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低功耗以太网PHY关于楼宇自动化的深远影响

宣布时间:2019年04月03日 15:04    宣布者:eechina
要害词: 以太网PHY , 楼宇自动化
作者:德州仪器James Catt

以太网(电气和电子工程师协会[IEEE] 802.3)在楼宇自动化中的应用量正在增添,使得应用增强型传感器和控制群集的智能楼宇能够治理情形系统(如照明和暖通)、会见控制、安保系统、安然系统,以致预防性掩护监控。新型楼宇通常应用带公用5类增强型(Cat5e)布线、以太网交流机和路由器的楼宇自动化群集。纵然是现有的楼宇空间也在阻拦改装,以顺应联网的传感器和控制装配。

改装具有寻衅性基于两个启事:
•        需为最后未装备电源的部位供应电源。
•        装配空间无限,由于多数改装的楼宇起先并未设计用于包容墙壁、天花板和地板中的传感器和控制器。
虽然许多商业和工业楼宇最后设计用于顺应轻松重新装备外部空间,但支持易于配电并供应小尺寸的传感器和控制器手艺使得应用以太网基自动化改装这些楼宇越发可行。

在楼宇自动化中部署以太网

以太网在楼宇自动化中的应用量正在增添归于以下几个启事。

首先,作为一种成熟的群集手艺,它供应了一个完善的硬件和软件生态系统,使工程师能够快速开发即插即用的处置赏罚赏罚妄图。它位于开放系统互连模子的基础,是以支持应用基于尺度的数据通讯阻拦聚合、传输、交流、处置赏罚赏罚和存储。

其次,以太网可集成不合供应商的产物,防止应用专有接口。

第三,以太网供应比多数现有的点对点或面向总线的通讯协定更快的数据速率。这归于三个启事:

•        许多传感器以低数据速率运转,是以可由单个控制器实体供应服务。而该实体将其较慢的数据流聚合到转储到群集上的单个高速数据流中,从而增添了将数据带到集中治理和运营中央所需的物理毗连数目。

•        更快的数据速率意味着可更快地照顾在传感器端检测到的事宜。这关于安然相相关统(火灾、烟雾、二氧化碳、气体检测等)、安保和会见控制相当主要。

•        更高的数据速率扩年夜了某些类型传感器的部署 - 最显着的是用于监视的摄像头。IP群集摄像头IPNCs)取代了基于模拟的闭路电视摄像头手艺。该手艺应用模拟图象传感器,和依附于公用同轴电缆的模拟传输系统。IPNC天生完全数字化的视频流,并具有内置群集协定引擎,允许应用Cat5e电缆毗连到100BASE-TX群集。

综合电源和群集

能够更普遍部署IPNC的此外一个因素是IEEE 802.3尺度的扩年夜,以网罗以太网供电(PoE)。IEEE 802.3at-2009和IEEE 802.3bt引入了支持经由历程Cat5e阻拦电力传输的尺度。如尺度中所述,备选妄图A应用有用数据对来传输功率,而备选妄图B应用备用双绞线,从而划分数据和功率。

年夜多数IPNC现在应用100BASE-TX。它应用两对Cat5e双绞线,留下备用双绞线供电。尺度界说了位于电缆两真个两个实体。供电装备(PSE)担负向电缆此外一真个受电装备(PD)阻拦电力保送。尺度界说了四种不合类型的应用处景,它们对应于最年夜功率传输才干的四个级别。表1总结了这些类型。

表 1:PoE类型和电力传输尺度
参数802.3at802.3at802.3bt802.3bt
类型1类型2类型3类型4
PDW)的可用功率12.9525.55171
最年夜PSE功率(W15.43060100
PSE电压规模(V44-5750-5750-5752-57
PD电压规模(V37-5742.5-5742.5-5741.1-57
最年夜电流mA350600每对600每对960
每对最年夜电缆电阻Ω2012.512.512.5

从表中可以看出,每种类型都支持在PD可用的无限功率预算。是以,在PSE和PD中应用节能装备相当主要。

系统示例

图1所示为应用PoE的示例楼宇自动化群集。此示例所示为传感器控制器和毗连到群集交流机的IPNC的组合。而群集交流机也是电源注入器。以尺度化语言讲,它是PSE。链路此外一真个传感器控制器和IPNC是PD。在每个PD中合并物理层(PHY)处置赏罚赏罚以太网通讯。

鉴于PoE旨在使传感器(如IPNC)能够部署到能够无可用功率或难以装备功率的职位,是以PHY消耗尽能够少的功率预算。从表1中可看出,1类 PoE链路在PD真个功率预算为12.95 W。功率转换和调治模块会有一些消耗,使得应用电路可用的功率小于12.95 W。PHY应仅消耗几百毫瓦或更少功率,为传感器节点或IPNC留下绝年夜部门功率。

image006.png

图 1:楼宇自动化群集拓扑的示例

DP83825I10- / 100-以太网PHY为楼宇自动化组件(如传感器控制器、照明控制器和IPNC)供应紧凑型低功耗连通性处置赏罚赏罚妄图。它在100 Mbps时仅消耗135 mW,接纳24管脚、3 mm×3 mm、四方扁平无管脚封装,是业界最小的一种10/100 PHY。DP83825I具有介质相关接口和介质会见控制(MAC)接口中的集成终端电阻,和增添MAC上介质自力接口的低管脚数,使系统设计职员能够完成小型处置赏罚赏罚妄图并分配更多电路板空间和应用电路的电源。

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