категории: Препоръчани статии » Практическа електроника
Брой преглеждания: 71885
Коментари към статията: 5

Прост RS-232 адаптер - токов контур

Адаптер за свързване на компютърен компютър и контролери с интерфейс на текущия контур. Не изисква оскъдни части, предлага се за производство дори и в домашни условия.

През 1969 г. Американската асоциация за електронна индустрия разработва комуникационния интерфейс RS-232C. Първоначалната му цел е да осигури комуникация между компютри, които са отдалечени на голямо разстояние.

Аналог на този интерфейс в Русия се нарича „Joint S2“. Комуникацията между компютрите се осъществява с помощта на модеми, но в същото време устройства като „мишка“, която също се нарича „komovskaya“, както и скенери и принтери, бяха свързани към компютрите чрез интерфейса RS-232C. Разбира се, всички те трябваше да могат да се свързват чрез интерфейса RS-232C.

В момента такива устройства са напълно излезли от употреба, въпреки че RS-232C все още е в търсенето: дори някои нови модели лаптопи имат този интерфейс. Пример за такъв лаптоп е индустриалният лаптоп модел TS Strong @ Master 7020T серия Core2Duo. Такъв лаптоп в магазините "Домашен компютър", разбира се, не се продават.

Някои индустриални контролери имат интерфейс на текущия контур. За свързване на компютър с RS-232C интерфейс и подобен контролер се използват различни адаптери. Тази статия описва една от тях.

Адаптерът RS-232 - Current Loop е разработен от специалистите на нашето предприятие и по време на работа показа висока надеждност. Неговата отличителна черта е, че осигурява пълна галванична изолация на компютъра и контролера. Такава схема на веригата значително намалява вероятността от повреда и на двете устройства. Освен това е лесно да го направите сами при производствени условия: схемата не е голяма по обем, не съдържа оскъдни части и като правило не е необходимо да се коригира.

За да се обясни работата на тази верига, е необходимо да се припомни поне в общи линии работата на интерфейсите RS-232C и Current Loop. Единственото, което ги обединява, е серийно предаване на данни.

Разликата е, че сигналите имат различни физически нива. В допълнение, интерфейсът RS-232C, в допълнение към реалните линии за предаване на данни, има няколко допълнителни контролни сигнала, проектирани да работят с модема.

Процесът на предаване на данни по TxD линия е показан на фигура 1. (TxD е предавателната линия. Данните от нея се извеждат последователно от компютъра).

На първо място, трябва да се отбележи, че данните се предават с помощта на биполярно напрежение: нивото на логическата нула в линията съответства на напрежение от + 3 ... + 12V, а нивото на логическа единица от -3 ... 12V. Според терминологията, дошла от телеграфните технологии, състоянието на логическа нула понякога се нарича SPASE или "депресия", докато логическата единица се нарича MARK - "натиснете".

Фигура 1

За веригите CONTROL положителното напрежение съответства на логическа единица (включено), а отрицателното напрежение - на логическа нула (изключено). Всички измервания се извършват по отношение на контакт с ДГ (информационно основание).

Действителният трансфер на данни се извършва в режим start-stop чрез последователен асинхронен метод. Прилагането на този метод не изисква предаване на допълнителни сигнали за синхронизация и, следователно, допълнителни линии за тяхното предаване.

Информацията се предава в байтове (осем битово двоично число), които се допълват от режийни данни. Първо, това е начален бит (малко е един двоичен бит), след което има осем бита данни. Непосредствено зад тях идва битът на паритета и в края на краищата, стоп бита. Може да има няколко стоп бита. (Малко е съкращение за английската двоична цифра - двоична цифра).

При липса на предаване на данни линията е в състояние на логическа единица (напрежение в линията -3 ... 12V). Стартовият бит стартира предаването, поставяйки линията на логическо нулево ниво. Приемник, свързан към тази линия, след като получи началния бит, стартира брояч, който отчита времевите интервали, предназначени за предаване на всеки бит. В точното време, като правило, в средата на интервала, приемникът затваря състоянието на линията и помни нейното състояние. Този метод чете информация от реда.

За да се провери надеждността на получената информация, се използва бита за проверка на четността: ако броят на единиците, съдържащи се в предавания байт, е нечетен, тогава към тях се добавя още една единица - бита за проверка на паритета. (Въпреки това, това устройство може да добавя байтове напротив, докато не е странно. Всичко зависи от приетия протокол за пренос на данни).

От страна на приемника се проверява четността и ако бъде открит нечетен брой единици, програмата ще поправи грешката и ще предприеме мерки за отстраняването й. Например, той може да поиска повторно предаване на неуспешния байт. Вярно е, че проверката за паритет не винаги се активира, този режим може просто да бъде изключен и чекът бит в този случай не се предава.

Предаването на всеки байт завършва със стоп битове. Тяхната цел е да спрат работата на приемника, който според първия от тях отива да изчака да бъде получен следващият байт, по-точно - неговият начален бит. Нивото на стоп бита винаги е логично 1, точно както нивото в паузите между преноса на думи. Следователно, променяйки броя на стоп битовете, можете да регулирате продължителността на тези паузи, което прави възможно постигането на надеждна комуникация с минимална продължителност.

Целият алгоритъм на сериен интерфейс в компютъра се изпълнява от специални контролери без участието на централен процесор. Последният конфигурира тези контролери само за определен режим и качва данни в него за предаване или получава получени данни.

При работа с модем интерфейсът RS-232C осигурява не само линии за данни, но и допълнителни контролни сигнали. В тази статия разглеждането им в детайли просто няма смисъл, тъй като само два от тях се използват в предложената схема на адаптера. Това ще бъде разгледано по-долу в описанието на схемата.

В допълнение към RS-232C серийният интерфейс IRPS (радиален интерфейс със серийна комуникация) е много разпространен. Второто му име е Current Loop. Този интерфейс логично съответства на RS-232C: същия принцип на серийно предаване на данни и същия формат: стартов бит, байт на данни, бит на четността и стоп бит.

Разликата от RS-232C е само във физическата реализация на комуникационния канал. Логическите нива се предават не чрез напрежения, а чрез токове. Подобна схема ви позволява да организирате комуникация между устройства, разположени на разстояние един и половина километра.

В допълнение, "текущата верига", за разлика от RS-232C, няма контролни сигнали: по подразбиране се приема, че всички те са в активно състояние.

Така че съпротивлението на дългите комуникационни линии не влияе на нивата на сигнала, линиите се захранват чрез стабилизатори на тока.

Фигурата по-долу показва много опростена диаграма на текущия интерфейс. Както вече споменахме, линията се захранва от източник на ток, който може да бъде инсталиран или в предавателя, или в приемника, което няма значение.

Фигура 2

Логическата единица в линията съответства на ток от 12 ... 20 mA, а логическа нула съответства на липса на ток, по-точно не повече от 2 mA. Следователно, изходният етап на предавателя "токов контур" е обикновен транзисторен превключвател.

Като приемник се използва транзисторен оптрон, който осигурява галванична изолация от комуникационната линия. За да бъде комуникацията двупосочна, е необходима още една и съща верига (две комуникационни линии), въпреки че методите на предаване са известни в две посоки и върху една усукана двойка.

Работоспособността на комуникационния канал е много проста за проверка дали включвате милиамметър в пролуката на някой от двата проводника, за предпочитане измервател на циферблат. При липса на предаване на данни той трябва да показва ток близо до 20 mA и ако предаването на данни е в ход, тогава можете да забележите леко потрепване на стрелката. (Ако скоростта на предаване не е висока, но самото предаване е в пакети).

Схемата на адаптера RS-232C - "Токов контур" е показана на фигура 3.

Фигура 3. Схематична диаграма на RS-232C адаптера - “Current Loop” (щракване върху снимката ще отвори диаграмата в по-голям формат)

В първоначалното състояние сигналът Rxd е в състояние на логическа единица (виж фигура 1), тоест напрежението върху него е -12 V, което води до отваряне на транзисторната оптрона DA2, а с нея и транзистора VT1, през който през текущия стабилизатор и светодиода на оптопара тече ток от 20 mA. приемник на контролера, както е показано на фигура 4. За "текущата верига" това е състоянието на логическата единица.

Когато сигналът Rxd приеме логическа нулева стойност (напрежение + 12V), оптронът DA2 се затваря и транзисторът VT1 е свързан с него, така че токът става нула, което напълно отговаря на изискванията на интерфейса "Токов контур". По този начин серийните данни ще бъдат прехвърлени от компютъра към контролера.

Данните от контролера към компютъра се предават чрез оптрона DA1 и транзистора VT2: когато линията на тока в контура е в състояние на логическа единица (ток 20 mA), оптронът отваря транзистора VT2 и на входа на RS-232C приемника се появява напрежение от -12 V, което според фигура 1 е логическото ниво единица. Това съответства на пауза между преноса на данни.

Когато текущата верига е нула (логическа нула) по комуникационната линия на текущия контур, оптрона DA1 и транзистора VT2 са затворени на входа RxD, напрежението ще бъде + 12V - съответства на нивото на логическата нула.

За да се получи биполярно напрежение на входа RxD, се използват сигналите DTR терминал за данни готов и RTS заявка за изпращане.

Тези сигнали са проектирани да работят с модема, но в този случай те се използват като източник на захранване за RxD линията, така че не е необходим допълнителен източник. Програмно тези сигнали се задават по този начин: DTR = + 12V, RTS = -12V. Тези напрежения са изолирани един от друг чрез диоди VD1 и VD2.

За независимото производство на адаптера ще ви трябват следните подробности.

Списък на артикулите.

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

Ако вместо домашни оптрони AOT128 се използва импорт 4N35, което е най-вероятно на сегашния радио пазар, резисторите R2, R4 трябва да бъдат настроени на 820K ... 1M.

Връзката на контролера към компютъра е показана на фигура 4. (Токови стабилизатори са разположени в контролера).