kategorije: Izdvojeni članci » Praktična elektronika
Broj pregledavanja: 71885
Komentari na članak: 5

Jednostavan RS-232 adapter - trenutna petlja

Adapter za povezivanje PC računala i kontrolera s trenutnim sučeljem petlje. Ne zahtijevaju oskudne dijelove, dostupan je za proizvodnju čak i kod kuće.

Godine 1969. Američko udruženje elektroničke industrije razvilo je komunikacijsko sučelje RS-232C. Njegova početna svrha je osigurati komunikaciju između računala koja su udaljena na velike udaljenosti.

Analog ovog sučelja u Rusiji naziva se "Joint S2". Komunikacija između računala provodi se pomoću modema, ali istodobno su uređaji poput "miša", koji se također zvao "komovskaya", kao i skeneri i pisači, bili spojeni na računala putem RS-232C sučelja. Naravno, svi su se trebali moći povezati preko RS-232C sučelja.

Trenutno se takvi uređaji potpuno ne koriste, iako je RS-232C još uvijek u potražnji: čak i neki novi modeli prijenosnih računala imaju to sučelje. Primjer takvog prijenosnog računala je industrijski prijenosni model TS Strong @ Master 7020T serije Core2Duo. Takav laptop u trgovinama "Kućno računalo", naravno, ne prodaju.

Neki industrijski kontroleri imaju trenutno sučelje petlje. Za povezivanje računala s RS-232C sučeljem i sličnim kontrolerom koriste se različiti adapteri. Ovaj članak opisuje jedan od njih.

RS-232 adapter - Current Loop razvijen je od strane stručnjaka našeg poduzeća i tijekom rada pokazao je visoku pouzdanost. Njegova karakteristična karakteristika je što omogućuje potpunu galvansku izolaciju računala i kontrolera. Takav dizajn sklopa uvelike smanjuje vjerojatnost kvara oba uređaja. Osim toga, lako ga je izraditi sami u proizvodnim uvjetima: shema nije velika po količini, ne sadrži oskudne dijelove i, u pravilu, ne treba prilagodbu.

Da bismo objasnili rad ovog kruga, potrebno je podsjetiti se, barem općenito, na rad sučelja RS-232C i Current Loop. Jedino što ih ujedinjuje je serijski prijenos podataka.

Razlika je u tome što signali imaju različitu fizičku razinu. Dodatno, sučelje RS-232C, pored stvarnih linija za prijenos podataka, ima i nekoliko dodatnih upravljačkih signala dizajniranih za rad s modemom.

Proces prenošenja podataka na TxD liniji prikazan je na slici 1. (TxD je linija odašiljača. Podaci iz nje se uzastopno izvode iz računala).

Prije svega, valja napomenuti da se podaci prenose bipolarnim naponom: razina logičke nule u liniji odgovara naponu od + 3 ... + 12V, a razina logičke jedinice od -3 ... 12V. Prema terminologiji koja je potekla iz telegrafske tehnologije, stanje logičke nule ponekad se naziva SPASE ili „depress“, dok se logička jedinica naziva MARK - „press“.

Slika 1

Za krugove CONTROL, pozitivni napon odgovara logičkoj jedinici (uključen), a negativni napon logičkoj nuli (isključeno). Sva se mjerenja obavljaju s obzirom na kontakt SG (informacijsko tlo).

Stvarni prijenos podataka vrši se u načinu start-stop sekvencijalnom asinhronom metodom. Primjena ove metode ne zahtijeva prijenos dodatnih signala sinkronizacije i, sukladno tome, dodatne linije za njihov prijenos.

Informacije se prenose u bajtovima (osam bitni binarni broj), koji se nadopunjuju s nadzemnim informacijama. Prvo, to je početni bit (malo je jedan binarni bit), nakon čega slijedi osam bita podataka. Neposredno iza njih dolazi paritetni bit i nakon svega toga, zaustavni zalogaj. Može postojati nekoliko zaustavnih bitova. (Bit je kratica za englesku binarnu znamenku - binarna znamenka).

U nedostatku prijenosa podataka, linija je u stanju logičke jedinice (napon u liniji je -3 ... 12V). Početni bit pokreće prijenos, postavljanje linije na logičku nulu. Prijemnik spojen na ovu liniju, nakon što je primio početni bit, pokreće brojač koji broji vremenske intervale predviđene za prijenos svakog bita. U pravom trenutku, u pravilu, na sredini intervala, prijemnik unosi stanje linije i pamti njegovo stanje. Ova metoda čita informacije s retka.

Da bi se provjerila pouzdanost primljenih informacija, koristi se bit provjere pariteta: ako je broj jedinica sadržanih u prenesenom bajtu neparan, tada im se dodaje još jedna jedinica - bit provjere pariteta. (Međutim, ova jedinica može dodati bajtove suprotno dok ne bude neovisno. Sve ovisi o prihvaćenom protokolu prijenosa podataka).

Na strani prijemnika provjerava se paritet i ako se utvrdi neparan broj jedinica, program će popraviti pogrešku i poduzeti mjere da je otkloni. Na primjer, može zatražiti ponovno slanje neuspjelog bajta. Istina, provjera pariteta nije uvijek aktivirana, ovaj se način može jednostavno isključiti, a bit provjere u ovom slučaju ne prenosi.

Prijenos svakog bajta završava zaustavnim bitovima. Njihova je svrha zaustaviti rad prijamnika, koji, prema prvom od njih, ide da čeka sljedeći bajt, ili bolje rečeno, njegov početni bit. Razina zaustavnog bita uvijek je logična 1, baš kao i razina u pauzama između prijenosa riječi. Stoga, promjenom broja stop bita možete podesiti trajanje ovih pauza, što omogućava postizanje pouzdane komunikacije s minimalnim trajanjem.

Cijeli algoritam serijskog sučelja u računalu izvode posebni kontroleri bez sudjelovanja središnjeg procesora. Ovaj posljednji konfigurira ove kontrolere samo za određeni način i dodaje im podatke radi prijenosa ili prima primljene podatke.

Pri radu s modemom RS-232C sučelje pruža ne samo podatkovne linije, već i dodatne upravljačke signale. U ovom ih članku detaljno razmotriti jednostavno nema smisla, jer se u predloženom krugu adaptera koriste samo dva. To će se raspravljati u nastavku u opisu dijagrama kruga.

Pored RS-232C, serijsko sučelje IRPS (radijalno sučelje s serijskom komunikacijom) vrlo je rašireno. Njegovo drugo ime je Current Loop. Ovo sučelje logično odgovara RS-232C: isti princip serijskog prijenosa podataka i isti format: početni bit, bajt podataka, paritetni bit i zaustavni bit.

Razlika od RS-232C je samo u fizičkoj primjeni komunikacijskog kanala. Logičke razine prenose se ne naponima, već strujom. Slična shema omogućuje vam organiziranje komunikacije između uređaja koji se nalaze na udaljenosti od jednog i pol kilometara.

Pored toga, "trenutna petlja", za razliku od RS-232C, nema upravljačkih signala: prema zadanim postavkama pretpostavlja se da su svi u aktivnom stanju.

Tako da otpor dugih komunikacijskih vodova ne utječe na razinu signala, vodovi se napajaju putem postojećih stabilizatora.

Na donjoj slici prikazan je vrlo pojednostavljeni dijagram trenutnog sučelja petlje. Kao što je već spomenuto, linija se napaja iz izvora struje, koja se može instalirati ili u odašiljač ili u prijemnik, što nije važno.

Slika 2

Logičkoj jedinici u liniji odgovara struja od 12 ... 20 mA, a logička nula odgovara nedostatku struje, točnije, ne većoj od 2 mA. Stoga je izlazni stupanj predajne „strujne petlje“ jednostavan tranzistorski prekidač.

Kao prijemnik koristi se tranzistorski optopar, koji omogućuje galvansku izolaciju od komunikacijske linije. Da bi komunikacija bila dvosmjerna, potrebna je još jedna ista petlja (dvije komunikacijske linije), iako su poznati načini prijenosa u dva smjera i na jednom uvijenom paru.

Mogućnost upotrebe komunikacijskog kanala vrlo je jednostavna za provjeru uključujete li miliampermetar u prazninu bilo koje od dvije žice, po mogućnosti mjernog brojača. U nedostatku prijenosa podataka, on bi trebao pokazati struju blizu 20 mA, a ako je prijenos podataka u tijeku, tada možete primijetiti lagano trzanje strelice. (Ako brzina prijenosa nije velika, ali je sam prijenos u paketima).

Shema kruga RS-232C adaptera - "Trenutna petlja" prikazana je na slici 3.

Slika 3. Shematski dijagram RS-232C adaptera - "Trenutna petlja" (klikom na sliku otvorit ćete dijagram u većem formatu)

U početnom je stanju signal Rxd u stanju logičke jedinice (vidi sliku 1), tj. Napon na njemu je -12 V, što dovodi do otvaranja tranzistorskog optoparnika DA2, a s njim i tranzistor VT1, kroz koji kroz stabilizator struje i LED optoelektronike teče struja od 20 mA. prijemnik kontrolera, kao što je prikazano na slici 4. Za "trenutnu petlju" to je stanje logičke jedinice.

Kad signal Rxd uzme vrijednost logičke nule (napon + 12V), optoelektor DA2 se zatvara i tranzistor VT1 se s njim spoji, tako da struja postaje nula, što u potpunosti udovoljava zahtjevima sučelja "Trenutna petlja". Na taj će se način serijski podaci prenositi s računala na kontroler.

Podaci iz kontrolera u računalo prenose se putem optoelektora DA1 i tranzistora VT2: kada je trenutna petlja u stanju logičke jedinice (struja 20 mA), optoparnik otvara tranzistor VT2 i napon od -12 V pojavljuje se na ulazu prijemnika RS-232C, što je prema slici 1 logična razina jedinica. To odgovara pauzi između prijenosa podataka.

Kad je strujna petlja jednaka (logička nula) na komunikacijskoj liniji trenutne petlje, optoparnik DA1 i tranzistor VT2 su zatvoreni na ulazu RxD, postojat će napon od + 12V - odgovara razini logičke nule.

Za primanje bipolarnog napona na ulazu RxD koriste se signali DTR Terminal Spreman i RTS Zahtjev za slanje.

Ovi su signali dizajnirani za rad s modemom, ali u ovom slučaju se koriste kao izvor napajanja za RxD liniju, tako da dodatni izvor nije potreban. Programički se ovi signali postavljaju na ovaj način: DTR = + 12V, RTS = -12V. Ti su naponi međusobno izolirani diodama VD1 i VD2.

Za samostalnu proizvodnju adaptera trebat će vam sljedeće pojedinosti.

Popis predmeta.

DA, DA = 2xAOT128

Rl = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

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

VT1, VT2 = 2xKT814G

Ako se umjesto domaćih optoelemenata AOT128 uvozi 4N35, što je najvjerojatnije na trenutnom radijskom tržištu, otpornike R2, R4 treba postaviti na 820K ... 1M.

Spajanje regulatora i računala prikazano je na slici 4. (Stabilizatori struje nalaze se u regulatoru).