Adaptateur RS-232 simple - boucle de courant

Un adaptateur pour connecter un ordinateur PC et des contrôleurs avec une interface de boucle de courant. Il ne nécessite pas de pièces rares, il est disponible pour la fabrication même à la maison.

En 1969, l'American Electronic Industries Association a développé l'interface de communication RS-232C. Son objectif initial est de fournir une communication entre des ordinateurs distants sur une longue distance.

Un analogue de cette interface en Russie est appelé «Joint S2». La communication entre les ordinateurs est effectuée à l'aide de modems, mais en même temps, des périphériques tels qu'une «souris», également appelée «komovskaya», ainsi que des scanners et des imprimantes, étaient connectés aux ordinateurs via l'interface RS-232C. Bien sûr, tous auraient dû pouvoir se connecter via l'interface RS-232C.

Actuellement, de tels appareils sont complètement hors d'usage, bien que RS-232C soit toujours en demande: même certains nouveaux modèles d'ordinateurs portables ont cette interface. Un exemple d'un tel ordinateur portable est le modèle d'ordinateur portable industriel TS Strong @ Master 7020T série Core2Duo. Un tel ordinateur portable dans les magasins "Home Computer", bien sûr, ne se vend pas.

Certains contrôleurs industriels ont une interface de boucle de courant. Pour connecter un ordinateur avec une interface RS-232C et un contrôleur similaire, divers adaptateurs sont utilisés. Cet article décrit l'un d'entre eux.

L'adaptateur RS-232 - Boucle de courant a été développé par les spécialistes de notre entreprise et a montré une grande fiabilité pendant le fonctionnement. Sa particularité est de fournir une isolation galvanique complète de l'ordinateur et du contrôleur. Une telle conception de circuit réduit considérablement la probabilité de défaillance des deux appareils. De plus, il est facile de le fabriquer soi-même dans des conditions de production: le schéma n'est pas de grand volume, ne contient pas de pièces rares et, en règle générale, n'a pas besoin d'être ajusté.

Afin d'expliquer le fonctionnement de ce circuit, il est nécessaire de rappeler au moins en termes généraux le fonctionnement des interfaces RS-232C et boucle de courant. La seule chose qui les unit est la transmission de données en série.

La différence est que les signaux ont des niveaux physiques différents. De plus, l'interface RS-232C, en plus des lignes de transmission de données réelles, possède plusieurs signaux de commande supplémentaires conçus pour fonctionner avec le modem.

Le processus de transmission des données sur la ligne TxD est illustré à la figure 1. (TxD est la ligne de l'émetteur. Les données qui en découlent sont séquentiellement sorties de l'ordinateur).

Tout d'abord, il convient de noter que les données sont transmises en utilisant une tension bipolaire: le niveau de zéro logique dans la ligne correspond à une tension de + 3 ... + 12V, et le niveau d'une unité logique est de -3 ... 12V. Selon la terminologie issue de la technologie télégraphique, l'état d'un zéro logique est parfois appelé SPASE ou "enfoncer", tandis que l'unité logique est appelée MARK - "appuyer".

Figure 1

Pour les circuits CONTROL, une tension positive correspond à une unité logique (on) et une tension négative à un zéro logique (off). Toutes les mesures sont effectuées par rapport au contact SG (masse d'information).

Le transfert de données proprement dit est effectué en mode start-stop par une méthode asynchrone séquentielle. L'application de cette méthode ne nécessite la transmission d'aucun signal de synchronisation supplémentaire et, par conséquent, de lignes supplémentaires pour leur transmission.

Les informations sont transmises en octets (nombre binaire à huit bits), qui sont complétés par des informations de surdébit. Premièrement, c'est le bit de départ (un bit est un bit binaire), après quoi il y a huit bits de données. Directement derrière eux vient le bit de parité et après tout, le bit d'arrêt. Il peut y avoir plusieurs bits d'arrêt. (Un bit est une abréviation de chiffre binaire anglais - un chiffre binaire).

En l'absence de transmission de données, la ligne est à l'état d'une unité logique (tension dans la ligne -3 ... 12V). Le bit de démarrage démarre la transmission, mettant la ligne à un niveau zéro logique. Un récepteur connecté à cette ligne, ayant reçu le bit de départ, démarre un compteur qui compte les intervalles de temps destinés à la transmission de chaque bit. Au bon moment, en règle générale, au milieu de l'intervalle, le récepteur déclenche l'état de la ligne et se souvient de son état. Cette méthode lit les informations de la ligne.

Afin de vérifier la fiabilité des informations reçues, le bit de contrôle de parité est utilisé: si le nombre d'unités contenues dans l'octet transmis est impair, une unité supplémentaire leur est ajoutée - le bit de contrôle de parité. (Cependant, celui-ci peut ajouter des octets au contraire jusqu'à ce qu'il soit étrange. Tout dépend du protocole de transfert de données accepté).

Côté récepteur, la parité est vérifiée et si un nombre impair d'unités est détecté, le programme corrigera l'erreur et prendra des mesures pour l'éliminer. Par exemple, il peut demander une retransmission de l'octet défaillant. Certes, le contrôle de parité n'est pas toujours activé, ce mode peut simplement être désactivé et le bit de contrôle dans ce cas n'est pas transmis.

La transmission de chaque octet se termine par des bits d'arrêt. Leur but est d'arrêter le fonctionnement du récepteur qui, selon le premier d'entre eux, va attendre que l'octet suivant reçoive, plus précisément, son bit de départ. Le niveau du bit d'arrêt est toujours logique 1, tout comme le niveau des pauses entre les transferts de mots. Par conséquent, en modifiant le nombre de bits d'arrêt, vous pouvez ajuster la durée de ces pauses, ce qui permet d'obtenir une communication fiable avec une durée minimale.

L'ensemble de l'algorithme d'interface série de l'ordinateur est exécuté par des contrôleurs spéciaux sans la participation d'un processeur central. Ce dernier ne configure ces contrôleurs que pour un certain mode, et y télécharge des données pour transmission, ou reçoit les données reçues.

Lorsque vous travaillez avec un modem, l'interface RS-232C fournit non seulement des lignes de données, mais également des signaux de contrôle supplémentaires. Dans cet article, les considérer en détail n'a tout simplement aucun sens, car seuls deux d'entre eux sont utilisés dans le circuit adaptateur proposé. Ceci sera discuté ci-dessous dans la description du schéma de circuit.

Outre RS-232C, l'interface série IRPS (Radial Interface with Serial Communication) est très répandue. Son deuxième nom est Current Loop. Cette interface correspond logiquement au RS-232C: même principe de transmission de données série et même format: bit de départ, octet de données, bit de parité et bit d'arrêt.

La différence avec RS-232C réside uniquement dans l'implémentation physique du canal de communication. Les niveaux logiques ne sont pas transmis par des tensions, mais par des courants. Un schéma similaire vous permet d'organiser la communication entre des appareils situés à une distance d'un kilomètre et demi.

De plus, la «boucle de courant», contrairement au RS-232C, n'a pas de signaux de contrôle: par défaut, on suppose qu'ils sont tous dans un état actif.

Pour que la résistance des longues lignes de communication n'affecte pas les niveaux de signal, les lignes sont alimentées par des stabilisateurs de courant.

La figure ci-dessous montre un schéma très simplifié de l'interface de boucle actuelle. Comme déjà mentionné, la ligne est alimentée par une source de courant, qui peut être installée soit dans l'émetteur soit dans le récepteur, peu importe.

Figure 2

Une unité logique dans la ligne correspond à un courant de 12 ... 20 mA, et un zéro logique correspond à un manque de courant, plus précisément, pas plus de 2 mA. Par conséquent, l'étage de sortie de l'émetteur "boucle de courant" est un simple interrupteur à transistor.

Un optocoupleur à transistor est utilisé comme récepteur, qui fournit une isolation galvanique de la ligne de communication. Pour que la communication soit bidirectionnelle, une même boucle supplémentaire est nécessaire (deux lignes de communication), bien que les méthodes de transmission soient connues dans deux directions et sur une paire torsadée.

La facilité d'entretien du canal de communication est très simple à vérifier si vous incluez un milliampèremètre dans l'espace de l'un des deux fils, de préférence un compteur à cadran. En l'absence de transmission de données, il devrait afficher un courant proche de 20 mA, et si des données sont transmises, un léger contraction de la flèche peut être remarqué. (Si la vitesse de transmission n'est pas élevée, mais la transmission elle-même est en paquets).

Le schéma de circuit de l'adaptateur RS-232C - «Boucle de courant» est illustré à la figure 3.

Figure 3. Schéma de principe de l'adaptateur RS-232C - "Boucle de courant" (cliquer sur l'image ouvrira le schéma dans un format plus grand)

Dans l'état initial, le signal Rxd est dans l'état d'une unité logique (voir figure 1), c'est-à-dire que la tension est de -12 V, ce qui conduit à l'ouverture de l'optocoupleur à transistor DA2, et avec lui le transistor VT1, à travers lequel un courant de 20 mA traverse le stabilisateur de courant et la LED de l'optocoupleur récepteur du contrôleur, comme le montre la figure 4. Pour la "boucle de courant", il s'agit de l'état de l'unité logique.

Lorsque le signal Rxd prend une valeur de zéro logique (tension + 12V), l'optocoupleur DA2 se ferme et le transistor VT1 y est connecté, de sorte que le courant devient nul, ce qui correspond parfaitement aux exigences de l'interface "Boucle de courant". De cette façon, les données série seront transférées de l'ordinateur vers le contrôleur.

Les données du contrôleur à l'ordinateur sont transmises via l'optocoupleur DA1 et le transistor VT2: lorsque la ligne de boucle de courant est à l'état d'unité logique (courant 20 mA), l'optocoupleur ouvre le transistor VT2 et une tension de -12 V apparaît à l'entrée du récepteur RS-232C, qui, selon la figure 1, est le niveau logique unités. Cela correspond à une pause entre les transferts de données.

Lorsque la boucle de courant est nulle (zéro logique) sur la ligne de communication de la boucle de courant, l'optocoupleur DA1 et le transistor VT2 sont fermés à l'entrée RxD, il y aura une tension de + 12V - correspond au niveau du zéro logique.

Afin de recevoir une tension bipolaire à l'entrée RxD, les signaux DTR Data Terminal Ready et RTS Request to Send sont utilisés.

Ces signaux sont conçus pour fonctionner avec le modem, mais dans ce cas, ils sont utilisés comme source d'alimentation pour la ligne RxD, donc aucune source supplémentaire n'est requise. Par programmation, ces signaux sont réglés de cette manière: DTR = + 12V, RTS = -12V. Ces tensions sont isolées les unes des autres par les diodes VD1 et VD2.

Pour la fabrication indépendante de l'adaptateur, vous aurez besoin des détails suivants.

Liste d'articles.

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

Si, au lieu des optocoupleurs AOT128 nationaux, l'importation 4N35 est utilisée, ce qui est très probable sur le marché radio actuel, les résistances R2, R4 doivent être réglées sur 820K ... 1M.

La connexion du contrôleur à l'ordinateur est illustrée à la figure 4. (Les stabilisateurs de courant sont situés dans le contrôleur).

Figure 4

La figure 5 montre la carte d'adaptateur terminée.

Figure 5 Gadaptateur de carte mère

La connexion à un ordinateur se fait à l'aide d'un connecteur de type DB-9 standard (partie femelle) à l'aide d'un câble de port série standard.

Parfois, des câbles d'aspect similaire de l'onduleur (non interruptibles) restent. Ils ont un câblage spécifique et ne conviennent pas pour connecter un adaptateur.

Les lignes d'interface de boucle de courant sont connectées à l'aide de borniers.

Boris Aladyshkin