通过直流电源线注入通信信号

我希望能够仅使用电源线以菊花链方式连接多个设备，然后通过电源线注入通信信号以将其转换为半双工网络。

有什么通用的方法可以做到这一点吗？越简单越好，如果在微控制器上使用UART，那就更好了。

编辑：实际上，我正在研究两个项目，我认为这将从中受益-一个是低功率传感器网络。另一个是LED照明项目。在这两种情况下，目的都是简化接线，但是如果解决方案过于复杂，则使用三根电线（pwr，gnd，comms）可能更有意义。

您是否研究过Dallas 1-Wire协议？它的速度确实很低，如果您的设备消耗的电流相对较小，那么您就可以摆脱使用寄生电源的麻烦，而可以通过数据线为设备供电。

本质上，您需要将交流信号推到直流电源线上，然后再将它们分开。这在带有电视天线的家庭中很常见-功率放大器置于天线附近，直流电源沿天线线向上推，而电视信号沿天线线向下推。

您没有为示例电路提供足够的细节，但是这里是基础知识：

电源应具有串联的电感器，该电感器将连接到输出，以阻止高频信号馈入电源，并可能引起调节问题。

同样，每个单元的电源输入也应使用电感器进行保护，以滤除交流信号。将其馈入二极管和电容器将确保交流信号不会危害模块电源。

在电感器之前，您还将连接一个电容器。它可能是一个较低的值，因此线路上的大多数AC信号都会通过电容，但是没有DC会通过。

如果您具有执行必要的软件以离线读取现在被残废的数据的能力，则该电容器的输出可以直接用于微控制器（带二极管钳位）。同样，您可以通过I / O引脚将脉冲直接发送到电容器。

检查一下示波器上的外观-进入电容器的方波看起来像电源线上的衰减尖峰。当网络上出现另一个电容器时，它将进一步改变-只是线路上的一个尖峰。

读取这些尖峰信号可能很困难，并且很难滤除噪声，因此，如果您使用长线路，有噪声的电源或在其他噪声源附近使用线路，则必须实施大量的信号处理。通常，这采用在线上的AM（ASK-幅移键控）或FM（FSK-频移键控）的形式，以及数据限幅器，比较器，音调发生器和检测器等。或软件中的等效处理。

这似乎是一项艰巨的工作，但首先从接收端的简单脉冲检测器开始，然后在发送时发送方波。使用示波器了解正在发生的情况，如果发现需要更复杂的解决方案，请再次询问ASK或FSK检测。

脉冲检测器可以是更改输入引脚上的简单软件中断，也可以是设置为脉冲扩展器的555。

我已经为火车控制器系统（当然是模型火车）构建了类似的东西。

它是一种单向低速协议（单个实体发送数据，所有其他实体仅是接收器），而传输只需简单地颠倒轨道极性即可完成。

在每个“客户”上都有一个简单的电路，带有一个图片（16C54，几年前！），一个整流器和一些拨码开关来设置地址。

我再也没有源代码了，但是系统确实很简单，并且可以完美运行多年，可以从主控制面板轻松控制每个机车，无载屏障，信号量等，而无需额外的电线。

我建议将其视为您要添加和删除直流偏移的信号。通过将电容器与电路串联放置，可以使用电容器来阻止直流。

除此之外，很难说您需要做什么，因为这取决于您的应用程序。您可能需要使用运算放大器将耦合电容与接收信号的电容分开。如果您的直流偏移电压比信号电压大，您甚至可能不需要对其进行任何功率调节来消除纹波，但这完全取决于您的应用。

我有一对扬声器，它们使用相同的技术来点亮辅助扬声器上的电源LED。如果我将音量调得足够大，我实际上可以注意到LED变亮了。在此特定应用中，他们将需要担心正在创建哪种类型的RC滤波器。

我知道这是一个很老的话题，但是这就是我的2便士。

我还没有任何工作，但是我正在考虑使用Arduino + VirtualWire（设置为非常低的波特率）执行类似的操作。正如亚当·戴维斯（Adam Davis）所说，您通过一个低值电容器从12V线路发送/接收数据。这意味着您实际上得到的0V上几乎没有尖峰，VirtualWire可以（可能）对其进行解码。关于此方法的好消息是，理论上12V线路上的任何设备都可以通话，并且任何人都可以接收。我已经在面包板上的两个设备之间使用普通的电线进行了工作，但是不确定它是否可以在远距离或实际电​​源线上工作。

如果传输总是来自同一地点，那么也许使用类似Hornby方法的方法可能会更好-即。让发射器在+ 12V和-12V之间切换电源线以创建信号。每个接收器在与电源线的连接上都有一个整流器，因此它始终获得+ 12V电源。可以说，您可以简单地脉冲+ 12V，并让每个设备使用一个大电容器来平滑凸起。这两种方法中的任何一种都可能更可靠，因为电源线上的信号会更强，因此更容易解码（我仍然会使用VirtualWire来做到这一点，但是UART也可以工作）。

对于LED照明项目，您很有可能必须将12A的电流降低几个安培。这使得切换起来有点困难，因此使用RF-over-capacitor方法可能会更好。但是，随着电流的增加，接收到的尖峰的高度会大大降低，因此您可能需要放大写入线路的信号（例如，使用一两个高频晶体管将TTL信号“放大”至12V，然后再将其放大）。将其通过电容器推入12V线路）。

无论哪种方式，像VirtualWire这样的东西几乎总是比UART（可能还有I2C等）更好地工作。原因是它使用锁相环将发送和接收“同步”在一起，这意味着更高的信噪比和更少的错误。那应该使它对不太理想的硬件更加宽容；-)

在提出任何建议之前，我会问很多问题。我想我们首先要了解的是，您的目标是什么？较低的构建成本，较长的通信时间，从而节省了布线，概念验证或其他事情。他们都会有不同的建议。例如，如果您不担心成本，则可以选择Zigbee解决方案，或者如果运行时间长，那么大多数单线传输都会出现问题，现在您需要考虑其他选择。我想我最担心您的问题的是您说“越简单越好”。在某些情况下，您要问的是可能的，但我敢说这并不简单。主要是由于您将遇到的实际问题，例如信号丢失，噪声和电流管理。

祝你好运。

您确定某种USB解决方案不可行吗？您大约有2-2.5W可用。

这里还有其他一些想法-

以太网供电（POE）集成了电源和以太网信号。为这些设备设计了各种各样的半导体和DC / DC转换器。这可能是您最好的选择，因为有一些现成的部件。

我相信一些家庭自动化公司集成了交流电源和通信信号。也许其中一些是适应性的。

音频人员具有麦克风的“幻像”电源。48VDC加上麦克风电缆上的音频。

所述X-10协议不正是此。

另外，上面的一些建议也不安全，或者肯定不能在经过批准的（UL / CE标志）设备中使用。

有一个专用的半导体，它可以获取UART字节并以高达115.2Kbps的速度通过电源线传输它。该设备是为汽车设计的，因此抗噪声能力强。参见http://yamar.com/product/sig60/

检查一下：

• http://www.dspace.mit.edu/handle/1721.1/27144
• http://www.yamar.com/products/

还有我获取该信息的线程（与您相同的问题）。

这是在电话系统中完成的。如您所知，电话在两线制系统中具有电源以及拨号音和语音。您可以通过生成音频（例如普通电话中的音频拨号）通过电源线发送命令，该应用的集成电路（Ic）很常用，因此非常便宜。

我做了一个类似的项目，用于控制伊朗一家大型工厂的水阀（最多99个阀）。如果您认为我的编码器解码器电路可能有用，那么可以添加它的框图。