基于LonWorks 控制网的路灯监控系统

　　2 路灯节点设计

　　本系统设计的路灯节点包括电力线通信部分、智能电子镇流器部分和高压钠灯部分，电力线通信部分和智能电子镇流器部分通过I2C 接*换数据。其硬件电路实现框图如图2 所示。

图2 路灯节点硬件框图

　　2. 1 电力线通信

　　2. 1. 1 硬件设计

　　电力线通信控制电路主要负责数据在电力线上的可靠传输，其主芯片采用Echelon 公司的PL3120，PL3120 是专用于电力线系统的神经元芯片，内部集成有三个处理器单元和一个电力线收发器。电力线收发器采用窄带BPSK 调制，且具有双载波频率，当主频率受到干扰后，自动切换到预备频率上工作，极大增强了系统抗干扰能力。

　　如图3 所示，电力线通信控制电路包括高通耦合电路、功率放大滤波电路和PL3120 及其外围电路； 高通耦合电路提取市电线路中的高频信号，经带通滤波电路滤波后传输给PL3120，解调后得到通信数据。同时， PL3120 将发送数据进行BPSK 调制，功率放大后耦合到电网上。PL3120 通过TXSENSE 引脚采样功率放大电路的输出电压，得到的值用来调整TXBIAS 引脚上的电流，从而控制发送功率。

图3 电力线通信控制电路

　　为保证电力线通信电路的可靠工作，必须对高通耦合电路做优化设计，使高通耦合电路滤除50Hz市电分量的同时，具有较大的输入阻抗和较小的输出阻抗，减小信号的衰减。图3 中，电容C1、C2和变压器T1组成发送通路，变压器变比为1 ：1，起到隔离作用； 要减小发送通路的交流输出阻抗，需要选择较大的C1、C2。C2为隔直电容，可以取得大些； 但是C1直接接在电力线上，增大容值会增大体积，增加损耗，因此在不增大C1的情况下，通过恰当设计变压器的漏感Lk，与电容C1在载波频率段产生谐振， 减小输出阻抗。在输入通路中，C1和Lm滤除了50Hz 市电分量，而高频信号分量通过C3和L2的谐振电路，将接收信号放大，得到较强的接收信号。实际电路中Lm取1 mH，Lk取12 μH，电容C1取0. 1 μF，C3取1. 5nF，而L2取820μH。

　　2. 1. 2 软件设计

　　LonWorks 系统的最大优点是通信程序设计采用Neuron C 语言。Neuron C 在标准C 的基础上，提供了大量的硬件接口函数，只需调用相应的函数就可以使用该硬件资源； 而且，节点间的通信通过网络变量的绑定来实现，而通信过程完全由底层协议完成，方便了程序的开发。

　　电力线通信软件实现框图如图4 所示，系统定义了一个输入网络变量( i. Lon SmartSever 对节点的控制命令) 和一个输出网络变量( 节点对i. LonSmartSever 的返回数据)， 并与i. Lon SmartSever上相应的输出、输入网络变量绑定。发送数据时，改变本地输出网络变量，与之绑定的输入网络变量的值就会随之改变，而数据的传输过程则完全由底层协议完成，极大简化了程序的开发过程。

图4 电力线通信软件实现框图