kategorier: Utvalgte artikler » Praktisk elektronikk
Antall visninger: 71885
Kommentarer til artikkelen: 5

Enkel RS-232-adapter - Nåværende sløyfe

En adapter for å koble en PC-datamaskin og kontrollere med et nåværende loopgrensesnitt. Det krever ikke knappe deler, det er tilgjengelig for produksjon selv hjemme.

I 1969 utviklet American Electronic Industries Association RS-232C kommunikasjonsgrensesnitt. Det opprinnelige formålet er å tilby kommunikasjon mellom datamaskiner som er fjernt over lang avstand.

En analog til dette grensesnittet i Russland kalles “Joint S2”. Kommunikasjon mellom datamaskiner foregår ved bruk av modemer, men på samme tid ble enheter som en "mus", som også ble kalt "komovskaya", så vel som skannere og skrivere, koblet til datamaskinene via RS-232C-grensesnittet. Selvfølgelig skal alle av dem ha vært i stand til å koble til via RS-232C-grensesnittet.

Foreløpig er slike enheter helt ute av bruk, selv om RS-232C fortsatt er etterspurt: Selv noen nye bærbare modeller har dette grensesnittet. Et eksempel på en slik bærbar PC er den industrielle bærbare modellen TS Strong @ Master 7020T-serien Core2Duo. En slik bærbar PC i butikkene "Hjemme-datamaskin" selger selvfølgelig ikke.

Noen industrikontrollere har et nåværende loopgrensesnitt. For å koble en datamaskin med et RS-232C-grensesnitt og en lignende kontroller, brukes forskjellige adaptere. Denne artikkelen beskriver en av dem.

RS-232-adapteren - Current Loop ble utviklet av spesialistene i vår bedrift og viste under driftssikkerhet. Det særegne trekk er at det gir en fullstendig galvanisk isolasjon av datamaskinen og kontrolleren. En slik kretsutforming reduserer sannsynligheten for feil på begge enhetene betraktelig. I tillegg er det enkelt å lage det selv under produksjonsforhold: ordningen er ikke stor i volum, inneholder ikke knappe deler, og trenger som regel ikke justering.

For å forklare driften av denne kretsen, er det nødvendig å huske, i det minste generelt sett, driften av RS-232C og Current Loop-grensesnittene. Det eneste som forener dem er seriell dataoverføring.

Forskjellen er at signalene har forskjellige fysiske nivåer. I tillegg har RS-232C-grensesnittet, i tillegg til de faktiske dataoverføringslinjene, flere tilleggsstyresignaler designet for å fungere med modemet.

Prosessen med å overføre data på TxD-linjen er vist i figur 1. (TxD er transmitterlinjen. Data fra den blir sekvensielt sendt ut fra datamaskinen).

Først av alt skal det bemerkes at dataene overføres ved hjelp av bipolar spenning: nivået av logisk null i linjen tilsvarer en spenning på + 3 ... + 12V, og nivået til en logisk enhet på -3 ... 12V. I følge terminologien som kom fra telegrafisk teknologi, kalles tilstanden til en logisk null noen ganger SPASE eller “release”, samtidig kalles den logiske enheten MARK - “click”.

Figur 1

For CONTROL-kretser tilsvarer en positiv spenning en logisk enhet (på), og en negativ spenning til en logisk null (av). Alle målinger gjøres med hensyn til SG-kontakten (informasjonsgrunn).

Selve dataoverføringen utføres i start-stop-modus ved en sekvensiell asynkron metode. Anvendelsen av denne metoden krever ikke overføring av ytterligere synkroniseringssignaler, og følgelig tilleggslinjer for deres overføring.

Informasjon overføres i byte (åtte biters binært antall), som kompletteres med overheadinformasjon. For det første er det en startbit (bit er en binær bit), hvoretter åtte databiter følger. Rett bak dem kommer paritetsbiten og tross alt stoppbiten. Det kan være flere stoppbiter. (Litt er en forkortelse for engelsk binært siffer - et binært siffer).

I fravær av dataoverføring er linjen i tilstanden til en logisk enhet (spenningen i linjen er -3 ... 12V). Startbiten starter overføringen, og stiller linjen til et logisk nullnivå. En mottaker koblet til denne linjen, etter å ha mottatt startbiten, starter en teller som teller tidsintervallene beregnet for overføring av hver bit. Til rett tid, som regel, midt i intervallet, porter mottakeren linjenes tilstand og husker tilstanden. Denne metoden leser informasjon fra linjen.

For å bekrefte påliteligheten til den mottatte informasjonen, brukes paritetskontrollbiten: hvis antall enheter som er inneholdt i den sendte byten, er merkelig, legges en enhet til til - paritetskontrollbiten. (Imidlertid kan denne enheten legge til bytes tvert imot til den er merkelig. Det avhenger av den aksepterte dataoverføringsprotokollen).

På mottakersiden blir pariteten sjekket, og hvis det oppdages et oddetall antall enheter, vil programmet fikse feilen og iverksette tiltak for å eliminere den. For eksempel kan det be om en overføring av den mislykkede byten. Det er sant at paritetskontrollen ikke alltid er aktivert, denne modusen kan ganske enkelt slås av og sjekkbiten i dette tilfellet overføres ikke.

Overføringen av hver byte ender med stoppbiter. Deres formål er å stoppe driften av mottakeren, som ifølge den første av dem venter på neste byte, eller rettere sagt, startbiten. Stoppbitnivået er alltid logisk 1, akkurat som nivået i pausene mellom ordoverføringer. Ved å endre antall stoppbiter kan du derfor justere varigheten på disse pausene, noe som gjør det mulig å oppnå pålitelig kommunikasjon med en minimum varighet.

Hele serielle grensesnittalgoritmen i datamaskinen utføres av spesielle kontrollere uten deltakelse fra en sentral prosessor. Sistnevnte konfigurerer bare disse kontrollerne for en viss modus, og laster opp data til den for overføring, eller mottar mottatte data.

Når du jobber med et modem, gir RS-232C-grensesnittet ikke bare datalinjer, men også flere kontrollsignaler. I denne artikkelen gir det ganske enkelt ingen mening å vurdere dem i detalj, siden bare to av dem brukes i den foreslåtte adapterkretsen. Dette vil bli diskutert nedenfor i beskrivelsen av kretsskjemaet.

I tillegg til RS-232C, er det serielle grensesnittet IRPS (Radial Interface with Serial Communication) veldig utbredt. Hans andre navn er Current Loop. Dette grensesnittet tilsvarer logisk sett RS-232C: samme serielle dataoverføringsprinsipp og samme format: startbit, databyte, paritetsbit og stoppbit.

Forskjellen fra RS-232C er bare i den fysiske implementeringen av kommunikasjonskanalen. Logiske nivåer overføres ikke med spenninger, men med strømmer. En lignende ordning lar deg organisere kommunikasjon mellom enheter som befinner seg i en og en halv kilometer avstand.

I tillegg har ikke "strømsløyfen", i motsetning til RS-232C, noen styresignaler: som standard antas de at de alle er i aktiv tilstand.

Slik at motstanden til lange kommunikasjonslinjer ikke påvirker signalnivåene, blir linjene drevet gjennom strømstabilisatorer.

Figuren under viser et veldig forenklet diagram over det nåværende loopgrensesnittet. Som allerede nevnt drives strømmen fra en strømkilde, som kan installeres enten i senderen eller i mottakeren, noe som ikke betyr noe.

Figur 2

En logisk enhet i linjen tilsvarer en strøm på 12 ... 20 mA, og en logisk null tilsvarer en mangel på strøm, mer presist, ikke mer enn 2 mA. Derfor er utgangstrinnet til senderen "strømsløyfe" en enkel transistorbryter.

En transistor optokoppling brukes som mottaker, som gir galvanisk isolasjon fra kommunikasjonslinjen. For at kommunikasjonen skal være toveis, trengs en mer sløyfe (to kommunikasjonslinjer), selv om overføringsmetoder er kjent i to retninger og på et vridd par.

Servicbarheten til kommunikasjonskanalen er veldig enkel å sjekke om du inkluderer en milliammeter i gapet til en av de to ledningene, helst en måleinstrument. I mangel av dataoverføring, skal den vise en strøm nær 20 mA, og hvis dataoverføring pågår, kan du merke en svak rykning av pilen. (Hvis overføringshastigheten ikke er høy, men selve overføringen er i pakker).

Kretsdiagrammet til RS-232C-adapteren - “Current loop” er vist i figur 3.

Skjematisk diagram av adapteren RS-232C -

Figur 3. Skjematisk diagram over RS-232C-adapteren - “Current loop” (ved å klikke på bildet åpnes diagrammet i større format)

I starttilstand er signalet Rxd i tilstanden til en logisk enhet (se figur 1), det vil si spenningen på den er -12 V, noe som fører til åpningen av transistorens optokoppler DA2, og med den transistoren VT1, gjennom hvilken en strøm på 20 mA strømmer gjennom strømstabilisatoren og optokoppleren LED kontrollermottaker, som vist i figur 4. For "gjeldende sløyfe" er dette tilstanden til den logiske enheten.

Når signalet Rxd tar en logisk nullverdi (spenning + 12V), lukkes optokoppleren DA2 og transistoren VT1 er koblet til den, slik at strømmen blir null, noe som fullt ut tilfredsstiller kravene til "Current loop" -grensesnittet. På denne måten vil seriedata bli overført fra datamaskinen til kontrolleren.

Data fra kontrolleren til datamaskinen overføres gjennom optokopplingen DA1 og transistoren VT2: når strømsløyfelinjen er i tilstanden til en logisk enhet (strøm 20 mA), åpner optokopplingen transistoren VT2 og en spenning på -12 V vises ved inngangen til RS-232C mottakeren, som i følge figur 1 er det logiske nivået enhet. Dette tilsvarer en pause mellom dataoverføringer.

Når strømsløyfen er null (logisk null) på kommunikasjonslinjen til strømsløyfen, optokoppleren DA1 og transistoren VT2 er stengt ved inngangen RxD, vil det være en spenning på + 12V - tilsvarer nivået av logisk null.

For å motta bipolar spenning ved RxD-inngangen brukes signalene DTR Data Terminal Ready og RTS Request to Send.

Disse signalene er designet for å fungere med modemet, men i dette tilfellet blir de brukt som strømkilde for RxD-linjen, så det er ikke nødvendig med en ekstra kilde. Programmatisk settes disse signalene på denne måten: DTR = + 12V, RTS = -12V. Disse spenningene er isolert fra hverandre av dioder VD1 og VD2.

For uavhengig produksjon av adapteren, trenger du følgende detaljer.

Liste over varer.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Hvis i stedet for innenlandske AOT128 optokopplere brukes import 4N35, som mest sannsynlig er i det nåværende radiomarkedet, bør motstandene R2, R4 settes til 820K ... 1M.

Koblingen til kontrolleren til datamaskinen er vist i figur 4. (Strømstabilisatorer er plassert i kontrolleren).