一種線(xiàn)型組網(wǎng)的三線(xiàn)制數據測量方法

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

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

　　3.2 各個(gè)單元用電造成的供電降低和地線(xiàn)壓降

　　供電電壓的降低和地線(xiàn)壓降的影響分為3 個(gè)方面討論。

　　3.2.1 遠端單元供電電壓的降低

　　離開(kāi)主機越遠，單元供電越低。設第1個(gè)單元與主機距離L1 m,每個(gè)單元距離L2 m,總單元個(gè)數為M,待機單元電流I1,工作單元電流I2,主機供電電壓為VCC,總線(xiàn)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導線(xiàn)），則最尾端單元N =100得到的電壓為4.8 V,沒(méi)有超出5%波動(dòng)，可以認定這個(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

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

　　3.2.3 附加模擬信號總線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的誤差

　　到達主機的模擬電壓會(huì )附加上各單元間地線(xiàn)的電壓差。有2個(gè)辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題，一是修正法，根據采樣的單元個(gè)數，減去所經(jīng)過(guò)的單元的地線(xiàn)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,主機采樣電壓時(shí)減去這個(gè)數值可近似認為是準確電壓。二是采用雙線(xiàn)差分信號傳輸，經(jīng)過(guò)2個(gè)模擬開(kāi)關(guān)選通，不但傳送N 單元的模擬信號，還傳送N 單元的地線(xiàn)到主機，經(jīng)過(guò)主機的差分放大器，取出N 單元的實(shí)際模擬信號，如圖2所示。

　　3.3 供電方式

　　上述示意圖中，主機供電VCC 是直接連接到各個(gè)單元的，在遠距離時(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)單元設立線(xiàn)性降壓至5 V后給單片機和傳感器使用，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、低成本，缺點(diǎn)是各個(gè)單元的降壓電路在持續工作，會(huì )增加靜態(tài)電流。

　　4 結語(yǔ)

　　本文提出的組網(wǎng)方法，非常適合于線(xiàn)狀分布的測點(diǎn)，方便實(shí)用，簡(jiǎn)明易用，在低速場(chǎng)合可以獲得很遠的傳送距離，還能擴展傳送模擬信號，經(jīng)過(guò)多個(gè)項目的運用，證明其穩定、簡(jiǎn)單、價(jià)廉，具有一定的實(shí)用價(jià)值