常用于RS-485）的直流和交流耦合以及系统侧接口，无需特殊编码，适用于低数据速率应用。通过调制RS-485信号，如图1所示，这些器件使系统能够通过电力线传输调制信号，因此只需要一对电线。通过选择宽载波频率范围，通信距离可以达到1km或更远。此升级方法适用于直流和交流电源，无需在微控制器中进行特殊编码。


图1：使用THVD8000 RS-485收发器实现电力线通信

该器件的OOK调制功能可在载波频率下对低电平输入信号进行调制，如图2所示。


图2：OOK调制

由于信号检测是检测振幅，OOK调制采用极性无关模式，如图3所示。交换RS-485的A和B输入/输出(I/O)端口不会影响通信，且极性无关模式无需手动或软件设置。此特性可大大简化安装过程，并消除由于错误连接A和B I/O导致系统性能受到影响的风险。


图3：THVD8000的极性无关模式

下次您享受空调所带来的舒适时，不要忘记是RS-485收发器通过向控制单元发送命令为您带来夏日清凉。像THVD8000这样的双线解决方案可以进一步简化通信并降低系统成本，从而当室外温度快要接近三位数时，空调会可靠工作，为您创造清凉体验。

其他资源

[*]在您的下一个RS-485设计中使用THVD8000，请参阅应用手册“THVD8000设计指南”。
[*]阅读技术文章“RS-485收发器的常见问题解答”。
[*]观看在线培训视频“面向工业应用的接口解决方案”。